SE528289C2 - Antenn med koaxialkontaktdon - Google Patents

Description

75 20 25 30 528 289 antennens bottenplatta. Detta kontaktdon används för att ansluta en matande kabel.

För att erhålla mobiltäckning vid högre frekvenser erfordras antenner med högre förstärkning utan att reducera apertur allt för mycket. Sådana antenner kan förverkligas genom att använda stora koaxialledningar med luft som dielektrikum.

Vissa tillverkare använder koaxialledningar med rör med fyr- kantiga tvärsnitt, som en yttre ledare, tillsammans med en cirkelformad mittledare, en inre ledare, se figur 2. förhållandet mellan den yttre som Ledningens impedans beror på ledaren och den inre ledaren, och vilken typ av dielektriskt material som används.

Den inre ledaren är upphängd i fyrkantiga rör genom att bruka små dielektriska stödorgan, till exempel av polytetrafluoroe- ten (PTFE).

Dessa dielektriska' stödorgan görs så små som möjligt i syfte att bibehålla ledningsimpedansen. Den nödvän- diga impedanstransformeringen erhålls genom bearbetning av mittledaren eller på annat sätt såsom att öka storleken av de dielektriska stöden och optimering av deras position. Även förluster inuti antennen måste hållas till ett minimum i syfte att erhålla en hög systemkänslighet hos mottagaren och hög verkningsgrad hos sändaren. Förluster i. antennen beror huvudsakligen på missanpassning av impedansen eller förluster i matningsnätet för antennerna.

Antenner är känsliga för olika typer av störningar, som be- skrivits ovan. En ytterligare vanlig störning som måste und- vikas är intermodulation i antennen.

Antenner innefattar olika delar där alla måste vara intermodulationsfria delar. 70 15 20 25 30 528 289 Ett problem är att ansluta koaxialledningens mittledare till antennkontaktdonet. Kontaktdonet som används för att ansluta en matarkabel till matningsnätet för antenner placeras van- ligtvis mot antennens botten, och fästes vanligtvis mot bot- tenplattan som är vinkelrät mot koaxialledningarna som finns inuti antennen. Mittstiftet placeras i kontaktdonet, som ska till mittledaren i antennens anslutas koaxialledaren hos slutliga ledning. Koaxialkontaktdonets yttre signalväg är vanligtvis ansluten till bottenplattan framställd av ett ledande material såsom metall. Den yttre strömmen måste där- efter flyta genom ändbottenplattan till den yttre ledaren för matningskretsens koaxialledningar. Det finns två krav som måste uppfyllas för anslutningen mellan ändbottenplattan och både koaxialkontaktdonet och den antennmatarens yttre ledare.

Ett är att impedansmatchning måste bibehållas, och det andra är att en koppling mellan bottenplattan och reflektorn inte skall generera intermodulation när antennen utsätts för hög ström.

Båda dessa krav fordrar en konsistent elektrisk anslutning mellan bottenplattan och reflektorn. Även om en korrekt impe- dansmatchning erhålls kan en dålig elektrisk anslutning gene- rera intermodulation.

Ytterligare ett problem är att om kontaktdonet använder mitt- stiftet för att ansluta till mittledaren som beskrivits ovan är att p.g.a. mekaniska begränsningar finns vanligtvis inget standardkontaktdon tillgängligt, och följaktligen måste en artikel Sådana standardkontaktdon är mycket dyrare än standardkontaktdon och har längre framtagningstid än standardtyperna. specialtillverkad användas. icke- En lösning på dålig elektrisk anslutning är att hårdlöda ändbottenplattan mot reflektorn. Användningen av en elekt- 10 15 20 25 30 528 289 riskt ledande bottenplatta som stöd för kontaktdonet, och som också används som ytterledare till koaxialledningen, inför tvâ elektriska kontaktytor som potentiellt kan generera in- termodulation. En kontaktyta är mellan kontaktdonet och bot- tenplattan, och en andra kontaktyta är mellan bottenplattan och antennens koaxiallednings yttre. Nackdelen med denna lösning är att det är en mycket kostsam process, och att det är svårt att bibehålla en konsistent tillverkningskvalitet för att försäkra sig om låg eller ingen intermodulation.

Detta löser inte heller problemet med anslutningen mellan kontaktdonet och. bottenplattan. Denna anslutning kan också utsättas för mekanisk spänning, som ökar risken för intermo- dulation.

De flesta antenner nyttjar idag koaxialkablar med ett poly- mert dielektrikum såsom PTFE och problemen ovan undviks.

Emellertid är problemet med denna lösning att ledningarna inför signifikanta förluster som reducerar antennens för- stärkning.

Föreliggande uppfinning' hänför sig således till en antenn innefattande ett hölje innehållande koaxialledningar, där varje koaxialledning innefattar en vägg som yttre ledare och en mittledare, parallellt med en reflektor, med ett kontakt- don anslutet till koaxialledningarna och till antennens mat- ningskablar och är mekaniskt ansluten till antennen, och utmärkes av att koaxialkontaktdonet är anslutet till en för- sta ände av en separat koaxialkabel, och av att den andra änden av den separata koaxialkabeln är ansluten till anten- nens koaxialledning.

Nedan beskrivs uppfinningen närmare, delvis i samband med ett icke begränsande utföringsexempel av uppfinningen tillsammans med de bifogade ritningarna, där 10 15 20 25 30 528 289 Figur 1 visar en schematisk vy av matningsnätet för antenner.

Figur 2a visar en koaxialledning enligt föreliggande uppfin- ning med en avlàng öppning i en tvärsnittsvy.

Figur 2b visar en koaxialledning enligt föreliggande uppfin- ning i en längsgående sektionsvy.

Figur 3 visar en schematisk vy av den separata koaxialkabeln ansluten till de yttre och de inre ledarna.

Figur 1 visar en vanlig antenn där de tjockare linjerna be- tecknar transmissionsledningar, även kallade matningsledning- ar. Dessa matningsledningar förverkligas vanligtvis genom att använda koaxialledningar 10. Varje koaxialledning 10 innefat- tar en inre mittledare 2 och en omgivande yttre ledare 4 med någon typ av dielektriskt stödorgan 12 emellan, se figur 2.

Materialet i det dielektriska stödorganet 12 kan företrädes- vis vara en polymer, såsom PTFE.

En del i figur 3 visar en antenn 1 innefattande ett hölje inkluderande åtminstone en koaxialledning 10, där varje koax- ialledning innefattar en vägg som en yttre ledare 4 och en mittledare 2 som är den inre ledaren placerad i den yttre ledaren 4 vilket nämnts ovan. Koaxialledningarna 10 är paral- lella med en reflektor 3, med ett kontaktdon anslutet till koaxialledningarna, och som är mekaniskt fäst till antennen, och en bottenplatta 6 vinkelrät mot reflektorn 3 är fäst till samma reflektor 3. Ett kontaktdon 8 är anslutet till mittle- daren 2 i antennen 1. Bottenplattans ände 6 tjänar syftet att bibehålla kontaktdonet 8 på plats mekaniskt. Både reflektorn 3 och väggarna. mellan mittledarna 2 agerar som den yttre ledaren 4. Kontaktdonet 8 är anslutet till koaxialledningen 10 i antennen 1. Kontaktdonet 8 sträcker sig utanför ändbot- tenplattan 6. 10 15 20 25 30 528 289 Enligt uppfinningen är koaxialkontaktdonet 8 anslutet till en första ände av en separat koaxialkabel 7. En andra ände av den separata koaxialkabeln 7 är ansluten till en koaxialled- ning 10 genom att ansluta den separata koaxialkabelns 7 mitt- ledare (ej visad) till koaxialledningens 10 mittledare 2, och genom att ansluta den separata koaxialkabelns 7 yttre ledare till koaxialledningens 10 yttre ledare 4 genom att använda en anslutningsdel 9, där den separata koaxialkabelns 7 andra ände, mittledarens 2 ände och anslutningsdelen 9 utgör en förbindning, som visas fullt ut i figur 3.

Den separata koaxialkabeln 7 som är ansluten till kontaktdo- net 8 är utformad med en böj och är ansluten till den yttre ledaren 4 och mittledaren 2 på ett väsentligen vinkelrätt sätt. Tack vare att den separata koaxialkabeln 7 är utformad med en böj, och är ansluten till mittledaren 2 på ett vinkel- rätt sätt kan spänning vid mittledarens anslutning hos den separata koaxialkabeln 7, såsom termiska fenomen p.g.a. längdutvidgning, elimineras. Anledningen är att den lödda förbindningen kommer att vara vinkelrät mot eventuell spän- ningsriktning av krafter uppkomna på grund av termisk utvidg- ning. Delar av den separata koaxialkabeln 7 är parallella med antennernas koaxialledningar 10.

Företrädesvis används ett standardkoaxialkontaktdon 8 med en kort separat koaxialkabel 7 som ansluter till mittledaren 2.

Kabelförlusten är direkt proportionell mot kabellängderna.

Koaxialkabelns 7 längd bör vara så kort som möjligt för att minimera förlusten, under bibehållande av möjligheten att ta upp termisk utvidgning. Företrädesvis är den separata koaxi- alkabeln 7 mellan 0 - 50 cm, hellre 5 - 15 cm, helst ungefär 10 cm. 10 15 20 25 30 528 289 Genom att använda denna separata koaxialkabel 7 behöver inte ändbottenplattan 6 längre användas för elektrisk anslutning mellan kontaktdonet 8 och den luftdielektriska koaxialled- ningen l0. Ändbottenplattan 6 kan framställas av ett meka- niskt lämpligt ledande material, såväl som framställas av ett billigt icke-ledande material såsom polymermaterial. Kraven på hos ändbottenplattans material är nu rent mekaniska.

Kontaktdonet 8 kan fästas till någon del eller plats av an- tennen 1, är kontaktdonet 8 mekaniskt men företrädesvis fästat till ändbottenplattan 6.

Koaxialkabeln 7 och dess mittledare är säkrad i en metalldel inuti antennen l.

I en utföringsform är den separata koaxialkabelns 7 yttre ledare fäst och ansluten till den yttre väggen, d.v.s. den yttre ledaren 4, genom att använda anslutningsdelen 9. An- slutningsdelen 9 består av två delar, den första är lödd till koaxialkabelns 7 yttre ledare, och innefattar en träd, den andra delen är en mutter. I den yttre ledarens 4 vägg finns det en urskärning tillräckligt stor för anslutningsdelens 9 första del. Anslutningsdelen är fäst och elektriskt ansluten till den yttre väggen 4 genom att skruva åt anslutningsdelens 9 andra del.

I ytterligare en utföringsform, som nämnts ovan, är koaxial- kabeln 7 rak och parallell med koaxialledningarna 10 och reflektorn 3.

I ytterligare en utföringsform är koaxialkabeln 7 parallell med koaxialledningarna 10, men inkluderar en dubbelböj som medger termisk utvidgning. 10 15 20 25 528 289 En skåra 13 vinkelrät mot den längsgående riktningen är sku- ren i mittledaren 2 för att placera den separata koaxialka- belns 7 mittledare i skåran 13. Den separata koaxialkabelns 7 mittledare placerad i skåran 13 är företrädesvis fastlödd vid mittledaren 2.

På grund av det faktum att den separata koaxialkabeln 7 är vinkelrät mot mittledaren 2 vid anslutningspunkten kommer ström att flyta på ett icke optimalt sätt, och det är svårt att erhàlla en god impedansmatchning. Därför kan ett ledande lock täckande kopplingen användas för att övervinna detta problem. Locket kan antingen, ha galvanisk kontakt. med. den yttre ledaren 4, eller så kan den isoleras från den yttre ledaren 4 och därmed använda kapacitiv koppling hos den yttre ledaren 4. Det ledande locket medger strömmar att flyta i en riktning annan än parallell med koaxialledningarna, sålunda förbättrande kopplingens impedansanpassning.

Ovan har ett antal utföringsformer för en antennkontaktdonen- het beskrivits. Emellertid kan föreliggande uppfinning använ- das i som en antennkon- vilken konfiguration som helst taktdonsenhet där en antennkontaktdonsenhet kan kompenseras med en intermodulationsfri anslutning enligt uppfinningen.

Föreliggande uppfinning är således inte begränsad till någon specifik utföringsform, utan kan varieras inom dess av bifo- gade patentkrav angivna ram.

Claims (12)

10 75 20 25 30 528 289 Patentkrav

1. Antenn (1) innefattande ett hölje innehållande koaxialled- ningar (10), där varje koaxialledning (10) innefattar en vägg som en yttre ledare (4) och en mittledare (2), parallella med en reflektor (3), med ett kontaktdon (8) anslutet till koaxi- (10), mekaniskt fäst till antennen, att alledningarna och till antennmatningskablar och är k ä n n e t e c k n a d av koaxialkontaktdonet (8) är anslutet till en separat koaxialkabels (7) första ände, och av att den separata koaxi- alkabelns (7) ledning (10). andra ände är ansluten till antennens koaxial-

2. Antenn (1) enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den separata koaxialkabeln (7) är utformad med en böj och är ansluten till antennens koaxialledning (10) och dess mittle- dare (2) på ett väsentligen vinkelrätt sätt.

3. Antenn (1) enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den separata koaxialkabeln (7) är parallell med antennens koaxialledningar (10).

4. Antenn (1) enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d av att anslutningen mellan den separata koaxialkabeln (7), dess mittledare och koaxialledningen (10) och dess mitt- ledare (2) är inuti antennen.

5. Antenn (1) k ä n n e - enligt krav 1, 2, 3 eller 4, t evc k n a d av att den separata koaxialkabelns (7) längd är mellan 0 - 50 cm, företrädesvis 5 - 15 cm. 10 15 20 25 30 528 289 10

6. Antenn (1) enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att kontaktdonet (8) är fäst till antennens (l) hölje.

7. Antenn (1) enligt något av de föregående kraven 1 - 6, k ä n n e t e c k n a d av att kontaktdonet (8) är fäst i antennens (1) bottenplatta (6).

8. Antenn (1) enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att den separata koaxialkabelns (7) yttre ledare är fastsatt i och ansluten till en metalldel inuti antennen (1).

9. Antenn (1) enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att den separata koaxialkabelns (7) yttre ledare är fastsatt i, och elektriskt ansluten till, en urskärning i väggen hos koaxialledningens (10) yttre leda- re (4) inuti antennen (l).

10. Antenn (1) enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att det ledande locket är place- rat ovanför en koppling bildad av den separata koaxialkabeln (7) och antennkoaxialledningen (10).

11. ll. Antenn (1) enligt något av de föregående kraven, att det ledande locket är i elektrisk kontakt med koaxialledningens (10) (4)- k ä n n e t e c k n a d av yttre ledare

12. Antenn (1) enligt kraven 10 eller ll, k ä n n e t e c k - n a d av att det ledande locket är galvaniskt isolerat från koaxialledningens (10) yttre ledare (4).