SE514842C2 - Dubbelbandsantennanordning och antennaggregat - Google Patents

Description

30 i^514;s42 2 En annan fördel med föreliggande uppfinning är att oberoende trimning av båda banden kan utföras på ett enkelt sätt.

En ytterligare fördel med uppflnningen är att antennen har relativt små di- mensioner.

Ytterligare en annan fördel med föreliggande uppfinning är att de olika delarna av antennen med lätthet kan lagras.

En ytterligare annan fördel med föreliggande uppfinning är att en jord- plansstruktur har en liten fysisk volym.

En ytterligare annan fördel med föreliggande uppfinning är att antennen är relativt enkel att tillverka.

En ytterligare annan fördel med föreliggande uppfinning är att antennen är relativt enkel att montera.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer detaljerat med hänvisning till föredragna utföringsformer därav och också med hänvisning till de bifogade rit- ningarna.

Kort beskrivning av ritningarna Figur 1 visar en antennanordning enligt uppfinningen.

Figur 2 visar schematiskt strömflödena hos antennanordningen enligt figur 1.

Figur 3 visar ett antennaggregat innefattande en antennanordning enligt uppfinningen.

Beskrivning av en föredragen utföringsform _ I denna beskrivning skall det inses att antennsystemet enligt uppflnningen är drivbart för att mottaga och/eller sända radiosignaler. Även om en tenn används häri som föreslår en specifik signalriktning skall det inses att en sådan situation kan täcka denna signalriktning och/eller dess motsats.

Med hänvisning till figur 1 visas en utföringsforrn av en antennanordning 1 enligt uppflnningen. Antennanordningen är arrangerad för sändning/mottagning av RF-vågor i två frekvensband, tex, i banden 900 MHz och 1800 MHz. Anten- nanordningen 1 skall anslutas till en radiokommunikationsanordning (ej visad), fö- reträdesvis portabel, och/eller arrangerad på (i) ett fordon. Såsom visas i figuren är antennanordningen 1 arrangerad på en ledande del 8, såsom en fordonskropp. 10 20 25 30 om 3 Denna ledande del 8 kommer att fungera såsom ett jordplan. Den ledande delen 8 kan utelämnas eller ersättas av ledande partier hos en radiokommunikationsan- ordning, t ex, ett PCB (tryckt kretskort). l dessa fall kan antennanordningen 1 vara fastsatt på en radiokommunikationsanordning, såsom en radiotelefon eller en da- tor.

Antennanordningen 1 innefattar en strålningsstruktur 2, 3, 4 innefattande en strålande första arm 2 för sändning/mottagning av RF-vågori ett första, högre frevkensband, och en strålande andra arm 3 för sändning/mottagning av RF-vågor i ett andra, lägre frekvensband. De första 2 och andra 3 armarna är ledande för- bundna med en brygga 4. Strålningsstrukturen 2, 3, 4 skall anslutas till en trans- missionsledning vid ett matarparti 5. Matarledningen är ansluten till sändtagarkret- sar hos en radiokommunikationsanordning. Den första armen 2 har en första ände 21, i närheten av vilken matarpartiet 5 är anordnat. En andra ände 22 av den första armen 2 är en fri ände. Avståndet mellan den första 21 och den andra 22 änden utmed armen är ca 7i1/4, där X1 är våglängden hos det första frekvensban- det. Den första armen 2 kan med lätthet avstämmas till dess frekvens genom att justera avståndet mellan ändarna 21 och 22, tex, genom kapning vid den andra änden 22.

Den andra armen 3 innefattar ett första parti 31 och ett andra parti 32.

Bryggan 4 förbinder den andra armen 3, mellan det första partiet 31 och det andra partiet 32 till den första armen 2 iförbindelse med matarpartiet 5. Den andra ar- men 3 matas från matarpartiet 5 via bryggan 4. Den andra armen 3 har en första ände 33 vid en ände av det första partiet 31. En andra ände 34, vilken är en fri än- de av den andra armen 3, är anordnad vid det andra partiet 32. Avståndet mellan de första 33 och andra 34 ändarna, utmed den andra annen 3, är företrädesvis ca 7t2/4, där k; är våglängden hos det andra frekvensbandet. Den andra armen 3 kan med lätthet avstämmas till sin frekvens genom att justera avståndet mellan ändar- na 33 och 34, t ex, genom att kapa vid den andra änden 34.

Strålningsstrukturen 2, 3, 4 är anordnad på ett dielektriskt substrat 6. Det dielektriska substratet uppbär ett C-forrnat, eller meanderforrnat ledande mönster 35 med en första ände 36 och en andra ände 37. Den första änden 36 hos det le- dande mönstret 35 är ledande förbunden med den första änden 33 hos den andra strålningsarmen 3. I figuren är det ledande mönstret 35 arrangerat på samma sida av det dielektriska substratet 6 såsom strålningsstrukturen 2, 3, 4. Det ledande 15 20 25 30 sr r1i4 ie-trz 4 mönstret 35 kan emellertid vara anordnat på den motsatta sidan av det dielektris- ka substratet 6. I detta fall den andra strålningsarrnen 3 vara försedd med anslut- ningsben som passerar genom hål i substratet 6 och mönstret 35. Benen löds se- dan företrädesvis på mönstret 35. Sådana ben kan finnas även om det ledande mönstret 35 är anordnat på samma sida av det dielektriska substratet 6 såsom strålningsstrukturen 2, 3, 4, i syfte att underlätta monteringen av strålningsstruktu- ren 2, 3, 4, Längden hos det ledande mönstret 35, d v s avståndet mellan den första änden 36 och den andra änden 37 utmed armen, väljs ellerjusteras för av- stämning av den andra strålningsarmen 3 till en önskad frekvens. Detta avstånd är företrädesvis ca 7t2/4, där X2 är våglängden för det andra frekvensbandet.

Det dielektriska substratet 6 är dessutom försett med ett jordplan 7 i for- men av ett generellt C-format ledande mönster 7, företrädesvis med partier som åtminstone delvis omger en region av det dielektriska substratet 6 som stöder strålningsstrukturen 2, 3, 4, i närheten av matarpartiet 5, vilket gör mönstret mer E- fom1at. Det C-format ledande mönstret 7 är anslutet till jord hos sändtagarkretsar hos radiokommunikationsanordningen, företrädesvis genom anslutning till jorden hos transmissionsledningen. Det generellt C-formade ledande mönstret 7 har en första ände 71 och en andra ände 72. Längden hos det C-formade mönstret 7, d v s avståndet mellan de första 71 och andra 72 ändarna utmed mönstret är vä- sentligen företrädesvis 7t1/2, där X1 är våglängden hos det första (högre) frekvens- bandet. Detta jordplan 7 är nöjaktigt för antennfunktionen, och antennanordningen _ t kan monteras på en bärbar radiokommunikationsanordning_ Om antennanord- ningen 1 emellertid anordnas på ett fordonstak eller -kropp kopplas de ledande partierna 8 hos fordonet, företrädesvis kapacitivt, till jordplanet 7. I detta fall funge- rar också de ledande partierna 8 såsom jordplan. Om de monteras på (i) en bärbar radiokommunikationsanordning, såsom en handbärbar radiotelefon, kan de ledan- de partierna, tex, en PCB hos radiokommunikationsanordningen, kopplas, före- trädesvis kapacitivt, till jordplanet 7, varvid dessaledande partier också fungerar såsom jordplan.

Eftersom det ledande mönstret 35 för frekvensavstämningen i det andra (lägre) frekvensbandet och jordplanet 7 i formen av ett generellt C-format ledande mönster 7 är belägna angränsande varandra, kommer det att finnas en kapacitiv koppling mellan de två mönstren. 'Denna koppling kan justeras för att åstadkomma 10 20 25 30 , , 5 u' ., den önskade antennprestandan. Kopplingen kan företrädesvis göras starkare och de ledande partierna 8 och deras ekvivalenser utlämnas.

Strålningsstrukturen 2, 3, 4 visas att vara anordnad i ett plan vinkelrätt i förhållande till det dielektriska substratet 6 och dess ledande mönster 7, 35. Strål- ningsstrukturen 2, 3, 4 kan emellertid vara anordnad i ett plan som korsar planet med det dielektriska substratet 6 vid en anan vinkel or, beroende på applikationen och det tillgängliga utrymmet. Detta kan också uttryckas såsom om en tangent till en utsträckningsriktning för den andra armen vid den första änden bildar en vinkel u med en tangent av en utsträckningsriktning för avstämningsarmen vid förbind- ningspartiet, vilket också är applicerbart om strålningsstrukturen inte är plan. Vin- keln a kan exempelvis vara i området 45° - 135°, företrädes 90°.

Strålningsstrukturen 2, 3, 4 tillverkas företrädesvis genom att stansa ut ei- ler skära ut strukturen från en ledande platta, exempelvis en metallplatta. Armarna 2 och 3 och bryggan har bandformer, d v s bredden hos arrnama och bryggan i planet för strukturen är väsentligen större än tjockleken (vinkelrätt iförhållande till planet för strukturen). Det ledande mönstret 35 för frekvensavstämningen i det andra (lägre) frekvensbandet och jordplanet 7 i formen av ett generellt C-format ledande mönster 7 bildas på det ledande substratet genom tryckning, etsning, av- sättning eller liknande. Strålningsstrukturen 2, 3, 4 bildas företrädesvis med styr- och möjliga anslutningsben vid änden 21 och anslutnings- och styrben vid änden 33. Det dielektriska substratet 6 och det ledande mönstret 35 förses sedan med hål för mottagande av benen. Benen och/eller ändarna 21 och 33 limmas eller löds på det dielektriska substratet 6 och det ledande mönstret 35.

I figur 2 visas strömflödena i antennanordningen i figur 1 schematiskt med pilar. Strömmarna i bryggan 4 och det första partiet 31 hos den andra armen 3 flyter såsom framgår i samma riktning. Det första partiet 31 är den del av anten- nanordningen som strålar mest i det andra (lägre) frekvensbandet, och bryggan 4 strålar mindre men substantiellt. Strömmarna i det ledande mönstret 35 för fre- kvensavstämningen i det andra (lägre) frekvensbandet är riktade i motsatta rikt- ningar vilket resulterari nästan ingen strålning från detta mönster 35. För det första frekvensbandet (högre) »kommer armen 2 att utföra den väsentliga strålning- en. Pilen 9 indikerar polariseringsriktningen för RF-vågorna utstrålade från strål- ningsstrukturen 2, 3 och 4. 10 20 25 30 1551-44- 642 6 < V . r i .

Figur 3 visar ett antennaggregat 10 särskilt anpassat för montering på en fordonskropp, t ex på taket. Antennanordningen 1, vilken innefattar strålnings- strukturen 2, 3, 4, det ledande mönstret 35 för frekvensavstämningen i det andra (lägre) frekvensbandet och jordplanet 7 i formen av ett generellt C-format ledande mönster 7, är monterad på en bas 11. En GPS-antenn 12 är också monterad på basen. l centrumpartiet av basen 11 är ett hål anordnat för matning via kablar. En klämma 13 är anordnad på PCB för fastklämning av en koaxialantennkabel 14, som åstadkommer elektrisk kontakt med ytterledaren hos kabeln och är ansluten till det generellt C-formade ledande mönstret 7 på baksidan (ej visad). Centrumle- daren hos koaxiaikabeln är ansluten till PCB. PCB 6 är på baksidan (ej visad) för- sedd med ett mönster som sammankopplar centrumledaren hos koaxialkabeln 14 och matarpartiet 5 hos strålningsstrukturen 2, 3, 4, via styr- och anslutningsben anordnade på den första änden 21 hos den första armen. Det ledande mönstret 35 för frekvensavstämningen i det andra (lägre) frekvensbandet är också anordnat på baksidan av PCB och är ansluten till den andra armen med hjälp av styr- och an- slutníngsben, såsom beskrivits ovan. Aggregatet täcks och skyddas av ett hölje 15. För stödjande av strålningsstrukturen 2, 3, 4, är en stötta 16 fastsatt på strål- ningsstrukturen 2, 3, 4 och PCB 6. Stöttan 16 är företrädesvis tillverkad av dielek- triskt material.

De första och andra armarna hos antennorganet kan väsentligen vara bandformade. De bandformade första och andra armarna hos antennorganet kan väsentligen ha samma tjocklek. De bandformade första och andra armarna hos antennorganet kan ha väsentligen samma bredd. Bredden hos de bandformade första och andra armarna hos antennorganet kan vara mindre än längden hos re- spektive sektion.

Altemativ kan strålningsstrukturen 2, 3 och 4 vara anordnad på eller i ett dielektriskt substrat. Frekvensavstämningsarmen 35 och jordplansstrukturen 7 kan alternativt tillverkas genom att stansa eller kapa ut strukturen från en metallplatta.

Frekvensavstämningsarmen och jordplansstrukturen kan limmas på ett dielektriskt substrat.

Alternativt kan tjockleken och/eller bredden vara olika för olika delar av strålningsstrukturen 2, 3, 4.

Claims (10)

1. 20 25 30 s ¿l>8f42 i 7 PATENTKRAV 1. Ett antennorgan för att sända ochleller mottaga RF-signaler i åtminstone ett första och ett andra frekvensband, innefattande: - ett jordplansorgan anordnat för att anslutas till jord hos en kretsanordning hos en radiokommunikationsanordning, - en ledande strålningsstruktur (2, 3 och 4) med en första arm (2) och en andra »arm (3), - vilken andra arm (3) har en längd skild från den hos den första armen (2), - den första armen (2) och den andra armen (3) är elektriskt förbundna med en brygga (4), varvid bryggan (4) är ett organ för anpassad matning av den andra armen (3) vid det andra frekvensbandet, - ett dielektrikum separerande strålningsstrukturen (2, 3 och 4) och jordplansor- ganet, kännetecknat av att en första ände (21) hos den första armen (2) är ett matarparti (5) och en andra ände (22) av den första armen (2) är en fri ände, varvid en första ände (33) av den andra armen (3) är elektriskt förbunden med ett anslutningsparti hos en frekvensavstämningsarm (35) för den andra fre- kvensen i den andra armen (3) och varvid en andra ände (34) av den andra annen (3) är en fri ände, där en tangent till en utsträckningsriktning för den andra annen (3) vid den första änden (33) bildar en vinkel (a) med en tangent av en utsträckningsriktning för frekvensavstämningsarmen (35) vid anslut- ningspartiet.

2. Antennorganet enligt patentkravet 1, kännetecknat av att den fria änden (22) hos den första armen (2) är ett organ för avstämning av en första frekvens.

3. Antennorganet enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att den fria änden (34) hos den andra armen (3) och en fri ände (37) hos frekvensavstäm- ningsarmen (35) är organ för avstämning av den andra frekvensen.

4. Antennorganet enligt något av patentkraven 1 - 3, kännetecknat av att jordplansorganet är en jordplansstruktur (7) med en längd på väsentligen M2 vid den första frekvensen. 10 15 20 25 30 fs14ls42 8

5. Antennorganet enligt något av patentkraven 1 - 4, kännetec-knat av att den första armen (2) har en längd på väsentligen M4 vid den första frekvensen.

6. Antennorganet enligt något av patentkraven 1 - 5, kännetecknat av att den andra armen (3) har en längd på väsentligen M4 vid den andra frekvensen.

7. Antennorganet enligt något av patentkraven 1 - 6, kännetecknat av att frekvensavstämningsarmen (35) har en längd på väsentligen H4 vid den andra frekvensen.

8. Antennorganet enligt något av patentkraven 4 - 7, kännetecknat av att en kapacitiv koppling etableras mellan frekvensavstämningsarmen (35) och jord- plansstrukturen (7) för stabilisering av den andra frekvensen.

9. Antennorganet enligt något av de föregående patentkraven, känneteck- nat av att vinkeln (oc) mellan tangenten till en utsträckningsriktning för den andra armen (3) vid den första änden (33) och en tangent av en utsträckningsriktning för frekvensavstämningsarmen (35) vid anslutningspartiet är en vinkel i intervallet 45° - 135°.

10. Antennorganet enligt något av kraven 1 - 9, kännetecknat av att åtmins- tone en av armarna (2 eller 3) i den ledande strålningsstrukturen och/eller fre- kvensavstämningsarmen (35) är meanderformad. 1 1. frekvensavstämningsarmen (35) och jordplansstrukturen (7) är ledande mönster Antennorganet enligt något av patentkraven 4 - 10, kännetecknat av att anordnade på ett dielektriskt substrat (6). 12. Antennorganet enligt patentkravet 11, kännetecknat av att de ledande mönstren är anordnade på en sida av det dielektriska substratet (6). 1 3. mönstren är anordnade inuti det dielektriska substratet (6). Antennorganet enligt patentkravet 11, kännetecknat av att de ledande 10 20 25 30 9 14. Antennorganet enligt något av de föregående patentkraven, känneteck- nat av att frekvensavstämningsarmen (35) väsentligen är C-formad och där den första änden (33) av den andra armen (3) är förbunden med en ände hos den vä- sentligen C-formade frekvensavstämningsarmen (35). 1 5. nat av att jordplansstrukturen (7) väsentligen är E-formad med anslutningen till Antennorganet enligt något av de föregående patentkraven, känneteck- jord hos kretsanordningen hos radiokommunikationsanordningen i mitten av den E-formade strukturen. 16. Antennorganet enligt något av de föregående patentkraven, känneteck- nat av att bryggan (4) vilken förbinder den första armen (2) elektriskt med den andra armen (3) är anordnad mellan den första och den andra änden på den första respektive andra armen. 17. Antennorganet enligt patentkravet 16, kännetecknat av att bryggan (4) väsentligen är anordnad på samma avstånd från de första och andra ändarna hos den andra armen och anordnad närmare matarpartiet än den fria änden av den första armen. 18. Antennorganet enligt något av de föregående patentkraven, känneteck- nat av att de första och andra armarna (2 och 3) väsentligen är bandformade. 19. Antennorganet enligt patentkravet 18, kännetecknat av att de bandfor- made första och andra annarna (2 och 3) väsentligen har samma tjocklek. 20. made första och andra armarna (2 och 3) väsentligen har samma bredd. Antennorganet enligt patentkravet 18, kännetecknat av att de bandfor- 21. Antennorganet enligt patentkravet 18, kännetecknat av att den bandfor- made första armen (2) har en annorlunda tjocklek jämfört med den andra armen (3)- 10 15 20 1 0 22. Antennorganet enligt patentkravet 18, kännetecknat av att den bandfor- made första armen (2) har en annorlunda bredd jâmfört med den andra armen (3). 23. Antennorganet enligt något av patentkraven 18 - 22, kännetecknat av att bredden hos bandet i varje arm (2, 3, och 35) är mindre än längden av respektive sektion. 24. Antennorganet enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att strålningsstrukturen (2, 3 och 4) och/eller avstämningsarmen och/ellerjord- plansstrukturen (7) är anordnade på eller i ett dielektriskt substrat (6). 25. Antennorganet enligt något av de föregående patentkraven, känneteck- nat av att strålningsstrukturen och/eller avstämningsarmen (35) och/eller jord- plansstrukturen är tillverkade av en ledande platta. 26. Antennorganet enligt något av patentkraven 9 - 25, kännetecknat av att vinkeln (a) är en vinkel på 90°. 27. Ett antennaggregat (10) innefattande ett antennorgan (1) enligt något av föregående patentkrav, varvid aggregatet (10) innefattar åtminstone en ytterligare strålningsstruktur (12) för att åtminstone mottaga cirkulärt polariserade radiofre- kvenssignaler, exempelvis en GPS-antenn.