FI115341B - Matkaviestin ja matkaviestimen antennisovitelma - Google Patents

Description

115341

Matkaviestin ja matkaviestimen antennisovitelma

Keksinnön kohteena on matkaviestin, joka käsittää sisäisen antennin, antennin maatason ja antennin korotuspalan, joka on sovitettu pitämään antenni määrätyllä korkeudella maatason suhteen, jossa matkaviestimessä 5 antenni, antennin maataso ja antennin korotuspala on sovitettu yhteiseen tilaan matkaviestimen kaiuttimen kanssa.

Edelleen keksinnön kohteena on matkaviestimen antennisovitelma, joka käsittää sisäisen antennin, antennin maatason ja antennin korotuspalan, joka on sovitettu pitämään antenni oikealla etäisyydellä maatasosta, anten-10 nisovitelma on sovitettu yhteiseen tilaan matkaviestimen kaiuttimen kanssa.

Keksintö liittyy langattomiin matkaviestimiin, kuten matkapuhelimiin, kommunikaattoreihin ja vastaaviin matkaviestimiin. Erityisesti keksintö liittyy matkaviestimiin, joissa on sisäinen antenni.

Elektroniikan ja telekommunikaatiotekniikan kehittyminen on mah-15 dollistanut matkaviestimien koon ja painon jatkuvan pienentämisen. Tämän ansiosta ovat matkaviestimet tulleet yhä kätevimmiksi käsitellä ja niiden pitäminen mukana jokapäiväisessä elämässä on yhä vaivattomampaa. Matkaviestimien käyttömukavuuden parantamiseksi on matkaviestimien ulkoisten antennien korvaamiseksi ryhdytty soveltamaan sisäisiä antenneja (integrated anten-20 na). Sisäinen antenni on sijoitettu kokonaisuudessaan matkaviestimen kuorien . sisään, jolloin se ei aiheuta haittaa puhelimen käsiteltävyydelle. Onhan tunnet- tua, että esiintyöntyvä ulkoinen antenni tarttuu varsin helposti esimerkiksi vaat-teisiin. Sisäinen antenni on myös hyvin suojattu ulkoisilta kuormituksilta, iskuil-•V ·’ ta ja vastaavilta, joten se ei rikkoonnu yhtä helposti kuin ulkoinen antenni. Li- : 25 säksi antenniteknologia on kehittynyt niin, että sisäinen antenni voidaan tehdä '·, ·' ominaisuuksiltaan riittävän hyväksi. Mainittakoon tässä yhteydessä, että tässä Γ hakemuksessa termillä matkaviestin tarkoitetaan erityisesti matkapuhelimia ja kommunikaattoreita tai muita tietoliikennelaitteita.

Sisäinen antenni on useimmiten perusmuodoltaan ohut ja äärimitoil-" ·. 30 taan laaja tasomainen rakenne, eli niin sanottu ohutantenni (flat profile anten na). Tällaisen antennityypin etuina voidaan muun muassa mainita keveys, v : ohuus, vaivaton asennettavuus, soveltuvuus massatuotanto-valmistukseen ja siten alhaiset valmistuskustannukset, Ohutantenni on varsin yksinkertaista :·, valmistaa kaksitaajuusantennina, sovituspiirit ja johdotukset voidaan valmistaa '' >, 35 antennin kanssa samalla kertaa.

2 115341

Ohutantennin - josta jatkossa käytetään pääsääntöisesti termiä antenni - ja maatason välissä on antennin korotuspala, joka pitää antennin oikeassa paikassa ja oikealla korkeudella maatason suhteen. Korotuspala valmistetaan yleensä mahdollisimman ilmavaksi, jotta se olisi mahdollisimman vähä-5 häviöinen. Antennilla saavutetaan sitä leveämpi impedanssikaista ja säteily-hyötysuhde mitä korkeampi antenni on, toisin sanoen mitä enemmän antennin ja maatason välillä on ilmatilaa. Korkeuden merkitys vahvistukseen on pieni pistetaajuudella, mutta impedanssikaistan levenemisen seurauksena antennin vahvistus halutulla kaistalla kasvaa. Antennin ja maatason välissä on toki 10 useimmiten muutakin materiaalia kuin ilmaa, mutta ilman häviöttömyyden ja keveyden takia mahdollisimman ilmava rakenne on tavoiteltava kyseisessä sovellutuskohteessa. Antenni on useimmiten sovitettu matkaviestimen takakannen ja piirilevyn väliseen tilaan ja sen korkeus on maksimoitu mainitun tilan korkeuden mukaan. Näin ollen haluttaessa vähentää matkaviestimen paksuut-15 ta joudutaan antennin korkeutta väistämättä pienentämään, mikä nostaa antennin resonanssitaajuutta ja antennin ominaisuudet huononevat. Antennin madaltamista voidaan kyllä kompensoida kasvattamalla sen planaarisen osan kokoa, mutta tällöin joudutaan matkaviestimen leveyttä ja/tai pituutta kasvattamaan, mikä on luonnollisesti ristiriidassa tavoitteena olevan matkaviestimen 20 ulkomittojen pienentämisen kanssa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan antennisovitelma • ,·' ja matkaviestin, joissa vältetään edellä mainittuja epäkohtia.

Keksinnön mukaiselle matkaviestimelle on tunnusomaista, että an-tenni on tyypiltään PIFA, että antennin korkeus on oleellisesti suurempi kuin .. 25 matkaviestimen takakuoren ja piirilevyn välisen tilan korkeus, ja että yhteiseen . · . tilaan on sovitettu antennipiirilevy.

• ·

Keksinnön mukaiselle antennisovitelmalle on tunnusomaista, että ' antenni on tyypiltään PIFA, että antennin korkeus on oleellisesti suurempi kuin matkaviestimen takakuoren ja piirilevyn välisen tilan korkeus, ja että yhteiseen • 30 tilaan on sovitettu antennipiirilevy.

‘ *’ Keksinnön olennainen ajatus on, että matkaviestimen antennin ja ' kaiuttimen käyttämät tilat on yhdistetty ja että antennin korkeus on suurempi . kuin viestimen takakuoren ja piirilevyn välisen tilan korkeus. Edelleen erään edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että kaiuttimen takailmatila on 35 oleellisesti yhtenevä antennin korotuspalan tyhjän tilan kanssa. Edelleen erään toisen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että kaiutin on sovi- 3 115341 tettu mahdollisimman lähelle laitteen etukuorta. Edelleen erään kolmannen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että mainittuun tilaan on sovitettu lisäksi antennipiirilevy. Edelleen erään neljännen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että antenni on PIFA (Planar Inverted F-Antenna). Edelleen 5 erään viidennen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että antennin ko-rotuspalaan on kiinnitetty elektronisia komponentteja, joiden johdotukset on valmistettu edullisesti MID -menetelmällä (Moulded Interconnect Device). Vielä erään kuudennen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että antennista, antennin korotuspalasta ja kaiuttimesta on muodostettu kokoonpanomoduuli.

10 Keksinnön etuna on, että antennin korkeus ei ole rajoitettu kuoren ja piirilevyn välisen tilan korkeuteen vaan että oleellisesti koko matkaviestimen etu- ja takakuoren välinen korkeus voidaan käyttää ohutantennin korkeuden hyväksi, jolloin matkaviestimen ulkomittoihin saadaan mahdollisimman suorituskykyinen sisäinen antenni. Lisäksi kaiuttimen takailmatila on mahdollisim-15 man suuri matkaviestimen ulkomittoihin nähden, jolloin sen taajuuksien toisto on parempi. Antennipiirilevy mahdollistaa tilan hyödyntämisen myös elektronisten komponenttien sijoittelussa, mikä on omiaan parantamaan tilankäytön tehokkuutta. Kiinnittämällä johdotukset ja komponentit suoraan antennin koro-tuspalaan voidaan erillinen piirilevy jättää pois, mikä pienentää laitteen ulko-20 mittoja ja painoa edelleen ja yksinkertaistaa matkaviestimen rakennetta ja valmistusta. Kokoonpanomoduuli nopeuttaa viestimen kokoonpanoa ja alentaa : siten valmistuskustannuksia.

: Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa :V‘: kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä tekniikan tason mukaista rat- •: * 25 kaisua, ·· *. kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaisen matka- , *, viestimen sovellutusmuotoa sivusta kuvattuna ja osittain aukileikattuna, kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä toista keksinnön mukaisen matkaviestimen sovellutusmuotoa sivustapäin ja osittain aukileikattuna, ja 30 kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaisen anten- nisovitelman sovellutusmuotoa sivustapäin ja osittain poikkileikattuna.

: : Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti eräs tekniikan tason mukainen ; matkaviestimen sovellutusmuoto sivusta kuvattuna ja osittain aukileikattuna.

Matkaviestimen ulkokuori käsittää etukuoren 1 ja takakuoren 2, jotka on liitetty ’ ’ * 35 toisiinsa ja joiden muodostamaan tilaan on sovitettu viestimen komponentit.

Etukuorella 1 tarkoitetaan tässä hakemuksessa sitä osaa kuoresta, jonka 4 115341 puolelle viestimen kaiutin 6 on sovitettu, ja vastaavasti takakuorella 2 vastakkaista kuoren osaa. Viestimessä on sisäinen antenni 3, joka on tyypiltään ohutantenni. Antenni 3 on sijoitettu takakuoren 2 ja piirilevyn 5 väliseen antennillaan 10. Antenni 3 on sovitettu paikalleen takakuoren 2 tuntumaan antennin 5 korotuspalan 4 avulla. Korotuspala 4 pitää antennin 3 oikeassa paikassa viestimen maatasoon 21 nähden. Mainittu maataso 21 sijaitsee viestimen piirilevyllä 5, joka on tavallisesti oleellisesti koko laitteen pituinen ja jakaa laitteen kahteen pituussuuntaiseen osaan. Kaiutin 6 on omassa kaiutintilassaan 11 piirilevyn 5 ja etukuoren 1 välissä. Kaiuttimen 6 lisäksi kaiutintilaan 11 on mahdolli-10 sesti joitakin muita viestimen komponentteja. Lisäksi piirilevyn 5 ja etukuoren 1 välissä on tilat näytölle 12 ja näppäimistölle 13.

Piirilevylle 5 sovitetut elektroniset komponentit on pääsääntöisesti sijoitettu komponenttitilaan 8, mutta lähinnä antennin 3 ja kaiuttimen 6 komponentteja on sijoitettu antennitilaan 10 ja kaiutintilaan 11 rajoittuvaan piirile-15 vyn osaan. Antenni 3 on kytketty piirilevyyn antennisyötöllä 7. Piirilevyn 5 ja takakuoren 2 välissä on myös akkutila 9 viestimen akulle. Akkutila 9 ja kompo-nenttitila 8 on erotettu toisistaan suojuksella 14 (shield).

Antennin korotuspalan 4 rakenne on tyypillisesti mahdollisimman ilmava, koska näin sen rakenne on mahdollisimman vähähäviöinen. Antennin 20 3 korkeus, eli etäisyys piirilevyllä 5 sijaitsevasta maatasosta, on rajoitettu piirilevyn 5 ja takakuoren 2 välisen antennithan 10 korkeuteen. Antennin 3 impe-danssikaistan levittäminen ja säteilyhyötysuhteen parantaminen antennin 3 ; *: korkeutta lisäämällä voidaan toteuttaa ainoastaan viestimen paksuutta lisää- mällä. Toisaalta: matkaviestimen ulkomittojen pienentäminen paksuutta vä-25 hentämällä huonontaa väistämättä antennin 3 ominaisuuksia.

. *. Kuviossa 2 on esitetty kaavamaisesti eräs keksinnön mukaisen -·. matkaviestimen sovellutusmuoto sivusta kuvattuna ja osittain aukileikattuna.

Huomautettakoon tässä yhteydessä, että kuvioissa 1-4 esitettyjen matkaviestimien ja niiden komponenttien mittasuhteet ovat vain esimerkinomaisia ja va-•; ; 30 littu asian esittämisen selventämiseksi: esimerkiksi antenni on tyypillisesti erit- *· ·: täin ohut komponentti. Matkaviestimen perusrakenne on muuten samanlainen kuin kuviossa 1 esitetyn tekniikan tason mukaisessa viestimessä lukuun otta-.··, matta antennisovitelmaa. Antennitila 10 ja kaiutintila 11 on yhdistetty yhteisek si tilaksi 18, joka ulottuu etukuoresta 1 takakuoreen 2 ja joka sisältää antennin i « ·* ” 35 3, antennin korotuspalan 4 ja kaiuttimen 6. Toisin sanoen piirilevy 5 on sovitet- tu niin lyhyeksi, että se ei yllä antennin 3 ja kaiuttimen 6 väliin. Yhteisessä ti- 5 115341 lassa 18 on lisäksi antennipiirilevy 16, johon on kiinnitetty eräitä elektronisia komponentteja ja johdotuksia, joita ei kuitenkaan ole esitetty kuviossa asian esittämisen yksinkertaistamiseksi. Lisäksi antennipiirilevyssä 16 kulkee antennin maataso 21. Antennipiirilevy on sovitettu lähes kiinni etukuoreen 1, jolloin 5 antenni 3 on oleellisesti korkeampi kuin kuviossa 1 esitetyssä tekniikan tason mukaisessa viestimessä, jonka paksuus on täsmälleen sama. Keksinnön mukaisen viestimen antennin 3 ominaisuudet ovat siksi oleellisesti paremmat. Toisaalta keksinnön mukaisen viestimen paksuutta voidaan vähentää tekniikan tason mukaiseen viestimeen nähden heikentämättä antennin 3 ominai-10 suuksia.

Antennipiirilevyyn 16 on kiinnitetty kaiutin 6, joka on sovitettu mahdollisimman lähelle etukuorta 1: etukuoren 1 ja kaiuttimen 6 väliin on jätetty ainoastaan pieni tila, jossa kaiuttimen kalvo pääsee vapaasti värähtelemään. Kaiutin 6 hyödyntää takailmatilanaan antennin korotuspalassa olevaa tyhjää 15 tilaa. Koska näin muodostuva takailmatila on huomattavasti suurempi kuin tekniikan tason mukaisessa viestimessä, on kaiuttimen 6 taajuustoisto poikkeuksellisen hyvä.

Antennipiirilevy 16 on kytketty piirilevyyn 5 johtimella 17, joka on esimerkiksi lattakaapeli tai flex-tyyppinen taipuisa johdin, kuten polyamidista 20 valmistettu kalvomainen taipuisa piirilevy (Flexible Printed Board). Tässä voidaan soveltaa myös ns. foliokaapelia (Flexible Conductor Cable), joka koostuu ; ‘: taipuisasta pohjamateriaalista ja sen pinnalla olevista johtimista.

Antenni 3 on tyypiltään PIFA, mutta keksintöä voidaan toki soveltaa esimerkiksi Meander-antennin, mikroliuska-antennin (microstrip antenna), ra- • ·;··: 25 koantennin (patch antenna), fraktaaliantennin tai jonkin muun vastaavan ohut- . ’ · . antennin yhteydessä.

, ·. Kuviossa 3 on esitetty kaavamaisesti eräs toinen keksinnön mukai- * » sen matkaviestimen sovellutusmuoto sivustapäin ja osittain aukileikattuna. Tässä sovellutusmuodossa ei ole antennipiirilevyä. Sen sijaan antennin 3 ja 30 kaiuttimen johdotukset 7 ja 8 on tehty suoraan antennin korotuspalaan 4. Joh-’···* dotukset voidaan toteuttaa esimerkiksi MID (Moulded Interconnect Device) - ::: tekniikalla, elektrolyyttisellä pinnoituksella tai jollakin muulla sinänsä tunnetulla tekniikalla, joilla voidaan valmistaa metallointeja muoviosiin. Korotuspalaan 4 voidaan sovittaa myös muita elektronisia komponentteja 20, joiden johdotukset : 35 tehdään samalla tavalla kuin antenni- ja kaiutinjohdotukset 7 ja 8. Johdotukset :: 7 ja 8 on kytketty liittimen 19 kautta piirilevylle 5.

6 115341

Antennin maataso 21 on sovitettu aivan etukuoren 1 tuntumaan, joten antennin 3 korkeus on maksimoitu viestimen paksuuden suhteen.

Kuviossa 4 on esitetty kaavamaisesti eräs keksinnön mukainen an-tennisovitelman sovellutusmuoto sivustapäin. Antennisovitelmasta on muodos-5 tettu kokoonpanomoduuli 22, joka käsittää antennin 3, antennin korotuspalan 4, kaiuttimen 6, antennin 3 ja kaiuttimen 6 johdotukset, mahdollisesti muita komponentteja sekä tarvittavat liittimet 19, joiden kautta moduuli kytketään tarvittaviin matkaviestimen elektronisiin komponentteihin. Kokoonpanomoduuli 22 voi luonnollisesti käsittää myös antennipiirilevyn 16. Lisäksi kokoon-10 panomoduulissa 22 on tarvittavat kiinnityselimet moduulin kiinnittämiseksi muuhun matkaviestimen runkoon ja/tai kuoriosiin 1, 2. Kokoonpanomoduulin 22 avulla kyseiset komponentit saadaan sovitettua samanaikaisesti ja nopeasti paikalleen viestimeen. Siten kokoonpanomoduuli 22 yksinkertaistaa ja nopeuttaa viestimen loppukokoonpanoa.

15 Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollis tamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

> · t · ♦ * « · • * * * · • » • · • · « * * * · • · »

II

- I

Claims (6)

115341

1. Matkaviestin, joka käsittää sisäisen antennin (3), antennin maa-tason (21) ja antennin korotuspalan (4), joka on sovitettu pitämään antenni (3) määrätyllä korkeudella maatason (21) suhteen, jossa matkaviestimessä an-5 tenni (3), antennin maataso (21) ja antennin korotuspala (4) on sovitettu yhteiseen tilaan (18) matkaviestimen kaiuttimen (6) kanssa, tunnettu siitä, että antenni (3) on tyypiltään PIFA, että antennin (3) korkeus on oleellisesti suurempi kuin matkaviestimen takakuoren (2) ja piirilevyn (5) välisen tilan korkeus, ja että yhteiseen tilaan (18) on sovitettu antennipiirilevy (16).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että yhteinen tila (18) ulottuu viestimen takakuoresta (2) etukuoreen (1).

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 2 mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että antennin korotuspalan (4) tyhjä tila on sovitettu kaiuttimen (6) takailmatilaksi.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen matkaviestin, tunnettu siitä, että antennin korotuspalaan (4) on kiinnitetty johtimia ja/tai elektronisia komponentteja (20).

5. Matkaviestimen antennisovitelma, joka käsittää sisäisen antennin (3), antennin maatason (21) ja antennin korotuspalan (4), joka on sovitettu pi- 20 tämään antenni (3) oikealla etäisyydellä maatasosta (21), antennisovitelma on .. sovitettu yhteiseen tilaan (18) matkaviestimen kaiuttimen (6) kanssa, tun- n e 11 u siitä, että antenni (3) on tyypiltään PIFA, että antennin (3) korkeus on • » oleellisesti suurempi kuin matkaviestimen takakuoren (2) ja piirilevyn (5) välisen tilan korkeus, ja että yhteiseen tilaan (18) on sovitettu antennipiirilevy (16). *

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen antennisovitelma, tunnettu siitä, että se on sovitettu kokoonpanomoduuliksi (22). • * « • · • ·« * 1 * 115341