SE524843C2 - Antenn - Google Patents

Description

25 30 35 524 845 2 radioanordningar, t ex radiotelefoner, fickdatorer och portföljdatorer. Deras höga förstärkning och strålningsmönster i alla riktningar är särskilt lämpliga. Enplansantenner är även passande för tillämpningar där en god frekvensselektivitet krävs. Dessutom, eftersom antennema är relativt små vid radiofrekvenser, kan antennema byggas in i huset hos en anordning och därigenom inte medföra någon avvikelse från anordningens alhnärma estetiska utseende.

Dessutom, genom att antennen placeras inne i huset, medför detta att den är mindre utsatt för skador.

Det är emellertid svårt att utforma en enplansantenn, som erbjuder prestanda vilka är vad beträffar bandbreddkarakteristika. Förluster i en antenn har i allmänhet två orsaker : utstrålning som är särskilt apparatens jämförbara med prestanda hos en stavantenn, nödvändig ; och energi som lagras i antennen, vilket inte är önskvärt. Enplansantenner har en oönskat liten impedansbandbredd.

I överensstämmelse med uppfinningen föreslås en antenn innefattande ett referensplan, en ledande flerhörnig larnell som är placerad mitt emot referensplanet; och en matningssektion som är kopplad till referensplanet och lamellen, varvid matningssektionen är anordnad som en överföringsledning.

Eftersom matningssektionen är anordnad som en överföringsledning (f ö känd som en vågledare), innesluts energi och leds mellan ledarna i överiöringsledningen. Detta resulterar i en låg Q-faktor och således en högre impedansbandbredd jämfört med på klassiskt sätt matade enplansantenner. Bandbredden ökas påtagligt med bibehållen effektivitet, storlek och enkelhet vid tillverkningen av enplansantennema. Denna matningssektion skall ha så låga förluster som möjligt.

I slutet intill företrädesvis en impedans som passar ihop med impedansen hos mätningen (på typiskt sätt av matningssektionen referensplanet har matningssektionen SOQ i ledningen). I slutet av matningssektionen intill lamellen har matningssektionen företrädesvis en impedans som passar ihop med antennens impedans. På så sätt fungerar som en impedansomvandlare, vilken ihop med matningssektionen passar impedanskarakteristika hos matningen i den ena änden och karakteristika hos strålningslamellen i den andra änden. Matningssektionen har i allmänhet en graderad impedanskarakteristika utmed dess längd och ger en induktiv belastning för antennen.

Impedansen varierar med fördel utmed matningssektionens längd på ett likformigt sätt.

Matningssektionen innefattar vanligtvis en första ledare för att leda matningssignalen till den ledande lamellen och en andra ledare som är ansluten till referensplanet, varvid de första och andra bildar matningssektionen är således e.m.-kopplade och fungerar som en vâgledare. Energin leds ledarna tillsammans en överföringsledning. Ledarna i längs de båda ledarna snarare än att lagras i kortslutningspunkten som är ansluten till referensplanet som i fallet med klassiska enplansantenner. Således är den resulterande antennen mycket effektiv jämfört med kända antenner.

Företrädesvis är bredden hos de båda ledarna av samma storleksordning. 10 15 20 25 30 35 524 843 3 Företrädesvis innefattar matningssektionen en mikrostripledning och/eller en strip i ett och samma plan. Vid en särskild töredragen utföringsform innefattar matningssektionen en första del med en mikrostiipledning som är parallell med referensplanet och en andra del som innefattar en strip i samma plan vilken sträcker sig under en vinkel från referensplanet till den ledande lamellen. Andra överföringsledningar kan användas, t ex en koaxialledning.

Sålunda har en antenn enligt uppfinningen en ökad impedansbandbredd järnfört med på effektiviteten. matningssektionen är liten eftersom energin leds längs ledama i matningssektionens kända enplansantenner utan att göra avkall Strålningen från överföringsledning. Dessutom är den resulterande antennen lätt att tillverka och därför relativt billig.

Den första ledaren ger en induktiv belastning till den ledande lamellen.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas, endast som ett exempel, med hänvisning till de bifogade figurema där : Figur 1 visar en perspektivvy av en utföringsform av en antenn enligt uppfinningen; Figur 2 visar en sidovy av antennen i figur 1; Figur 3 visar en planvy av antennen i figur 1; Figur 4 visar en utvecklad vy av delen A hos antennen som visas i figur 3; Figur 5 visar förstärkningen hos en antenn enligt uppfinningen; Figur 6 visar exempel på en överföringsledning som kan bilda matningssektionen hos en antenn enligt uppfinningen; och Figur 7 visar en andra utföringsform av uppfinningen där matningssektionen innefattar en koaxialledning.

Antennen 20 i figur 1 innefattar en lamell 202 som är tillverkad av ett ledande material. Denna lamell är placerad mitt emot ett referensplan 204 som vanligtvis är ett jordplan. En matningssektion 206 ger både matningen för att magnetisera lamellen till resonans och även antennens jordningspunkt. Matningssektionen innefattar en överföringsledning försedd med två enplansledare i metall 208 och har en första del 206a som innefattar en kopplad strip i samma plan och en andra del 206b innefattande en mikrostripövertöringsledning. Ledaren 208a som befinner sig nännast kanten 210 hos bladet 202 intill matningssektionen jordas genom anslutning till jordplanet 204 vid den ände som ligger längst bort från bladet 202. Den längst bort belägna ledaren 208b matas.

Matningssektionen inför en utbredningsmodövergång liksom även en impedansövergång. Överföringslinjen 206 transporterar energi från en punkt (matningssignalens källa) till en annan (strålningsantennen) och är anordnad så att egenskaperna hos ledningama måste tas i beaktande, dvs att matningssektionen fungerar som en lågförlustvågledare. Ledarna i överföringsledningen är fast kopplade, smala ledningar som är i stånd att stödja mer än en utbredningsmod.

I slutet av matningssektionen 206 intill jordplanet 204 har matningssektionen en impedans som passar ihop med impedansen i jordplanets ledning (på typiskt sätt 50Q). I 10 15 20 25 30 35 524 843 4 slutet av matningssektionen 206 intill lamellen 204 passar matningssektionen ihop med impedansen i antennens matningspunkt, vilken på typiskt sätt är av storleksordningen 200Q.

Impedansen varierar utmed matningssektionens längd på ett likfonnigt sätt.

På så sätt uppnås jämvikt i matningen i larnellen 202. I sektionen 206b är fältet inneslutet mellan ledarna 208 och jordplanet. I sektionen 206a är fältet inneslutet mellan ledarna 208.

Antennens mittfrekvens bestäms genom den elektriska längden hos resonanskretsen som sträcker sig från den öppna kretsen till en kant 214 hos antennbladet 202, längs matningssektionen 206 och till punkten 212 där matningssektionen går ihop med jordplanet.

Den elektriska längden är vanligtvis utformad så att den motsvarar en kvarts våglängd av den önskade frekvensen.

Med hänvisning till figurema 2, 3 och 4 och för en antenn med en resonansfrekvens av ca 1,1 GHz och ett blad 202 med dimensionema x=7,8 mm, y=33 mm, är avståndet D från jordplanet 8 mm, bredden W hos ledarna 208 är 0,6 mm; avståndet d mellan ledama 208 är 0,6 mm; och längden 11 hos den första delen 206a är 11,3 mm. Matningssektionen utbreder sig från grundplanet 204 till lamellen 202 under en vinkel av 45°. För en strip i ett och samma plan (CPS) kan mätningarna avseende spårbredden till gapet (W, d) beräknas utgående från väl kända formler för att uppnå den önskade impedansomvandlingen. Det förhåller sig på samma sätt med andra former av överföringsledning.

Antennen kan tillverkas med hjälp av klassiska tekniker för tryckta kretskort, vilket på så sätt gör tillverkningen billigare.

Antennens impedansbandbredd beräknas är enligt följande : BZ = BMB/fo x 100 där B, är impedansbandbredden; BMB är bandbredden vid 6 dB; och fo är mittfrekvensen.

Enligt vad som framgår av figur 5 är antennens bandbredd vid -6 dB 166 MHz, vilket resulterar i en impedansbandbredd på 16%. Detta är en väsentlig ökning jämfört med på klassiskt impedansbandbredd motsvarande ca 7%. Genom att använda en matningssektion som den sätt matade enplansantenner vilka på typiskt sätt har en maximal som beskrivs här har man fiinnit att man uppnår en impedansbandvidd av storleksordningen 23% och upp till 31% om laddningen även används för att förbättra karakteristika.

Figur 6 visar fyra exempel på en stripöverföringsledning som kan användas för att bilda matningssektionen 206. I figur 6(a) visas en stripledning innefattande en ledare 60 som är inbäddad i ett dielektriskt underlag 62. Ett referensplan 64 är anordnat på båda sidor om ledaren 60. Det elektriska fältet är avgränsat mellan ledaren 60 och referensplanen 64. Vid denna utföringsform bildar ledaren 60 matningen och ett av referensplanen bildar den tidigare beskrivna jordningspunkten. På så sätt är plattan 202 ansluten till referensplanet 64. 10 15 20 25 30 524 843 5 Figur 6(b) visar en mikrostrip som innefattar en enda ledare 60 vilken är separerad från ett jordplan 64 genom ett dielektrikum 62. Det elektriska fältet är innelutet mellan ledaren 60 och referensplanet 64. Vid denna utfóringsforrn bildar ledaren 60 matningen och referensplanet bildar grundpunkten enligt vad som har beskrivits här ovan. På så sätt är plattan 202 ansluten till referensplanet 64.

Figur 6(c) visar en vågledare i ett och samma plan som innefattar en enda ledare 60 vilken är placerad på ytan av ett dielektriskt material 62. Ett referensplan 64 är placerat på ömse sidor om ledaren 60 på dielektrikets yta. Det elektriska fältet är innelutet mellan ledaren 60 och referensplanen 64. Vid denna utföringsform bildar ledaren 60 matningen och ett av referensplanen bildar jordpunkten enligt vad som har beskrivits här ovan. Plattan 202 är på detta sätt ansluten till referensplanet 64.

Figur 6(d) visar en remsa i ett och samma plan (CPS) vilken innefattar två ledare 60 som är placerade på ytan av ett dielektriskt material 62. På andra sidan av dielektriket 62 är ett referensplan 64 placerat. Det elektriska fältet är inneslutet mellan de båda ledarna 60. Vid denna utföringsform bildar en av ledama 60 matningen och den andra av ledarna 60 bildar jordningspunkten, av vilken en från bladet 202 avlägsen ände är kopplad till referensplanet 64.

Figur 7 visar ytterligare en utföringsform av matningssektionen. Matningssektionen 70 innefattar en koaxialledning försedd med en inre ledare 72 och en yttre ledare 74. Gapet mellan den inre ledaren 72 och den yttre ledaren 74 är fyllt med ett dielektrikum (ej visat i figuren). Ena änden av ledningen 72a hos den inre ledaren 72 är ansluten till lamellen 202 och den andra änden 74b hos den inre ledaren 72 är ansluten till matningssignalens källa (ej visad i figuren).

Ena änden 74a av den yttre ledaren 74 är ansluten till lamellen 202 och en del 74b av den yttre ledaren som är avlägsen från änden 74a är ansluten till jordningsplanet 204.

Koaxialkabelns profil är graderad för att åstadkomma en impedansomvandlare. I änden av matningssektionen 70 intill jordplanet 204 har matningssektionen en impedans som passar ihop med impedansen hos matningen (på typiskt sätt SOQ). I änden av matningssektionen 70 intill lamellen 202 passar matningssektionen ihop med impedansen vid antennens matningspunkt, vilken på typiskt sätt är av storleksordningen 2009. Impedansen varierar företrädesvis utmed matningssektionens längd på ett likformigt sätt, även om en ej likformig variant kan väljas.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 40 524 345 nya e. 6 Patentkrav

1. Omvänd F-antenn innefattande: ett ledande referensplan; en ledande månghömig lamell som är placerad mitt emot referensplanet; och en matningssektion som sträcker sig från referensplanet till lamellen och som är kopplad till referensplanet och lamellen; varvid matningssektionen innefattar en första ledare för att avge matningssignalen till den ledande lamellen och en andra ledare som är ansluten till referensplanet, varvid de första och andra ledama är anordnade för att samverka så att de tillsammans bildar en överforingsledning vilken innesluter och leder matningssignalen mellan nämnda första och andra ledare.

2. Antenn enligt patentkrav l, varvid matningssektionen innefattar minst två enplansledare som är anordnade parallellt med varandra, varvid en av enplansledarna är ansluten till matningen och den andra ledaren är ansluten till referensplanet.

3. Antenn enligt patentkrav l eller 2, varvid matningssektionen är ansluten till den ledande lamellen intill en kant hos densamma, varvid ledaren som befinner sig intill kanten är ansluten till referensplanet och ledaren som befinner sig längre bort från kanten är ansluten till matningen.

4. Antenn enligt patentkrav 3, varvid matningssektionen är ansluten intill en hömkant hos den ledande lamellen.

5. Antenn enligt något av föregående patentkrav, varvid matningssektionen innefattar en stripledning.

6. Antenn enligt något av patentkraven 1 - 4, varvid matningssektionen innefattar en mikrostrip.

7. Antenn enligt något av patentkraven 1 - 4, varvid matningssektionen innefattar en strip i ett och samma plan.

8. Antenn enligt något av patentkraven 1 - 4, varvid matningssektionen innefattar en första del innefattande en mikrostripledning som är parallell med referensplanet och en andra del som innefattar en strip i ett och samma plan som sträcker sig under en vinkel från referensplanet till den ledande lamellen.

9. Handhållen telefonenhet innefattande en antenn enligt något av föregående krav.

10. Portabel radioanordning innefattande en antenn enligt något av föregående krav. 10 52 4 8 4 3 "If uu~ .- 7

11. Omvänd F-enplansantenn innefattande: en enplansledare som är anordnad för att avstämma till resonans vid f=n?t/4, varvid n är ett udda tal; en kortslutningspunkt som är ansluten till enplansledaren och ett referensplan för att anordna en kortslutning mellan enplansledaren och referensplanet; och en matning För att avge en matningssignal till enplansledaren; varvid matningen och kortslutningspunkten är anordnade så att de samverkar för att agera som en överföringsledning vilken innesluter och leder matningssignalen mellan matningen och kortslutningspunkten.