SE514659C2 - Antennanordning samt förfarande för att tillhandahålla en enkel- dubbel- 0ch/eller flerbandsantennanordning - Google Patents

Description

25 “514 659 2 I syfie att reducera storleken av en mikrostripsantenn kräver antennen en last, antingen kapacitiv eller induktiv. En induktiv last består av slitsar inuti antennen och en kapacitiv last bildas medelst antingen ett icke-ledande material placerat på vissa positioner eller medelst att föra metallen närmare jordplanet. Båda metodema av bildande av en kapacitiv last kräver tredimensionella konstruktioner.

För att åstadkomma flerfrekvensband firms det olika kända metoder. Ett parasitelement (eller galvaniskt sarnmankopplat element) kan placeras ovaniör antennen (där detta parasitelement borde ha en resonans vid högre frekvensband). Denna skiktlagrade konstruktion hos antennen kräver mera komplexa massproduktionsteknologier än enkelskikts-rriikrostiipsantenner.

Alternativt kan antennen bestå av olika element parallella med varandra. Fastän antennen består av endast ett skikt har de parallella elementen en stark koppling, som gör det svårt att separat avstärnma varje element. En tredje metod består av framställning av slitsar i antennen vid vissa positioner. Derma metod kräver dock obelastade antenner.

Teknikens ståndpunkt tillkännager olika teknologier: US 4,766,440 beskriver en s.k. patchantenn med en U-format slits mittmatad medelst en ledning. Antennen enligt detta dokument använder inte en ytterligare anslutning till jord.

US 4,692,769 avser användning av en stor M2 patch med en slits, för att utstråla två olika strålningsmoder. En dubbelstripantenn bildas med två olika strålningsmoder.

I US 4,3 56,492 används flera olika patchar, anslutna till en vanlig matningsledning for att skapa multipla band.

En PIFA beskrivs i US 5,7 64,190, som fiirses med en kapacitiv last som tillåter att antennstorleken reduceras från en konventionell M4 till M 8. 10 15 20 25 514 659 UPPFINNINGENS SAMMANFATTNING Det huvudsakliga ändamålet med föreliggande uppfinning är att överkomma nackdelarna hos teknikens ståndpunkt medelst en enkel men likväl en effektiv antenn.

Ett annat ändamål hos föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en antennanordning, vilken tillåter en flerbandsantenn på ett enkelt mikrostripsskikt utan stark koppling mellan banden.

Följaktligen tillhandahålls en antennanordning, företrädesvis av PlFA-typ (Planar Inverted F-Antenna), vilken innefattar en ledande platta som täcker ett jordplan, nämnda ledande platta som förses med en första slits som kapacitiv last. Den ledande plattan anordnas vidare med en andra slits som åstadkommer en rent konduktiv last.

I en fördelaktig utföringsform tillhandahålls den ledande plattan med anslutningar till jord och matning, vilka anslutningar är probformade.

För framställning, av t. ex. dubbelbandsfrekvenser, anordnas den första och andra slitsen så att två strömmar fiamställs, vilka flyter i två banor i nämnda ledande platta vid matning av en ström. Följaktligen bildas en dubbelbandsantenn med varje band i samma mod genom bildande av nämnda två olika strömbanor.

För att styra egenskapema hos antennen har nämnda första slits en bredd och genom att variera nänmda bredd varieras den kapacitiva lasten, och närrmda första slits har en bredd och genom att variera nämnda bredd ändras den konduktiva lasten.

I en föredragen utföringsform är nämnda andra slits en avgränsad öppning anordnad i en längsgående riktning hos den ledande plattan. Den kan också omfatta en väsentligen L- formad öppning.

I en annan fördelaktig utföringsform är nämnda andra slits en väsentligen cirkulär öppning. 10 15 20 25 “514 659 4 I en tördelaktig utföringsform är nänmda första slits väsentligen T-formad, som har en öppen ände på en kant hos den ledande plattan, och den är anordnad väsentligen i mitten hos den ledande plattan.

I en iördelaktig utlöringsfonn, är den ledande plattan åtminstone delvis bockad för att reducera storleken hos antennen.

Antennen inkluderar företrädesvis en tredje slits.

Antennanordningen är en enkel-, dubbel- och/eller flerbandsantenn.

Enligt ett förfarande att framställa en enkel-, dubbel- och/eller flerbandsantenn, företrädesvis av FIFA-typ (Planar Inverted F-Antenna), vilken innefattar en ledande platta som täcker ett jordplan, varvid närrmda ledande platta som förses med en första slits som en kapacitiv last. Den ledande plattan är anordnad med en andra slits som åstadkommer en konduktiv last och egenskapema hos nänmda antenn varieras medelst varierade dimensioner och/eller geometrier hos nämnda slits.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande kommer uppfinningen att beskrivas ytterligare på ett icke-begränsande sätt med hänvisning till de åtföljande ritningarna, i vilka: Fig. 1 och 2 är snitt genom den ledande plattan försedd med slitsar; F ig. lb och 2 b är elektriska ekvivalensscheman av den ledande plattan visad i fig. la och 2a; Fig. 3 är en schematisk illustration i perspektiv av en första uttöringsfonn av uppfinningen; Fig. 4 illustrerar en vy framifrån av antennanordningen enligt fig. 3; Fig. 5 är en fiarnställning av antennanordningens elektriska kopplingsschema enligt fig.3; och F ig. 6 till 10 är perspektiviska schematiska illustrationer av altemativa uttöringsformer av uppfimiingen.

DETALIERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORNIER 10 15 20 25 30 “514 659 . . ß z _ r 5 Teorin bakom uppfinningen kommer att beskrivas med hänsyn till ritningarna i fig. la, lb, 2a och 2b. Genom att tillhandahålla en öppen slits 6 på en ledande platta 5 uppnås ett kapacitivt lastelement när en ström flyter igenom det. Slitsen 6 i fig. la motsvarar en väsentligen hög induktans L1, och låg kapacitans Cl. Slitsen 6 och 7 i fig. 2a motsvarar en väsentligen hög kapacitans C; och låg induktans Lz. Strömbanoma för 11 och I; visas i fig. 2a. Genom att förändra spaltavståndet d är det möjligt att ändra den kapacitiva lasten för (i detta fall) två band, under förändring av vidden w hos innerslitsen 7 är det möjligt att ändra den induktiva lasten på antingen båda banden eller ett enkelt band, vilket beror på matningsarrangemanget.

Fig. 3 och 4 illustrerar på ett schematiskt sätt antennanordningen 10 enligt uppfinningen. l syfte att erhålla flerbandsprestanda på ett enkelt mikrostripsskikt utan stark koppling mellan banden föreslås en RLC-kretsantenn.

Antennanordningen 10 består av en ledande platta ll kopplad till en stöddel 12 såsom ett kretskort, tillhandahållen med ett jordplan 13, vilket är helt eller delvis täckt med närrmda ledande platta ll. Den ledande plattan 11 ansluts till jordplanet 13 och mätningen (inte visad) tillhandahålls genom ledama 14 och 15. Således använder föreliggande uppfinning en probmatning vilken tillför extra induktans istället för en stripledning eller milcrostripsmatriing enligt teknikens ståndpunkt. Dessutom tillhandahåller uppfinningen endast en enkel patch för att åstadkomma ett flertal frekvenser.

Med avseende på fig. 4, den ledande plattan ll, vilken i detta exempel är väsentligen rektangulärt formad och har ett par första kanter 16 och ett par andra av (långa) kanter 17, förses medelst ett antal av slitsar eller urtag utgörande en induktiv och en kapacitiv last, båda lastarna är unika. Slitsen kan tillhandahållas i den ledande plattan på varierade sätt, och används för att variera en resonansfrekvens eftersom en ström måste färdas en längre väg. Slitsama benämns: 18 och 19, där 18 avser en slits som utsträcker sig huvudsakligen parallellt med en av nänmda andra kanter 17, och 19 avser en huvudsakligen T-formad slits som har en första del 20 huvudsakligen parallell med en av nämnda första kanter 16 och en andra del 21 huvudsakligen parallell med en av nämnda andra kantema 17. 10 15 20 25 30 514 659 6 Slitsen 18 inkluderar ytterligare slitsar 18a och 18b väsentligen tvärgående till dess längsgående axel. En ytterligare slits 21a tillhandahålls väsentligen tvärgående mot den längsgående axeln hos slitsen 21, väsentligen som en utvidgning av slitsen 20. Den ledande plattan ll tillhandahålls med ytterligare slitsar 22a och 22b, företrädesvis vid varje änddel hos slitsen 18.

Antennens elektriska schema visas i fig. 5. Den kapacitiva lasten C bildas av två ändar hos antennen som kommer i närheten av varandra, d.v.s. slitsen 20. Denna bildar en kapacitiv last för båda frekvensbanden. Den induktiva lasten L bildas genom användning av båda slitsarna 19 och 18. Motstånden R är ingående resistans hos den ledande plattan. Slitsen ökar den induktiva lasten medelst fokusering av det magnetiska fältet och bildar en tredje frekvens (väsentligen mycket högre). Åter till fig.4, framställs med pilar två strömmar 11 och 12, som flyter i två banor. Följaktligen bildas en dubbelbandsantenn med varje band i samma mod, medelst bildande av nämnda två olika strömbanor.

Slitsarna, en med den öppna änden (mot lufi) 19 och den andra slutna slitsen 18 (inga öppna ändar) anordnas så att den slutna slitsen 18 bildar en ren induktiv last, medan den öppna slitsen 19 (beroende av position) tillhandahåller både en kapacitiv och en induktiv last. Genom att placera den öppna slitsen 19 nära mitten av antennen och genom att variera dess geometri kan lastkapacitansen varieras, medan genom förändring av formen hos den slutna slitsen 18, varieras lastinduktansen, var och en tämligen oberoende av den andra lasten. Fonnema hos slitsen är viktiga eftersom de har en direkt påverkan på lastsvärdena. En avlång, sluten slits har annorlunda induktans än en cirkulär öppning. Beroende på antennens geometri kan endera form användas för olika effekter. Dessutom tillhandahåller den öppna slitsen en kapacitiv last vid slutet hos varje strömbana. Den slutna slitsen tillhandahåller en ren induktans för endera band eller endast ett band (beroende på positionen inuti antennen).

Den i enlighet därmed fi-amställda antennen är företrädesvis M4 med en anslutning till jord. Dessutom är det en fördel att antenndimensionema kan avstämmas till att tillhandahålla två band, medan instälhiing av slitsens 18 dimensioner tillhandahåller ett tredje band, till exempel banden tvâ kan avse GSM900/GSM1800 och det tredje bandet ISM-bandet (Industrial, Scientific and Medical). 10 15 20 25 '514 659 7 Ytterligare alternativa utföringsformer som visar uppfinningen tillkännages i fig. 6-10. I alla figurer benämner ll den ledande plattan, 18 den första slitsen, 19 den andra slitsen och 14/15 matnings-ljordanslutrlingar. I fig. 6 anordnas den första slitsen 18 som en cirkulär öppning vid en hörndel hos den väsentligen rektangulära ledande plattan, och den andra slitsen 19 anordnas på en kant hos plattan som utsträcker sig mot insidan hos den rektangulära ledande plattan. Jord- och matningsanslutriingar anordnas vid en sida av den andra slitsen 19.

I fig.7 anordnas en ytterligare rektangulär slits l8a vid en ände hos den andra slitsen 19 anordnad på en kant hos plattan, som utsträcker sig mot insidan hos den rektangulära ledande plattan. Dessutom förses plattan 11 med en bockad del lla, vilken förlänger antennen för små utrymmen.

Iutföringsformen enligt fig. 8, vilken är liknande utföringsfonnen i fig. 6, är den andra slitsen 19 väsentligen T-fonnad och den första slitsen 18 är väsentligen cirkulär.

I utföringsformen enligt fig. 9, vilken är lilmande utföringsformen i fig.8, är den första slitsen en vinklad rektangel (väsentligen T-fonnad) som delvis utsträcker sig hos en sida och delvis hos den övre sidan hos det andra väsentligen T-formade slitsen 19.

Utföringsformen i fig. 10 innefattar en avlâng rektangulär ledande platta 11 försedd med en väsentligen rektangulär första slits 18 och en andra slits 19, och har dess matnings- och jordanslutningar vid en kort kant. Dessutom kan slitsen 18 anordnas vid vilken sida som helst hos den andra slitsen.

Antennanordningen enligt uppfinningen kan användas i vilken anordning med ett behov av att mottaga och/eller sända elektromagnetiska vågor, och på grund av sin ringa storlek är den mycket passande för användning i cellulära telefoner eller liknande.

Uppfinningen begränsas inte till de visade utföringsformema utan kan varieras på ett antal olika sätt, t.ex. genom kombination av två eller fler av de förevisade utföringsformema, utan avvikande från de bifogade lcravens skyddsomfång, och anordningen och förfarandet kan implementeras på ett antal olika sätt beroende på applikation, funktionella enheter, behov och kravsättning o.s.v.

Claims (17)

10 15 20 25 '514 659 .<< ._ ,. , < . n r t. 8 PATENTKRAV

1. Antennanordning (10), företrädesvis av PlIFA-typ (Planar Inverterad F-Antenna), vilken innefattar en ledande platta (1 1) som täcker ett jordplan (13), nänmda ledande platta som tillhandahålls med en första slits (19) som en kapacitiv last (C), kännetecknad av, att nämnda ledande platta (11) anordnas med en andra slits (18, 19), som åstadkommer en konduktiv last (L).

2. Antennanordning enligt patentlcravl , kännetecknad av, att den ledande plattan (1 l) tillhandahålls med anslutningar (14, 15) till jord och matning.

3. Antennanordning enligt patentkrav 2, kännetecknad av, att nämnda anslutningar (14, 1 5) är prob.

4. Antennanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att nämnda första och andra slits anordnas så att två strömmar (I1; 12) genereras, som flyter i två banor i nämnda ledande platta (1 1) vid matning av en ström.

5. Antennanordning enligt patentkrav 4, kännetecknaa' av, att nänmda dubbelbandsantenn bildas med varje band vid samma mod medelst bildande av nämnda två olika strömbanor.

6. Antennanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknar! av, att nänmda första slits har en bredd (d) och genom att variera nämnda bredd varieras den kapacítiva lasten (C).

7. Antennanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, 10 15 20 25 v 514 659 9 att nämnda första slits har en bredd (W) och genom varierande av nämnda bredd ändras den konduktiva lasten (L).

8. Antennanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att nämnda andra slits (18) är en avgränsad öppning anordnad i en längsgående riktning hos den ledande plattan.

9. Antennanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att nämnda andra slits (18) är en väsentligen L-formad öppning.

10. Antennanordning enligt något av patentkrav l-8, kännetecknad av, att nämnda andra slits (18) är en väsentligen cirkulär öppning.

11. Antennanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att nämnda första slits (19) är väsentligen T-formad, som har en öppning ände på en kant hos den ledande plattan.

12. Antennanordning enligt något av föregående patentlcrav, kännezecknad av, att nämnda första slits (19) anordnas väsentligen i mitten av den ledande plattan.

13. Antennanordning enligt något av föregående patentlcrav, kännetecknad av, att den ledande plattan är åtminstone delvis bockad.

14. Antermanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den innefattar en tredje slits (1 8a).

15. Antennanordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den är en enkel-, dubbel- och/eller flerbandsanterm. 10 “514 659 10

16. Förfarande för att tillhandahålla en enkel-, dubbel- och/eller flerbandsantennanordning (10), företrädesvis av PIFA-typ (Planar Inverterad F- Antenna), vilken innefattar en ledande platta (1 1) som täcker ett jordplan (13), nämnda ledande platta som tillhandahålls med ett första slits (19) som kapacitiv last (C), kännetecknad av, att anordna nämnda ledande platta (11) med en andra slits (18, 19) som åstadkommer en konduktiv last (L).

17. Förfarandet enligt patentkrav 16, kännetecknad av, att egenskapema hos nämnda antenn varieras medelst varierade dimensioner och/eller geometrier hos nämnda slitsar.