SE528569C2 - Antennanordning och bärbar radiokommunikationsanordning innefattande sådan antennanordning - Google Patents

Description

-528 569 erhålles en telefon som fungerar i tre olika standardband.' Inom kort kan man tänka sig antennanordningar som arbetar 1 fyra eller till och med fler olika arbetsband.

Antalet frekvensband i passiva antenner begränsas av antennens storlek. För att ytterligare kunna öka antalet frekvensband och/eller minska antennstorleken, kan aktiv frekvensstyrning användas. Ett exempel på aktiv frekvensstyrning beskrivs i Patent Abstracts of Japan 10190347, som beskriver en patch- antennanordning som kan hantera flera frekvenser. För detta finns en grundläggande patchdel och en ytterligare patchdel som är inbördes förbundna medelst PIN-dioder anordnade att selektivt koppla ihop och koppla isär patchdelarna. Även om detta ger en frekvensstyrning har antennanordningen fort- farande en stor storlek och är ej bra anpassad för omkoppling mellan två eller fler relativt mycket åtskiljda frekvensband, såsom mellan GSM- och DAMSP- och/eller DCS- och PCS-banden.

I stället är detta exempel på känd teknik typiskt i det att in- och urkopplingen av ytterligare patchar har använts för avstämning i stället för att skapa ytterligare frekvensband på ett avstånd från ett första frekvensband.

Patents Abstracts of Japan med publiceringsnumer JP2000-236209 beskriver en monopolantenn innefattande en linjär ledare på ett dielektriskt substrat. Strålningsdelar av antennen utgörs av åtminstone två metalldelar kopplade genom Vdiodswitchkretsar. Strålningselementen har matningspunkter anslutna till ena änden av en filterkrets, vilken skär bort en högfrekvenssignal. En signal Vwnw används för att styra diodswitchen. Den beskrivna utformningen begränsas till monopol- eller dipolantenner. Vidare är ändamålet med antennen enligt ovannämnda japanska dokument ej att åstadkomma en antenn med liten storlek. %528 569 Ett problem vid kända antennanordningar är sålunda att åstad- komma en flerbandig antenn av PIFA-typ med liten storlek och volym och breda frekvensband som bibehåller bra prestanda.

Sammanfattning av uppfinningen Ett huvudändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en sådan anordning och sätt som åtminstone minskar ovannämnda problem.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en antennanordning av det inledningsvis angivna slaget vid vilken frekvenskaraktäristiken tillhandahåller åtminstone två jäm- förelsevis breda frekvensband samtidigt som antennens totala storlek är liten.

Ett annat ändamål är att åstadkomma en antennanordning med bättre flerbandsprestanda än kända anordningar.

Uppfinningen baseras på insikten att flera frekvensband kan åstadkommas i en fysiskt mycket liten antenn genom att anordna antennen så att det effektiva frekvensbandet för de strålande elementen kan styras genom styrning av en switch. Detta innebär, att de strålande elementen kan avstämmas till ett första frekvensband eller en första uppsättning frekvensband i en första mod och ett andra frekvensband eller uppsättning frekvensband i en andra mod genom påverkan av nämnda switch.

Patentansökningarna SE0301200-2, SE0302979-0, SE0400203-6 ingivna i Sverige av samma sökande som föreliggande ansökan avser liknande föremål som föreliggande uppfinning och innefattas härigenom genom referens. En samtidig ansökan ingiven i Sverige på samma dag som föreliggande ansökan av samma sökande avser också samma område och innefattas också härigenom genom referens. 528 569 Det har föreslagits att de strålande elementen bör uppdelas i två delar och kopplas ihop med en switch för att därigenom uppnå ovannämnda syfte. Ett sådant switchelement kan vara en diod. Eftersom dioder ej är ideala komponenter har det dock upptäckts att de kan förorsaka skarpa övertoner som ej kan tolereras i vissa standarder.

Det skulle dessutom vara fördelaktigt om switchen inte behövde manövreras så ofta. Om radiokommunikationsanordningen måste lyssna på olika frekvenser, vilket endast kan uppnås genom manövrering av switchen, endast baserat på exempelvis det geografiska läget för användaren av radiokommunikations- anordningen, skulle detta förenkla användningen av radio- kommunikationsanordningen.

Det är ett huvudändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en sådan anordning och sådant sätt som åtminstone minskar ovannämnda problem.

Dessa ändamål bland andra uppnås enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning av en antennanordning för en bärbar radiokommunikationsanordning inrättad för användning i åtmin- stone ett första och ett andra frekvensband, varvid antenn- anordningen innefattar ett första elektriskt ledande, strålande element som innefattar en första matningsdel anslut- bar till en matningsanordning (RF) hos radiokommunikations- anordningen för matning och mottagning av radiofrekvens- signaler, ett jordplan anordnat på ett avstånd från det första strålande elementet, en DC-blockerande anordning som förbinder det första elektriskt ledande, strålande elementet och jord- planet vid en första position, ett första filter anordnat mellan nämnda första matningsdel och nämnda strålande element, och en styrbar switch som förbinder det första elektriskt '528 569 ledande, strålande elementet och jordplanet vid en andra position.

Ovannämnda ändamål bland andra uppnås enligt en andra aspekt av föreliggande uppfinning av ett sätt för att uppnå fler- bandkaraktäristik för en antenn med åtminstone ett strålande element anordnat över ett jordplan och varvid det strålande elementet är kopplat till den första jordplandelen via en DC-blockerande anordning vid en första position, och inne- fattande ett första filter anordnat mellan nämnda första matningsdel och nämnda strålande element, varvid sättet inne- fattar följande steg: att man matar en radiofrekvenssignal till det strålande elementet och att man manövrerar en switch anordnad mellan det strålande elementet och jordplanet, varvid switchen är öppen för radiofrekvenssignaler i en första mod och sluten för radiofrekvenssignaler i en andra mod för att ändra antennens effektiva driftfrekvensband.

Ovannämnda ändamål bland andra uppnås enligt en tredje aspekt av föreliggande uppfinning av en bärbar radiokommunikations- anordning innefattande en sådan antennanordning.

Genom ovannämnda arrangemang blir det möjligt att minska över- toner som introduceras av dioden. Det blir dessutom möjligt att uppnå en antenn som har resonansfrekvenser motsvarande de frekvenser som används i USA, d.v.s. 850 MHz och 1900 MHz motsvarande DAMPS och PCS i en första mod och resonansfre- kvenser motsvarande de frekvenser som används i Europa, d.v.s. 900 MHz och 1800 MHz motsvarande GSM och DCS i en andra mod.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning innefattar switchen en PIN-diod och innefattar den DC-blockerande anordningen innefattar en kondensator. 528 569' Enligt en variant av föreliggande uppfinning kan switchen anta två tillstånd och styrs medelst en styrspänningsinsignal (Vswitch ) ° Enligt en variant av föreliggande uppfinning innefattar det strålande elementet en andra matningsdel för matning av DC-spänning till det strålande elementet för att därigenom styra switchen.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning är det strålande elementet väsentligen plant.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning är det första filtret ett högpassfilter som blockerar väsentligen samtliga DC-signaler som tillförs för styrning av switchen.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning är ett andra filter anordnat mellan den andra matningsdelen och det strålande elementet och är det andra filtret ett lågpassfilter som blockerar väsentligen samtliga radiofrekvenssignaler som mottages eller sänds av antennanordningen.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning innefattar antennen ett andra strålande element.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning har det första strålande elementet en utformning som tillhandahåller fler än en resonansfrekvens.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning har det andra strålande elementet en utformning som tillhandahåller fler än en resonansfrekvens.

Enligt en variant av föreliggande uppfinning sätts switchen till den första moden genom att man tillhandahåller en första DC~spänning på det strålande elementet och till den andra :S28 569 moden genom att man tillhandahåller en andra DC-spänning på det strålande elementet.

Ytterligare särdrag hos uppfinningen och fördelar hos denna framgår av följande detaljerade beskrivning av utföringsformer av uppfinningen.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning komer att mer fullständigt förstås utifrån den häri givna detaljerade beskrivningen av utförings- former av föreliggande uppfinning och de bifogade figurerna 1 och 2, vilka endast ges såsom illustration och ej är begräns- ande för föreliggande uppfinning.

Figur 1 är en översiktlig perspektivvy av en antennanordning enligt en variant av föreliggande uppfinning.

Figur 2 är ett frekvensdiagram som visar driftmoderna för antennanordningen i figur 1.

Föredragna utföringsformer I följande beskrivning komer i förklarande och ej begränsande syfte specifika detaljer att beskrivas, såsom specifika tekniker och tillämpningar för att ge en bra förståelse av föreliggande uppfinning. Fackmannen inom teknikområdet inser dock att denna uppfinning kan användas i andra utföringsformer som avviker från dessa specifika detaljer. I andra fall utelämnas detaljerade beskrivningar av välkända metoder och anordningar för att ej fördunkla beskrivningen av föreliggande uppfinning med onödiga detaljer.

Figur 1 är en översiktlig perspektivvy av en antennanordning enligt en variant av föreliggande uppfinning uppfinningen som har ett strålande element 101 anordnat över ett jordplan 102. «s2s 569 Även om det strålande elementet 101 visas som en väsentligen rektangulär plåt kan det anta andra former för avstämning till det önskade frekvensbandet, såsom mycket diskuteras i känd teknik. Sådana former inkluderar U-form, E-form, W-form, meandrande form eller varje annan lämplig form och de kan innefatta aktiva eller passiva komponenter. Det strålande elementet 101 kan t.o.m. bestå av flera delar förbundna av induktanser, kapacitanser eller aktiva komponenter, såsom dioder. Det är dock väsentligen plant men kan innefatta delar som är vikta för att sticka ut mot jordplanet.

Det strålande elementet 101 innefattar en första matningsdel 103 anslutbar till en radiokommunikationsanordning (ej visad) för matning av en radiofrekvenssignal 104 till det strålande elementet 101. Radiofrekvenssignalen bringas passera genom ett högpassfilter 107 som förhindrar att några DC-komponenter når radiokommunikationsanordningen genom den första matningsdelen 103.

Vidare innefattar det strålande elementet 101 en andra mat- ningsdel 105 anslutbar till radiokomunikationsanordningen för matning av en DC-spänning 106 Vwnfl,till det strålande ele- mentet 101. DC-spänningen bringas passera genom ett lågpass- filter 108 som förhindrar att några RF-komponenter når radio- kommunikationsanordningen genom den andra matningsdelen 105.

Det strålande elementet 101 är anslutet till jordplanet vid en första position genom en DC-blockerande anordning 109. Den DC-blockerande anordningen förhindrar att DC-signaler går från det strålande elementet till jordplanet genom den DC-blocke- rande anordningen men tillåter RF-signaler att gå från det strålande elementet till jordplanet genom den DC-blockerande anordningen. Sålunda fungerar den DC-blockerande anordningen som jordningspinnen som förbinder det strålande elementet och 528 5690 jordplanet i en PIFA-antenn för RF-signaler men fungerar som en öppen krets för DC-signaler.

Det strålande elementet är dessutom anslutet till jordplanet vid en andra position genom en switch, i denna variant av uppfinningen implementerad med användande av en diod 110.

Då ingen DC-spänning påförs det strålande elementet 101 genom den andra matningsdelen 105 är dioden 110 en öppen krets och antennanordningen kommer att ha en viss resonansfrekvens, eller vissa resonansfrekvenser, beroende på det strålande elementets specifika utformning. Det är allmänt känt att utforma en sådan antenn så att den har två resonansfrekvenser, såsom för 850 och 1900 MHz-banden. switchen manövreras genom att man påför en DC-spänning Vwmdfl pföreträdesvis i området 1 till 5 volt, till det strålande elementet 101 genom matningsdelen 105. Eftersom den DC-blocke- rande anordningen 109 ej kommer att överföra DC-signalen kommer DC-signalen att gå genom dioden 110 till jordplanet.

Vid denna tidpunkt kommer dioden att öppna och vara en kort- slutning även för RF-signaler. Med andra ord kommer den att tillhandahålla en andra jordningspinne mellan det strålande elementet 101 och jordplanet 102 och antennanordningens resonansfrekvens kommer att ändras. Om antennen har utformats med två resonansfrekvenser kommer de två resonansfrekvenserna att tryckas ihop. Detta innebär att antennen kan utformas för 850 och 1900 MHz, vilka är de frekvenser som används i USA, då switchen är från och för 900 och 1800 MHz, vilka är de frekvenser som används i Europa, då switchen är till, såsom visas i figur 2. Detta är fördelaktigt, eftersom switchen ej behöver manövreras så ofta.

Det inses att uppfinningen kan varieras på många olika sätt.

Sådana variationer skall ej anses utgöra en avvikelse från 528 569 10 ramen för uppfinningen. Samtliga sådana modifieringar som är uppenbara för fackmannen inom teknikområdet är avsedda att ' inkluderas inom ramen för bifogade patentkrav.

Claims (15)

528 5659 11 PATENTKRAV

1. Antennanordning för en bärbar radiokommunikations- anordning inrättad för användning i åtminstone ett första och .ett andra frekvensband, vilken antennanordning innefattar: - ett första elektriskt ledande, strålande element inne- fattande en första matningsdel anslutbar till en matnings- anordning (RF) hos nämnda radiokommunikationsanordning för matning och mottagning av radiofrekvenssignaler; - ett jordplan anordnat på ett avstånd från nämnda första strålande element, k ä n n e t e c k n a d a v - en DC-blockerande anordning som förbinder nämnda första elektriskt ledande, strålande element och nämnda jordplan vid en första position, - ett första filter anordnat mellan nämnda första matningsdel och nämnda strålande element, och - en styrbar switch som förbinder nämnda elektriskt ledande, strålande element och nämnda jordplan vid en andra position.

2. Antennanordning enligt patentkravet 1, vid vilken nämnda switch innefattar en PIN-diod.

3. Antennanordning enligt patentkravet 1 eller 2, vid vilken nämnda DC-blockerande anordning innefattar en kondensator.

4. Antennanordning enligt något av patentkraven 1-3, vid vilken nämnda switch kan anta två tillstånd och styrs medelst en styrspänningsinsignal (Vswitch). 528 569 12

5. Antennanordning enligt något av patentkraven 1-4, Vid vilken nämnda strålande element innefattar en andra matnings- del för matning av en DC-spänning till nämnda strålande element för att därigenom styra nämnda switch.

6. Antennanordning enligt något av patentkraven l-5, vid vilken nämnda strålande element är väsentligen plant.

7. Antennanordning enligt något av patentkraven 1-6, vid vilken nämnda första filter är ett högpassfilter som blockerar väsentligen samtliga DC-signaler för styrning av nämnda switch.

8. Antennanordning enligt något av patentkraven 1-7, vid vilken ett andra filter är anordnat mellan nämnda andra matningsdel och nämnda strålande element.

9. Antennanordning enligt patentkravet 8, vid vilken nämnda andra filter är ett lågpassfilter som blockerar väsentligen samtliga radiofrekvenssignaler som mottas eller sänds av nämnd antennanordning.

10. Antennanordning enligt något av patentkraven l till 9, vid vilken nämnda antennanordning innefattar ett andra strålande element.

11. Antennanordning enligt något av patentkraven l till 10, vid vilken nämnda första strålande element har en utformning som tillhandahåller fler än en resonansfrekvens.

12. Antennanordning enligt patentkravet 10, vid vilken nämnda andra strålande element har en utformning som tillhandahåller fler än en resonansfrekvens.

13. Bärbar radiokommunikationsanordning innefattande en antennanordning enligt något av patentkraven 1-12. iszs 569 13

14. Sätt att uppnå flerbandkaraktäristik för en antenn med åtminstone ett strålande element anordnat över ett jord- plan och varvid nämnda strålande element är anslutet till nämnda första jordplandel via en DC-blockerande anordning vid en första position, och innefattande ett första filter anord- nat mellan nämnda första matningsdel och nämnda strålande element, vilket sätt innefattar följande steg: - att man matar en radiofrekvenssignal till nämnda strålande element, och - att man manövrerar en switch anordnad mellan nämnda strål- ande element och nämnda jordplan, varvid nämnda switch är öppen för radiofrekvenssignaler i en första mod och sluten för radiofrekvenssignaler i en andra mod för att ändra det effektiva driftfrekvensbandet för nämnda antenn.

15. Sätt enligt krav 14, vid vilket nämnda switch sätts till nämnda första mod genom att man tillhandahåller en första DC-spänning på nämnda strålande element och till nämnda andra mod genom att man tillhandahåller en andra DC-spänning på nämnda strålande element.