SE528327C2

SE528327C2 - Antennanordning

Info

Publication number: SE528327C2
Application number: SE0502225A
Authority: SE
Inventors: Peter Lindberg; Erik Oejefors
Original assignee: Amc Centurion Ab
Priority date: 2005-10-10
Filing date: 2005-10-10
Publication date: 2006-10-17
Also published as: WO2007043941A1; EP1943695A1; CN101283478A; US20090213026A1; SE0502225L

Description

tm hä 00 LN w \J tillräckligt utrymme för elektronikkomponenter i den mobila anordningen, etc.

Olyckligtvis har bandbredden för frekvensbandet 2 GHz ett minimum för en längd av approximativt 100 mm av jordplanorganet såsom visas i fig. 1.

Genom att tillhandahålla jordplanorganet med vågfällor vid en motsatt sida av antennorganet kan den elektriska längden av jordplanorganet som upplevs av antennorganet justeras för att därigenom öka bandbredden hos antennanordningen.

Det är ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en sådan apparat som åtminstone minskar problemen ovan.

Det är 5. detta avseende ett särskilt syfte med uppfinningen att tillhandahålla en sådan apparat som tillhandahåller större bandbredd för en mobil kommunikationsanordning.

Dessa syften bland andra uppnås enligt en aspekt av föreliggande uppfinning av en antennanordning innefattande åtminstone ett första antennelement och ett jordplanorgan varvid antennanordningen är tillhandahållen vid en första ände av jordplanorganet. Uppfinningen kännetecknas av att en vågfälla tillhandahålls vid jordplanorganet, Enligt en variant av uppfinningen tillhandahålls vågfällan vid ett specificerat avstånd från en andra ände av nämnda jordplanorgan, varvid den andra änden är belägen motsatt den första änden av jordplanorganet.

Vågfällan, positionerad vid en motsatt ände till antennstrålorganet, och ansluten till jordplanet, kommer att avkorta den elektriska längden för jordplanorganet så att den 528 327 elektriska längden av jordplanorganet, såsom uppfattad av antennstrålorganet, inte är lika med ett minimum i förhållande till bandbredden och längden av jordplanorganet för någon specificerad frekvens. Bandbredden ökas således.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning är antennelementet en PIFA-antenn tillhandahållen över jordplanorganet.

Enligt en annan variant av uppfinningen innefattar vågfällan en första ledare elektriskt ansluten till den andra änden och sträcker sig i en generell riktning mot den första änden.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning är antennelementet en PIFA-antenn tillhandahållen för att sända och motta RF-signaler i åtminstone två olika frekvensband.

Enligt en annan variant av uppfinningen innefattar vågfällan en första och en andra ledare elektriskt anslutna till den andra änden och sträcker sig i en generell riktning mot den första änden, och varvid den första och andra ledaren är belägna på motsatta sidor a jordplanorganet.

Enligt an annan variant av föreliggande uppfinning är den första och/eller andra ledaren en kvarts våglängd av en frekvens för vilken antennanordningen är tillhandahållen att sända och motta RF-signaler. Med denna anordning kommer vågfällan "spärra" jordplanet för konstruktionsfrekvensen, dvs. frekvensen för vilken ledarna har en kvarts våglängd, vid positionen för ledarnas spetsar. Genom lämplig positionering av ledarna kan den elektriska längden för jordplanet för konstruktionsfrekvensen. väljas för att optimera bandbredden, eller åtminstone undvika bandbreddsminimum till följd av den specifika längden av jordplanet.

LH hæ? Cm CN BJ *J Enligt en annan variant av uppfinningen har jordplanorganet en väsentligen plan, rektangulär form, varvid långsidan hos rektangeln är 70 till 130 mm lång, företrädesvis 80 till 120 mm lång, eller 90 till 110 mm lång, och mer företrädesvis approximativt 100 mm lång.

Enligt en annan variant av uppfinningen är antennanordningen tillhandahållen för att sända och motta RF-signaler åtminstone i frekvensbandet 1700 MHz till 2300 MHz, företrädesvis 1800 MHz till 2000 MHz, och mer företrädesvis approximativt 1800 MHz och 1900 MHz.

Enligt en variant av uppfinningen är den första och den andra ledaren ledande trådar.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning tillhandahålls den första och den andra ledaren genom att tillhandahålla första och andra L-formade utskärningar i jordplanet.

Ytterligare kännetecken för uppfinningen och fördelar därav kommer att vara uppenbara från den följande detaljerade beskrivningen av utföringsformer av uppfinningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer att förstås mer fullständigt från den detaljerade beskrivningen av utföringsformer av föreliggande uppfinning given här nedan och de medföljande fig. 1 till 6, vilka endast ges för illustration och således inte är begränsande för föreliggande uppfinning.

Fig. la är en schematisk kurva av relationen mellan bandbredden och längden hos jordplanorganet för 900 och 1800 MHZ banden.

Fig. lb är en schematisk kurva av relationen nællan bandbredden och längden hos jordplanorganet för 2000 MHz bandet användande en PIFA.

Fig. 2a är en schematisk topvy av en variant enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 2b är en schematisk sidovy av varianten av uppfinningen visad i fig. 2a.

Fig. 3a är en schematisk topvy av en annan variant enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 3b är en schematisk sidovy av varianten av uppfinningen visad i fig. 3a.

Fig. 4a är en mätkurva jämförande dubbelbandantennanordningen enligt föreliggande uppfinning med en vågfälla med en traditionell antennanordning utan en vågfälla.

Fig. 4b är en simulerad kurva jämförande en dubbelbandantennanordning enligt föreliggande uppfinning med en vågfälla med en traditionell antennanordning utan en vågfälla.

Fig. 5 är en schematisk topvy av tre olika konfigurationer av_ positionen för vågfällan enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 6 är en simulerad kurva jämförande en enkelbandantennanordning i 2 GHz bandet enligt föreliggande uppfinning med en vâgfälla med en traditionell antennanordning utan en vågfälla. (fl h.) Cu CN k) Q rönsnnnsnn u-rrönmesronusn I den följande beskrivningen, för förklarande och inte begränsande syften, anges specifika detaljer, såsom särskilda tekniker och tillämpningar för att tillhandahålla en grundlig förståelse för föreliggande uppfinning. Det är emellertid uppenbart för fackmannen inom området att föreliggande uppfinning kan praktiseras i andra utföringsformer som skiljer från dessa specifika detaljer. I andra fall utelämnas detaljerade beskrivningar av välkända metoder och apparater för att inte fördunkla beskrivningen av föreliggande uppfinning med onödiga detaljer.

Fig. la och lb är schematiska kurvor visande hur bandbredden varierar med längden av jordplanorganet för 900 MHz och~l800 MHz banden i fig. la och 2000 MHz bandet i fig. lb. Såsom enkelt kan ses i figurerna har bandbredden ett minimum för vissa specifika längder av jordplanorganet beroende på konstruktions frekvensen . För frekvensen 2GHz , grovt motsvarande den nya tredje generationens standard, är denna längd approximativt 100 mm. Olyckligtvis är detta en vanlig längd hos mobila konununikationsanordningar och därigenom jordplanet upplevt av de strålande anordningarna, dvs. antennerna, tillhandahållna för mottagning och sändning av RF- signaler i frekvensbanden nära 2 GHz.

Det vore således föredelaktigt, för radiosignaleringssyften, om jordplanet skulle kunna avkortas eller förlängas för att inte sammanfalla med bandbreddsminimum. I mobila kommunikationsanordningar har emellertid integreringen gått mycket långt och varje kvadratmillimeter är ofta ockuperad med elektronik. Det är därför inte görbart att förlänga eller avkorta den faktiska längden av jordplanet. m ro oo o: F.) -:1 Fig. 2a är en schematisk topvy av en variant av föreliggande uppfinning. Ett jordplanorgan 201 är tillhandahållet i en mobil kommunikationsanordning 202. Jordplanorganet 201 är oftast tillhandahållet som en del av ett kretskort (ej visat), men kan också tillhandahållas på andra sätt.

Fig. 2b är en schematisk sidovy av anordningen visad i fig. 2a. Samma detaljer betecknas i fig. 2b med samma hänvisningssiffror som i fig. 2a.

Såsom kan ses i fig. 2a och 2b har jordplanorganet 201 en väsentligen plan, rektangulär form med ett antennorgan, innefattande en dielektrisk del 203a och strålande element 203b och 203c tillhandahållna vid en första ände 201a av jordplanorganet 201. De strålande elementen 203b och 2030 är avstämda för 800 MHz respektive 2000 MHz frekvensbanden.

Antennorganet kan tillhandahållas helt över, delvis över eller vid sidan av jordplanorganet 201. Vidare kan antennorganet vara en PIFA, IFA, L-antenn, halvloop, nmnopol, eller varje annat antennorgan som inducerar strålningsströmma i jordplanet.

Vid en nwtsatt ände 201b till den första änden 201a finns första och andra ledande trådar 204a och 204b tillhandahållna.

De ledande trådarna 204a och 204b sträcker sig en kort bit ut från, eller ortogonalt jordplanorganet, är böjda 90 grader och sträcker sig vidare vid sidan av jordplanorganet 201, i riktningen mot den första änden 201a. Längden hos de ledande trådarna 204a och 204b är approximativt en kvarts våglängd av 2 GHz, dvs. approximativt 3,75 cm för vakuum. Om. utrymmet mellan de ledande trådarna och jordplanet fylls med ett dielektrikum kan längden avkortas. Detta kan påverka den elektriska impedansen, men detta kan i sin tur korrigeras 528 327 genom att justera avståndet. mellan de ledande trådarna och jordplanet.

De ledande trådarna 204a och 204b kan lämpligen tillhandahållas i den mobila anordningens kåpa eller på någon annan lämplig plats. Utrymmet mellan de ledande trådarna 204a och 204b och jordplanorganet 201 kan vidare fyllas med ett lämpligt dielektriskt nmterial för ytterligare avstämning av bandbredden.

Fig. 3a är en schematisk topvy av en annan variant av uppfinningen visande ett jordplanorgan 310. Fig. 3b är schematisk sidovy av anordningen enligt fig. 3a. Ett antennorgan 303 innefattande en dielektrísk del 303a och strålande antennorgan 303b och 303c är tillhandahållet vid en första ände 30la av jordplanorganet 301. De strålande organen 303b och 303c är avstämda bandet.

Första och andra ledande organ 304a och 304b är tillhandahållna vid en andra ände 301b, motsatt den första änden 30la, av jordplanorganet 301. De ledande organen 304a och 304b är tillhandahållna genom att tillhandahålla en utskärning i .jordplanorganet 301. Utskärningen är L-formad, såsom ses i fig. 3a.

Längden av vågfällorna bör vara en kvarts våglängd av konstruktionsfrekvensen, exempelvis för 2 GHz kommer längden approximativt att vara 3,75 cm. Positionering av vågfällorna vid sidan av jordplanorganet är beroende på den specifika konstruktionen av den strålande strukturen, konstruktionen av jordplanorganet, kretsar belägna på PCB, konstruktionen av handenheten, etc. Ett enkelt förfarande för att avgöra den bästa positionen kan vara genom att testa sig fram. Dvs. genom 528 327 att pröva olika positioner och mäta den uppnådda bandbredden i en experimentmiljö. Alternativt kan simulering användas.

Fig. Sa till 5c är schematiska topvyer av tre olika positioner för vågfällorna. Såsom kan ses i fig. 5 kan vågfällorna 501 positioneras vid olika positioner längs sidan av jordplanorganet 502 så att jordplanorganet kan stäcka sig under anslutningen mellan vågfällan och jordplanorganet. I fig. 5a är vågfällorna 501 kopplade till jordplanorganet 502 vid den motsatta änden av jordplanorganet i relation till positionen hos det strålande elementet 503. I fig. 5b är vågfällorna 501 kopplade till jordplanorganet vid ett specificerat avstånd från det strålande elementet 503.

Jordplanorganet 502 sträcker sig således under anslutningen med vågfällorna 501. I fog. 5c är vågfällorna 501 anslutna till jordplanorganet 502 vid änden. Vågfällorna sträcker sig delvis längs änddelen av jordplanorganet och sedan ytterligare längs sidan av jordplanorganet. Detta gör det möjligt att ha kvartsvåglängdsvågfällor som sträcker sig kortare än en kvarts våglängd längs sidan av jordplanorganet.

Fig. 4a och fig. 4b är en uppmätt respektive en simulerad kurva av en antennordning enligt föreliggande uppfinning med vågfällor jämfört med antennanordningar utan vågfällor. Såsom kan ses från kurvorna uppnås en avsevärd ökning i bandbredd vid användning av vågfällorna enligt uppfinningen.

Fig. 6 är en schematisk kurva av ett simulerat resultat jämförande bandbredden hos en enkelbandantennanordning med en vågfälla 601 med en enkelbandantennanordning utan en vågfälla 602 för 2 GHz bandet. Såsom tydligt ses ökar bandbredden med användningen av vågfällor enligt uppfinning. (51 k) CL) (A3 ß) \'| 10 Det bör nämnas att strömmar komer fortfarande flyta i jordplanorganet under de öppna ändarna av vågfällorna. Det kommer att finnas ett strömminimnnz vid de öppna ändarna av vâgfällorna och strömaxima vid anslutningen mellan vågfällorna och jordplanorganet. Strömmarna i jordplanet under de öppna ändarna kommer emellertid vara i. differentialmod i relation till strömmarna i vågfällorna och kommer därför inte att stråla.

Det är uppenbart att uppfinningen kan varieras på ett flertal sätt. Sådana variationer skall inte ses som avsteg från omfånget av uppfinning. Alla sådana modifikationer som skulle vara uppenbara för fackmannen inom området avses vara inkluderade inom omfånget av de medföljande kraven.

Claims

11 PATENTKRAV

1. Antennanordning innefattande åtminstone ett första antennelement och ett jordplanorgan, och nämnda antennanordning är tillhandahållen vid en första ände av nämnda jordplanorgan kännetecknad av att - en vågfälla tillhandahålls på nämnda jordplanorgan.

2. Antennanordning enligt krav l, varvid - nämnda vågfälla är tillhandahållen vid ett specifikt avstånd från en andra ände av nämnda jordplanorgan, och - nämnda andra ände är belägen motsatt nämnda första ände av nämnda jordplanorgan.

3. Antennanordning enligt krav 2, varvid - nämnda specifika avstånd väljs så att nämnda antennanordning har en ökad bandbredd jämfört med en liknande antennanordning utan vågfällor.

4. Antennanordning enligt något av kraven 1 till 3, varvid - nämnda antennelement är en PIFA-antenn tillhandahållen över nämnda jordplanorgan.

5. Antennanordning enligt något av kraven 1 till 4, varvid - nämnda jordplanorgan har en väsentligen rektangulär form.

6. Antennanordning enligt något av kraven 2 till 5, varvid -528 327 12 - nämnda vågfälla innefattar en första ledare elektriskt ansluten till nämnda andra ände och sträcker sig i en generell riktning mot nämnda första ände.

7. Antennanordning enligt något av kraven 1 till 6, varvid - nämnda antennelement är en PIFA-antenn tillhandahållen för att sända och motta RF-signaler i åtminstone två olika frekvensband.

8. Antennanordning enligt krav 6, varvid - nämnda första ledare är en kvarts våglängd av det högsta frekvensbandet för vilket antennanordningen är tillhandahållen att sända och motta RF-signaler.

9. Antennanordning enligt krav 6, varvid - nämnda vågfälla innefattar en andra ledare elektriskt ansluten till nämnda andra ände och sträcker sig i en generell riktning mot nämnda första ände, och - nämnda första och andra ledare är belägna på motsatta sidor av nämnda jordplanorgan.

10. Antennanordning enligt något av kraven 1 till 9, varvid - nämnda jordplanorgan har en 'väsentligen plan, rektangulär form, varvid långsidan av nämnda rektangel är 70 till 130 mm lång, företrädesvis 80 till 120 mm lång, eller 90 till 110 mm lång, och mer företrädesvis approximativt 100 m lång.

11. Antennanordning enligt något av kraven 1 till 10, varvid - nämnda antennanordning är tillhandahållen för att sända och motta. RF-signaler i åtminstone frekvensbandet 1700 MHz till 528 327 13 2300 MHz, företrädesvis 1800 MHz till 2000 MHz, och mer företrädesvis approximativt 1800 och 1900 MHz.

12. Antennanordning enligt krav 9, varvid - nämnda första och andra ledare är ledande trådar.

13. Antennanordning enligt krav 9, varvid - nämnda första och andra ledare är tillhandahållna genom att tillhandahålla första och andra L-formade utskärningar i nämnda jordplan .