SE522492C2 - Antennanordning för en mobilterminal - Google Patents

Description

25 30 522 492 2 fominingen i US 4491843 skall fungera som en elektrisk dipol, måste ett antal geo- metriska krav uppfyllas, exempelvis storleken och formen på metallboxen och me- tallplattan och avståndet dem emellan. Detta begränsar möjligheterna till variationer av anordningen och utformningen av mobilterrninalen.

SAMMANFATTNING Det är ett syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en antennan- ordning för en mobiltenninal, vilken underlättar utformningen av små terminaler och är mer effektiv och kostnadseffektiv än nuvarande antennanordningar.

Syftet uppnås med en antennanordning, som har de kännetecknande särdragen enligt kravet l.

Att använda en ändmatad antenn, som är anordnad inom temiinalens skal, och att ha ett motviktselement anordnat nära en ände av den ändmatade antennen, ger färre re- striktioner vid utfornmingen av mobiltenninalen, eftersom motviktselementet, för att tillmötesgå kraven pá antennen, kan anta vitt skiljda former och storlekar. Detta innebär att uppfinningen öppnar för nya möjligheter för skapandet av olika industri- ella formgivningar.

Företrädesvis sträcker sig den ändmatade antennen genom en större del av mobil- terrninalskalet och bildas av tenninalchassit eller avskärmningsenheten för de radio- elektroniska kretsarna. Altemativt kan skalet i sig självt utgöra en antenn. Vare sig chassit, avskärmningen eller skalet används, blir effekten att väsentligen hela termi- nalens mekaniska längd, d v s så mycket som möjligt av det tillgängliga utrymmet, används till antennen. Detta får till följd att en större antenn tillhandahålls än i kän- da terminaler, vilket möjliggör en större bandbredd. Det faktum att bandbredden hos en liten antenn begränsas av dess storlek förklaras av Balanais, ”Antenna theory analysis and design”, sidorna 566-571, John Wiley & Sons. 10 15 20 25 30 522 492 Den ändmatade antennens elektriska längd är företrädesvis i närheten av en frekvens hel eller en halv våglängd för en frekvens, på vilken den ändmatade antennen är av- sedd att sända eller ta emot. Antennens elektriska längd är ofta något större än den senares fysiska längd, såsom förklaras, exempelvis i ”The Radio Amateur°s Hand- book 1967” av ARRL, sidan 369. Att tillhandahålla en hel- eller en halvvåglängds- antenn gör det möjligt att använda en motvikt med en lägre egenkapacitans, än vad som skulle varit fallet med en fjärdedelsvåglängdsantenn. Detta innebär att motvik- ten kan vara liten till storleken.

Ytterligare särdrag, utvecklingar och fördelar med den föreliggande uppfinningen erhålles i samband med underkraven och beskrivs i den följ ande beskrivningen. ÖVERSIKTLIG BESKRIVNING AV FIGURERNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hjälp av de medföljande ritningama, där: fig. 1 visar en sehematisk perspektivvy av en mobilterminal, som är utrustad med en antennanordning enligt en första utföringsform av den föreliggande uppfinningen, fig. 2 visar en sehematisk sprängskiss av mobilterrninalen i fig. 1, fig. 3 visar en sehematisk sprängskiss av en mobiltenninal, vilken är utrustad med en antennanordning enligt en andra utföringsform av den föreliggande uppfinning- en, fig. 4 visar en sehematisk sprängskiss av en mobilterminal, vilken är utrustad med en antennanordning enligt en tredje utföringsform av den föreliggande uppfinning- en, 10 15 20 25 522 492 fig. 5 visar schematiskt antennanordningen enligt uppfinningen med elektriska komponenter, vilka bildar en elektrisk ekvivalens till antennanordningens krets, fig. 6 visar en krets, som är ekvivalent med kretsen i fig. 5, fig. 7 visar en krets med en anpassningskrets enligt en föredragen utföringsform av den föreliggande uppfinningen, fig. 8 visar en schematisk perspektivvy av en mobilterminal, utrustad med en an- tennanordning enligt en fjärde utföringsfonn av den föreliggande uppfinningen, fig. 9 visar en schematisk sprängskiss av mobilterminalen från fig. 8, fig. 10 visar en schematisk sprängskiss av en mobiltenninal, utrustad med en an- tennanordning enligt en femte utföringsform av den föreliggande uppfinningen, fig. ll visar en sidovy av den övre delen av mobilterminalen från fig. 10, och fig. 12 visar en schematisk del av en antennanordning och en högtalare i mobilter- minalen från fig. 10.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en mobilterminal 1, utrustad med en antennanordning enligt en första utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Såsom tidigare nämnts är en av fördelarna med den föreliggande uppfinningen, att den gör det möjligt att erhålla ett brett utbud av olika industriella fonngivningar, med individuella utseenden i för- hållande till varandra. Utseendet på mobilterminalen l är sålunda endast exemplifie- 10 15 20 25 30 522 4 9 2 "ï*=*= 5 rande. Mobiltenninalen 1 omfattar ett huvudskal 2 med en utsträckt form. Ett mot- viktshus 3 är beläget vid en ände av huvudskalet 2.

Fig. 2 visar en sprängskiss av den första utföringsformen av mobilterminalen 1. Ett terminalchassi 4, som har en utsträckt fonn, är beläget inom huvudskalet 2. Terrni- nalchassit 4 bär mobilterminalens 1 inre komponenter och fungerar som en struktur- ram för den mobiltenninalen 1, såsom känt är för fackmarmen.

Mobilterminalen omfattar en avskärmande del, eller en avskärmningsenhet (eng.: screening device) SD, som har en dosliknande fonn. Avskärrnningsenheten SD in- nesluter radioelektroniska kretsar (eng.: radio electronic circuits) REC, vilka visas med streckade linjer i fig. 2. Avskärrnningsenheten SD skyddar de radioelektroniska kretsarna REC från extern elektromagnetisk strålning och hindrar också extern elektromagnetisk strålning från de radioelektroniska kretsama REC att nå den nära omgivningen, såsom känt är för personer som är skickliga inom området.

En ändmatad antenn är också tillhandahållen innanför skalet 2. Enligt den forsta ut- föringsformen av uppfinningen används terrninalchassit 4 också som den ändmatade antennen 4. Chassit 4 är företrädesvis anordnat att ha en elektrisk längd, som ap- proximativt motsvarar frekvensens våglängd, eller frekvensemas, på vilka antennen är avsedd att sända eller mottaga. Chassits 4 i fig. 2 elektriska längd motsvarar följ- aktligen approximativt en halv våglängd vid 900 MHz och en hel våglängd vid 1800 MHz, vilka är vanligt använda frekvenser inom mobiltelefonkommunikation. Det för chassit 4 relativt låga värdet på förhållandet mellan längd och bredd gör det an- vändbart för en bredbandsantenn.

Enligt uppfinningen är ett motviktselement 5 för den ändmatade antennen 4, som utgörs av ter1ninalchassit4 i utföringsformen visad i fig.2, anordnat vid en ände där- av. Motviktselementet 5 består företrädesvis av en metallplatta, belägen på ett kort avstånd från chassit 4. Motvikten kan hållas på plats i mobilterminalen 1 medelst en 10 15 20 25 30 522 492 6 hållare, ej visad, fäst vid chassit 4, varvid hållaren är tillverkad av ett icke-ledande material. Altemativt kan motvikten 5 fästas vid avskärmningsdelen eller andra lämpliga komponenter hos mobilterminalen 1, varvid fastorganen för motviktsele- mentet 5 tillverkas av ett icke-ledande material.

I fig. 2 visas motvikten 5 som en väsentligen platt metallplatta med en utdragen form, vilken är riktad tvärgående mot den ändmatade antennen 4. I fig. 2 lutar me- tallplattan i en riktning mot mobilterminalens 1 baksida. Alternativt skulle metall- plattan kunna luta i riktning mot mobilterrninalens 1 framsida. Den kan också vara i linje med den ändmatade antennen 4. Vidare kan motvikten 5 vara en utsträckt me- tallplatta, som har en krökt tvärsektion. Den skulle också kunna ha formen av en cy- linder, vilken har sin axel i riktning tvärgående mot den ändmatade antennen 4.

De radioelektroniska kretsarna REC är kopplade mellan chassit 4 och motvikten 5, såsom visas av de streckade linjerna Ll och L2 respektive. Under sändningen fim- gerar de radioelektroniska kretsama REC som mottagare, mottagande en signal från antennsystemet. Motviktselementet 5 fungerar som en lågförlustsänka för antenn- strömmen eller en artificiell grund för antennanordningen och bidrar inte i sig självt, i någon väsentlig grad, till strålningsfaltet under sändning.

Fig. 3 visar en andra utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Här fungerar avskärmningsenheten SD, såsom den beskrivits med hänvisning till fig. 2 ovan, som den ändamatade antennen. I denna utföringsformen skulle chassit kunna utgöra en separat del eller så skulle avskärrnningsenheten SD alternativt också kunna fungera som ett chassi för mobilterminalen 1. I det senare fallet är mobiltenninalen 1 för- sedd med en kropp, som har ett flertal av ett strukturellt chassis funktioner, en av- skärmningsenhet och en ändmatad antenn. I fig. 3 representeras förbindelsen från de radioelektroniska kretsama REC till avskärmningsenheten SD och motvikten 5 av streckade linjer L1 ° respektive L2°. 10 15 20 25 30 522 492 7 Fig. 4 visar en tredje utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Ett bakparti 2” av skalet är tillverkat av ett material som är lämpligt för en antenn. Skalets bak- parti 2” fungerar sålunda som en ändmatad antenn. Alternativt skulle hela skalet, eller dess framparti, kunna fungera som en ändmatad antenn. Ett separat hölje 3°, av ett ickeledande material, är anordnat att bära motviktselementet 5. I denna utförings- formen skulle chassit kunna utgöra en separat del eller skulle skalet eller delar där- av, exempelvis bakdelen 2°, alternativt kunna fungera som ett chassi för mobilter- minalen l. Mobiltenninalen l skulle sålunda kunna vara försedd med en kropp, som har ett flertal av ett strukturellt chassis funktioner, ett skal och en ändmatad antenn. I fig. 4 representeras förbindelsen från de radioelektroniska kretsarna REC till skalets bakparti 2' och motvikten 5 av de streckade linjerna Ll ” respektive L2”.

Fig. 5 visar schematiskt antennanordningen enligt den föreliggande uppfinningen med elektriska komponenter, som bildar en elektrisk ekvivalens till antennanord- ningens krets. Antennen matas av en kraftkälla 6, exempelvis en sändare. Motvikts- elementet 5, som är mycket mindre än den ändmatade antennen 4 och beläget på ett avstånd från den ändmatade antennen 4, varvid avståndet är av motviktselementets 5 storleksordning, har en egenkapacitans 7 och en shuntkapacitans 8 till den ändmata- de antennen 4. Den ändmatade antennen har en impedans 9.

Fig.6 visar en krets, som är ekvivalent med kretsen i fig. 5. Kretsen i fig. 6 visar att den ändmatade antennens 4 impedans matas från den altemativa kraftkällan 6 i serie med egenkapacitansen 7 och motviktselementet 5. Den ändmatade antennens 4 im- pedans är också shuntad av shuntkapacitansen 8 mellan motviktselementet 5 och den ändmatade antennen 4.

Kretsen i fig. 6 indikerar att shuntkapaciteten 8 borde vara liten i förhållande till egenkapacitansen 7, för att man ska uppnå en god antennprestanda. Om den änd- matade antennens 4 elektriska längd är i närheten av en hel eller halv våglängd för de använda frekvensema, är den ändmatade antennens 4 impedans högre än den 10 15 20 25 30 5 2 2 4 9 2 IÃÉÉ-ëfÉÉÉÉ* 8 skulle vara vid tjärdedelsvågresonans. Detta innebär att egenkapacitansen 7 kan vara mindre vid hel eller halvresonans än vid tjärdedelsresonans.

Motviktselementet 5 är litet i förhållande till frekvensemas, som används vid kom- munikation mellan mobilterminalen 1 och en basstation, våglängd. Under använd- ning skall en så stor del som möjligt av motviktselementet 5 ha en så hög spärming som möjligt, for att utnyttja så mycket som möjligt av motviktselementets 5 egenka- pacitans 7. Exempelvis har tester visat att goda resultat för antennen uppnås, om motviktselementet 5 består av en rektangulär platta av ett ledande material, vilken har en längd på approximativt 33 mm, en bredd på 8 mm och om motviktselementet 5 är riktat med dess longitudinella riktning i den ändmatade antennens 4 tvärgående riktning och avståndet mellan den ändmatade antennen 4 och motviktselementet 5 är 14 mm.

Fig. 7 visar ett föredraget arrangemang for impedansanpassning hos antennanord- ningen. Impedansanpassning uppnås medelst en anpassningskrets MC, visad inom streckade linjer i fig. 7. Den anpassningskretsen MC är anordnad för två resonanser eller band och är kopplad mellan de radioelektroniska kretsarna REC och motvikts- elementet 5. Vid fler än två band kan ytterligare anpassningskretsar kopplas paral- lellt med motviktselementet 5.

Figurerna 8-9 beskriver en mobilterrninal 1, som är utrustad med en antennanord- ning enligt en fjärde utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Ett skal 2 om- fattar både ett motviktselement 5 och en avskärrnningsenhet SD for radioelektronis- ka kretsar REC. Avskärmningsenheten SD fungerar, såsom i fig. 3, som en ändma- tad antenn. I denna utföringsformen är motviktselementet 5 en metallremsa, som sträcker sig i den ändmatade antennens tvärgående riktning. Motviktens 5 tvärsek- tion är riktad tvärgående i riktning mot den ändmatade antennen. Motviktselemen- tets 5 tvärsektion skulle också kunna vara krökt eller bilda en cirkel. 10 15 20 522 492 9 Fig. 10 visar en antennanordning enligt en femte utföringsform av den föreliggande uppfinningen. En högtalare 10, vanligtvis installerad för överförandet av ljud till en användare av mobilterminalen 1, är kopplad till en demodulator D, belägen inom en avskärmningsenhet SD och visad med streckade linjer i fig. 10. Högtalaren 10 och demodulatom D är kopplade till varandra via lågfrekvensledningar LF, på ett sätt som är allmänt känt inom teknikornrådet. Avskärmningsenheten SD fungerar, såsom i fig. 3, som en ändmatad antenn. Högalaren 10 är anordnad vid en ände av av- skärnmingsenheten SD och är, som vanligt är inom området, tillverkat av ett ledande material. I denna utföringsformen utformar högtalaren 10 ett motviktselement 5 för antennsystemet. Altemativt används en ram ll, tillverkad av ett ledande material och omgivande högtalaren 10, som ett motviktselement 5 tillsammans med högtala- ren 10. Högtalaren 10 är kopplad till de radioelektroniska kretsarna REC, såsom il- lustreras av den streckade linjen L2””. Att kombinera en motviktsfunkton och en högtalarfunktion i en enhet ger ett bättre utnyttjande av den tillgängliga volymen i mobiltenninalen.

Hänvisande till fig. ll, placeras högtalaren 10 nära mobiltenninalens 1 baksida, för att minska en användares utsatthet för strålning från antennanordningen. Såsom vi- sas i fig. 12, kan de lågfrekventa ledningarna LF drosslas med drosselspolar 12, för att undvika högfrekventa signaler HF i de lågfrekventa ledningarna LF och för att undvika att motvikten jordas.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 522 492 10 PATENTKRAV Antennanordning for en mobilterminal (1), som omfattar ett skal (2, 2°), vilket rymmer radioelektroniska kretsar (REC) och en avskärmningsenhet (SD) för de radioelektroniska kretsarna, och en ändmatad antenn (4), som har en utsträckt form och är kopplad till de radioelektroniska kretsarna (REC), kännetecknad av att antennanordningen omfattar ett motviktselement (5), som är beläget nära en ände av den ändmatade antennen (4), att den ändmatade antennen är anord- nad att matas, under sändning, mot motviktselementet (5) av de radioelektronis- ka kretsama (REC), och att den ändmatade antennen (4) är belägen inom och sträcker sig genom en övervägande del av skalet (2) eller utgör skalet (2'), eller en del därav. . Antennanordning enligt krav 1, kännetecknad av att den ändmatade antennens (4) elektriska längd approximativt är en multipel av en halv våglängd. Antennanordning enligt krav 2, kännetecknad av att den ändmatade antennens (4) elektriska längd approximativt motsvarar en hel och en halv våglängd för två respektive frekvenser, på vilka den ändmatade antennen (4) är avsedd att sända eller ta emot. Antennanordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att den ändma- tade antennen (4) utgör ett chassi (4). Antennanordning enligt något av kraven l-3, kännetecknad av att avskärm- ningsenheten (SD) utgör den ändmatade antennen. Antennanordning enligt något av kraven l-3, kännetecknad av att den ändma- tade antennen (4) utgör ett chassi (4) och avskärmningsenheten (SD). 10 15 20 25 10. ll. 12. 13. 522 492 ll Antennanordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att den ändma- tade antennen (4) utgör skalet (2°), eller en del därav, för mobilterminalen (l) och ett chassi för mobilterminalen (1). Antennanordning enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att motviktselementet (5) är mindre än den ändmatade antennen (4) och placerad på ett avstånd från den ändmatade antennen (4). Antennanordning enligt krav 8, kännetecknad av att avståndet är av motvikts- elementets (5) storleksordning. Antennanordning enligt något av de Förgående kraven, kännetecknad av att motviktselementet (5) är litet i förhållande till frekvensernas, vilka skall använ- das vid kommunikation mellan mobilterrninalen (1) och en basstation, våglängd. Antennanordning enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att motviktselementet (5) sträcker sig i en riktning tvärgående mot den ändmatade antennens (4) longitudinella riktning. Antennanordning enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att åtminstone två impedansanpassningsnätverk bildar ett multi-portfilter, som är anordnat att tillåta simultan användning av antennanordningen för ett eller flera frekvensband. Antennanordning enligt krav 12, kännetecknad av att de impedansanpass- ningsnätverken är parallellkopplade med motviktselementet (5). 522 492 12 14. Antennanordning enligt något av de föregående kraven för en mobilterminal (l) försedd med en högtalare (10), kännetecknad av att högtalaren (10) utgör ett motviktselement (5) för antennanordningen.