SE513525C2

SE513525C2 - En antennanordning

Info

Publication number: SE513525C2
Application number: SE9803983A
Authority: SE
Inventors: Hu Annika Yidong; Ola Skogsfors
Original assignee: Smarteq Ab
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-09-25
Also published as: SE9803983D0; DE19983744T1; US6222497B1; DE19983744T8; SE9803983L; AU1902400A; WO2000031825A1; DE19983744B4

Description

15 20 25 513 525 produkten av den relativa bandbredden (Af/f) och verkningsgraden (n), vilken alltid är mindre än en konstant nmltiplicerad med antennens effektiva volym (V) (uttryckt i kubikvàglängder): (Af/f)*n< konstant*(v/X3) Det är därför viktigt för små antenner att den tillgängliga volymen används effektivt.

Det beskrivs vidare genom EP-A2-O 821 429, JP-A-10016646, EP-A2- 0 841 715, och DE-Al-196 16 974 olika lösningar om hur man skall anbringa en antennanordning nära en glasruta eller liknande i ett fordon. Dessa antennanordningar visar sig inte vara särskilt effektiva eller av en komplicerad konstruktion vilket gör dem komplicerade att tillverka. Vidare så tillhandahåller de endast enkelbandsfunktion.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett syfte med uppfinningen att erhålla en effektiv antennanordning, vilken är kompakt och med vilken det ockuperade utrymmet kan användas effektivare.

Det är också ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla en effektiv antennanordning, vilken är kompakt och vilken kan anpassas att effektivt utnyttja tillgängligt utrymme.

Det är vidare ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en kostnadseffektiv produktion i stora kvantiteter. antennanordning, vilken är lämplig för Dessa syften. uppnås genonm ett antennorgan enligt de bifogade patentkraven. 23482b; 00-03-10 lO 15 20 25 513 525 särdrag àstadkoms också ett antennorgan Genom uppfinningens vilket kan fungera. i ett valt frekvensband utan komplicerade matchningsorgan.

Genom uppfinningens särdrag àstadkoms också en komakt antennanordning vilken har goda riktningsegenskaper och en fördelaktig förstärkning.

Genom uppfinningens särdrag àstadkoms också ett antennorgan vilket passar för kostnadseffektiv produktion i stora kvantiteter. Den ledande delen av antennanordningen kan tillverkas genom stansnings- och böjningssteg, vilka är noggranna processer genom vilka förbättrade mekaniska toleranser erhålls.

Genom att forma antennanordningens plattor fràn en ledande plåt àstadkoms en stabil antennanordning vilken är lätt att tillverka.

Genom att tillhandahålla antennanordningen med ett skydd fastsatt på de ledande dšlarna av antennanordningen àstadkoms en stabil och robust antennanordning vilken är enkel att wbntera och som har en fördelaktigt utseende.

Genom att anordna i _ett dielektriskt stöd mellan antennanordningens plattor àstadkoms en antennanordning vilken är mycket stabil och som har liten variationskänslighet.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 'visar en förstav utföringsform av en antennanordning enligt uppfinningen.

Figur 2 är ett tvärsnitt taget vid II-II i figur 1.

Figur 3 visar ett tvärsnitt av en andra utföringsfonn av en antennanordning enligt uppfinningen. 23482b; 00-03-10 10 15 20 25 513 525 Figur 4 visar en tredje utföringsfornl av en antennanordning enligt uppfinningen.

Figur 5 är ett tvärsnitt taget vid V-V i figur 4.

Figur 6 visar en antennanordning för funktion i nmltipla band enligt uppfinningen.

Figur 7 visar en antennanordning anordnad med ett skydd enligt uppfinningen.

Figur 8 är ett tvärsnitt taget vid VIII-VIII i figur 7.

Figur 9 är en förstorad horisontalprojektion av en del av den första plattan anordnad med fästorgan.

Figur 10 visar en förstorad del genom ett utspràng för att sätta fast och stabilisera den första, den andra och den tredje plattan.

Figur ll visar en förstorad del av den första plattan anordnad med ett jordanslutningsorgan.

Figur 12 visar en alternativ utföringsform av en antennanordning enligt uppfinningen där den andra plattan är anordnad med stabiliserande longitudinella spàr.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Med hänvisning till figur 1 visas en första utföringsform av uppfinningen beträffande en. antennanordning i regel betecknad med 10. Antennanordningen är speciellt avsedd för radiokommunikationsanordningar_ Med radiokommunikations- anordningar menas en anordning som kan ta emot och/eller sända radiosignaler, exempelvis en radiotelefon eller en GPS mottagare, vilken kan anslutas direkt eller via en kabel till en antennanordning. Antennanordningen inkluderar en första platta 2348217; 00-03-10 10 15 20 25 30 513 525 1, vilken är anordnad att anslutas till radiokommunikationsanordningens signaljord vid anslutningspunkten 13. En ledande andra platta 2 är anordnad ovanför och med ett mellanrum till den första plattan 1.

Projektionen av den andra plattan på den första plattans plan överlappas företrädesvis helt och hållet av den första plattan.

Eventuellt sträcker sig den första plattan 1, vilken är ett jordplan, utanför nämnda projektion. Detta kan vara fördelaktigt första plattan 1 påverkar antennens då storleken pà den prestanda och bandvidd. En ökad storlek av den första plattan 1, åtminstone genom att öka bredden W1 upp till Ä/2, förbättrar prestandan och bandbredden på antennen, där Ä är en våglängd på signalerna som är anordnade att tas emot/sändas.

Strålningsmönstrets riktverkan. påverkas också av storleken. på den första plattan eller jordplanet 1 såväl som av avståndet mellan den första och andra plattan. Ett stort jordplan och ett litet avstånd mellan den första och den andra plattan resulterar i att antennanordningen huvudsakligen strålar frän den andra plattan i riktningar bort från den första plattan.

Den första och den andra plattan är konduktivt anslutna vid en första kant 11 respektive 21 medelst ett konduktivt jordorgan 9.

Vid en kant 12 mitt emot den första kanten 11 är den första plattan. eller jordplanet 1 ansluten till en konduktiv' tredje platta 3. Den tredje plattan 3 är anordnad väsentligen parallell första ansluten till med den plattan l, och är transceiverkretsarna 'i radiokommunikationsanordningen vid en matningsdel 35 placerad_i närheten av en tredje kant 33 på den tredje plattan. Vid- en fjärde kant 34 mitt emot den tredje kanten 33 är den tredje plattan ansluten till den första plattan 1. Den andra 2 och den tredje 3 plattan är företrädesvis rektangulära. Vidare är den andra plattan 2 större än den tredje 23482b; 00-03-10 10 15 20 25 30 513 525 plattan 3, vilken är fullständigt överlappad av den andra plattan.

I figur 2 visas ett tvärsnitt av en antennanordning i figur l taget vid II-II. En första yta la på den första plattan 1 och en andra yta 2b på den andra plattan 2 står emot varandra.

Plattorna är företrädesvis plana och ett plan av den första respektive den andra plattan skär företrädesvis varandra med en vinkel a, där 0° < a S 45°. Vinkelns storlek beror av tillgängligt utrymme för antennanordningen. I många applikationer kan en vinkel på 8 < a S 25° eller en vinkel a på ungefär 10° vara att föredra. Andra vinklar än dessa nämnda är dock nöjliga. Plattorna kan som ett alternativ exempelvis vara parallella.

Signalerna som matas till den tredje plattan eller heta plattan 3 kommer att kapacitivt ansluta till den andra plattan, vilken kommer att stràla RF signalerna, och väsentligen utföra antennanordningens strålande funktion. RF signalerna som tas emot av den andra plattan 2 kommer att kapacitivt anslutas till den tredje plattan 3 och skickas till mottagarkretsarna i radiokommunikationsanordningen. Avståndet mellan den tradje plattan 3 och den andra plattan 2 påverkar centerfrekvensen i antennanordningens frekvensband, där ett ökat avstånd minskar centerfrekvensen. Avståndet mellan den första 21 och den andra 22 kanten på den andra plattan påverkar också nämnda centerfrekvens, så att en ökning av avståndet resulterar i en minskad centerfrekvens. Vidare påverkar avståndet mellan den första 21 och den andra 22 kanten. på den andra plattan och bandbredden och 21, 22 eller bredare längden på nämnda kanter förstärkningsriktningen. Längre kanter plattor 2 ökar bandbredden. Företrädesvis är avståndet wellan den första 21 och den andra 22 kanten på den andra plattan 2348217; 00-03-10 lO 15 20 25 30 513 525 ungefär Ä/4, där Ä är våglängden pà signalerna som är anordnade att tas emot/skickas.

En kapacitans skapas mellan den första plattan eller jordplanet 1 och den tredje plattan 3, såväl som en induktans i omrâdet vid den fjärde kanten 34. Denna kapacitans och denna induktans kan anpassas till justeras för antennanordningen för att transceiverkresarna i. radiokomminikationsanordningen, vilken företrädesvis uppvisar en impedans pà 50 Ohm. Nämndakapacitans justeras att justera avstàndena, kan exempelvis genom dimensionerna, formerna eller genom att arrangera ett annat dielektriskt material än luft nællan plattorna. Detta innebär att inga under förutsättning att anpassningskretsar behövs transmissionsledningen har en karaktäristisk impedans pà 50 Ohm.

Det finns flera sätt pà hur man matchar en antenn och metoden som beskrivits i stycket ovan är väldigt användbar vid frekvenser upp till ungefär 900 MHz. För frekvenser runt 1400 MHz och högre kan en utföringsform av uppfinningen av vilken ett tvärsnitt visas i figur 3 vara mer passande. I denna utföringsform är den tredje plattan 3 anordnad pà den första plattan 1 medelst ett dielektriskt stöd 6. Det finns ingen konduktiv anslutning mellan den första plattan 1 och den tredje plattan 3 vilket resulterar i en mycket smal, om någon alls, induktans mellan de två plattorna.

Utföringsformen i figur 1 är företrädesvis tillverkad genom att stansa ut de konduktiva delarna i ett stycke fràn en metallplåt och att böja arbetšštycket till den slutliga formen.

Anslutningarna vid anslutningspunkterna 13 och watningsdelarna 35 kan erhållas genom lödning eller genom arrangemanget av anslutningsorgan.

I figur 4 visas en tredje utföringsform av uppfinningen. I denna utföringsform är den 'tredje plattan 3 och organ för dess 23482b; 00-03-10 10 l5 20 25 30 513 525 koppling till den första plattan utskuren frän den första plattan 1, vilken uppvisar en motsvarande öppning 14. Denna utföringsform är företrädesvis tillverkad pà ett liknande sätt som det ovan beskrivna där den tredje plattan skärs ut i stansningssteget.

Ett tvärsnitt av utföringsformen i figur 4 tagen vid V-V visas i figur 5.

I figur 6 visas en fjärde utföringsform av uppfinningen. Denna utföringsform berör en antennanordning för funktion i nmltipla band. Den konduktiva första plattan eller jordplattan 1, den konduktiva andra plattan 2 och det konduktiva jordorganet 9 har väsentligen samma form och funktion som beskrivits ovan. Den tredje plattan 3 är anordnad med en fjärde platta 4, företrädesvis i ett stycke med den tredje plattan 3. Den fjärde plattan är rektangulär eller kvadratisk och ansluten vid en av sina kanter 41 till en del av en kant 36 pà den tredje plattan.

Nämnda del av kanten 36 är företrädesvis lokaliserad nära kanten 33 eller närmare kanten 33 än kanten 24. Den konduktiva tredje plattan har väsentligen samma form som beskrivits ovan och har funktion då den arbetar i ett första väsentligen samma frekvensband, exempelvis 900Mz. Dä den arbetar i ett andra frekvensband, exempelvis 1800MHz, kommer den fjärde plattan 4 att stràla och utföra en väsentlig del av stràlnings- (och/eller mottagnings-) funktionen hos antennanordningen, dä den väsentligen inte är täckt eller överlappad av den andra plattan.

Den fjärde plattan 4 är ansluten till transceiverkretsarna i radiokommunikationsanordningen via den tredje plattan 3 och dess anslutning vid matningsdelen 35 till nämnda transceiverkretsar.

För att en antenn enligt utföringsformen i figur 6 skall arbeta i 900 MHz bandet och 1800 Mz bandet kan den första plattan 1 ha en bredd W1 pà ungefär 70-120 mm och en längd L1 pà ungefär 60- 2348213; 00-03-10 10 15 20 25 30 513 525 70 mm. Vidare kan den endra plattan ha en bredd W2 pà ungefär 35 mm, och en längd pà ungefär 60 mm, medan den tredje plattan 3 kan ha en bredd W3 pà ungefär 25 mm, och en längd L3 pà ungefär 37mm. Avståndet mellan den första och den tredje plattan kan vara ungefär 4 mm, det största avståndet mellan den första och den andra plattan, kan 'vara ungefär 22 mm, och 'vinkeln a är företrädesvis nællan lO° och 20°. Den fjärde plattan 4 kan vara kvadratisk med en sidlängd pà 20 mm. Detta är ett exempel pà en väl fungerande antennanordning för funktion i nämnda frekvensband och vilken är anordnad ett monteras inuti ett fordon nära en ruta, exempelvis i enlighet med vad som beskrivs i samband med figur 7 och 8 nedan. Många variationer kan dock göras inom uppfinningens omfång.

I figur 7 visas en antennanordning enligt uppfinningen med dess skydd 7. Skyddet är företrädesvis tràgformad och. uppvisar en bottenvägg 71, tvà sidoväggar 72, 73, en bakre vägg 74 och en främre vägg 75. Väggarna eller delar därav, exempelvis bottenväggen och bakväggen 71, 74 kan vara netalliserade eller täckta med en ledande yta, vilken företrädesvis är ansluten till signaljord. I denna utföringsform är den första plattan 1 fäst till bottenväggen 71 så att de bildar en enhet.

I figur 8, vilket är ett tvärsnitt av utföringsformen i figur 7 tagen 'vid VIII-VIII,' visas hur antennanordningen. är ansluten till en övre del av en vindruta 8 pä ett fordon. Kanterna pä väggarna 72, 73, 74 och 75 är formade så att skyddet kommer att passa pà vindrutan 8, vilken kommer att täcka den öppna sidan av skyddet 7. Dä vindrutan pà moderna bilar ofta är mörk vid den övre delen kommer insidan av skyddet och antennelementet inte att vara synliga. Alternativt, exempelvis för fordon som inte har en mörk rand vid rutans övre del, kan den öppna sidan täckas företrädesvis fäst med en icke transpareñti eller' mörkt lock, till väggarna pà skyddet. 23482b; 00-03-10 10 15 20 25 30 513 525 10 Locket kan vara anordnat med ett klister, exempelvis en dubbelhäftande tejp, pà sidan som är vänd bort från skyddet.

Klistret används till att fästa antennanordningen till vindrutan 8.

Vidare kan höljet inkorporera radiokretsar för att behandla inkommande/utgående signaler. Ytterligare antennelement kan också vara inkorporerade i hökjet. Till exempel ytterligare antenn(er) för funktion i andra frekvensband och/eller andra sàsom GPS kan antenner till exempel för navigationssytem, inkorporeras i höljet.

De konduktiva plattorna kan fästas till skyddet pà mänga olika sätt, exempelvis kan det konduktiva jordorganet 9 eller den första 1 eller andra 2 plattan fästas till skyddet. detta kan klister. En metod för medelst ett föredragen åstadkommas fästandet är dock att använda. utskjutningen 76, företrädesvis något konisk, utskjutandes fràn skyddet och passerandes genom hälen 15 i exempelvis den första plattan. Dä utskjutningarna 76 är gjorda av exempelvis termoplastiskt material kan dom deformeras genom smältning för att fixera plattan. Alternativt kan hälen eller öppningarna 15 i plattan 'vara anordnade med tungor 16 som har V-formade ändar och som är anpassade till att gripa tag i. de företrädesvis koniska utskjutningarna 76 i en läsande funktion. Detta visas i figur 9, vilken är en förstorad horisontalprojektion av en del av den första plattan l. Då utskjutningarna är lokaliserade för att passera genom hålen eller öppningarna 15 i mer än en platta, exempelvis den första ökas stabiliteten pà l, den andra 2, den tredje 3 plattan, antennanordningen. I detta fall är det fördelaktigt om utskjutningen är anordnad med ringformiga klackar och hälen eller öppningarna är anpassade därtill sàsom visas i figur 10, vilken visar en förstorad sektion genom utskjutningen 76 till vilken den första, andra och tredje plattan säkras medelst 23482b; 00-03-10 10 15 20 25 30 513 525 ll Alternativt, för att öka V-formade tungor 16. nämnda stabiliteten, kan ett annat dielektriskt medium än luft användas mellan plattorna, exempelvis plast eller keramiskt material. Ett ytterligare alternativ för förbättring av stabiliteten är att anordna en eller flera plattor med longitudinella spàr som sträcker sig i en riktning väsentligen ortogonalt mot den första 21, den andra 22, den tredje 33 och den fjärde 34 kanten. I figur 12 visas det hur den andra plattan 2 är anordnad. med sådana spår 23.

Ytterligare fördelar med tillverkningen inkluderande stansning kan finnas dä tungorna för anslutningsorganen vid natningsdelen 35 och anslutningspunkten 13 kan bildas i samma stansningssteg som urtagningar i plattorna. En tunga vid anslutningspunkten 13 kan inkluderas i en krympanslutning där en konduktiv stödring är krympring krymps runt jordledaren och tungan. Detta visas i figur 11, vilken visar en anordnad under jordledaren och en förstorad del av den första plattan 1 fràn vilken en urtagningstunga är krympt pä transmissionsledarens jordledare.

En tunga anordnad vidj matningsdelen 35 kan tas ut fràn den tredje plattan 3 eller tas fràn omgivande delar av plåten för att bilda en del separat fràn. med integrerad xned. den tredje plattan. Denna tunga kan i sig själv krympas fast till signalledaren. 2 r _ _21 Fastän uppfinningen beskrivits medelst ovan exempel är naturligtvis många variationer möjliga inom uppfinningens omfattning. Till exempel den första, den andra, den tredje och den fjärde plattan kan ha många olika former än de beskriva, och fortfarande tillhandahålla den önskade funktionen. Den andra plattan kan exempelvis inkludera àtminstone en kilformad del och möjligen rundade hörn. 2348213; 00-03-10

Claims

15 20 25 30 513 525 12

1. PATE NTKRAV

2. En antennanordning för en radiokommunikationsanordning, innefattande: - en konduktiv första platta ( 1) som har en första yta (1 a) som är anordnad att anslutas till signaljord på radiokommunikationsanordningen, - en konduktiv andra platta (2), som har en första (21) och en andra (22) kant mitt emot varandra och som delvis begränsar en andra yta (2b) av nämnda andra platta (2), som är anordnad med ett mellanrum från den första plattan (1 ), nämnda första (1a) och andra (2b) är vända mot varandra, - ett konduktiv jordorgan (9) som förbinder den första och den andra plattan (1, 2) åtminstone längs med en del av den första kanten (21) på den andra plattan, kännetecknad av - en konduktiv tredje platta (3), som har en tredje (33) och en tjärde (34) kant mitt emot varandra och som är anordnade mellan den första och den andra plattan (1,2), - att den tredje plattan (3) som är anordnad med en matningsdel (35) vilken är anordnad att kopplas till radiokommunlkationsanordningskretsen, varigenom det åstadkoms att mottagna/sända signaler i ett första frekvensband är kapacitivt anslutna mellan den andra (2) och den tredje (3) plattan, och att den andra plattan (2) väsentligen står för antennens strålande funktion i ett första frekvensband, och där - att den tredje kanten (33) är kanten på den tredje plattan (3) som är anordnad närmast jordorganet (9), och med ett avstånd däremellan.

3. En antennanordning enligt patentkrav 1, där 20 25 30 513 525 13 - matningsdelen (35) är lokaliserad l närheten av den tredje kanten (33).

4. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-2, där - den tredje plattan (3) är konduktivt ansluten till den första plattan (1) åtminstone längs med en del av den fjärde kanten (34) på den tredje plattan (3).

5. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-3, där - den tredje plattan (3) är anordnad på den första plattan ( 1) medelst en dielektrisk bärare (6), varigenom en kapacitiv koppling mellan den tredje plattan (3) och signaljord har àstadkommits.

6. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-4, där - den första (21) och tredje (33) kanten är väsentligen parallella,

7. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-5, där - den tredje plattan är lokaliserad närmare den första plattan (1) än den andra plattan (2).

8. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-6, där - den tredje plattan (3) är fullständigt överlappad av den andra plattan (2).

9. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-7, där - den tredje plattan (3) är ansluten, vid en kant (36) mellan motsatta ändar på den tredje (33) och fjärde (34) kanten, till en konduktiv fjärde platta (4), varigenom man uppnår att mottagna/överförda signaler i ett andra frekvensband transmitteras av den fjärde plattan (4) och den första plattan (1)- 20 25 30

10.

11.

12.

13.

14.

15. 513 525 14 En antennanordning enligt patentkrav 8, där - den fjärde plattan (4) väsentligen inte överlappas av den andra plattan (2)- En antennanordning enligt något av patentkraven 8-9, där - det andra frekvensbandet har en centerfrekvens som är approximativt två gånger den i första frekvensbandet. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-10, där - den andra plattan (2) är väsentligen rektangulär, och längden på den första (21) respektive andra (22) kanten är mindre än avståndet mellan nämnda kanter. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-11, där - den första (1) och andra (2) plattan är väsentligen parallella. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-12, där - den första (1 ) och andra (2) plattan är väsentligen plana, och att planen på respektive plattor skär varandra med en vinkel o, där 0° < d í45°, och företrädesvis 8° < a <_25° . En antennanordning enligt patentkravet 13, där - cr är ungefär 10°. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-14, där - den första (1 ), andra (2), och tredje (3) plattan är bildade från en konduktiv plåt, H 20 25 30

16.

17.

18.

19.

20. 513 525 15 -nämnda första (21) och tjärde (34) kant är bildade genom böjda sektioner av nämnda plåt. En antennanordning enligt krav 15, där - den tredje plattan (3) har tagits ut från den del av den konduktiva plåten som bildar den första plattan (1). En antennanordning enligt något av patentkraven 1-16, där - åtminstone en av de konduktiva plattorna är anordnade med stabiliserande Iongitudinella spår. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-17, där - ett skydd (7) är fäst till åtminstone en av de första plattan (1), den andra plattan (2), eller det konduktiva jordelementet (9), - skyddet (7) har en öppen sida, möjligen tåckt med ett lock, locket är anordnat att fästas med den öppna sidan mot glasrutan (8). En antennanordning enligt patentkravet 18, där - skyddet (7) uppvisar innerväggar (71, 72, 73, 74), av vilka en huvuddel är täckta med en konduktiv jordyta. En antennanordning enligt något av patentkraven 1-19, där - åtminstone två av nämnda konduktiva plattor är mekaniskt säkrade till varandra med ett förutbestämt avstånd medelst åtminstone ett dielektriskt stöd.