RU2192075C1

RU2192075C1 - Planar antenna for mobile radiophone (alternatives)

Info

Publication number: RU2192075C1
Application number: RU2001113672A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Шанников; В.П. Акимов
Original assignee: Мешковский Игорь Касьянович
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: antenna-feeder engineering; radiophone antennas. SUBSTANCE: both alternatives of antenna have top and bottom rectangular electricity-conducting plates with insulating plate in- between; they are assembled to form pack for external connections. First alternative of antenna has two pairs of substrate-disposed electricity- conducting strips diverging in opposite directions and connected to longitudinal sides of bottom electricity-conducting plate residing on same substrate. In second alternative top and bottom electricity-conducting plates are interconnected on one lateral side; connected to respective points on longitudinal sides of top electricity-conducting plate disposed on insulating plate are electricity-conducting strips of first pair disposed on same plate and positioned in first longitudinal direction (in direction away from mentioned connection of electricity-conducting plates); connected to similarly arranged points on longitudinal sides of bottom electricity-conducting plate residing on supporting insulating substrate are electricity-conducting strips of second pair disposed on same substrate and positioned in longitudinal direction opposing first one. EFFECT: provision for suppressing user's head oriented radiation. 4 cl, 4 dwg

Description

Заявляемая группа изобретений относится к антенно-фидерной технике и может быть использована в конструкциях антенн, предназначенных для оснащения мобильных (сотовых, спутниковых) радиотелефонов, работающих в дециметровом диапазоне радиоволн (гигагерцовом диапазоне частот). The claimed group of inventions relates to antenna-feeder technology and can be used in antenna designs designed to equip mobile (cellular, satellite) radiotelephones operating in the decimeter range of radio waves (gigahertz frequency range).

Известно, см. , например, [1], [2], [3], применение в конструкциях мобильных радиотелефонов штыревых антенн, реализующих функции полуволновых или четвертьволновых вибраторов. Известно также применение в конструкциях мобильных радиотелефонов спиральных антенн, см., например, [4], реализующих аналогичные функции. Штыревые антенны выполняются в виде металлических стержней, в том числе телескопических, закрепляемых шарнирно или съемно на корпусах радиотелефонов. Для уменьшения своей геометрической длины штыревые антенны могут оснащаться "укорачивающими" средствами, реализованными на катушках индуктивности. Спиральные антенны обычно выполняются навитыми на жесткий или гибкий диэлектрический каркас, размещаемый внутри соответствующей жесткой или гибкой оболочки. По сравнению со штыревыми спиральные антенны имеют меньшую геометрическую длину. It is known, see, for example, [1], [2], [3], the use in the designs of mobile radiotelephones of whip antennas that realize the functions of half-wave or quarter-wave vibrators. It is also known to use spiral antennas in the designs of mobile radiotelephones, see, for example, [4], which implement similar functions. Whip antennas are made in the form of metal rods, including telescopic ones, mounted pivotally or removably on the bodies of radiotelephones. To reduce their geometric length, the whip antennas can be equipped with "shortening" means implemented on inductors. Spiral antennas are usually wound around a rigid or flexible dielectric frame housed inside an appropriate rigid or flexible shell. Compared with whip spiral antennas have a shorter geometric length.

Конструкции штыревых и спиральных антенн характеризуются простотой и надежностью, что обусловило их повсеместное применение в мобильных радиотелефонах [5]. Однако этим конструкциям присущ существенный недостаток, а именно отсутствие направленности у этих антенн приводит к облучению головы пользователя в режиме передачи, что является крайне нежелательным с медицинской точки зрения. (Здесь и ниже речь о ручных мобильных радиотелефонах, которые потребитель при разговоре держит в руке и прикладывает к уху). Поэтому при использовании мобильных радиотелефонов, оснащенных такими антеннами, приходится искать компромисс между уровнем облучения головы пользователя и дальностью действия линии связи пользователя с терминалом. Превышение допустимого уровня облучения головы пользователя может нанести вред здоровью последнего, в то же время уменьшение излучаемой радиотелефоном мощности приводит к снижению дальности действия радиотелефона. Designs of whip and helical antennas are characterized by simplicity and reliability, which led to their widespread use in mobile radiotelephones [5]. However, a significant drawback is inherent in these designs, namely, the lack of directivity of these antennas leads to irradiation of the user's head in transmission mode, which is extremely undesirable from a medical point of view. (Here and below, we are talking about hand-held mobile radiotelephones, which the consumer holds in his hand and puts it on his ear). Therefore, when using mobile radiotelephones equipped with such antennas, one has to find a compromise between the level of exposure of the user's head and the range of the user's communication line with the terminal. Exceeding the permissible level of exposure to the user's head can harm the health of the latter, while at the same time, a decrease in the power emitted by the radiotelephone reduces the range of the radiotelephone.

Стремление уменьшить габариты антенн при сохранении их эффективности приводит, в частности, к применению квадрифилярных спиральных антенн, см., например, [6], а также малогабаритных плоских антенн, выполненных на основе полосковых устройств [7] . При этом по сравнению с квадрифилярными плоские антенны на основе полосковых устройств более технологичны при изготовлении и более удобны для размещения внутри корпусов приборов. The desire to reduce the dimensions of the antennas while maintaining their effectiveness leads, in particular, to the use of quadrifilar spiral antennas, see, for example, [6], as well as small-sized flat antennas based on strip devices [7]. In comparison with quadrifilar, flat antennas based on strip devices are more technologically advanced in manufacturing and are more convenient for placement inside instrument housings.

Типичными примерами плоских антенн являются антенны, выполненные на основе несимметричных полосковых линий, см., например, [8], [9], [10]. Эти антенны широко используются, например, при приеме сигналов спутниковых радионавигационных систем GPS и/или ГЛОНАСС (диапазон частот 1,2 - 1,7 ГГц). Основным элементом таких антенн является плоский излучатель, выполненный в виде тонкой электропроводной пластины, расположенной на верхней стороне диэлектрической пластины, нижняя сторона которой полностью металлизирована. Этот нижний металлизированный слой выполняет роль экрана, за счет которого формируется односторонняя диаграмма направленности, обеспечивающая прием сигналов в верхней полусфере. Для обеспечения нужного эффекта экранирования при формировании диаграммы направленности размеры нижнего металлизированного слоя должны превышать размеры излучателя, что неизбежно увеличивает габариты антенны. Это, а также необходимость ориентации плоскости излучателя параллельно поверхности Земли для обеспечения наилучших условий приема затрудняет применение таких антенн в мобильных радиотелефонах, эксплуатируемых по типу телефонных трубок, т.е. в условиях вертикальной ориентации корпуса при работе с радиотелефоном. Typical examples of planar antennas are antennas made on the basis of asymmetric strip lines, see, for example, [8], [9], [10]. These antennas are widely used, for example, when receiving signals from satellite radio navigation systems GPS and / or GLONASS (frequency range 1.2 - 1.7 GHz). The main element of such antennas is a flat emitter made in the form of a thin conductive plate located on the upper side of the dielectric plate, the lower side of which is completely metallized. This lower metallized layer acts as a screen, due to which a one-sided radiation pattern is formed, which ensures reception of signals in the upper hemisphere. To ensure the desired shielding effect when forming the radiation pattern, the dimensions of the lower metallized layer must exceed the dimensions of the emitter, which inevitably increases the dimensions of the antenna. This, as well as the need to orient the emitter plane parallel to the Earth's surface to ensure the best reception conditions, makes it difficult to use such antennas in mobile radiotelephones operated by the type of telephone handsets, i.e. in the vertical orientation of the case when working with a radiotelephone.

Известна полосковая пакетная антенна [11], предназначенная для использования в устройствах радиосвязи, содержащая соединенные в пакет верхнюю и нижнюю электропроводные пластины, между которыми размещена диэлектрическая пластина. Верхняя и нижняя электропроводные пластины электрически соединены между собой по одной из сторон. В одном из вариантов реализации два пакета объединены в "двухэтажную" секцию, в которой пакеты развернуты друг относительно друга на 90^o. Такая "двухэтажная" антенна позволяет увеличить полосу рабочих частот и получить круговую поляризацию, что улучшает эффективность работы антенны при плохих погодных условиях, а также позволяет уменьшить излучаемую мощность. Диаграммы направленности, формируемые такой антенной, по своей форме ближе к круговым, чем к направленным, по этой причине данная антенна, как и рассмотренные выше штыревые антенны, не обеспечивает требуемую безопасность эксплуатации с медицинской точки зрения.Known strip packet antenna [11], intended for use in radio communication devices, containing connected in a package of upper and lower conductive plates, between which is placed a dielectric plate. The upper and lower electrically conductive plates are electrically interconnected on one side. In one embodiment, the implementation of the two packages are combined in a "two-story" section, in which the packages are deployed relative to each other by 90 ^o . Such a "two-story" antenna allows you to increase the operating frequency band and obtain circular polarization, which improves the efficiency of the antenna in bad weather conditions, and also reduces the radiated power. The radiation patterns generated by such an antenna are closer in shape to circular than to directional ones, for this reason this antenna, like the whip antennas discussed above, does not provide the required operational safety from a medical point of view.

В качестве прототипа для заявляемых антенн для мобильного радиотелефона выбрана конструкция плоской антенны [12], в которой реализован тот же, что и в заявляемых антеннах, конструктивный принцип, получивший название "patch antenna". Антенна-прототип предназначена для работы в гигагерцовом диапазоне частот, ее конструкция универсальна, позволяет реализовать как вариант антенны для радиотелефона, так и вариант антенны для GPS приемника. As a prototype for the inventive antennas for a mobile radiotelephone, the design of a flat antenna [12] was chosen, which implements the same design principle as the inventive antennas, called the patch antenna. The prototype antenna is designed to operate in the gigahertz frequency range, its design is universal, it allows you to implement both an antenna variant for a radiotelephone and an antenna variant for a GPS receiver.

Конструктивно антенна-прототип представляет собой плоский элемент, выполненный в виде пакета из верхней и нижней электропроводных пластин прямоугольной формы, отделенных друг от друга диэлектрической пластиной, выполненной из керамики. Верхняя электропроводная пластина служит излучателем, нижняя - экраном. Нижняя электропроводная пластина по своим размерам превосходит размеры верхней электропроводной пластины. В пакете предусмотрено сквозное отверстие для подвода коаксиального кабеля, подключаемого к электропроводным пластинам, при этом внутренний проводник коаксиального кабеля подключается к верхней электропроводной пластине, наружный - к нижней электропроводной пластине. Форма боковых сторон верхней электропроводной пластины выполнена зубчатой, что облегчает процесс технологической подстройки антенны (за счет подрезания зубцов). Верхняя и нижняя электропроводные пластины выполняются на диэлектрической пластине методом толстопленочной технологии. Structurally, the prototype antenna is a flat element made in the form of a package of the upper and lower electrically conductive plates of a rectangular shape, separated from each other by a dielectric plate made of ceramic. The upper electrically conductive plate serves as a radiator, the lower - a screen. The lower conductive plate is larger in size than the upper conductive plate. The package provides a through hole for supplying a coaxial cable connected to the conductive plates, while the inner conductor of the coaxial cable is connected to the upper conductive plate, the outer one to the lower conductive plate. The shape of the sides of the upper electrically conductive plate is serrated, which facilitates the process of technological adjustment of the antenna (due to cutting teeth). The upper and lower conductive plates are made on a dielectric plate by the method of thick-film technology.

В антенне-прототипе формируется односторонняя диаграмма направленности, аналогичная по своему виду диаграммам направленности антенн на основе несимметричных полосковых линий. Вследствие этого антенна-прототип требует соответствующей пространственной ориентации, а именно наилучший результат достигается в том случае, когда плоскость антенны параллельна плоскости Земли. Необходимость такой пространственной ориентации является недостатком, делающим неудобным размещение антенны-прототипа внутри плоского продолговатого корпуса мобильного радиотелефона, который потребитель при разговоре держит в руке и прикладывает к уху. In the prototype antenna, a one-sided radiation pattern is formed, similar in appearance to the antenna patterns on the basis of asymmetric strip lines. As a result, the prototype antenna requires an appropriate spatial orientation, namely, the best result is achieved when the plane of the antenna is parallel to the plane of the Earth. The need for such a spatial orientation is a disadvantage, which makes it inconvenient to place the prototype antenna inside the flat elongated case of a mobile radiotelephone, which the consumer holds in his hand and puts on his ear.

Задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является создание новых разновидностей конструкций плоских антенн для мобильного радиотелефона, адаптированных для размещения в плоском продолговатом корпусе радиотелефона и одновременно обеспечивающих защиту пользователя от радиоизлучения за счет асимметричного распределения напряженности поля в ближней зоне. The task to which the claimed inventions are directed is the creation of new varieties of flat antenna designs for a mobile radiotelephone, adapted for placement in a flat oblong radiotelephone housing and at the same time protecting the user from radio emission due to the asymmetric distribution of field strength in the near field.

Сущность заявляемого изобретения по первому варианту состоит в том, что в плоской антенне для мобильного радиотелефона, содержащей соединенные в виде пакета верхнюю и нижнюю электропроводные пластины прямоугольной формы, отделенные друг от друга диэлектрической пластиной и выполненные с обеспечением возможности осуществления внешнего подключения, в отличие от прототипа к обеим продольным боковым сторонам нижней электропроводной пластины, расположенной на несущей диэлектрической подложке, подключены расположенные на этой же несущей диэлектрической подложке и расходящиеся в противоположных продольных направлениях две пары электропроводных полосок, образующих электрические вибраторы для подавления излучения в направлении "от нижней электропроводной пластины", которое соответствует направлению "в сторону пользователя" при продольном расположении этой антенны в плоском продолговатом корпусе мобильного радиотелефона. The essence of the invention according to the first embodiment is that in a flat antenna for a mobile radiotelephone, containing connected in the form of a package of the upper and lower conductive plates of a rectangular shape, separated from each other by a dielectric plate and made with the possibility of external connection, in contrast to the prototype to both longitudinal lateral sides of the lower conductive plate located on the carrier dielectric substrate are connected located on the same carrier dielectric substrate and two pairs of conductive strips diverging in opposite longitudinal directions that form electric vibrators for suppressing radiation in the direction “from the lower conductive plate”, which corresponds to the direction “toward the user” with a longitudinal arrangement of this antenna in a flat oblong housing of a mobile radiotelephone.

Сущность заявляемого изобретения по второму варианту состоит в том, что в плоской антенне для мобильного радиотелефона, содержащей соединенные в виде пакета верхнюю и нижнюю электропроводные пластины прямоугольной формы, отделенные друг от друга диэлектрической пластиной и выполненные с обеспечением возможности осуществления внешнего подключения, в отличие от прототипа верхняя и нижняя электропроводные пластины соединены между собой с одной поперечной боковой стороны, к соответствующим точкам на обеих продольных боковых сторонах верхней электропроводной пластины, расположенной на диэлектрической пластине, подключены расположенные на этой же диэлектрической пластине и ориентированные в первом продольном направлении - в направлении от указанной стороны соединения между собой верхней и нижней электропроводных пластин - электропроводные полоски первой пары, к аналогично расположенным точкам на обеих продольных боковых сторонах нижней электропроводной пластины, расположенной на несущей диэлектрической подложке, подключены расположенные на этой же несущей диэлектрической подложке и ориентированные во втором продольном направлении, противоположном первому, электропроводные полоски второй пары, образующие совместно с электропроводными полосками первой пары электрические вибраторы для подавления излучения в направлении "от нижней электропроводной пластины", которое соответствует направлению "в сторону пользователя" при продольном расположении этой антенны в плоском продолговатом корпусе мобильного радиотелефона и ориентации стороны соединения верхней и нижней электропроводных пластин в сторону нижней части указанного корпуса. The essence of the invention according to the second embodiment is that in a flat antenna for a mobile radiotelephone, containing connected in the form of a package of the upper and lower conductive plates of a rectangular shape, separated from each other by a dielectric plate and made possible external connection, unlike the prototype the upper and lower electrically conductive plates are interconnected from one transverse lateral side, to the corresponding points on both longitudinal lateral sides in of the upper conductive plate located on the dielectric plate, connected are located on the same dielectric plate and oriented in the first longitudinal direction - in the direction from the indicated side of the connection between the upper and lower conductive plates - conductive strips of the first pair, to similarly located points on both longitudinal side the sides of the lower conductive plate located on the carrier dielectric substrate are connected located on the same carrier die ctric substrate and oriented in the second longitudinal direction opposite to the first, the conductive strips of the second pair, forming together with the conductive strips of the first pair of electric vibrators to suppress radiation in the direction "from the lower conductive plate", which corresponds to the direction "towards the user" with a longitudinal arrangement of this antennas in a flat oblong case of a mobile radiotelephone and orientation of the side of the connection of the upper and lower conductive plates side of the bottom of the specified case.

Подключение электропроводных полосок к нижней электропроводной пластине в первом варианте и подключение электропроводных полосок к верхней электропроводной пластине во втором варианте осуществляется преимущественно через реактивные элементы, выполняющие функцию настроечных элементов для подстройки диаграммы направленности. The connection of the conductive strips to the lower conductive plate in the first embodiment and the connection of the conductive strips to the upper conductive plate in the second embodiment is carried out mainly through reactive elements that perform the function of tuning elements to adjust the radiation pattern.

Сущность заявляемых изобретений, их основные конструктивные особенности и возможность практической реализации поясняются иллюстративными материалами, представленными на фиг.1 - 4. The essence of the claimed inventions, their main design features and the possibility of practical implementation are illustrated by illustrative materials presented in figures 1 to 4.

На фиг.1 представлен схематический чертеж, поясняющий основные конструктивные особенности заявляемой антенны по первому варианту (вид сверху);
на фиг 2 - схематический чертеж, поясняющий основные конструктивные особенности заявляемой антенны по второму варианту (вид сверху);
на фиг. 3 - схематический чертеж, поясняющий подключение коаксиального кабеля (вид в разрезе, относящийся к первому варианту);
на фиг.4 - диаграмма направленности в децибелах в азимутальной плоскости (направление 180 градусов соответствует направлению в сторону головы пользователя).Figure 1 presents a schematic drawing explaining the main structural features of the inventive antenna according to the first embodiment (top view);
in Fig.2 is a schematic drawing explaining the main structural features of the inventive antenna according to the second embodiment (top view);
in FIG. 3 is a schematic drawing explaining the connection of a coaxial cable (sectional view relating to the first embodiment);
figure 4 - radiation pattern in decibels in the azimuthal plane (the direction of 180 degrees corresponds to the direction toward the head of the user).

Заявляемая плоская антенна для мобильного радиотелефона в обоих вариантах выполнения (фиг.1, 2, 3) содержит соединенные в виде пакета верхнюю 1 и нижнюю 2 электропроводные пластины прямоугольной формы, расположенные друг над другом на несущей диэлектрической подложке 3 и отделенные друг от друга диэлектрической пластиной 4. Верхняя 1 и нижняя 2 электропроводные пластины выполнены с обеспечением возможности осуществления внешнего подключения. В обоих вариантах возможность внешнего подключения обеспечивается выполнением в электропроводных пластинах 1 и 2, а также в несущей диэлектрической подложке 3 и диэлектрической пластине 4 общего сквозного отверстия 5. The inventive flat antenna for a mobile radiotelephone in both embodiments (FIGS. 1, 2, 3) comprises rectangular upper shape 1 and lower 2 connected in the form of a packet, located one above the other on a supporting dielectric substrate 3 and separated by a dielectric plate 4. The upper 1 and lower 2 conductive plates are made with the possibility of external connection. In both cases, the possibility of external connection is provided by performing in the conductive plates 1 and 2, as well as in the carrier dielectric substrate 3 and the dielectric plate 4 of a common through hole 5.

В первом варианте (фиг. 1) к продольным боковым сторонам 6 и 7 нижней электропроводной пластины 2, расположенной на несущей диэлектрической подложке 3, подключены расположенные на этой же диэлектрической подложке 3 и расходящиеся в противоположных продольных направлениях (вдоль продольной оси 8) две пары электропроводных полосок 9, 10 и 11, 12. In the first embodiment (Fig. 1), two pairs of electrically conductive are connected to the longitudinal lateral sides 6 and 7 of the lower conductive plate 2 located on the carrier dielectric substrate 3, located on the same dielectric substrate 3 and diverging in opposite longitudinal directions (along the longitudinal axis 8) strips 9, 10 and 11, 12.

Во втором варианте (фиг.2) верхняя 1 и нижняя 2 электропроводные пластины соединены между собой с поперечной боковой стороны 13. Практически это соединение может быть осуществлено, например, с помощью полоски фольги, припаиваемой со стороны 13 к электропроводным пластинам 1 и 2, или металлизации стороны 13. Кроме этого, к соответствующим точкам на продольных боковых сторонах 14 и 15 верхней электропроводной пластины 1 подключены электропроводные полоски 16 и 17, образующие первую пару электропроводных полосок. Электропроводные полоски 16 и 17 расположены на диэлектрической пластине 4 и ориентированы в первом продольном направлении, а именно в направлении от стороны 13 соединения между собой верхней 1 и нижней 2 электропроводных пластин. К аналогично расположенным точкам на продольных боковых сторонах 6 и 7 нижней электропроводной пластины 2 подключены электропроводные полоски 18 и 19, образующие вторую пару электропроводных полосок. Электропроводные полоски 18 и 19 расположены на несущей диэлектрической подложке 3 и ориентированы во втором продольном направлении, противоположном первому. In the second embodiment (figure 2), the upper 1 and lower 2 conductive plates are interconnected from the transverse lateral side 13. Practically this connection can be made, for example, using a strip of foil soldered from side 13 to the conductive plates 1 and 2, or metallization of side 13. In addition, to the corresponding points on the longitudinal side sides 14 and 15 of the upper conductive plate 1 are connected conductive strips 16 and 17, forming the first pair of conductive strips. The conductive strips 16 and 17 are located on the dielectric plate 4 and are oriented in the first longitudinal direction, namely in the direction from the side 13 of the connection between the upper 1 and lower 2 of the electrical conductive plates. To similarly located points on the longitudinal lateral sides 6 and 7 of the lower conductive plate 2 are connected conductive strips 18 and 19, forming a second pair of conductive strips. The conductive strips 18 and 19 are located on the carrier dielectric substrate 3 and are oriented in a second longitudinal direction opposite to the first.

В первом варианте пары электропроводных полосок 9, 10 и 11, 12, а во втором варианте пары электропроводных полосок 16, 17 и 18, 19 образуют электрические вибраторы для подавления излучения в направлении "от нижней электропроводной пластины 2". Это направление соответствует направлению "в сторону пользователя" при продольном размещении заявляемой антенны в плоском продолговатом корпусе мобильного радиотелефона (не показано), при этом для второго варианта сторона 13 соединения верхней 1 и нижней 2 электропроводных пластин ориентируется в сторону нижней части указанного корпуса. In the first embodiment, the pairs of electrically conductive strips 9, 10 and 11, 12, and in the second embodiment, the pairs of electrically conductive strips 16, 17 and 18, 19 form electric vibrators to suppress radiation in the direction "from the lower electrically conductive plate 2". This direction corresponds to the direction "toward the user" with the longitudinal placement of the inventive antenna in a flat elongated casing of a mobile radiotelephone (not shown), while for the second embodiment, the side 13 of the connection of the upper 1 and lower 2 conductive plates is oriented towards the lower part of the specified housing.

В обоих вариантах несущая диэлектрическая подложка 3 выполняется, например, из стеклотекстолита, а диэлектрическая пластина 4 - из радиочастотной керамики со значением диэлектрической проницаемости ε ≈ 20. Выполнение диэлектрической пластины 4 из радиочастотной керамики (ε ≈ 20) позволяет уменьшить размеры антенны до такой степени, что она свободно размещается внутри стандартного плоского прямоугольного корпуса мобильного радиотелефона, при этом, в частности, в выделенных для мобильной радиосвязи частотных диапазонах 900/1800 МГц обеспечиваются рабочие полосы соответственно 10/20 МГц. In both versions, the carrier dielectric substrate 3 is made, for example, of fiberglass, and the dielectric plate 4 is made of radio-frequency ceramic with a dielectric constant ε ≈ 20. The implementation of the dielectric plate 4 made of radio-frequency ceramic (ε ≈ 20) makes it possible to reduce the size of the antenna to such an extent that it is freely placed inside a standard flat rectangular case of a mobile radiotelephone, while, in particular, in the frequency ranges 900/1800 MHz allocated for mobile radio, providing operating strips are respectively the 10/20 MHz.

Выполнение электропроводных пластин 1, 2 и электропроводных полосок 9 -12 (первый вариант, фиг. 1) и 16 - 19 (второй вариант, фиг.2) может быть реализовано любым из известных методов, применяемых в полосковой технике, например методами толстопленочной или тонкопленочной технологии. При этом в первом варианте на диэлектрической пластине 4 формируется верхняя электропроводная пластина 1, а на несущей диэлектрической подложке 3 - нижняя электропроводная пластина 2 и электропроводные полоски 9 - 12. Во втором варианте на диэлектрической пластине 4 формируется верхняя электропроводная пластина 1 и электропроводные полоски 16 и 17, а на несущей диэлектрической подложке 3 - нижняя электропроводная пластина 2 и электропроводные полоски 18 и 19. The implementation of the conductive plates 1, 2 and conductive strips 9-12 (first option, Fig. 1) and 16-19 (second option, Fig.2) can be implemented by any of the known methods used in strip technology, for example, methods of thick-film or thin-film technology. In this case, in the first embodiment, the upper conductive plate 1 is formed on the dielectric plate 4, and the lower conductive plate 2 and the conductive strips 9 - 12 are formed on the carrier dielectric substrate 3. In the second embodiment, the upper conductive plate 1 and the conductive strips 16 and are formed on the dielectric plate 4 17, and on the carrier dielectric substrate 3, the lower conductive plate 2 and the conductive strips 18 and 19.

Подключение электропроводных полосок 9 - 12 к нижней электропроводной пластине 2 в первом варианте и подключение электропроводных полосок 16 - 17 к верхней электропроводной пластине 1 во втором варианте осуществляется, преимущественно, через реактивные элементы 20, выполняющие функцию настроечных (подборных) элементов для подстройки диаграммы направленности. Реактивные элементы 20 представляют собой, например, малогабаритные, предназначенные для поверхностного монтажа индуктивные или емкостные электрорадиоэлементы, впаиваемые в местах подключения электропроводных полосок к электропроводным пластинам в соответствующих разрывах металлизации. The connection of the conductive strips 9 to 12 to the lower conductive plate 2 in the first embodiment and the connection of the conductive strips 16 to 17 to the upper conductive plate 1 in the second embodiment is carried out mainly through reactive elements 20, which perform the function of tuning (pick-up) elements for adjusting the radiation pattern. Reactive elements 20 are, for example, small-sized, surface mounted inductive or capacitive electro-radio elements soldered at the points of connection of the conductive strips to the conductive plates in the corresponding metallization breaks.

Полученные таким образом компоненты соединяются в пакет, например склеиваются. The components thus obtained are combined into a package, for example, glued together.

В обоих вариантах длина и ширина верхней электропроводной пластины 1 соответствуют длине и ширине нижней электропроводной пластины 2 - в большинстве практически значимых случаев они одинаковы. (На фиг.1, 2 нижняя электропроводная пластина 2 условно изображена несколько большей, чем верхняя электропроводная пластина 1, что сделано для повышения наглядности чертежей). Конкретные размеры электропроводных пластин 1, 2 и толщина диэлектрической пластины 4 определяются для каждого из вариантов исходя из требуемого диапазона рабочих частот, при этом во втором варианте соответствующие характеристики обеспечиваются при уменьшенных (примерно вдвое) размерах электропроводных пластин 1 и 2. In both cases, the length and width of the upper conductive plate 1 correspond to the length and width of the lower conductive plate 2 - in most practically significant cases they are the same. (In figures 1, 2, the lower conductive plate 2 is conditionally shown slightly larger than the upper conductive plate 1, which is done to increase the visibility of the drawings). The specific dimensions of the conductive plates 1, 2 and the thickness of the dielectric plate 4 are determined for each of the options based on the required range of operating frequencies, while in the second embodiment, the corresponding characteristics are provided with reduced (about half) the size of the conductive plates 1 and 2.

Конкретные размеры электропроводных полосок 9-12 (первый вариант) и 16-19 (второй вариант), а также места их подсоединения к соответствующим электропроводным пластинам 1, 2 определяются, например, экспериментально, исходя из требуемого вида диаграммы направленности. The specific dimensions of the conductive strips 9-12 (first option) and 16-19 (second option), as well as the places of their connection to the corresponding conductive plates 1, 2, are determined, for example, experimentally, based on the desired type of radiation pattern.

Конкретные номиналы индуктивности (емкости) реактивных элементов 20 подбираются в процессе настройки изготовленной антенны. The specific values of the inductance (capacitance) of the reactive elements 20 are selected in the process of tuning the manufactured antenna.

Представленный на фиг.3 пример иллюстрирует наиболее значимый для практики случай осуществления внешнего подключения антенны с помощью коаксиального кабеля 21, подводимого к электропроводным пластинам 1 и 2 через сквозное отверстие 5. При этом верхняя электропроводная пластина 1 подключается к внутреннему проводнику 22 коаксиального кабеля 20, а нижняя электропроводная пластина 2 - к его наружному проводнику 23. Выбор оптимального места для сквозного отверстия 5, а также выбор оптимального уровня возбуждения антенны может быть осуществлен, например, экспериментально. The example shown in Fig. 3 illustrates the most significant practical case of external connection of the antenna using a coaxial cable 21 connected to the conductive plates 1 and 2 through the through hole 5. In this case, the upper conductive plate 1 is connected to the inner conductor 22 of the coaxial cable 20, and the lower conductive plate 2 to its outer conductor 23. The choice of the optimal location for the through hole 5, as well as the choice of the optimal level of excitation of the antenna can be carried out, n example, experimentally.

В качестве примера формируемых заявляемыми антеннами диаграмм направленности на фиг.4 и 5 представлены диаграммы направленности в азимутальной и угломестной плоскостях, полученные на макете антенны по первому варианту при работе на частоте 900 МГц. Диаграмма направленности в азимутальной плоскости (фиг. 4) имеет явно выраженный минимум в направлении "от нижней электропроводной пластины 2" (в направлении головы пользователя при работе с радиотелефоном) и максимум в противоположном направлении, т.е. в направлении "от верхней электропроводной пластины 1". Аналогичные диаграммы направленности имеет антенна по второму варианту, при этом ее размеры, как отмечалось выше, могут быть уменьшены вдвое Тем самым, в заявляемых антеннах формируется область со слабым излучением в направлении головы пользователя и сильным излучением в противоположном направлении. Такое асимметричное распределение напряженности поля в ближней зоне - в зоне головы пользователя - в заявляемых антеннах получено за счет наложения полей, создаваемых комбинацией излучателей, реализованных на электропроводных пластинах и электропроводных полосках, а не за счет экранирования, как в антенне-прототипе. За счет этого, заявляемые антенны, по сравнению с антенной-прототипом, могут быть реализованы с существенно меньшими размерами по ширине (длина при этом определяется продольными электропроводными полосками), что делает заявляемые антенны удобными для размещения в плоском продолговатом корпусе радиотелефона. As an example, radiation patterns generated by the claimed antennas in FIGS. 4 and 5 show radiation patterns in the azimuthal and elevation planes obtained on the antenna layout according to the first embodiment when operating at a frequency of 900 MHz. The directivity pattern in the azimuthal plane (Fig. 4) has a pronounced minimum in the direction "from the lower conductive plate 2" (in the direction of the user's head when working with a cordless telephone) and a maximum in the opposite direction, i.e. in the direction "from the upper conductive plate 1". The antenna pattern according to the second embodiment has similar radiation patterns, while its dimensions, as noted above, can be halved. Thus, in the inventive antennas an area is formed with weak radiation in the direction of the user's head and strong radiation in the opposite direction. Such an asymmetric distribution of field strength in the near field - in the area of the user's head - in the claimed antennas is obtained by superimposing fields created by a combination of emitters implemented on conductive plates and conductive strips, and not due to shielding, as in the prototype antenna. Due to this, the claimed antennas, in comparison with the prototype antenna, can be implemented with significantly smaller dimensions in width (the length is determined by the longitudinal conductive strips), which makes the claimed antennas convenient for placement in a flat oblong radiotelephone casing.

Таким образом, заявляемые антенны обеспечивают требуемое снижение интенсивности излучения в направлении головы пользователя и увеличение интенсивности излучения (приема) в противоположном направлении, при этом конструкция антенн адаптирована для размещения в плоском продолговатом корпусе радиотелефона. Thus, the inventive antennas provide the desired reduction in radiation intensity in the direction of the user's head and an increase in radiation intensity (reception) in the opposite direction, while the antenna design is adapted for placement in a flat oblong radiotelephone housing.

Рассмотренное показывает, что заявляемое изобретение в обоих рассмотренных вариантах осуществимо, промышленно применимо и решает поставленную задачу создания новых разновидностей конструкций плоских антенн для мобильного радиотелефона, адаптированных для размещения в плоском прямоугольном корпусе радиотелефона и одновременно обеспечивающих защиту пользователя от радиоизлучения. The above shows that the claimed invention in both considered variants is feasible, industrially applicable and solves the task of creating new varieties of flat antenna designs for a mobile radiotelephone, adapted for placement in a flat rectangular case of a radiotelephone and at the same time protecting the user from radio emission.

Источники информации
1. Патент США (US) 5170173, кл. Н 01 Q 1/24, опубл. 08.12.1992.Sources of information
1. US patent (US) 5170173, CL H 01 Q 1/24, publ. 12/08/1992.

2. Патент США (US) 5218370, кл. Н 01 Q 1/24, опубл. 08.06.1993. 2. US Patent (US) 5218370, CL H 01 Q 1/24, publ. 06/08/1993.

3. Патент США (US) 5214434, кл. H 01 Q 1/24, опубл. 25.05,1993. 3. US patent (US) 5214434, CL. H 01 Q 1/24, publ. 05/25/1993.

4. Заявка РСТ (WO) 94/14207, кл. Н 01 Q 1/22, 1/36, опубл. 23.06.1994. 4. PCT Application (WO) 94/14207, CL H 01 Q 1/22, 1/36, publ. 06/23/1994.

5. Каменецкий М. В., Заикин В.А. Радиотелефоны /Санкт-Петербург, из-во "Наука и техника", 2000, с. 8-10. 5. Kamenetsky M.V., Zaikin V.A. Radiotelephones / St. Petersburg, from the "Science and Technology", 2000, p. 8-10.

6. Патент США (US) 5349365, кл. H 01 Q 11/08, 1/36, опубл. 20.09.1994. 6. US Patent (US) 5349365, CL H 01 Q 11/08, 1/36, publ. 09/20/1994.

7. Полосковые платы и узлы. Проектирование и изготовление. / Е.П.Котов, В. Д Каплун, А. А. Тер-Маркарян, В.П.Лисицын, Ю П.Фаянс. - М., Сов. Радио, 1979, с. 96-99. 7. Strip boards and nodes. Design and manufacturing. / E.P. Kotov, V. D Kaplun, A.A. Ter-Markaryan, V.P. Lisitsyn, Yu. P. Faience. - M., Sov. Radio, 1979, p. 96-99.

8. Патент США (US) 3972049, кл. H 01 Q 1/38, опубл. 27.07.1976. 8. US patent (US) 3972049, CL H 01 Q 1/38, publ. 07/27/1976.

9. Патент США (US) 5323168, кл. H 01 Q 1/38, опубл. 21.06.1994. 9. US patent (US) 5323168, CL. H 01 Q 1/38, publ. 06/21/1994.

10. Патент РФ (RU) 2067341, кл, H 01 Q 1/38, 9/04, опубл. 27.09.1996. 10. Patent of the Russian Federation (RU) 2067341, cells, H 01 Q 1/38, 9/04, publ. 09/27/1996.

11. Патент США (US) 5945950, кл. Н 01 Q 1/38, опубл. 31.08.1999. 11. US patent (US) 5945950, CL. H 01 Q 1/38, publ. 08/31/1999.

12. Патент США (US) 5245745, кл. Н 01 Р 11/00, опубл. 21.09.1993. 12. US Patent (US) 5245745, CL H 01 P 11/00, publ. 09/21/1993.

Claims

1. A flat antenna for a mobile radiotelephone, comprising a top and bottom rectangular conductive plate connected in the form of a packet, separated from each other by a dielectric plate and configured to provide external connectivity, characterized in that to both longitudinal lateral sides of the lower conductive plate located on carrier dielectric substrate connected to located on the same carrier dielectric substrate and diverging in opposite longitudinal directions for e pair of conductive strips forming the electric vibrators for suppressing radiation in the direction from the lower conductive plate, which corresponds to the direction towards the user when the longitudinal location of the antenna in a flat elongated body mobile radiotelephone.

2. A flat antenna for a mobile radiotelephone according to claim 1, characterized in that the connection of the conductive strips to the lower conductive plate is carried out mainly through reactive elements that perform the function of tuning elements to adjust the radiation pattern.

3. A flat antenna for a mobile radiotelephone, comprising a top and bottom rectangular conductive plate connected in the form of a packet, separated by a dielectric plate and configured to provide external connectivity, characterized in that the upper and lower conductive plates are interconnected with one transverse side, to the corresponding points on both longitudinal side sides of the upper conductive plate located on the dielectric plate, s located on the same dielectric plate and oriented in the first longitudinal direction - in the direction from the indicated side of the connection of the upper and lower conductive plates to each other - conductive strips of the first pair, to similarly located points on both longitudinal lateral sides of the lower conductive plate located on the carrier dielectric the substrate, connected located on the same carrier dielectric substrate and oriented in the second longitudinal direction, opposite Ohm the first, the conductive strips of the second pair, forming together with the conductive strips of the first pair of electric vibrators to suppress radiation in the direction from the bottom of the conductive plate, which corresponds to the direction toward the user with a longitudinal arrangement of this antenna in a flat oblong housing of the mobile radiotelephone and the orientation of the connection side of the upper and lower conductive plates toward the lower part of the specified housing.

4. A flat antenna for a mobile radiotelephone according to claim 3, characterized in that the connection of the conductive strips to the upper conductive plate is carried out mainly through reactive elements that perform the function of tuning elements for adjusting the radiation pattern.