SE537042C2 - Antennarrangemang - Google Patents

Description

20 25 30 537042 kan även tänka sig att jord 10 ansluts till antennelementet 12 via benet 14.

Med en konstruktion enligt figur 1 och 2 blir antennen av typen monopol och kommer att vara mindre robust än en antenn av PIFA-typ vilken har jordplan förlagt under antennelementet.

Om man har jordplan under antennen kan inte de extra stödbenen 15 användas för mekaniskt stöd, för sådant stöd kan då endast benen för radiosignal och eventuellt jord om sådan önskas anslutas. Då dessa är placerade i varandras närhet blir antennen mekaniskt instabil. För att erhålla en stabil antenn brukar antennelementet, som kan bestå av ett tunt, platt, elektriskt ledande material, placeras på en plastbärare 16 enligt figur 3. Med platt avses exempelvis en plåt av lämplig tjocklek för att kunna utforma exempelvis stödben och eventuella slitsar samt erhålla tillräcklig mekanisk stabilitet.

Detta ger nackdelen att det tillkommer en extra komponent och därigenom ett extra processteg vilket fördyrar antennen.

De finns antenner idag som är utformade i plåt för ytmontering. De är av monopoltyp och är monterade utanför jordplanet.

Dessa antenner klarar ofta inte kravet på robusthet då dess resonansfrekvens oftast skiftar markant då samma antenn monteras i olika produkter.

Dessutom är det önskvärt att ha ett så stort jordplan som möjligt för att effektivt utnyttja mönsterkortets tillgängliga area för elektronik. Om antennen kan ha ett jordplan under sig kan elektronikkomponenter placeras på motstående sida och även på samma sida men under antennelementet. 10 15 20 25 30 537042 Samanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att föreslå en lösning eller minskning av problemen med den kända tekniken.

Ett huvudsakligt syfte är sålunda att lösa problemet med hur ett antennarrangemang med antennelement skall kunna skapas med en stabil mekanisk konstruktion som inte är instabil och kan tippa, och som ändå tillhandahåller ett antennarrangemang med god prestanda även när antennarrangemanget åstadkommes genom att antennelementet monteras på ett flertal olika produkter, så att tillverkning av produktspecifika stansverktyg undvikes.

Föreliggande uppfinning löser ovanstående problem genom en anordning enligt patentkrav l.

På detta sätt åstadkommes ett antennarrangemang med ett antennelement och ett underliggande mönsterkort med jordplan, kombinerat med att antennelementets stödben kan placeras på ett avstånd från varandra som tillåter en styv mekanisk förbindelse mellan antennelementet och mönsterkortet.

Kombinationen av antennelement med underliggande jordplan ger antennarrangemanget stabila radioegenskaper, såsom vid Patch- eller PIFA-antenner.

Vidare kan et stödben placeras på valfritt ställe under antennelementet för mekanisk stabilitet, eftersom lösningen med ett isolationsavstånd mellan stödbenets kontaktyta på mönsterkortet och övrig metall på mönsterkortet minskar detta bens påverkan på antennarrangemangets radioegenskaper.

Härigenom åstadkommes ett antennarrangemang med fördelarna med stabila/robusta radioegenskaper motsvarande en PIFA- eller Patchantenn kombinerat med en konstruktion som är mekaniskt stabil utan att kräva en plastbärare, som traditionellt förknippas med sådana PIFA- eller Patchantenner. 10 15 20 25 537042 Sålunda kan en sådan plastbärare undvikas samtidigt som kontaktytan(orna) med isolationsavstånd till övrig metall på mönsterkort inte skapar några extra kostnader. Sammantaget tillhandahåller föreliggande uppfinning således en billigare produkt med PIFA-/Patch-liknande prestanda.

Figurbeskrivning l: Känd teknik med antenn utanför jordplan, vy från ovan 2: Känd teknik med antenn utanför jordplan, vy från sidan 3: Känd teknik med antenn ovan jordplan med isolatorkomponent 4: Teknik enligt föreliggande uppfinning med extra stödben med lödning till yta på mönsterkort vilken har isolatoravstånd till metall, vy från sidan 5: Teknik enligt föreliggande uppfinning med bild över ett alternativ av utformning av mönsterkortet. 6: Teknik enligt föreliggande uppfinning med alternativ utformning av antennelement med slits.

Föredragna utföringsformer För att skapa ett robust antennelement som kan monteras på ett mönsterkort skall antennelementet placeras ett stycke ovan mönsterkortets jordplan.

För att det skall vara mekaniskt stabilt krävs minst två men i praktiken tre eller fler ben som antennelementet skall monteras med.

För att erhålla en billig produkt är det lämpligast att antennelement och anslutningsben utformas i en och samma komponent, vilken lämpligast är ett stycke platt, elektriskt ledande material vilket är lödbart i en normal ytmonteringsprocess. 10 15 20 25 30 537042 Den process som oftast är billigast för att skapa en lämplig utformning är att stansa och bocka en tunn plåt. Utformningen bestäms av de krav på resonansfrekvens, bandbredd och effektivitet som det trådlösa systemet har.

Ett antennelement av PIFA-typ skall också vara placerat på en lämplig höjd ovan jordplanet för att erhålla goda strålningsegenskaper. Detta kan enkelt skapas i stansnings och bockningsprocessen med bockade ben som även har fötter med lämplig storlek och utformning för ytmonteringsprocessen.

Därefter kan antennelementet placeras i Tape and Reel, vilket är benämning på en önskvärd paketering för ytmonteringsmaskiner.

Figur 4 visar ett exempel på en antenn enligt föreliggande uppfinning bestående av ett mönsterkort med en elektriskt ledande area 10, ett antennelement 12 med minst två men oftast fler ben 15 vilka är böjda för att antennelementets huvudsakliga area skall ligga ett stycke ifrån jordplanet.

Till antennelementet ansluts radiosignal till ett ben 13.

Antennelementets stödben 15 ansluts till kontaktytor 17 på mönsterkortet vilka kontaktytor 17 har ett isolationsavstånd 18 till mönsterkortets jordplan eller annat metalliskt material 12. Ofta ansluts även jord till antennelementet via en extra terminal 14. Denna anslutning är inte alltid nödvändig utan kan också ersättas av komponenter monterade på mönsterkortet.

Mönsterkortet kan utformas enligt figur 5 där ytorna 17 har ett isolationsavstånd 18 till omgivande metalliskt material.

Isolationsavståndet kan även med fördel användas genom ett justeringsförfarande för justering av antennens egenskaper.

Vid ett sådant justeringsförfarande av ett antennarrangemang enligt uppfinningen varieras isolationsavståndet under det att 10 15 20 25 30 537042 antennarrangemanget egenskaper uppmäts till dess att det isolationsavstånd uppnås, vid vilket önskade radioegenskaper för arrangemanget uppnås. Exempelvis kan isolationsavståndet minskas, relativt ett tidigare avstånd, för att låta antennens resonansfrekvens att minskas och därigenom kan antennelementet bli mindre än det skulle varit utan de extra stödbenen och dess isolationsavstånd. Detta ger en mycket god möjlighet att utforma antennen med mindre area vilket ofta är attraktivt då många applikationer har brist på ledigt utrymme för antennen.

Denna egenskap kan även utnyttjas för att öka möjligheten att använda samma stansade plåt till ett flertal produkter.

Den del av antennen vilken står i elektrisk kontakt med en anslutningspunkt för radiosignal kallas excitationsdel eller antennens början vilket visas av området 20 i figur 6.

Denna del har lägst elektrisk fältstyrka och därmed är den minst känslig för omgivande metalliskt och dielektriskt material.

Radiosignalen skapar strömmar 23 längs antennens utbredning av det elektriskt ledande materialet 23 och vid antennens topp slutar det elektriskt ledande materialet och där är det elektriska fältet som störst vilket visas som område 21 i figur 6. Därför är det lämpligast att placera stödben inom övriga områden för att inte försämra antennens prestanda.

Desto längre ut på antennen som stödben 15 placeras, desto större behöver isolationsavståndet 18 vara för att inte försämra antennens prestanda.

För att både erhålla en mekanisk stabilitet med stort fysiskt avstånd mellan antennens ben men ändå placera stödben elektriskt nära antennens excitationspunkt är det lämpligt att utforma en slits 22 in i antennelementet 12 på så sätt att slitsen går in i antennelementet nära antennens excitationspunkt, se fig. 6. 10 15 20 537042 Förutom att bibehålla god prestanda ger slitsen en god möjlighet att minska antennens area för angiven resonansfrekvens och också erhålla en antenn med tvåbandsfunktion genom att slitsen kan skapa en extra resonansfrekvens vilket är lämpligt både för GSM- och WLAN- applikationer.

Det är även önskvärt att antennen skall ha så begränsad storlek som möjligt. Därför är det föredraget att ytor för montering av antennen är placerade under antennen. Det är möjligt genom att bocka antennens ben så att en fot skapas under antennen. Därigenom behöver inte antennen ta mer plats i anspråk än dess aktiva area.

Antennen enligt uppfinningen har i allmänhet ett underliggande jordplan. Det inses dock av fackman att delar eller stora delar av jordplanet under antennen kan tas bort så länge som ett av stödbenen omges av elektriskt ledande material på mönsterkortet, vilket skapar den nödvändiga funktionen enligt uppfinningen.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 537042 Patentkrav Antennarrangemang, innefattande: - ett mönsterkort, - ett antennelement (12), utformat i platt, elektriskt ledande material, vilket antennelement uppvisar minst två ben, vilka vardera står i elektrisk kontakt med vardera en kontaktyta på mönsterkortet via lödpunkter, varvid minst ett av dessa ben står i elektrisk kontakt med en anslutningspunkt för radiosignal(13), kännetecknat av att minst ett bens kontaktyta (17) på mönsterkortet uppvisar ett isolationsavstànd (18) till övrig metall på mönsterkortet (10) och att minst en av dessa kontaktytor är omgiven av ett jordplan. Antennarrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att antennelementet (12) innefattar en slits (22) som sträcker sig från en yttre kant av antennelementet och in i nämnda antennelement, där det ben hos antennelementet som står i elektrisk kontakt med anslutningspunkten för radiosignal (13) är placerat i ett område vid antennelementets kant vid slitsen. Antennarrangemang enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att benen (15) är förlagda längs antennelementets ytterkontur och är bockade in under ett huvudplan hos antennelementet (12), varvid kontaktytorna på mönsterkortet (17) är förlagda innanför en ortogonal projektion av antennelementets ytterkonturs utbredning på mönsterkortet. Antennarrangemang enligt något av krav 1 till 3, kännetecknat av att mönsterkortet uppvisar ett jordplan (10) beläget under antennelementet (12).