SE518575C2 - Skjutbar antenn med skiftande elektrisk längd - Google Patents

Description

:unn- W U 20 25 30 35 518 575 =::;':I=.;"f'If.-'= 9vo3o7 P:\1921o39.1>oc JA g g _ _- __- ; n- -__- 2 pågående samtal men viss kommunikation med basstationen ändå sker med jämna intervall.

Det finns flera olika typer av tidigare kända anten- ner för mobila stationer, såsom sprötantenner av halv- eller kvartsvågstyp, dipolantenner, spiralantenner, helix- antenner m fl. Olika antenntyper har olika lämplighet sett ur ovan beskrivna problemperspektiv. Trots att helixanten- nen inte uppvisar lika god antennverkan som en sprötantenn av halvvågstyp utnyttjas den ofta, eftersom den tack vare sin spiralform kan göras kompakt samt stryktålig.

Av utrymmesskäl är det vidare vanligt att mobiltele- foner är försedda med utdragbara sprötantenner, vilka van- ligtvis kompletteras med separata, på mobiltelefonerna an- ordnade antenner för användning i beredskapsläge, eftersom en i ett metalliskt apparathölje fullt inskjuten sprötan- tenn är signalmässigt isolerad från omvärlden.

I EP-A-O 736 925 beskrivs en antenn med dubbla funk- tioner och en mobiltelefon, som har en sådan antenn. Denna antenn är delad i två delar och kan arbeta i två tillstånd, dvs i ett aktivt läge, då antennen är utdragen, och ett passivt läge, då huvuddelen av antennen är inskjuten i apparathöljet hos mobiltelefonen.

US-A-5 204 687 avser också den en antenn som kan arbeta i två tillstånd. Antennen i US-A-5 204 687 bildas av två ledande element, som är anordnade efter varandra i en långsträckt antennstruktur utan galvanisk kontakt med var- andra. Den övre delen hos antennen består av ett helix-ele- ment, och antennens undre del utgörs av ett spröt. När an- tennen är i sitt aktiva läge, dvs fullt utdraget läge, fungerar antennens undre del, sprötet, som antenn. Då an- tennen befinner sig i det passiva inskjutna läget fungerar det övre helix-elementet som antenn.

WO92/16980 beskriver även en antenn, funktioner och består av en övre helix-del och en undre sprötdel. Till skillnad från US-A-5 204 687 samverkar de som har dubbla anou- u 10 15 20 25 30 35 518 575 =::;':==.¿:'_:§;. 970301 P=\1921o39.1:>oc JA . . Z '.' .. i 3 båda delarna av antennen då de är elektriskt förbundna med varandra. Ändamålet med antennen enligt WO92/16980 är att dimensionera sprötdelen och höljet, i vilket sprötet be- finner sig i inskjutet läge, så att när antennen arbetar i passivt tillstånd utgör sprötdelen en mycket hög impedans, som därmed inte påverkar funktionen hos helixdelen. En fel- aktigt dimensionerad sprötdel kan i inskjutet läge medföra oönskade reflektioner eller onödig dämpning av signalen. Ändamålet med den i EP-A-O 736 925 beskrivna uppfinn- ingen är att åstadkomma en antennstruktur som fungerar på ett bra sätt både i inskjutet läge och i utdraget läge samt har en liten storlek, företrädesvis i mobiltelefonsystem.

Den skall också vara enkel att tillverka och vara lämplig för serieproduktion av mobila stationer.

Enligt vad som nämnts ovan utgörs även denna antenn av två med varandra elektriskt förbundna delar. Det känne- tecknande för denna antenn är att längden hos den undre delen av antennen är väsentligt kortare än en kvarts våg- längd, vid vilken antennen är avsedd att användas, och att den undre delen av antennen i utdraget läge tillsammans med anpassningskretsen skall anpassas till impedansen hos den övre delen av antennen, så att den motsvarar impedansen hos antennporten. Sålunda försöker man inte att dölja den undre delen av antennen för signalen, vilket är fallet enligt WO92/16980. Den elektriska längden hos den undre delen kan således vara avsevärt kortare än en kvarts våglängd.

Ett problem med tidigare kända antenner med ett sprötparti och ett helixparti är svårigheten att mekaniskt konstruera antennen så att den uppfyller kraven på god pre- standa och kompakt utformning. När antennen är utdragen måste helixpartiet i många fall kopplas bort eller kompri- meras för att inte påverka antennens totala prestanda. Det är också svårt att inrymma det långa sprötet inuti tele- fonen om en antenn med en halv våglängds elektrisk längd i utdraget läge är föredragen. 10 15 20 25 30 35 518 575 j; -' 910301 1>=\192voa9.noc JA . . Z . ..° Z .. 4 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att till- handahålla en antenn för små mobila terminaler, såsom mo- biltelefoner, där antennen har en enkel mekanisk konstruk- tion och samtidigt är robust samt har goda prestanda.

Vidare skall antennen enligt uppfinning undanröja ovan nämnda problem hos tidigare kända antenner.

Detta åstadkommes med en antenn, innefattande endast ett spröt med två separata sektioner, dvs en övre och en undre sektion, avskilda från varandra medelst ett mellan- liggande isolerande parti. Antennen kan arbeta i dels ett passivt tillstånd, då den övre sektionen befinner sig inuti antennhöljet och fungerar som antenn, exempelvis med en kvarts våglängds elektrisk längd, medan den undre sektionen är inskjuten i apparathöljet hos telefonen och är bortkopp- lad, dels ett aktivt tillstånd, då antennen är utdragen och de två sektionerna är sammankopplade och fungerar tillsam- mans som antenn, exempelvis med en halv våglängds elektrisk längd.

Antennen enligt den föreliggande uppfinningen har så- ledes två delar, som endast är galvaniskt förbundna med varandra i det aktiva tillståndet men inte i det passiva tillståndet. Detta skiljer uppfinningen från antennen en- ligt EP-A-O 736 925, där de båda antenndelarna hela tiden är galvaniskt förbundna med varandra.

Ovan nämnda fördelar med att ha en antenn delad i två delar och där delarna samverkar enligt ovan uppnås inte heller med den tvådelade antennen i US-A-5 204 687, efter- som delarna i den antennen inte samverkar i aktivt läge.

Genom att antennen enligt uppfinningen har en delad sprötantenn, där delarna samverkar, undanröjs problemen förknippade med att ha en antenn med en helix-del och en undre sprötdel, som samverkar, enligt WO92/16980. »>«-. 10 15 20 25 30 35 970307 P:\1927039,DOC JA Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka FIG 1 i tvärsektion visar en antenn med ett spröt en- ligt uppfinningen i inskjutet läge; och FIG 2 visar antennen enligt FIG 1 med sprötet i ut- draget läge.

Beskrivning av en föredragen utföringsform I FIG 1 och 2 visas en föredragen utföringsform av en antenn enligt uppfinningen för små mobila terminaler, såsom mobiltelefoner, vilken antenn har enkel mekanisk konstruk- tion och som samtidigt är robust och har goda prestanda.

Antennen innefattar ett spröt 1 inskjutet i ett hölje 2. Sprötet utgörs av tvá separata sektioner, nämligen en övre sektion 3 och en undre sektion 4. Denna undre sektio- nen 4 utgörs i sin tur av ett övre parti 5 och ett undre parti 6. Den övre och undre sektionen är åtskilda från var- andra med ett mellanliggande första elektriskt isolerande parti 7. Dessutom är den övre sektionen försedd med en första antennkontakt 8 och en första förbindelseanslutning 9 i anslutning till det isolerande partiet 7. På samma sätt är det övre och det undre partiet 5 och 6 åtskilda från varandra med ett mellanliggande andra elektriskt isolerande parti 10. Partierna 5 och 6 är också försedda med en mot- svarande andra resp tredje förbindelseanslutning 11 och 12 i anslutning till det isolerande partiet 10. Längst ner pà den undre sektionen 4 är en andra antennkontakt 13 anord- nad.

En första hylsa 14 av företrädesvis metall, innefatt- ande två elektriskt ledande och med varandra elektriskt förbundna partier, i utföringsexemplet ett första spetsigt parti 15 och ett andra spetsigt parti 16, är anordnad i en ficka i höljets 2 övre del. Höljet 2 är vidare i sin undre del försedd med en andra metallhylsa 17, också denna inne- 518 575 5 10 15 20 25 30 ~ ø ~ . .a 518 575 970301 P1\1927o39.t>oc .m . . . '.' ..' Z '.."..' 6 fattande två elektriskt ledande men dock inte direkt med varandra elektriskt förbundna partier, i utföringsexemplet ett tredje spetsigt parti 18 och ett fjärde spetsigt parti 19.

En impedansanpassning i form av en nedan beskriven elektrisk krets 20 är integrerad i nedre delen hos höljet 2 och utgör en förbindelse mellan partierna 18 och 19.

För fastkoppling i en mobilstation eller mobiltelefon är ett kopplingsorgan 21 fast monterat undertill hos höljet 2.

Det ovan angivna ändamålet uppnås med den i FIG 1 och 2 beskrivna antennen.

Antennen enligt uppfinningen arbetar dels i ett pas- sivt tillstånd eller beredskapsläge, som visas i FIG 1, dels ett aktivt tillstånd, I det passiva tillståndet är den övre sektionen 3 in- som visas i FIG 2. skjuten i antennhöljet 2 och fungerar som antenn, genom att antennkontakten 8 i detta läget är ansluten till en anten- nanslutning 22 hos en på ritningarna ej visad telefon, på vilken anntennen är anordnad. I utföringsexemplet har an- tennen en elektrisk längd av en kvarts våglängd. Den undre sektionen 4 hos antennen är i detta tillstånd inskjuten i apparathöljet hos telefonen och är bortkopplad, då den p g a det mellanliggande isolerande partiet 7 är avskild från och således inte elektrisk förbunden med den övre sektionen 3. Följaktligen har den undre sektionen 4 ingen inverkan på antennens funktion och prestanda.

I det i FIG 2 visade aktiva tillståndet är antennen utdragen, och de två sektionerna 3 och 4 är elektriskt för- bundna med varandra medelst hylsan 14, genom att det spets- iga partiet 15 är i kontakt med antennkontakten 8 och det spetsiga partiet 16 är i kontakt med anslutningen 9. De båda sektionerna 3 och 4 samverkar således för att till- sammans bilda en antenn med en elektrisk längd av en halv -ø-u v..

W U 20 25 30 970301 P: \1927o39.DoC JA 7 våglängd. Antennkontakten 13 är i detta läge ansluten till antennanslutningen 22 hos telefonen.

Med en antenn enligt uppfinningen skiftas den elekt- riska längden hos antennen, i utföringsexemplet till en halv våglängd, varvid antennen är oberoende av ett jordplan och därigenom blir en mer robust antenn då den används i exempelvis en mobiltelefon.

Vidare har antennen i det passiva tillståndet enligt FIG 1 med en kvarts vàglängds elektrisk längd en impedans nära 50 Ohm, vilket är den önskade impedansen. I det aktiva tillståndet enligt FIG 2, när antennen har en halv våg- längds elektrisk längd, är impedansen högre och därmed be- hövs en anpassning. Denna anpassing åstadkommes medelst exempelvis en på den i höljets 2 nedre del anordnade krets- en 20 tryckt kvartsvågsanpassning. Denna anpassning är in- kopplad i det aktiva läget, genom att det spetsiga partiet 18 är i kontakt med anslutningen 11 och det spetsiga par- tiet 19 är i kontakt med anslutningen 12.

Antennen enligt uppfinningen är en ny teknik att ändra antennen mellan det aktiva resp passiva tillståndet.

Genom att dra ut sprötet l respektive skjuta in det i höl- jet 2 ändrar man den elektriska längden hos antennen. En fördel med lösningen enligt uppfinningen är att längden hos den del av antennen som måste kunna rymmas inuti telefonen då sprötet är inskjutet endast är en kvarts våglängd, medan antennen fortfarande har en halv vàglängds egenskaper i ut- draget läge.

Sprötet 1 kan vara en rak ledning eller tätt lindad eller en kombination därav för att få den korrekta längden i både utdraget och inskjutet läge. Den elektriska längden hos antennen kan i andra utföringsfomer naturligtvis skif- tas mellan andra längder än de i det beskrivna utförings- exemplet. Detta uppnås genom att längderna hos de i anten- nen ingående sektionerna ändras. För att ytterligare kom- 518 575 =¿¿§ "” u w -- ..- - 10 15 20 970307 P:\1927039 .DOC JA 8 primera antennen kan antenntoppen i en annan utföringsform vara av helixtyp.

Höljet 2, genom vilket sprötet 1 löper, kan vara av styvt eller böjligt material, såsom gummi eller liknande, samt ha en godtycklig och för ändamålet lämplig form.

Vidare är hylsan 14, som i aktivt tillstånd förbinder de båda sektionerna 3 och 4, fast anordnad i höljets 2 topp.

Enligt vad som tidigare beskrivits är höljet undertill för- sett med kopplingsorganet 21 för fastkoppling av antennen i en telefon. Kopplingsorganet 21 är i utföringsexemplet en gängad koppling, men kan i en annan utföringsform exempel- vis vara en snäppkoppling.

Uppfinningen har beskrivits i form av ett exempel för att underlätta förståelsen av uppfinningstanken och skall inte uppfattas som begränsande. Sålunda kan en antenn, som innefattar de kännetecknande delarna av vad som är avsett att skyddas, vara utformad på annorlunda sätt och även ut- seendemässigt se annorlunda ut i andra utföringsformer av uppfinningen, men ändå täckas av uppfinningstanken. 518 575

Claims (6)

10 20 25 30 35 518 575 9 980703 P:\1927039A.DOC JA PATENTKRAV

1. l. Antenn för små mobila terminaler, innefattande ett i ett antennhölje (2) skjutbart antennspröt (l), som kan då terminalen arbetar i ett aktivt tillstànd, dels ett inskjutet läge, arbetar i ett passivt tillstånd, k ä n n e t e c k n a d anta dels ett utdraget läge, då terminalen av att antennen har olika elektrisk längd i respektive tillstånd och att antennsprötet (1) utgörs av en övre sektion (3) och en undre sektion (4), som är avskilda från varandra med ett mellanliggande elektriskt isolerande parti (7), passiva tillståndet och den undre och den övre sektionen (3,4) bildar antenn i det aktiva tillståndet då de är varvid den övre sektionen (3) bildar antenn i det elektriskt förbundna med varandra medelst en i en ficka i höljets (2) övre del anordnad första hylsa (14).

2. Antenn enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den övre sektionen (3) har en elektrisk längd av en kvarts våglängd.

3. Antenn enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den nedre sektionen (4) har en elektrisk längd av en kvarts våglängd.

4. Antenn enligt något av föregående krav, av att den undre sektionen (4) har (6), åtskilda från varandra med ett mellanliggande elektriskt isolerande parti (10). k ä n n e t e c k n a d ett övre parti (5) och ett undre parti

5. Antenn enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att höljet (2) (17), man det övre och undre partiet i sin undre del är försedd med en andra som då antennen är i utdraget läge kopplar sam- (5 och 6). hylsa 51 8 5 7 5 . fff 10 980708 P: \l927039A. DOC JA

6. Antenn enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att hylsan (17) har tredje och fjärde elektriskt ledande och med varandra elektriskt förbundna partier (18 och 19), varvid en impedansanpassning i form av en krets (20) är 5 integrerad i nedre delen hos höljet (2) och utgör en förbindelse mellan det tredje och fjärde partiet (18 och 19). W