SE515595C2 - Method and subject of manufacture of an antenna device - Google Patents
Method and subject of manufacture of an antenna deviceInfo
- Publication number
- SE515595C2 SE515595C2 SE9904773A SE9904773A SE515595C2 SE 515595 C2 SE515595 C2 SE 515595C2 SE 9904773 A SE9904773 A SE 9904773A SE 9904773 A SE9904773 A SE 9904773A SE 515595 C2 SE515595 C2 SE 515595C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- antenna
- blank
- radio communication
- radiating element
- communication device
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
- H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
- H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
Abstract
Description
25 30 35 ~ . . - u; 515 595 _2_ burna terminaler. Därigenom undviker man utskjutande an- tenndelar. 25 30 35 ~. . - u; 515 595 _2_ borna terminals. This avoids protruding antenna parts.
Strålningsegenskaperna hos en antennanordning för en struktur med små dimensioner, tex för en handburen termi- nal såsom en portabel telefon, är mycket avhängiga av formen och storleken hos telefonens ledande delar, tex ett kretskort, PCB, i telefonen, och även av telefonens hölje om detta är elektriskt ledande. Alla strålningsegenskaper, tex resonansfrekvens, inimpedans, strålningsmönster, impe- dans, polarisation, förstärkning, bandbredd och närfälts- mönster är produkter av själva antennanordningen och dess växelverkan med telefonkroppen. Därutöver påverkas strål- ningsegenskaperna av föremål i näromgivningen. Alla hän- visningar i fortsättningen till strålningsegenskaper är avsedda att gälla för hela anordningen, i vilken anten- nanordningen ingår.The radiation properties of an antenna device for a structure with small dimensions, for example for a handheld terminal such as a portable telephone, are highly dependent on the shape and size of the conductive parts of the telephone, such as a circuit board, PCB, in the telephone, and also on the telephone housing. this is electrically conductive. All radiation properties, such as resonant frequency, impedance, radiation pattern, impedance, polarization, gain, bandwidth and near field patterns are products of the antenna device itself and its interaction with the telephone body. In addition, the radiation properties are affected by objects in the immediate vicinity. All references hereinafter to radiation properties are intended to apply to the entire device, in which the antenna device is included.
Historiskt sett har antenner för portabla telefoner genom- gått följande fem utvecklingssteg: Steg 1. Spröt med längden halva våglängden (Ä/2) har an- vänts mycket och är bra antenner bl.a. vad gäller prestan- da, eftersom de är fristående antenner som inte inducerar starka strömmar i själva telefonen. Den klumpiga storleken (ca 160 mm ovanför telefonen för 800-1000 MHz) har reduce- rat användningen av dem, men de kan även ses på nya tele- foner för höga prestanda vad gäller hög förstärkning och låga förluster i telefonens omgivning.Historically, antennas for portable telephones have undergone the following five development steps: Step 1. Rod with the length half the wavelength (Ä / 2) has been used a lot and are good antennas, among other things. in terms of performance, as they are stand-alone antennas that do not induce strong currents in the phone itself. The clumsy size (approx. 160 mm above the phone for 800-1000 MHz) has reduced their use, but they can also be seen on new phones for high performance in terms of high gain and low losses in the phone's environment.
Steg 2. Kvartsvågsspröt reducerar sprötets längd med 50% jämfört med Ä/2-spröt. Avkortningen görs genom att den nedre delen av antennen ersätts medelst telefonkroppen, och som man kan förvänta sig involveras telefonkroppen mera i strålningen. Bortsett från strömmar utmed telefon- kroppen är detta spröt en bra antenn inte minst för dess inneboende, goda impedansmatchning. Emellertid kan dess 10 15 20 25 30 35 | ~ | - .- 515 595 ._3_ längd (ca 80 mm ovanför telefonen för 800-1000 MHz) fort- farande anses vara för stor.Step 2. Quartz wave rod reduces the length of the rod by 50% compared to Ä / 2 rods. The shortening is done by replacing the lower part of the antenna by means of the telephone body, and as can be expected, the telephone body is more involved in the radiation. Apart from currents along the telephone body, this rod is a good antenna, not least for its inherent, good impedance matching. However, its 10 15 20 25 30 35 | ~ | - .- 515 595 ._3_ length (approx. 80 mm above the telephone for 800-1000 MHz) is still considered too large.
Steg 3. Den i dag vanligaste antenntypen på en typisk portabel telefon är en "stubbantenn", som kan ses som en avkortad version av Ä/4-sprötet. Stubbantennerna var länge av spiraltyp och gjorda av en tråd (approx Ä/4 lång), som lindats på en isolerande kärna för att ge en yttre längd om Ä/16 till Ä/8 (20-40 mm vid 800-1000 MHz). Spiralen och telefonkroppen fungerar likväl som en sorts asymmetrisk Ä/2-dipol. Ju kortare spiralen är desto större del av strålningen utgår från själva telefonkroppen, särskilt om själva telefonen är liten. Spiralen som strålar i den normala moden kan ses som en sorts transmissionsledning, där spiralformen endast är ett sätt att tillföra induktans för att minska våghastigheten utmed ledningen. I praktiska fall är trådens längd känd att vara av storleksordningen Ä/4, men detta är endast en tillfällighet eftersom det är mängden tillförd induktans som räknas och inte trädens längd.Step 3. The most common antenna type today on a typical portable telephone is a "stub antenna", which can be seen as an abbreviated version of the Ä / 4 rod. The stub antennas were long of the helical type and made of a wire (approx Ä / 4 long), which was wound on an insulating core to give an outer length of Ä / 16 to Ä / 8 (20-40 mm at 800-1000 MHz). The spiral and the telephone body nevertheless function as a kind of asymmetric Ä / 2 dipole. The shorter the spiral, the greater part of the radiation emits from the telephone body itself, especially if the telephone itself is small. The spiral that radiates in the normal mode can be seen as a kind of transmission line, where the spiral shape is only a way of adding inductance to reduce the wave speed along the line. In practical cases, the length of the wire is known to be of the order of Ä / 4, but this is only a coincidence because it is the amount of inductance applied that counts and not the length of the trees.
Steg 4. Nyare stubbantenner har vanligen en spiral av någon annan form, tex ett kretskort med meanderformad bana. Detta ger i grunden en funktion som är identisk med spiralformen, och den tillförda induktansen är även här den viktiga egenskapen. Den väsentliga skillnaden är att meanderformen kan innefatta ledande banor för fler än en frekvens, tex genom att två olika meanderbanor placeras parallellt. Vad gäller trådlindade stubbantenner utgörs den strålande strukturen huvudsakligen av själva telefon- kroppen, dvs kretskortet med dess skärmburkar eller me- tallhöljet, om höljet är ledande. Således kan antennele- mentet betraktas som en matande struktur i stället för en strålande struktur.Step 4. Newer stump antennas usually have a spiral of some other shape, such as a circuit board with a meander-shaped path. This basically gives a function that is identical to the spiral shape, and the added inductance is also the important property here. The essential difference is that the meander shape can include conductive paths for more than one frequency, for example by placing two different meander paths in parallel. In the case of wire-wound stub antennas, the radiating structure consists mainly of the telephone body itself, ie the circuit board with its shield cans or the metal housing, if the housing is conductive. Thus, the antenna element can be considered as a feeding structure instead of a radiating structure.
Steg 5. Det femte utvecklingssteget är den inbyggda anten- nen, som eliminerat den synliga antennen vilken kan utgöra ett hinder tex när man tar ut telefonen ur fickan. Genom - ; | « n 10 15 20 25 30 35 515 595 _4_ diskussionen ovan är det uppenbart att den inbyggda anten- nens strålningsfunktion är mycket likartad stubbantennens, dvs strömmen genom telefonkroppen är strålningens huvud- källa. En huvudfunktion hos antennelementet är i båda fallen att inducera strömmar i telefonkroppen, men uppen- barligen är detaljerna olika.Step 5. The fifth development step is the built-in antenna, which has eliminated the visible antenna, which can be an obstacle, for example when you take the phone out of your pocket. By - ; | From the above discussion, it is obvious that the radiation function of the built-in antenna is very similar to that of the stub antenna, ie the current through the telephone body is the main source of the radiation. A main function of the antenna element in both cases is to induce currents in the telephone body, but obviously the details are different.
Stubbanntennen av spiral/meandertyp kan betraktas som en sorts hylsa, som täcker en del av telefonens övre parti, tillsammans med en avstämningsanordning som gör anslut- ningsimpedansen reell. Den reaktiva komponenten hos den tänkta hylsan ovanpå telefonen blir kapacitiv, så att en induktiv del, som är naturlig i spiralen eller meandern, erfordras för avstämning av antennelementet. Frånsett denna avstämning kommer mer eller mindre alla delar, som finns på eller nära telefonens överdel, att verka som ett antennelement med sin yta som den kritiska parametern. En större yta kan sägas ge bättre koppling, som återspeglas i strålningskonduktansen eller strålningsresistansen beroen- de på hur matningen är anordnad. Telefonkroppen kommer att tjänstgöra som en antenn, som är tämligen likartad en halvvågsdipol, och de lokala fälten från denna primitiva halvvågsantenn kommer att bestämma kopplingen till anten- nelementet jämte ett "storleksmått" för antennelementet.The spiral / meander type stub tooth can be regarded as a kind of sleeve, which covers a part of the upper part of the telephone, together with a tuning device which makes the connection impedance real. The reactive component of the imaginary sleeve on top of the telephone becomes capacitive, so that an inductive part, which is natural in the spiral or meander, is required for tuning the antenna element. Apart from this tuning, more or less all parts, located on or near the top of the phone, will act as an antenna element with its surface as the critical parameter. A larger surface can be said to provide a better connection, which is reflected in the radiation conductance or radiation resistance depending on how the supply is arranged. The telephone body will serve as an antenna, which is rather similar to a half-wave dipole, and the local fields from this primitive half-wave antenna will determine the connection to the antenna element as well as a "size measure" of the antenna element.
För ett inbyggt antennelement är antennelementets yta det "storleksmått" som bestämmer kopplingen. Det skall påpekas att strålningsfunktionen är densamma för en inbyggd antenn som tex för en yttre spiralantenn.For a built-in antenna element, the surface of the antenna element is the "size dimension" that determines the connection. It should be pointed out that the radiation function is the same for a built-in antenna as for example for an external spiral antenna.
Ur diskussionen ovan kan man dra några slutsatser, som kan användas som grund för ett mer enhetligt sätt för kon- struktionen av antennelementet för en radiokommunika- tionsanordning, tex en portabel telefon.From the discussion above, some conclusions can be drawn, which can be used as a basis for a more uniform way of constructing the antenna element for a radio communication device, such as a portable telephone.
A. Antennelementets funktion är att skapa en anpassning mellan matningsanslutningen och själva telefonen, vilken är den faktiska antennen i så måtto att telefonkroppen är 10 15 20 25 30 35 | | » . .n 515 595 _5_ källan för strålningen. Antennelementets storlek och pla- cering är de viktigaste egenskaperna.A. The function of the antenna element is to create an adaptation between the power supply connection and the telephone itself, which is the actual antenna to the extent that the telephone body is 10 15 20 25 30 35 | | ». .n 515 595 _5_ the source of the radiation. The size and location of the antenna element are the most important features.
B. Som en kompromiss med estetiska krav etc väljs ett lämpligt utrymme för antennelementet på telefonen. Ur diskussionen ovan är det uppenbart att ett stort antenne- lement nära telefonens överdel kan förväntas ge bättre prestanda, men genom att använda en god konkstruktion är det inom vissa gränser möjligt att minska elementets area, under det att goda antennprestanda bibehålls. En viktig begränsning med avseende på placeringen är att undvika den allra översta delen av telefonen och i stället placera antennen på baksidans övre del. Detta ger strömfördelning- en ett osymmetriskt mönster, varigenom det exempelvis är möjligt att minska fälten i riktning mot användaren och således minska icke önskvärda förluster orsakade av sådana fält.B. As a compromise with aesthetic requirements, etc., a suitable space for the antenna element on the phone is selected. From the discussion above, it is obvious that a large antenna element near the top of the telephone can be expected to provide better performance, but by using a good construction it is possible within certain limits to reduce the element's area, while maintaining good antenna performance. An important limitation with regard to placement is to avoid the very top part of the phone and instead place the antenna on the upper part of the back. This gives the current distribution an asymmetrical pattern, whereby it is possible, for example, to reduce the fields in the direction of the user and thus reduce undesirable losses caused by such fields.
C. Allmänt väljs en resonansstruktur för antennelementet.C. In general, a resonant structure is selected for the antenna element.
Detta är inte alls nödvändigt för att erhålla strålningen från antennen, men det förenklar impedansmatchningen ef- tersom matningsimpedansen, 50 ohm bland andra, kan åter- finnas på resonansstrukturen genom lämpligt val av mat- ningspunkt. I praktiken är antennelementet på en liten telefon litet jämfört med tex Ä/4, och något avstämnings- organ måste tillföras tex en kondensator vid änden av ett Planar Inverted F-Antenna Element, PIFA, vilken kondensa- tor stämmer av PIFA:n till en lägre frekvens. En iaktta- gelse är att antennelementets resonansfrekvens endast påverkas ringa av telefonens storlek, antennelementets placering och omgivande element.This is not at all necessary to obtain the radiation from the antenna, but it simplifies the impedance matching since the supply impedance, 50 ohms among others, can be found on the resonant structure by suitable selection of the supply point. In practice, the antenna element on a small telephone is small compared to eg Ä / 4, and some tuning means must be supplied eg a capacitor at the end of a Planar Inverted F-Antenna Element, PIFA, which capacitor is tuned by the PIFA to a lower frequency. One observation is that the resonant frequency of the antenna element is only slightly affected by the size of the telephone, the location of the antenna element and the surrounding elements.
D. Efter avstämning av ett resonansantennelement blir anslutningsimpedansen väsentligen reell oberoende av var anslutningen görs. Det är vanligen önskvärt att ansluta den till 50 ohm eller något annat värde, som är lämpligt med hänsyn till kretsarna etc. Genom att man väljer en lämplig anslutningspunkt är det tämligen enkelt att erhål- » - - . .u 10 15 20 25 30 35 . . . - .u 515 595 _6_ la varje önskad impedans. För impedansnivån måste ett bredare intervall vara möjligt att hantera i jämförelse med frekvensavstämningen. Telefonens storlek, antennele- mentets storlek och antennelementets placering på telefo- nen har stort inflytande på anslutningsimpedansen vid varje punkt.D. After tuning a resonant antenna element, the connection impedance becomes substantially real regardless of where the connection is made. It is usually desirable to connect it to 50 ohms or some other value which is appropriate with respect to the circuits, etc. By selecting a suitable connection point, it is fairly easy to obtain. .u 10 15 20 25 30 35. . . - .u 515 595 _6_ la each desired impedance. For the impedance level, a wider range must be possible to handle in comparison with the frequency tuning. The size of the telephone, the size of the antenna element and the location of the antenna element on the telephone have a great influence on the connection impedance at each point.
E. Som ett sista steg kan en extra resonanskrets tillfogas för att bredda matchningen, vilket är den konventionella metoden.E. As a final step, an additional resonant circuit may be added to broaden the match, which is the conventional method.
Det som angetts ovan gäller även med avseende på radiokom- munikationssystem, som används i andra apparater än por- tabla telefoner, tex sladdlösa telefoner, telemetrisystem, trådlösa dataterminaler etc. Även om antennanordningen enligt uppfinningen beskrivs i samband med portabla tele- foner är den således applicerbar inom ett brett spektrum av olika radiokommunikationsapparater.The above also applies to radio communication systems used in devices other than portable telephones, such as cordless telephones, telemetry systems, wireless data terminals, etc. Although the antenna device according to the invention is described in connection with portable telephones, it is thus applicable in a wide range of different radio communication devices.
Eftersom takten ökar, i vilken nya modeller av portabla telefoner presenteras, har tiden från det att utvecklingen av en ny modell påbörjas till produktion och marknadsfö- ring av denna minskat drastiskt under senare år. Vidare finns det behov av att reducera tillverkningskostnaderna.As the pace increases, in which new models of portable telephones are presented, the time from the development of a new model to the production and marketing of this has decreased drastically in recent years. Furthermore, there is a need to reduce manufacturing costs.
Idag erfordras en mängd utvecklingsarbete för att matcha en antenn till en ny typ av mobiltelefon. Detta beror på att själva telefonen är den huvudsakliga strålningsstruk- turen, och ett viktigt syfte med antennen är att matcha inimpedansen med avseende på tex olika form på telefonen.Today, a lot of development work is required to match an antenna to a new type of mobile phone. This is because the telephone itself is the main radiation structure, and an important purpose of the antenna is to match the input impedance with respect to, for example, different shapes on the telephone.
Uppfinningen i samandrag I denna beskrivning skall man ha klart för sig, att anten- nanordningen enligt uppfinningen fungerar för att sända och/eller ta emot RF-signaler. Även om det här används en term som antyder en specifik signalriktning skall det uppfattas som att en situation kan täcka denna signalrikt- ning och/eller dess motsats. - u 1 | v» 10 15 20 25 30 35 515 595 _7_ Ett huvudsyfte med uppfinningen är att åstadkomma en ny metod, som underlättar utvecklingen och tillverkningen av antennanordningar, så att tex en ny modell av en portabel telefon kan förses med en antennanordning, som avpassas för den telefonen på mycket kort tid. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en metod, som möjliggör att en antennanordning för en specifik modell av en radiokommunikationsanordning kan tillverkas av ett förfabricerat antennämne, vilket kan modifieras för att passa vilken som helst av ett flertal olika modeller.The invention in summary In this description it should be clear that the antenna device according to the invention functions for transmitting and / or receiving RF signals. Even if a term is used here that indicates a specific signal direction, it should be understood that a situation can cover this signal direction and / or its opposite. - u 1 | A main object of the invention is to provide a new method which facilitates the development and manufacture of antenna devices, so that for example a new model of a portable telephone can be provided with an antenna device adapted to the antenna. phone in a very short time. Yet another object of the present invention is to provide a method which enables an antenna device for a specific model of a radio communication device to be made of a prefabricated antenna blank, which can be modified to fit any of a variety of models.
Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett antennämne, som enkelt kan avpassas till vilken som helst av ett flertal modeller av en radiokommunikationsanordning och sålunda kan tillverkas i stora kvantiteter för att minska kostnaden per enhet. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett antennämne, som kan avpassas till vilken som helst av ett flertal modeller av en radiokommunikationsan- ordning genom att man utför endast några enkla arbetsmo- ment. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett antennämne, som kan modifieras genom att man orsakar avbrott i, eller kopplar samman avbrutna delar av elektriskt ledande banor eller anslutningsledningar hos antennämnet. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett antennämne, som kan modifieras genom bortkopp- ling eller anslutning av elektriska komponenter (induk- tansspolar, kondensatorer etc) från resp till antennämnet. 10 15 20 25 30 35 515 595 Föreliggande uppfinning är baserad på insikten att ovan- nämnda syften kan uppnås genom förfabricering av ett stan- dardämne för antenner med en form, som gör det möjligt att det anbringas i ett flertal olika modeller av en radiokom- munikationsanordning, och antennämnets antennegenskaper kan enkelt modifieras för att passa till vilken som helst av de olika modellerna.Another object of the invention is to provide an antenna blank which can be easily adapted to any of a plurality of models of a radio communication device and thus can be manufactured in large quantities to reduce the cost per unit. Yet another object of the present invention is to provide an antenna blank which can be adapted to any of a plurality of models of a radio communication device by performing only a few simple operations. Yet another object of the present invention is to provide an antenna blank which can be modified by causing interruptions in, or interconnecting, interrupted portions of electrically conductive paths or connecting leads of the antenna blank. Yet another object of the present invention is to provide an antenna blank which can be modified by disconnecting or connecting electrical components (inductors, capacitors, etc.) from the respective antenna blank. The present invention is based on the insight that the above objects can be achieved by prefabricating a standard blank for antennas with a shape which enables it to be applied in a plurality of different models of a radio communication device. communication device, and the antenna properties of the antenna blank can be easily modified to suit any of the different models.
Ett sådant standardämne för antenner kan snabbt modifieras för att passa till en ny modell av tex en portabel tele- fon. Det modifierade elementet kan sedan användas som en mall för tillverkningen av antennelement för andra telefo- ner av samma modell, genom att man utför motsvarande modi- fieringar av förfabricerade standardämnen för antenner av samma slag.Such a standard blank for antennas can be quickly modified to suit a new model of, for example, a portable telephone. The modified element can then be used as a template for the manufacture of antenna elements for other telephones of the same model, by performing corresponding modifications of prefabricated standard blanks for antennas of the same type.
Detta innebär, att standardämnet för antenner kan förfab- riceras i stora kvantiteter, varigenom man minskar kostna- den per enhet.This means that the standard blank for antennas can be prefabricated in large quantities, thereby reducing the cost per unit.
Såsom har avhandlats ovan påverkas frekvensavstämningen av ett antennelement endast ringa av den portabla radiokommu- nikationsanordningens storlek och antennelementets place- ring, så att ett ganska litet avstämningsintervall är tillräckligt för användning av ett antennämne tex i olika portabla telefoner.As discussed above, the frequency tuning of an antenna element is only slightly affected by the size of the portable radio communication device and the location of the antenna element, so that a fairly small tuning interval is sufficient for the use of an antenna blank, for example in various portable telephones.
Den erforderliga frekvensavstämningen kan erhållas genom att standardantennmönstret formas, så att dess längd en- kelt kan justeras tex genom att man skär bort delar av mönstret vid i förväg bestämda lägen.The required frequency tuning can be obtained by shaping the standard antenna pattern, so that its length can be easily adjusted, for example by cutting off parts of the pattern at predetermined positions.
Anslutningsimpedansen hos standardämnet för antenner måste vara justerbar i rätt stor omfattning beroende på kopp- lingsfaktorn, som primärt bestäms av tex telefonkroppens storlek, antennelementets area och antennelementets place- ring. Impedansjusteringen kan uppnås genom att antennele- mentet förses med ett flertal matningspunkter och/eller 10 15 20 25 30 35 515 595 _9._ ett flertal jordningspunkter, som vardera är ansluten till en gemensam matnings- resp jordanslutning. Man kan då välja en önskad matnings- eller jordningspunkt genom att skära av anslutningsledningar, som leder till ej valda punkter.The connection impedance of the standard substance for antennas must be adjustable to a fairly large extent depending on the coupling factor, which is primarily determined by, for example, the size of the telephone body, the area of the antenna element and the location of the antenna element. The impedance adjustment can be achieved by providing the antenna element with a plurality of supply points and / or a plurality of ground points, each of which is connected to a common supply and ground connection, respectively. You can then select a desired supply or ground point by cutting off connecting lines, which lead to unselected points.
Uttrycket meanderformad antenn, som används i denna be- skrivning, är i grunden en kretskortsbana, en tråd eller någon annan ledare, som är formad som en slingrande flod.The term meander-shaped antenna, which is used in this description, is basically a circuit board path, a wire or some other conductor, which is shaped like a meandering river.
Elektriskt innebär meanderformen att induktans tillförs, och den exakta formen är inte väsentlig. I denna beskriv- ning och i patentkraven är uttrycket meander avsett att täcka många naturliga avvikelser från den klassiska mean- derformen, inklusive spolar, fraktalmönster och andra, som väsentligen tillför induktans.Electrically, the meander shape means that inductance is applied, and the exact shape is not essential. In this description and in the claims, the term meander is intended to cover many natural deviations from the classical meander form, including coils, fractal patterns and others, which essentially add inductance.
Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig 1 visar schematiskt ett standardämne för antenner, som används för att beskriva föreliggande uppfinnings princi- piella idé.Brief Description of the Drawings Fig. 1 schematically shows a standard blank for antennas used to describe the principal idea of the present invention.
Fig 2a-d visar schematiskt ett sätt att arrangera en an- tennanordning enligt föreliggande uppfinning i en portabel telefon.Figures 2a-d schematically show a method of arranging an antenna device according to the present invention in a portable telephone.
Fig 3a-c visar ett andra sätt att arrangera en anten- nanordning enligt föreliggande uppfinning i en portabel telefon.Figs. 3a-c show a second way of arranging an antenna device according to the present invention in a portable telephone.
Fig 4-6 visar olika utföringsformer av meanderformade antennmönster, som är modifierbara enligt föreliggande uppfinning.Figures 4-6 show various embodiments of meander-shaped antenna patterns which are modifiable according to the present invention.
Fig 7 visar ett modifierbart patchantennelement.Fig. 7 shows a modifiable patch antenna element.
Fig 8 visar ett modifierbart slitsantennelement. ; . n | .n 10 15 20 25 30 35 ~ . u - .n 515 595 _.l0_ Fig 9 visar ett meanderantennmönster för dubbel avstäm- ning.Fig. 8 shows a modifiable slot antenna element. ; . n | .n 10 15 20 25 30 35 ~. u - .n 515 595 _.l0_ Fig. 9 shows a meander antenna pattern for double tuning.
Fig 10 visar en kombination av ett meanderantennmönster och en sprötantenn.Fig. 10 shows a combination of a meander antenna pattern and a rod antenna.
Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Fig 1 visar ett standardämne för antenner, som är anpass- ningsbart i flera avseenden för att passa till vilken som helst av ett flertal modeller av en radiokommunikationsan- ordning. Det visade antennelementet är ett meanderelement och kan anbringas på varje slags bärare, tex ett styvt eller böjligt substrat. Användning av ett böjligt substrat gör det möjligt att substratets form anpassas till höljets form hos en radiokommunikationsanordning, i vilken det skall placeras. Detta möjliggör effektiv användning av tillgängligt utrymme och gör det möjligt att maximera ut- rymmet mellan ett kretskort i radiokommunikationsanord- ningen och antennelementet.Detailed Description of Preferred Embodiments Fig. 1 shows a standard blank for antennas which is adaptable in several respects to suit any of a plurality of models of a radio communication device. The antenna element shown is a meander element and can be applied to any kind of carrier, for example a rigid or flexible substrate. The use of a flexible substrate makes it possible for the shape of the substrate to be adapted to the shape of the housing of a radio communication device in which it is to be placed. This enables efficient use of available space and makes it possible to maximize the space between a circuit board in the radio communication device and the antenna element.
Alternativt kan antennelementet anbringas på den inre ytan av radiokommunikationsanordningens hölje, tex den bakre delen av en portabel telefons hölje.Alternatively, the antenna element may be mounted on the inner surface of the housing of the radio communication device, for example the rear part of the housing of a portable telephone.
I fig 1 avser hänvisningssiffran 1 det meanderformade antennelementet, som har en matningsanslutningspunkt 2.In Fig. 1, the reference numeral 1 refers to the meander-shaped antenna element, which has a supply connection point 2.
Matningsanslutningspunktens läge är fixerat oavsett vilken matningspunkt på antennelementet som används. Detta är fördelaktigt eftersom det är punkten 2 som skall anslutas till kretsarna i radiokommunikationsanordningen. Antenne- lementets totala geometriska form är utformad så att det kan placeras i vilken som helst av ett flertal modeller av en radiokommunikationsanordning.The position of the supply connection point is fixed regardless of which supply point on the antenna element is used. This is advantageous because it is point 2 to be connected to the circuits of the radio communication device. The overall geometric shape of the antenna element is designed so that it can be placed in any of a plurality of models of a radio communication device.
Den visade utföringsformen av ett meanderformat antennele- ment är försedd med ett antal parallella matnings- och jordningsledningar 3, som alla är anslutna till en mat- ningspunkt 2 och en jordningspunkt 13 via en matningsled- . . . . .n 10 15 20 25 30 35 - ~ = . .o 515 595 _.ll_ ning 9 resp en jordningsledning 14. Antennelementet inne- fattar även ytterligare, kapacitiva komponenter 4, som är anslutna till jord, och en kapacitiv komponent 5, som är ansluten mellan två punkter på meandermönstret, samt en induktiv komponent 6, som är ansluten till jord. De streckade linjerna 7 visar några lägen, där det bandlik- nande antennelementets längd kan justeras. Hänvisnings- siffrorna 8 betecknas kortslutningsledningar mellan olika punkter på antennelementet.The embodiment shown of a meander-shaped antenna element is provided with a number of parallel supply and ground lines 3, all of which are connected to a supply point 2 and a ground point 13 via a supply line. . . . .n 10 15 20 25 30 35 - ~ =. 515 595 _.ll_ ning 9 and a ground wire 14 respectively. The antenna element also comprises further, capacitive components 4, which are connected to ground, and a capacitive component 5, which is connected between two points on the meander pattern, and an inductive component 6, which is connected to ground. The dashed lines 7 show some positions where the length of the band-like antenna element can be adjusted. Reference numerals 8 denote short-circuit lines between different points on the antenna element.
De kapacitiva och induktiva komponenterna 4, 5, 6 har visats som diskreta komponenter. Emellertid kan de önskade kapacitanserna och induktanserna enkelt åstadkommas me- delst lämpligt formade, ledande banor av samma typ som antennelementets ledande bana och anbringas på substratet liksom antennelementet och anslutas till detta, såsom kommer att exemplifieras nedan.The capacitive and inductive components 4, 5, 6 have been shown as discrete components. However, the desired capacitances and inductances can be easily achieved by suitably shaped conductive paths of the same type as the conductive path of the antenna element and applied to the substrate as well as the antenna element and connected thereto, as will be exemplified below.
De ovannämnda komponenterna eller kortslutningsledningarna visass endast som exempel, som kommer att användas i be- skrivningen av uppfinningens principiella idé. En fackman inser emellertid att det finns talrika andra möjligheter för att exempelvis justera antennelementets längd, ansluta och kombinera olika komponenter och kortslutningsledningar samt justera matningspunkternas och jordningspunkternas lägen på antennelementet.The above-mentioned components or short-circuit lines are shown only as examples, which will be used in the description of the principal idea of the invention. One skilled in the art will recognize, however, that there are numerous other possibilities for, for example, adjusting the length of the antenna element, connecting and combining various components and short-circuit lines, and adjusting the positions of the supply points and ground points on the antenna element.
För en preliminär frekvensavstämning av antennelementet bryts en eller flera av kortslutningsledningarna 8, tex medelst en stans eller kniv, såsom indikeras med de med punkter markerade cirklarna 10. Detta gör antennelementets elektriska längd större, vilket sänker resonansfrekvensen.For a preliminary frequency tuning of the antenna element, one or more of the short-circuit lines 8 are broken, for example by means of a punch or knife, as indicated by the circles marked with dots 10. This increases the electrical length of the antenna element, which lowers the resonant frequency.
En finjustering av frekvensavstämningen kan åstadkommas genom att man kapar antennelementets ändparti vid någon av de med punkter markerade linjerna 7. Normalt är sådan trimning av antennlängden tillräcklig, och man kan bortse från kortslutningsledningarna 8. 10 15 20 25 30 35 ~ . | . .- 515 595 _12..A fine adjustment of the frequency tuning can be achieved by cutting the end portion of the antenna element at one of the lines 7 marked with dots. Normally such tuning of the antenna length is sufficient, and the short-circuit lines 8 can be disregarded. | . .- 515 595 _12 ..
Antennelementets impedans kan justeras i avsevärd omfatt- ning genom att man väljer matningspunktens läge på anten- nelementet 1. Detta kan utföras genom att man väljer en av anslutningsledningarna 3, som är ansluten till den önskade matningspunkten på antennelementet 1, genom att man kapar matningsledningarna, som är anslutna till de återstående matningspunkterna, tex genom skärning eller stansning vid de med punkter markerade cirklarna 11. Den punkt, vid vilken jord ansluts till antennelementet 1, kan väljas på motsvarande sätt.The impedance of the antenna element can be adjusted to a considerable extent by selecting the position of the supply point on the antenna element 1. This can be done by selecting one of the connection lines 3, which is connected to the desired supply point on the antenna element 1, by cutting the supply lines. which are connected to the remaining feed points, for example by cutting or punching at the circles marked with dots 11. The point at which earth is connected to the antenna element 1 can be selected in a corresponding manner.
Antennens impedans och/eller resonansfrekvens kan justeras ytterligare genom att man kopplar bort en eller flera av de ytterligare kapacitanserna 4, 5 och/eller induktansen 6. Detta kan ske genom avskärning eller stansning av den motsvarande anslutningsledningen, såsom indikeras med den med punkter markerade cirkeln 12. är således att åstadkom- ma ett antennämne, som är så utformat att det kan trans- Föreliggande uppfinnings huvudidé formeras till vilket som helst av ett stort antal antenn- konfigurationstillstånd, som vart och ett har sina speci- ella antennprestanda. Härigenom kan antennelementet anpas- sas till vilken som helt av ett flertal radiokommunika- tionsanordningar, vilka fordrar antennegenskaper som vari- erar inom ett brett intervall. Anpassningen utförs genom enkla arbetsmoment, tex stansning eller skärning. Skär- ningen kan utföras tex medelst en skäregg eller en laser- stråle.The impedance and / or resonant frequency of the antenna can be further adjusted by disconnecting one or more of the additional capacitors 4, 5 and / or the inductance 6. This can be done by cutting or punching the corresponding connection line, as indicated by the circle marked with dots. 12. is thus to provide an antenna blank which is so designed that it can be formed into any of a large number of antenna configuration states, each of which has its own particular antenna performance. In this way, the antenna element can be adapted to any of a plurality of radio communication devices, which require antenna characteristics that vary within a wide range. The adjustment is performed by simple work steps, such as punching or cutting. The cutting can be performed, for example, by means of a cutting edge or a laser beam.
Som alternativ till att bryta elektriska anslutningar och/eller koppla bort elektriska komponenter kan man göra nya elektriska anslutningar och/eller ansluta ytterligare elektriska komponenter, tex genom att ledande material tillförs vid valda, i förväg bestämda lägen i mönstret. . . . . .- 70 75 20 25 30 35 - ~ e | nu 515 595 _13- Elektriskt ledande material kan tillföras genom att elek- triskt ledande färg eller bläck appliceras på antennämnet, tex medelst en bläckstråleskrivare.As an alternative to breaking electrical connections and / or disconnecting electrical components, you can make new electrical connections and / or connect additional electrical components, for example by adding conductive material at selected, predetermined positions in the pattern. . . . . .- 70 75 20 25 30 35 - ~ e | now 515 595 _13- Electrically conductive material can be supplied by applying electrically conductive paint or ink to the antenna blank, for example by means of an ink jet printer.
Anpassningen av antennämnet till en specifik radiokommuni- kationsanordning börjar med att man bestämmer åtminstone en fysikalisk parameter hos nämnda modell. Denna parameter kan tex vara storleken hos en portabel telefons kropp, antennelementets area eller antennelementets placering på telefonen. Denna fysikaliska parameter används för att bestämma lämpliga modifieringar av antennelementet.The adaptation of the antenna blank to a specific radio communication device begins with determining at least one physical parameter of said model. This parameter can be, for example, the size of the body of a portable telephone, the area of the antenna element or the location of the antenna element on the telephone. This physical parameter is used to determine the appropriate modifications to the antenna element.
Efter denna första modifiering placeras antennelementet i den avsedda apparaten och strålningsprestanda kontrolle- ras. Om så erfordras utförs ytterligare finjustering av antennelementet. När ett på rätt sätt fungerande antenne- lement har uppnåtts, används detta antennelement som en mall för tillverkning av ett stort antal antennanordningar för andra radiokommunikationsanordningar av samma modell genom motsvarande modifieringar av ytterligare, förfabri- cerade standardantennelement med samma konstruktion.After this first modification, the antenna element is placed in the intended device and radiation performance is checked. If necessary, further fine tuning of the antenna element is performed. When a properly functioning antenna element has been obtained, this antenna element is used as a template for the manufacture of a large number of antenna devices for other radio communication devices of the same model by corresponding modifications of additional, prefabricated standard antenna elements with the same construction.
Eftersom standardämnet för antenner efter erfordrliga modifieringar således kan användas i vilken som helst av ett flertal modeller av radiokommunikationsanordningar, kan dessa ämnen tillverkas i stora kvantiteter, varigenom således priset per enhet reduceras. Denna teknik gör det vidare möjligt att på mycket kort tid tillverka ett anten- nelement med goda prestanda för varje ny modell av en radiokommunikationsanordning eftersom ett mångsidigt an- vändbart ämne redan är i produktion. Vad som erfordras är endast en anpassning av ämnet till den nya modellen, som kan utföras tex med några få stansnings- eller skärnings- moment.Thus, since the standard blank for antennas after required modifications can be used in any of a plurality of models of radio communication devices, these blanks can be manufactured in large quantities, thus reducing the unit price. This technology also makes it possible in a very short time to manufacture an antenna element with good performance for each new model of a radio communication device, since a versatile substance is already in production. What is required is only an adaptation of the blank to the new model, which can be performed, for example, with a few punching or cutting steps.
Fig 2 visar schematiskt hur ett antennelement 20 kan ar- rangeras i en portabel telefon. Telefonens hölje 21 visas med streckade linjer i fig 2d och består av två hopkopp- . . ø ~ v. 10 75 20 25 30 35 | . ø . .o 515 595 ..l4_ lingsbara halvor. Antennelementet 20 har visats som ett meanderelement, som har en matningspunkt 22 och en jord- ningspunkt 23. För enkelhets skull visas i fig 2 inte de olika justeringsmöjligheterna i fig 1.Fig. 2 schematically shows how an antenna element 20 can be arranged in a portable telephone. The cover 21 of the telephone is shown in broken lines in Fig. 2d and consists of two interconnects. . ø ~ v. 10 75 20 25 30 35 | . ø. .o 515 595 ..l4_ lingsbara halvor. The antenna element 20 has been shown as a meander element, which has a feed point 22 and a ground point 23. For the sake of simplicity, Fig. 2 does not show the various adjustment possibilities in Fig. 1.
Antennelementet 20 kan bestå av ett ledande mönster, som är tryckt på en böjlig film eller på ett böjligt krets- kort. Den böjliga filmen eller kortet är anbringad på en bärare 24, som i denna utföringsform har formen av en båge, vilken sträcker sig från den ena sidan till den andra av en stödstruktur 25 hos den portabla telefonen.The antenna element 20 may consist of a conductive pattern which is printed on a flexible film or on a flexible circuit board. The flexible film or card is applied to a carrier 24, which in this embodiment is in the form of an arc, which extends from one side to the other of a support structure 25 of the portable telephone.
Stödstrukturen 25 kan vara anordnad centralt i höljet 21, se fig 2. Telefonens övriga kretsar och dess huvudkrets- kort, som uppbärs av stödstrukturen 25, visas inte.The support structure 25 can be arranged centrally in the housing 21, see Fig. 2. The other circuits of the telephone and its main circuit board, which are supported by the support structure 25, are not shown.
Bäraren 24 kan vara styv och gjuten i förväg men består företrädesvis av ett böjligt substrat, vars form kan an- passas till höljets 21 form. Härigenom kan utrymmet maxi- meras mellan antennelementet 20 och stödstrukturen, som uppbär kretskortet. Antennelementet är företrädesvis an- ordnat på bärarens 24 inre yta.The carrier 24 may be rigid and pre-molded but preferably consists of a flexible substrate, the shape of which can be adapted to the shape of the housing 21. In this way, the space between the antenna element 20 and the support structure, which supports the circuit board, can be maximized. The antenna element is preferably arranged on the inner surface of the carrier 24.
Fig 3 visar ett alternativ, enligt vilket antennelementet 30 är anordnat på en välvd bärare 34, vars form är anpas- sad till formen hos telefonhöljets 31 övre del. Hänvis- ningssiffrorna 32 och 33 betecknar en matningspunkt resp en jordningspunkt, och 35 betecknar en stödstruktur. I stället för att använda en separat bärare 24, 34 för an- tennelementet 20, 30 i fig 2 resp 3 kan antennelementet anordnas direkt på telefonhöljets inre yta.Fig. 3 shows an alternative, according to which the antenna element 30 is arranged on a curved carrier 34, the shape of which is adapted to the shape of the upper part of the telephone cover 31. Reference numerals 32 and 33 denote a feed point and a ground point, respectively, and denote a support structure. Instead of using a separate carrier 24, 34 for the antenna element 20, 30 in Figs. 2 and 3, respectively, the antenna element can be arranged directly on the inner surface of the telephone cover.
Anslutningen av det företrädesvis böjliga antennmönstret tex till ett huvudkretskort i en portabel telefon kan göras på många sätt. Olika stift, metallband eller fjäder- belastade anslutningar kan användas. När emellertid an- tennmönstret uppbärs på en böjlig film, kan filmen vikas runt kanterna av plastbäraren och pressas direkt mot kretskortet genom bärarens elastiska egenskaper för att ~ ~ | - n 10 15 20 25 30 35 515 595 _15- uppnå den erforderliga kontaktkraften mellan antennelemen- tet och de ledande ledningarna på kretskortet.The connection of the preferably flexible antenna pattern, for example to a main circuit board in a portable telephone, can be made in many ways. Various pins, metal strips or spring-loaded connections can be used. However, when the antenna pattern is supported on a flexible film, the film can be folded around the edges of the plastic carrier and pressed directly against the circuit board by the elastic properties of the carrier to ~ ~ | - n 10 15 20 25 30 35 515 595 _15- achieve the required contact force between the antenna element and the conductive wires on the circuit board.
Möjligheten att justera antennelementets impedansnivå är väsentlig och måste täcka ett brett intervall. Vad gäller ett antennämne för en flerbandsantenn, som innefattar två eller flera meandrar (eller andra former av ledande an- tennmönster) kan ämnet vara konstruerat så att matnings- punkterna kan väljas på ett sätt som medger adekvat impe- dansjustering av meandrarna genom ett "parallellt" val av anslutningspunkterna, såsom kommer att beskrivas nedan.The ability to adjust the impedance level of the antenna element is essential and must cover a wide range. In the case of an antenna blank for a multi-band antenna, which comprises two or more meanders (or other forms of conductive antenna pattern), the blank may be designed so that the feed points can be selected in a manner that allows adequate impedance adjustment of the meanders by a "parallel "selection of the connection points, as will be described below.
Förbättringar kan uppnås genom att man inkluderar en kon- densator (som är gjord i antennmönstret som skall juste- ras) nära jordningen, vilket ger ett lämpligt frekvensbe- roende för att möjliggöra en grov frekvenskompensering. En sådan kapacitiv jordning är mycket användbar.Improvements can be achieved by including a capacitor (which is made in the antenna pattern to be adjusted) near the ground, which provides a suitable frequency dependence to enable a coarse frequency compensation. Such capacitive grounding is very useful.
Ett avsevärt problem är att åstadkomma god avstämning över två eller flera frekvensband med möjlighet att justera dem individuellt. De nedan beskrivna lösningarna är applicer- bara på alla typer av tillverkningstekniker för antennele- mentet, tex tryckning på en böjlig film, stämpling på en tunn plåt etc. I stort sett används tre metoder i de givna utföringsformerna. Enligt den första metoden används två eller flera parallella meandrar, och i en andra metod används en icke likformig meander, som är nöjaktigt av- stämningsbar för åtminstone två band. En tredje metod, som är användbar för varje slags meander eller PIFA-mönster (Planar Inverted F-Antenna), är att skapa jordning för ett tämligen smalt band för det höga bandet vid antennelemen- tets bortre ände. Sålunda kommer antennelementet att ha den elektriska längden Ä/4 för det låga bandet och Ä/2 för det höga bandet. En avsevärd fördel med denna metod är att man erhåller en stor effektiv yta för det höga bandet, eftersom elementets hela yta utnyttjas för båda frekven- serna. | . | . f. 10 15 20 25 30 35 | | v | n 515 595 _16- Fig 4 visar ett antennämne enligt en utföringsform av uppfinningen. Ämnet innefattar två parallella meanderfor- made antennelement 40 och 41, som är anordnade på en full- ständigt flexibel bärare 42. Ämnet är avsett för tillverk- ning av en antenn med två frekvensband tex för GSM-banden 900 MHz och 1.800 MHz. Elementet 40 är till för det lägre bandet och elementet 41 för det högre bandet. Båda elemen- ten är jordade vid samma punkt 43 vid en ände av antenn- mönstret.A significant problem is to achieve good tuning over two or more frequency bands with the possibility to adjust them individually. The solutions described below are applicable to all types of manufacturing techniques for the antenna element, eg printing on a flexible film, stamping on a thin sheet, etc. In general, three methods are used in the given embodiments. According to the first method, two or more parallel meanders are used, and in a second method a non-uniform meander is used, which is satisfactorily tunable for at least two bands. A third method, which is useful for any kind of meander or PIFA (Planar Inverted F-Antenna) pattern, is to create grounding for a rather narrow band for the high band at the far end of the antenna element. Thus, the antenna element will have the electrical length Ä / 4 for the low band and Ä / 2 for the high band. A considerable advantage of this method is that a large effective area is obtained for the high band, since the entire surface of the element is used for both frequencies. | . | . f 10 15 20 25 30 35 | | v | Fig. 4 shows an antenna blank according to an embodiment of the invention. The blank comprises two parallel meander-shaped antenna elements 40 and 41, which are arranged on a completely flexible carrier 42. The blank is intended for the manufacture of an antenna with two frequency bands, for example for the GSM bands 900 MHz and 1,800 MHz. Element 40 is for the lower band and element 41 for the higher band. Both elements are grounded at the same point 43 at one end of the antenna pattern.
Frekvensavstämning av de två elementen görs genom att deras längder justeras medelst snitt eller perforeringar, som indikeras med cirklar 44, 45. Den viktigaste egenska- pen är den individuella impedansmatchningen av de två elementen 40, 41. Denna åstadkommes genom att man väljer olika matningspunkter för varje element. För detta ändamål är de första partierna av de två meanderelementen 40, 41 anordnade nära varandra med en gemensam matningsledning 46, som löper däremellan. Matningsledningen 46 förbinder en gemensam matningsanslutning 47 med två parallella mat- ningsgrenar 48, 49. Genom att dessa matningsledningar kapas vid valda lägen, som tex indikeras genom cirklarna 50, 51, kan man välja en önskad matningspunkt för varje element, som ger ett specifikt impedanstransformationsför- hållande för varje element. Likväl behöver antennen endast anslutas vid två punkter, vid jordningspunkten 43 och vid matningsanslutningen 47, vilka båda är fixerade och gemen- samma för de två frekvenserna.Frequency tuning of the two elements is done by adjusting their lengths by cuts or perforations, which are indicated by circles 44, 45. The most important feature is the individual impedance matching of the two elements 40, 41. This is achieved by choosing different feed points for each element. For this purpose, the first portions of the two meander elements 40, 41 are arranged close to each other with a common supply line 46, which runs between them. The supply line 46 connects a common supply connection 47 with two parallel supply branches 48, 49. By cutting these supply lines at selected positions, which are indicated, for example, by the circles 50, 51, one can select a desired supply point for each element, which provides a specific impedance transformation holding for each element. However, the antenna only needs to be connected at two points, at the earthing point 43 and at the supply connection 47, both of which are fixed and common to the two frequencies.
Samma teknik kan användas för att ansluta och avpassa tre En nackdel med att använda flera meandrar är att varje mean- eller flera meanderelement i flerfrekvensantenner. der blir onödigt liten (under antagandet att totalarean är given) jämfört med de nedan beskrivna utföringsformerna, i vilka en enda meander används för fler än ett frekvens- band. a . » . a: n v 10 75 20 25 30 35 | u - . av 515 595 _17...The same technology can be used to connect and match three One disadvantage of using multiple meanders is that each mean or multiple meander elements in multi-frequency antennas. der becomes unnecessarily small (assuming the total area is given) compared to the embodiments described below, in which a single meander is used for more than one frequency band. a. ». a: n v 10 75 20 25 30 35 | u -. of 515 595 _17 ...
En enda rak ledning eller en meander med konstant stig- ning, som är jordad i en ände och öppen i den andra, kom- mer i stort sett att ha resonanser med sambanden l:3:5 etc. Genom att man använder ett meanderelement med varia- bel stigning eller i kombination med en rak ledning, såsom visas i fig 5, kan dessa samband modifieras till l:2,4 (AMPS/PCS) eller 1:2 (GSM 900/1800). Meanderelementet 50 i fig 5 är anordnat på en bärare 51 och jordat vid punkten 52. En huvudmatningsledning 53 ansluter en gemensam mat- ningsanslutning 54 till ett flertal matningsgrenar 55.A single straight line or a meander with a constant pitch, which is grounded at one end and open at the other, will largely resonate with the relationships 1: 3: 5, etc. By using a meander element with variable pitch or in combination with a straight line, as shown in Fig. 5, these ratios can be modified to 1: 2.4 (AMPS / PCS) or 1: 2 (GSM 900/1800). The meander element 50 in Fig. 5 is arranged on a carrier 51 and grounded at the point 52. A main supply line 53 connects a common supply connection 54 to a plurality of supply branches 55.
Vissa av matningsgrenarna innefattar lämpliga kapacitanser och/eller induktanser 56. Genom att kapa matningsgrenarna vid valda lägen, tex såsom indikeras med cirklarna 57, kan man välja en önskad matningspunkt, och en önskad impedans kan anslutas till antennelementet för att underlätta matchningen av impedansnivån över frekvensbanden.Some of the supply branches include suitable capacitances and / or inductances 56. By cutting the supply branches at selected positions, for example as indicated by the circles 57, a desired supply point can be selected, and a desired impedance can be connected to the antenna element to facilitate matching of the impedance level across the frequency bands. .
Några avstämningsstubbar 58 har tillförts basämnet för antenner, vilka stubbar kan kapas efter önskemål, såsom indikeras med cirklarna 59, för finavstämning av bandfre- kvenserna.Some tuning stubs 58 have been added to the base blank for antennas, which stubs can be cut as desired, as indicated by the circles 59, to fine tune the band frequencies.
Fig 6 visar en utföringsform i vilken en annan teknik används för att erhålla två- eller trebandsprestanda med användning av endast ett meanderelement 60. Detta åstad- kommer man genom att en resonanskrets ansluts till den bortre änden av meandern 60, som omvandlar Ä/4-funktion vid ett frekvensband till Ä/2-funktion vid ett högre fre- kvensband.Fig. 6 shows an embodiment in which another technique is used to obtain two- or three-band performance using only one meander element 60. This is achieved by connecting a resonant circuit to the far end of the meander 60, which converts Ä / 4- function at a frequency band to Ä / 2 function at a higher frequency band.
Resonanskretsen är en serieresonanskrets, som innefattar induktansen hos ett ytterligare, kort meandermönster 61, vilket bildar en kopplingskondensator 62 med antennens meanderelement 60. Det korta meandermönstret 61 är jordat vid punkten 63. I ett typiskt fall kan det kompletta an- tennelementet ha resonansfrekvenser med sambandet 1:2 (tex 900 och 1800 MHz) och ha ett likartat amplitudmönster över elementet för båda frekvenserna. Detta ökar antennens . | a | a» 10 15 20 25 30 35 | . - ; nu 515 595 ..l8._ effektivitet vid det högre frekvensbandet och gör detta band bredare.The resonant circuit is a series resonant circuit which includes the inductance of a further, short meander pattern 61, which forms a coupling capacitor 62 with the meander element 60 of the antenna. The short meander pattern 61 is grounded at point 63. 1: 2 (eg 900 and 1800 MHz) and have a similar amplitude pattern across the element for both frequencies. This increases the antenna. | a | a »10 15 20 25 30 35 | . -; now 515 595 ..l8._ efficiency at the higher frequency band and makes this band wider.
Serieresonanskretsen 61, 62 fungerar på följande sätt.The series resonant circuit 61, 62 operates in the following manner.
Vid serieresonanskretsens resonansfrekvens fungerar denna krets nästan som en kortslutning och ansluter meanderele- mentets 60 bortre ände direkt till jord vid punkten 63.At the resonant frequency of the series resonant circuit, this circuit acts almost as a short circuit and connects the far end of the meander element 60 directly to ground at point 63.
Detta motsvarar Ä/2-funktion, dvs elementets 60 elektriska längd är Ä/2.This corresponds to the Ä / 2 function, ie the electrical length of the element 60 is Ä / 2.
Vid halva den frekvensen representerar serieresonanskret- sen 61, 62 en öppen krets, och meanderelementet 60 funge- rar som ett element med öppen ände, dvs dess elektriska längd vid den frekvensen är Ä/4.At half that frequency, the series resonant circuit 61, 62 represents an open circuit, and the meander element 60 functions as an open-ended element, ie its electrical length at that frequency is Ä / 4.
Frekvensavstämningen av meanderelementen 60 och 61 kan justeras genom att deras längd avkortas genom att ändpar- tier skärs bort, tex såsom indikeras med cirklarna 64, 65.The frequency tuning of the meander elements 60 and 61 can be adjusted by shortening their length by cutting off end portions, for example as indicated by the circles 64, 65.
Kopplingskapacitansen 62 kan också utformas för att vara justerbar genom att ledande material avlägsnas, och tex ha formen av interfolierade "fingrar".The coupling capacitance 62 can also be designed to be adjustable by removing conductive material, and for example having the shape of interleaved "fingers".
Antennelementet 60 matas via en matningsledning 66 och jordningen till en jordningspunkt 67 erhålls via en "jord- ningskondensator" 68. Denna kondensator kan utgöras av tätt intill varandra liggande ledningar eller, om telefo- nens kretskort är tvåsidigt, av delvis överlappande ledare på olika sidor av kretskortet. Matningsledningen 66 kan vara ansluten till ett antal valbara matningspunkter, såsom beskrevs i samband med fig 5.The antenna element 60 is fed via a supply line 66 and the ground to a ground point 67 is obtained via a "ground capacitor" 68. This capacitor may consist of closely spaced lines or, if the telephone circuit board is two-sided, of partially overlapping conductors on different sides of the circuit board. The supply line 66 may be connected to a number of selectable supply points, as described in connection with Fig. 5.
I fig 7 visas ett patchantennämne, som är modifierat för dubbel avstämning. I detta fallet innefattar patch- elementet två huvudpartier 70, 71 och ett mittparti 72 med meanderform för att avkorta eller krympa patchelementet för att åstadkomma resonans hos detta i det typiska fal- let, då patchelementets fysiska längd är mindre än en halv ~ u » | »v 10 15 20 25 30 35 f | « 1 1 1 515 595 ...19_ våglängd. I beroende av dimensioner och frekvens kan även ett gemensamt, rakt patchelement användas.Fig. 7 shows a patch antenna blank which has been modified for dual tuning. In this case, the patch member includes two main portions 70, 71 and a center portion 72 of meander shape to shorten or shrink the patch member to resonate therewith in the typical case when the physical length of the patch member is less than one-half ~ u »| »V 10 15 20 25 30 35 f | «1 1 1 515 595 ... 19_ wavelength. Depending on the dimensions and frequency, a common, straight patch element can also be used.
Patchelementet är försett med stubbar 73, av vilka partier kan skäras bort, tex såsom indikeras med cirklarna 74.The patch element is provided with stumps 73, of which portions can be cut away, for example as indicated by the circles 74.
Härigenom kan frekvensavstämningen justeras. Antennelemen- tets impedans kan avpassas på behövligt sätt genom att man väljer en av ett flertal matningspunkter 75, tex såsom beskrevs i samband med fig 5. Hänvisningssiffran 78 avser en matningsledning.This allows the frequency tuning to be adjusted. The impedance of the antenna element can be adjusted in the necessary manner by selecting one of a plurality of supply points 75, for example as described in connection with Fig. 5. Reference numeral 78 refers to a supply line.
En jordpunkt 76 är ansluten till mitten av patchelementets meanderformade parti 72 medelst en jordanslutningsledning 77.A ground point 76 is connected to the center of the meander-shaped portion 72 of the patch element by means of a ground connection line 77.
Fig 8 visar en slitsantenn, dvs ett ledande patchelement 80 som är försett med två slitsar 81, 82. För denna antenn kan man använda en teknik med gemensam patchmatning. Al- ternativt kan man använda ett dubbelsidigt mönster, dvs patchelementet 80 med sina slitsar 81, 82 är anordnat på en sida av en bärare 83, och en matningsledning 84 är anordnad på den motsatta sidan och ansluten till ett mat- ningselement 85. Patchelementet är jordat vid sin mitt medelst en jordningsledning 89, där även matningsledningen 84 till den ena eller båda slitsarna kommer in.Fig. 8 shows a slot antenna, i.e. a conductive patch element 80 which is provided with two slots 81, 82. For this antenna one can use a technique with common patch feed. Alternatively, a double-sided pattern can be used, i.e. the patch element 80 with its slots 81, 82 is arranged on one side of a carrier 83, and a supply line 84 is arranged on the opposite side and connected to a supply element 85. The patch element is grounded at its center by means of a ground line 89, where also the supply line 84 to one or both slots enters.
Detta antennelements avstämning och impedans kan justeras genom att man skär bort partier av stubbarna 86, tex såsom indikeras med cirklarna 87, och genom att man ändrar slit- sarnas 81, 82 form genom tex att avlägsna material genom stansning såsom indikeras med cirklarna 88. Slitsarna sänker resonansfrekvensen jämfört med ett patchelement av samma storlek utan slitsar.The tuning and impedance of this antenna element can be adjusted by cutting off portions of the stumps 86, for example as indicated by the circles 87, and by changing the shape of the slots 81, 82 by, for example, removing material by punching as indicated by the circles 88. lowers the resonant frequency compared to a patch element of the same size without slots.
I alla de ovan avhandlade mönstren kan dubbel avstämning användas för att öka bandbredden. Ett exempel visas i fig 9. I likhet med antennämnet i fig 4 innefattar antenn- mönstret två parallella meanderformade element 90, 91 för , , , . . I 10 15 20 25 30 35 . . - - u 515 595 _20.. ett lägre resp högre band. För avstämningsändamål kan vardera elementets 90, 91 längd justeras, tex såsom indi- keras med cirklarna 92. Antennelementen 90, 91 är anslutna till en gemensam jordpunkt 93 via en "jordningskondensa- tor" 94.In all the patterns discussed above, double tuning can be used to increase bandwidth. An example is shown in Fig. 9. Similar to the antenna blank in Fig. 4, the antenna pattern comprises two parallel meander-shaped elements 90, 91 for,,,. . I 10 15 20 25 30 35. . - - u 515 595 _20 .. a lower or higher band. For tuning purposes, the length of each element 90, 91 can be adjusted, for example as indicated by the circles 92. The antenna elements 90, 91 are connected to a common ground point 93 via a "grounding capacitor" 94.
För att åstadkomma den dubbla avstämningsmöjligheten matas antennelementen 90, 91 via en serieresonanskrets, som innefattar induktansen hos en meander 95 och en kopp- lingskapacitans 96. Resonanskretsen är på lämpligt sätt optimerad för det lägre bandet (där bandbredden är mest knapp), men den har viss användning även vid det högre bandet.To provide the dual tuning capability, the antenna elements 90, 91 are fed via a series resonant circuit, which includes the inductance of a meander 95 and a switching capacitance 96. The resonant circuit is suitably optimized for the lower band (where bandwidth is most scarce), but it has some use even with the higher band.
En fackman inser att den tillförda avstämningskretsen kan varieras i flera avseenden och även innehålla diskreta komponenter.One skilled in the art will recognize that the supplied tuning circuit may be varied in several respects and may also include discrete components.
Alla de avhandlade antennmönstren kan kombineras med ett utdragbart sprötantennelement. Detta kan monteras med några egna avstämningskomponenter för att förbättra dess prestanda. Fig 10 visar ett meanderelement 100, som allänt är av ovan beskrivet slag, och som har en kapacitiv sprö- tanslutning 101. Emellertid kan sprötet lika väl vara galvaniskt anslutet till meandern.All the treated antenna patterns can be combined with a extendable rod antenna element. This can be fitted with some custom tuning components to improve its performance. Fig. 10 shows a meander element 100, which is generally of the type described above, and which has a capacitive rod connection 101. However, the rod may just as well be galvanically connected to the meander.
Såsom framgår av exemplen ovan utgörs uppfinningen av en metod för anpassning av ett antennämne till olika telefo- ner eller andra apparater, samt hårdvarusärdrag avseende antennämnets konstruktion. Syftet med metoden är att "översätta" telefonens egenskaper till motsvarande modifi- eringar av ämnet. Antennämnets konstruktion skall möjlig- göra enkelt utförda modifieringar av ämnet för att uppfyl- la olika matchningsbehov, primärt avstämning och juste- ringar av impedansnivån. Företrädesvis skall ämnet vara konstruerat för att medge oberoende justeringar av avstäm- ningen och impedansnivån. Avstämningen är endast i ringa grad avhängig av mängden dielektriskt material etc kring 10 15 515 595 _2l_ antennelementet, men beroende på den inneboende, smala bandbredden hos små antennelement är avstämningen fortfa- rande viktig. Antennelementets storlek och placering är däremot mycket viktiga för impedansnivån, och således är det mycket viktigt att antennämnet medger justeringar av impedansnivån inom ett brett intervall.As can be seen from the examples above, the invention consists of a method for adapting an antenna blank to different telephones or other devices, as well as hardware features regarding the construction of the antenna blank. The purpose of the method is to "translate" the phone's features into corresponding modifications to the subject. The design of the antenna body shall enable simple modifications of the substance to meet different matching needs, primarily tuning and adjustments of the impedance level. Preferably, the blank should be designed to allow independent adjustments of the tuning and impedance level. The tuning is only slightly dependent on the amount of dielectric material, etc. around the antenna element, but depending on the inherent, narrow bandwidth of small antenna elements, the tuning is still important. The size and location of the antenna element, on the other hand, are very important for the impedance level, and thus it is very important that the antenna blank allows adjustments of the impedance level within a wide range.
I utföringsformerna ovan utför man avstämning och impedan- sjustering genom att kapa eller bryta förbindelser, koppla bort komponenter eller avlägsna ledande material. Alterna- tivt kan samma resultat uppnås genom att upprätta förbin- delser, ansluta komponenter eller tillföra ledande materi- al. Detta kan utföras genom att ledande material tillförs vid valda lägen i antennmönstret, tex genom att elektriskt ledande färg eller bläck anbringas medelst en bläckstråle- skrivare. Emellertid kan elektriska anslutningar upprättas och elektriskt ledande material anbringas även på många andra sätt.In the above embodiments, tuning and impedance adjustment are performed by cutting or breaking connections, disconnecting components or removing conductive materials. Alternatively, the same result can be achieved by establishing connections, connecting components or adding conductive material. This can be done by applying conductive material at selected positions in the antenna pattern, for example by applying electrically conductive paint or ink by means of an ink jet printer. However, electrical connections can be made and electrically conductive materials applied in many other ways.
Claims (32)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9904773A SE515595C2 (en) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Method and subject of manufacture of an antenna device |
| PCT/SE2000/002534 WO2001048861A1 (en) | 1999-12-23 | 2000-12-14 | A method and a blank for use in the manufacturing of an antenna device |
| AU24173/01A AU2417301A (en) | 1999-12-23 | 2000-12-14 | A method and a blank for use in the manufacturing of an antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9904773A SE515595C2 (en) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Method and subject of manufacture of an antenna device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9904773D0 SE9904773D0 (en) | 1999-12-23 |
| SE9904773L SE9904773L (en) | 2001-06-24 |
| SE515595C2 true SE515595C2 (en) | 2001-09-03 |
Family
ID=20418298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9904773A SE515595C2 (en) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Method and subject of manufacture of an antenna device |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2417301A (en) |
| SE (1) | SE515595C2 (en) |
| WO (1) | WO2001048861A1 (en) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101188325B (en) | 1999-09-20 | 2013-06-05 | 弗拉克托斯股份有限公司 | Multi-level antenna |
| EP1227545B1 (en) | 1999-10-26 | 2003-08-27 | Fractus, S.A. | Interlaced multiband antenna arrays |
| ATE302473T1 (en) | 2000-01-19 | 2005-09-15 | Fractus Sa | ROOM-FILLING MINIATURE ANTENNA |
| US9755314B2 (en) | 2001-10-16 | 2017-09-05 | Fractus S.A. | Loaded antenna |
| CN1723587A (en) | 2002-11-07 | 2006-01-18 | 碎云股份有限公司 | Integrated circuit package including miniature antenna |
| WO2004057701A1 (en) | 2002-12-22 | 2004-07-08 | Fractus S.A. | Multi-band monopole antenna for a mobile communications device |
| EP1714353A1 (en) | 2004-01-30 | 2006-10-25 | Fractus, S.A. | Multi-band monopole antennas for mobile network communications devices |
| EP1709704A2 (en) | 2004-01-30 | 2006-10-11 | Fractus, S.A. | Multi-band monopole antennas for mobile communications devices |
| US8738103B2 (en) | 2006-07-18 | 2014-05-27 | Fractus, S.A. | Multiple-body-configuration multimedia and smartphone multifunction wireless devices |
| US9287627B2 (en) | 2011-08-31 | 2016-03-15 | Apple Inc. | Customizable antenna feed structure |
| US9406999B2 (en) | 2011-09-23 | 2016-08-02 | Apple Inc. | Methods for manufacturing customized antenna structures |
| CN115081047B (en) * | 2022-08-19 | 2023-05-23 | 深圳市锦鸿无线科技有限公司 | Method, apparatus, device and medium for manufacturing wireless device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100602539B1 (en) * | 1997-10-28 | 2006-07-19 | 텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘) | Multiple band, multiple branch antenna for mobile phone |
| SE9804498D0 (en) * | 1998-04-02 | 1998-12-22 | Allgon Ab | Wide band antenna means incorporating a radiating structure having a band shape |
| SE513055C2 (en) * | 1998-04-24 | 2000-06-26 | Intenna Technology Ab | The multiband antenna device |
-
1999
- 1999-12-23 SE SE9904773A patent/SE515595C2/en not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-12-14 WO PCT/SE2000/002534 patent/WO2001048861A1/en active Application Filing
- 2000-12-14 AU AU24173/01A patent/AU2417301A/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9904773D0 (en) | 1999-12-23 |
| SE9904773L (en) | 2001-06-24 |
| WO2001048861A1 (en) | 2001-07-05 |
| AU2417301A (en) | 2001-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101257139B (en) | Multi-band antenna and mobile communication terminal having the same | |
| KR100707242B1 (en) | Dielectric chip antenna | |
| US6903688B2 (en) | Antenna device | |
| US6980154B2 (en) | Planar inverted F antennas including current nulls between feed and ground couplings and related communications devices | |
| EP2950387B1 (en) | Antennas with multiple feed circuits | |
| CN104300211B (en) | A kind of mimo antenna, terminal and its method for improving isolation | |
| US6624788B2 (en) | Antenna arrangement | |
| AU5180801A (en) | Antenna arrangement for mobile radiotelephones | |
| SE528088C2 (en) | Antenna device and portable radio communication device including such antenna device | |
| CN111029729A (en) | Antenna assembly and electronic equipment | |
| EP2019448A1 (en) | Antenna device | |
| JP2005210680A (en) | Antenna device | |
| WO2011101851A1 (en) | Antennas with novel current distribution and radiation patterns, for enhanced antenna isolation | |
| GB2380066A (en) | Multiband antenna | |
| JP4823433B2 (en) | Integrated antenna for mobile phone | |
| JP2001284954A (en) | Surface mount antenna, frequency control and setting method for dual resonance therefor and communication equipment provided with surface mount antenna | |
| SE515595C2 (en) | Method and subject of manufacture of an antenna device | |
| JPH10247816A (en) | Antenna | |
| US20070139271A1 (en) | Method for access to a medium by a multi-channel device | |
| EP3121899B1 (en) | Antenna apparatus and terminal | |
| CN103378413B (en) | Antenna | |
| WO2015011468A1 (en) | Multi-band antennas using loops or notches | |
| KR100643543B1 (en) | Multi-band monopole antenna | |
| JP6825429B2 (en) | Multi-band antenna and wireless communication device | |
| EP1364428B1 (en) | Wireless terminal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |