SE518331C2 - Mobiltelefonantennanordning för en första och en andra radioapplikation - Google Patents

Description

20 25 30 518 331 2 ett konduktivt lager och två separata radioapplikationer erhålles medelst en anpass- ning av plattans eller lagrets form. En nackdel med antennen, som beskrivs i EP 0 952 625 A2, är att den är svår att forrngiva och installera så att den är optimal avse- ende storlek för att använda två eller flera resonanser vid frekvenser, som används för kommunikation mellan mobiltelefoner och basstationer.

SAMMANFATTNING Det är ett syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en mobiltele- fonantennanordning för två radioapplikationer, vilken underlättar formgivningen av små telefoner och är mer effektiv och mer kostnadseffektiv än nuvarande mobiltele- fonanordningar avsedda för mer än en radioapplikation.

Det är också ett syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en mo- biltelefonantennanordning för två radioapplikationer, vilken ger fullgod isolering mellan de två radioapplikationema.

Syftet uppnås med en mobiltelefonantennanordning som har de kännetecknande särdragen enligt patentkrav 1.

Dipolsantennen enligt uppfinningen kan sålunda, å ena sidan, användas i en balanse- rad konfiguration för en radioapplikation och, å andra sidan, användas i en obalanse- rad konfiguration för en annan radioapplikation, såsom en motvikt tillsammans med den separata ändmatade antennen. Att använda en av antennema för båda radioap- plikationema har fördelen av att spara värdefullt utrymme i mobiltelefonen. Att mata dipolsantennen symmetriskt i en radioapplikation och asymmetriskt i en annan radioapplikation möjliggör en stark isolering mellan de två antennanslutningama.

En av radioapplikationema är företrädesvis radiokommunikation i ett mobiltelefon- nät, användande den ändmatade antennen, vilkens elektriska längd approximativt 10 15 20 25 30 518 32-1 _22: å* 3 motsvarar en hel eller en halv våglängd för två respektive frekvenser, på vilka den ändmatade antennen är avsedd att sända eller ta emot, och separata anpassningskret- sar, eller filter, är anordnade för de respektive frekvensbanden.

Den ändmatade antennen sträcker sig företrädesvis genom en större del av mobilte- lefonskalet och utformas av telefonchassit eller avskärmningsenheten för de radio- elektroniska kretsarna. Alternativt kan skalet i sig självt utgöra en antenn. Oavsett om chassit, avskärrnningsenheten eller skalet används, blir effekten att i stort sett hela telefonens mekaniska längd, d v s så mycket som möjligt av det tillgängliga ut- rymmet, används till antennen. Detta får till följd att en större antenn framställs än i kända telefoner, vilket möjliggör för en större bandbredd. Det faktum att bandbred- den hos en liten antenn begränsas av dess storlek förklaras av Balanais, ”Antenna theory analysis and design”, sidorna 566-571, John Wiley & Sons.

Den ändmatade antennens elektriska längd är företrädesvis i närheten av en hel eller en halv våglängd för en frekvens, på vilken den ändmatade antennen är tänkt att sända eller ta emot. En antenns elektriska längd är ofta något större än den senares fysiska längd, såsom förklaras, exempelvis i ”The Radio Amateufs Handbook 1967” av ARRL, sida 369. Att tillhandahålla en hel- eller halvvåglängdsantenn, gör det möjligt att använda en motvikt med en lägre egenkapacitans än vad som skulle varit fallet för en kvartsvåglängdsantenn. Detta innebär att motvikten kan ha en mindre storlek.

Ytterligare särdrag, utvecklingar och fördelar rned den föreliggande uppfinningen erhålles i samband med underkraven och visas i beskrivningen här nedan.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj, med hjälp av de medföljande ritningarna, på vilka 10 15 20 25 30 518 331 fig. 1 visar en schematisk perspektivvy av en mobiltelefon, utrustad med en antenn- anordning enligt en föredragen utföringsforrn av den föreliggande uppfinningen, fig. 2 visar en schematisk sprängskiss av mobiltelefonen från figur 1, fig. 3 schematiskt visar en del av antennanordningen enligt en föredragen utförings- form av uppfinningen, fig. 4 visar en krets med en anpassningskrets, enligt en altemativ utföringsforrn av den föreliggande uppfinningen, fig. 5 schematiskt visar en del av antennanordningen enligt en föredragen utförings- form av uppfinningen, och fig. 6 visar en krets, ekvivalent med kretsen i figur 5.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Fig. 1 visar en mobiltelefon 1, utrustad med en antennanordning enligt en föredra- gen utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Mobiltelefonen 1 omfattar ett huvudskal 3, som har en utsträckt form. Ett antennhus 3 är anordnat vid en ände av huvudskalet 2. Altemativt är inte mobiltelefonen 1 utrustad med ett separat antenn- hus 3, utan snarare är alla antennanordningens komponenter anordnade inom huvud- skalet 2. Skalet 2 skulle också i sig självt kunna utgöra en del av antennanordningen, såsom kommer att beskrivas nedan.

Fig. 2 visar en sprängskiss av mobiltelefonen i fig. 1. Mobiltelefonen 1 är försedd med första radioelektroniska kretsar REC1, för en första radioapplikation RA1, fö- reträdesvis kommunikation mellan mobiltelefonen 1 och en basstation i ett mobilte- 10 15 20 25 30 u e o ø nu 518 331 5 lefonnät. De första radioelektroniska kretsarna REC1 är anslutna till en ändmatad antenn 4, vilken anslutning illustreras av den streckade linjen Ll. Enligt den före- dragna utföringsformen utformas den ändmatade antennen 4 av ett telefonchassi 4, som har en utsträckt form och är anordnat i huvudskalet 2. Telefonchassit 4 uppbär mobiltelefonens 1 inre komponenter och fungerar som en strukturell ram för den se- nare, såsom känt är för fackmannen.

I andra utföringsfonner kan den ändamatade antennen 4 utgöras av skalet 2 eller en avskärmningsenhet för de radioelektroniska kretsama, såsom beskrivs i den sam- sökta ansökningen SE 0003951-1, inlämnad samma dag som den föreliggande ansö- kan, av samma sökande och härmed inkorporerad medelst referens i dess helhet för alla tänkbara syften.

Chassit 4 är företrädesvis så anpassat, att det senares elektriska längd approximativt motsvarar våglängden för frekvensen, eller frekvensema, på vilka antennen är av- sedd att sända eller ta mot. Chassits 4 i fig. 2 elektriska längd motsvarar följaktligen approximativt en halv våglängd vid 900 MHz och en hel våglängd vid 1800 MHz, vilka är frekvenser som ofta används i mobiltelefonkommunikationer. Det relativt låga värdet på förhållandet mellan längd och bredd gör det användbart för en bred- bandsantenn. Den ändmatade antennen 4 kan självklart användas för applikationer, som använder endast en frekvens.

Mobiltelefonen 1 är försedd med andra radioelektroniska kretsar REC2 för en andra radioapplikation RA2, vilken skulle kunna vara en satellitnavigationsapplikation eller en kortdistansradioapplikation, såsom blue-tooth. Om den andra applikationen RA2 skulle vara en satellitnavigationsapplikation, skulle de andra radioelektroniska kretsarna REC2 vara en satellitnavigationsmottagare. Om den andra radioapplika- tionen RA2 skulle vara en kortdistansradioapplikation, såsom blue-tooth, skulle de andra radioelektroniska kretsarna REC2 vara en sändaremottagare, anpassad för en kortdistansradioapplikation. De andra radioelektroniska kretsarna REC2 är anslutna 10 15 20 25 o n ø o .o 518 6 till en dipolsantenn S, vilken anslutning illustreras av de streckade linjema L2. Di- polsantennen är anordnad nära en ände av den ändamatade antennen 4. I den före- dragna utföringsformen utgörs dipolsantennen 5 av två remsor Sa, Sb av ett ledande material, såsom metall, orienterade i den ändmatade antennens 4 tvärgående rikt- ning. De två remsoma Sa, Sb är företrädesvis förenade medelst ett U-format element Se, utformat i ett ledande material, varigenom var ände av ”U:et” är förbunden med en ände av respektive remsa Sa och Sb. Det U-formade elementet är företrädesvis anordnat mellan remsoma Sa och Sb och den ändmatade antennen. Remsorna Sa och Sb och det U-formade elementet Sc är företrädevis integrerat utformade ur samma arbetsdel. Remsoma Sa och Sb kan ha en platt, tubliknande eller arman lämplig form.

Dipolsantennen 5 kan hållas på plats i mobiltelefonen l medelst en hållare, ej visad, fast på chassit 4, varjämte hållaren är tillverkad av ett isolerande material. Dipols- antennen 5 kan alternativt fästas mot vilken annan lämplig komponent hos mobilte- lefonen l som helst, varmed fástmedlet för dipolsantennen 5 är tillverkat av ett icke- ledande material.

Enligt uppfinningen fungerar dipolsantennen S också som en motvikt för den änd- matade antennen 4. För detta syfte är dipolsantennen S ansluten till de första radio- elektroniska kretsama RECl, vilken anslutning illustreras av den streckade linjen L3. Under sändning i den första radioapplikationen RAI, fungerar de första radio- elektroniska kretsama RECl som en sändare, som matar antennanordningen mellan chassit 4 och motvikten S. Vid mottagning fungerar de första radioelektroniska kret- sama RECl som en mottagare, mottagande en signal från antennanordningen. I den första radioapplikationen RAI fungerar dipolsantennen som en lågförlustsänka för antennströmmen, eller en artificiell jord för antennanordningen, och bidrar inte i sig självt under sändning, i någon större utsträckning, till det utstrålade fältet. 10 15 20 25 30 51 s 3:1 7 Såsom beskrivs närmare i den samsökta ansökningen SE 0003951-1, nämnd ovan, är inte motviktselementets 5 geometri avgörande för den första radioapplikationen RAl. Den kan därför utformas att passa en dipolsantenns syften för den andra radio- applikationen R2 och fortfarande fungera som en motvikt för den ändmatade anten- nen 4.

Fig. 3 visar dipolsantennen 5 och de andra radioelektroniska kretsarna REC2, ut- rustad med en kopplingsenhet CD (eng.: coupling device), vilken i satellitnaviga- tionsapplikationen skulle utgöra en ingång för signaler från dipolsantennen 5. På det U-formade elementets 5c ben finns en komponent TC, anordnad att utgöra en in- ställningskapacitans för dipolsantennen 5, varrned dipolsantennen 5 kan ställas in på den andra radioapplikationens frekvensband RA2. De andra radioelektroniska kret- sama REC2 är företrädesvis induktivt anslutna till dipolsantennen 5, såsom illustre- ras av den streckade linjen L2.

För mobilapplikationer är de första radioelektroniska kretsarna REC1 anslutna till dipolsantennen 5, vilken används som en motvikt till den ändrnatade antennen, så- som beskrivits ovan. Där två frekvensband används för mobilkommunikation, för- binder företrädesvis en lågbandsförbindelse LBC (eng.: low band connection) med en första anpassningskrets MCl en lågbandsanslutning LBP (eng.: low band port) hos de första radioelektroniska kretsarna REC1 med dipolsantennen 5. En separat högbandsförbindelse HBC (eng.: high band connection) med en andra anpassnings- krets MC2 förbinder en högbandsanslutning HBP (eng.: high band port) hos de för- sta radioelektroniska kretsarna RECl med dipolsantennen 5. Om endast ett fre- kvensband används i den första radioapplikationen RA1, behövs självklart endast en anpassningskrets.

Fig.4 visar en alternativ anordning för impedansanpassning av antennanordningen för den första radioapplikationen RAI. Impedansanpassning uppnås medelst en an- passningskrets MC, visad inom streckade linjer i fig. 4. Anpassningskretsen MC är 10 15 20 25 ~ | o ~ o: 518 -' 8 anordnad för två resonanser eller band och är ansluten mellan de första radioelek- troniska kretsama REC1 och motvikten 5. För mer än två band kan ytterligare an- S passningskretsar anslutas parallellt med motvikten 5.

Fig. 5 visar schematiskt antennanordningen för den forsta radioapplikationen RA1.

Den ändmatade antennen 4 matas av en kraftkälla 6, exempelvis en sändare. Ett motviktselement 5, utformat av dipolsantennen 5, såsom beskrivits ovan, är mycket mindre än den ändmatade antennen 4 och är anordnat på avstånd från den ändmata- de antennen 4, varjämte avståndet är av samma storleksordning som motviktsele- mentet 5. Motviktselementet 5 har en egenkapacitans 7 och en shuntkapacitans 8 mot den ändmatade antennen 4. Den ändmatade antennen 4 har en impedans 9.

Fig. 6 visar en krets, ekvivalent med kretsen i fig. 5. Kretsen i fig. 6 visar att den ändmatade antennens 4 impedans 9 matas från Kraftkällan 6 i serie med motvikts- elementets 5 egenkapacitans 7. Den ändmatade antennens 4 impedans är också shuntad av shuntkapacitansen 8 mellan motviktselementet 5 och den ändmatade an- 1161111611.

Kretsen i fig. 6 påvisar att shuntkapaciteten 8 skall vara liten i förhållande till egen- kapacitansen 7 för att man skall uppnå en god antennprestanda i den första radioap- plikationen RAI. Om den ändmatade antennens elektriska längd är i närheten av en hel eller halv våglängd för frekvenser, som används i den första radioapplikationen RA1, blir den ändmatade antennens impedans högre än den skulle vara vid kvarts- vågsresonanser. Detta innebär att egenkapacitansen 7 kan vara mindre vid hel- eller halvvågsresonanser än vid kvartsvågsresonanser.

Motviktselementet 5 är litet i förhållande till våglängden för frekvenser, vilka skall användas vid kommunikation mellan mobiltelefonen 1 och en basstation. Under an- vändning skall en så stor del som möjligt av den senare ha en så hög spänning som ~ v n n oo o n _51s 331 9 möjligt, för att utnyttja så mycket som möjligt av motviktsclementets 5 egenkapaci- tans 7.

Claims (11)

10 15 20 25 51 e ss1gri= -~ 10 PATENTKRAV

1. Mobiltelefonantennanordning för en första radioapplikation (RA1) och en andra radioapplikation (RA2), varvid anordningen omfattar första radioelektroniska kretsar (RECl) för den första radioapplikationen (RAI) och andra radioelektro- niska kretsar (REC2) för den andra radioapplikationen (RA2), kännetecknad av att den omfattar en ändmatad antenn (4) för den första radioapplikationen (RAl), varvid den ändmatade antennen (4) har en utsträckt form och är ansluten till de första radioelektroniska kretsarna (RECl), och en dipolsantenn (5) för den andra radioapplikationen (RA2), varvid dipolsantennen (5) är anordnad nära en ände av den ändmatade antennen (4) och är ansluten till de andra radioelektroniska kretsarna (REC2), och att de första radioelektroniska kretsarna (REC1) är an- slutna till dipolsantennen (5), varvid den ändmatade antennen (4) är anordnad att matas, under sändning, mot dipolsantennen (5) av de första radioelektroniska kretsarna (RECl) och varvid dipolsantennen (5) är anordnad att verka som en motvikt för den ändmatade antennen (4). .

2. Mobiltelefonantennanordning enligt krav 1, vari den första radioapplikationen (RA1) är radiokommunikation i ett mobiltelefonnät. .

3. Mobiltelefonantennanordning enligt krav 1 eller 2, vari den andra radioapplika- tionen (RA2) är en satellitnavigationsapplikation och de andra radioelektroniska kretsarna (REC2) är en satel1itnavigationssystemmottagare. .

4. Mobiltelefonantennanordning enligt krav 1 eller 2, vari den andra radioapplika- tionen (RA2) är en kortdistansradioapplikation och de andra radioelektroniska kretsarna (REC2) är en sändaremottagare för en kortdistansradioapplikation. 10 15 20 25 30 51 a 35132? -- 11

5. Mobiltelefonantennanordning enligt något av de föregående kraven, vari den ändmatade antennen (4) är anordnad i och sträcker sig genom en större del av ett skal (2) för mobiltelefonen (1).

6. Mobiltelefonantennanordning enligt något av de föregående kraven, vari den ändmatade antennens (4) elektriska längd approximativt motsvarar en hel och en halv våglängd för två respektive frekvenser, på vilka den ändmatade antennen (4) är avsedd att sända eller ta emot.

7. Mobiltelefonantennanordning enligt krav 6, vari separata anpassningskretsar (MCl, MC2) är tillhandahållna för de respektive frekvensema.

8. Mobiltelefonantennanordning enligt något av de föregående kraven, vari den ändmatade antennen (4) utgör ett chassi (4).

9. Mobiltelefonantennanordning enligt något av de föregående kraven, vari en av- skärmningsenhet, vilken är anordnad att skydda de radioclektroniska kretsarna (RECl, REC2) mot extern elektromagnetisk strålning, utgör den ändmatade an- tennen (4).

10. Mobiltelefonantennanordning enligt något av de föregående kraven, vari den än- damatade antennen (4) utgör skalet (2), eller en del därav, för mobiltelefonen (1)-

11.Mobiltelefonantennanordning enligt något av de föregående kraven, vari dipols- antennen (5) utgörs av två remsor (Sa, Sb) av ett ledande material, såsom en me- tall, orienterade i den ändmatade antennens (4) tvärgående riktning, varjämte de två remsoma (Sa, Sb) är förenade medelst ett U-format element (Se), utfonnat i ett ledande material, varigenom var ände av ”Uzet” är förbunden med en ände av respektive remsa (Sa, Sb).