SE504342C2 - Anordning vid antenn - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 504 342 PROBLEMLÖSNING Den till grund för uppfinningen liggande målsättningen uppnås om den inledningsvis angivna anordningen kännetecknas därav att en med jord förbunden ledare sträcker sig utefter spiral- ens utbredning för att bilda en efter spiralen distribuerad kapacitans med denna.

I en första utföringsform har spiralen i huvudsak skruvlinje- form medan den med jord förbundna ledaren är anordnad kon- centriskt i spiralen.

I en andra utföringsform är spiralen i huvudsak plan, vilket även gäller den med jord förbundna ledaren, vilken har en ytterkontur, som ungefärligen följer spiralens ytterkontur.

Ytterligare fördelar uppnås enligt uppfinningen om uppfin- ningsföremålet även ges ett eller flera av särdragen enligt patentkraven 4-12.

SAMANSTÄLLNING ÖVER RITNINGSFIGURER Uppfinningen skall nu beskrivas närmre under hänvisning till bifogade ritningar. På dessa visar: fig l ett elektriskt ekvivalent schema för uppfinningen, fig 2 en modifierad utföringsform av uppfinningen enligt fig 1, fig 3 ett praktiskt utförande av uppfinningen enligt fig l, fig 4 ett praktiskt utförande av uppfinningen enligt fig 2, fig 5 en alternativ utföringsform av uppfinningen, och fig 6 en delförstoring av fig 5. 10 15 20 25 30 35 504 342 FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I fig 1 avser hänvisningsbeteckningen 1 en radiator, vilken är galvaniskt kopplad till ena änden av en spiralformad ledare eller spole 2, dvs en induktans. Spolen 2 har en mat- ningspunkt 3 via vilken den är ansluten till en sändare/mot- tagare 4. I anslutning till spolen 2 är det anordnat en med jord 5 förbunden ledare 6, vilken sträcker sig utefter spolen 2 och har i huvudsak samma utbredning som denna. Härigenom bildas mellan spolen 2 och den med jord förbundna ledaren 6 en utefter spolen distribuerad kapacitans. Spolen 2 och den med jord förbundna ledaren 6 bildar ett anpassningsnät, som transformerar radiatorns högre impedans till ett värde i storleksordningen 50 ohm, vilket överensstämmer med sändaren/ mottagarens 50 ohm, Anordningen enligt fig l kan arbeta både som kvartsvàgsantenn och halvvågsantenn. Om antennen är avstämd för 800 MHz bandet och kvartsvågsdrift kommer den som halvvågsantenn att vara avstämd för ca 1600 MHz, dvs ungefärligen 2 gånger den lägre frekvensen.

I fig 2 visas en variant av uppfinningen där förhållandet mellan resonansfrekvenserna vid halvvågsdrift och kvartsvågs- drift avviker från 2. Detta har åstadkommits genom en för- flyttning av matningspunkten 3 utefter spolen 2 så att spolen sträcker sig på båda sidor om matningspunkten. Pga den extra impedans som åstadkommas av den fria delen 7 av spolen 2 ses radiatorn l elektriskt längre än vad den i realiteten är.

Detta innebär att den blir resonant vid en lägre frekvens än vad som skulle varit fallet vid en ren kvartsvågsradiator.

Vid halvvågsdrift åstadkommer den extra kapacitansen att spolen ses som kortare än vad som skulle vara fallet för en ren halvvågsanpassning. Detta ger en kortare antenn, varför resonansfrekvensen blir högre än vad som skulle vara fallet vid en ren halvvågsantenn. Genom lämplig dimensionering är det således möjligt att låta antennen arbeta som kvartsvågs- 10 15 20 25 30 35 504 342 4 antenn i 800 Mhz bandet medan den arbetar som halvvågsantenn i 1900 HMz bandet. Förhållandet mellan de båda frekvenserna är här större än 2.

I fig 3 visas ett exempel på en fysisk uppbyggnad av en anordning enligt fig l. Antennen enligt fig 3 har en i appa- raten jordad hylsa 8, med en invändig isolator 9. Kon- centriskt genom isolatorn sträcker sig ett kontaktstift 17, vilket på hylsans 8 ovansida övergår i en spiralformad ledare, företrädesvis skruvlinjeformad, eller en spole 10.

Vid spolens 10 övre ända är själva radiatorn ansluten och i denna utföringsform är den utformad såsom ett spröt ll.

Lämpligen är spolen 10 utformad som en cylindrisk helix med konstant stigning utefter längden och sprötet sträcker sig längs spolens axelriktning.

Den i fig l med 6 betecknade, jordade ledaren motsvaras i fig 3 av en rak ledare 12, vilken är anordnad invändigt i spolen 10. Ledaren 12 sträcker sig koncentriskt utefter hela spolens längd och bildar därmed en utöver spolen kontinuerligt distribuerad kapacitans med denna. Lämpligen är ledaren 12 omgiven av ett rör eller en hylsa av ett dielektriskt mate- rial så att därigenom kapacitansen kan ökas. Röret består exempelvis av polytetrafluoreten (vilket säljes under varu- märket Teflon) och kan tjäna som lindningsstöd när spolen 10 lindas därpå. Ledaren 12 är i sin undre ände galvaniskt an- sluten till den jordade hylsan 8. Det framgår också att ledaren 12 och sprötet ll lämpligen är koaxiella eller unge- färligen koaxiella med varandra.

I den högra delen av fig 3 visas hur den jordade hylsan 8 är införd i en i apparatens hölje 13 anordnad sockel 14, vilken har en mekanisk kopplingsanordning med fjädrande tungor för insnäppning i ett omkringgående spår 15 i hylsan 8. Det fram- går också att hela antennanordningen kan vara ingjuten i ett isolerande skyddshölje, vilket indikeras av den streckade linjen 16. 10 15 20 25 30 35 504 342 5 I ett praktiskt utförande av antennen enligt figurerna 1 och 3 har denna i halvvágsutförande en sprötlängd pá ca 110 mm i 900 MHz bandet och ca 50 mm i 1800 MHz bandet. Tráddiametern i sprötet 11 och i spolen 10 är ca 0,8 mm och spolen har en innerdiameter pà ca 1,5 mm. Vid avstämning till 1800 MHz har spolen ca 7 varv medan varvantalet är ca 12 vid 900 MHz.

I fig 4 visas ett exempel på den fysiska uppbyggnaden av en anordning enligt fig 2. Skillnaden konstruktionsmässigt mot anordningen enligt fig 3 är endast den att kontaktstiftet 17 är förlängt uppåt och har ett parti 18, som sträcker sig upp pá utsidan längs en del av spolen 10. Härigenom kommer mat- ningspunkten 3 att vara belägen mellan spolens ändar, varför spolen får ett undre parti 7, som slutar blint. även i denna utföringsform sträcker sig den koncentriskt anordnade och med jord förbundna ledaren 12 utefter hela spolens längd och bildar därför en kontinuerligt utefter spolen distribuerad kapacitens bade med spolens övre parti och med dess undre parti 7. Ledaren 12 är lämpligen även i detta utförande om- given av ett rör eller en hylsa av dielektriskt material, pà vilken hylsa den spiralformade ledaren 7 och 10 är lindad.

Av den högra delen av fig 4 framgår att även denna utförings- form kan ha ett yttre, isolerande skyddshölje, vilket illu- streras av den streckade linjen 16.

I ett praktiskt utförande av antennen enligt fig 2 och 4 är sprötlängden vid halvvágsdrift och 1800 MHz samt vid kvarts- vàgsdrift och 900 MHz ca 50 mm. Spolen 10 har totalt ca 10 varv varav den undre fritt slutande delen 7 upptar ca 2 varv. Tráddiametern i sprötet ll och spolen 10 är 0,8 mm och spolen har en innerdiameter på 1,5 mm.

ALTERNATIVA UTFÖRINGSFORMER I fig 5 och 6 visas en modifierad utföringsform av uppfin- ningsföremàlet. Denna modifierade utföringsform kan i elek- 10 15 20 25 30 35 504 342 6 triskt hänseende vara utförd såväl enligt fig l som enligt fig 2.

Av fig S framgår att antennen i denna utföringsform har en jordad hylsa 8 med en invändig isolator 9 samt ett kontakt- stift 17. Vid hylsans 8 övre ände finns en i radiell riktning utskjutande fläns 19 på vilken vilar en bricka eller skiva 20 av isolerande material. Skivan 20 har på sin undersida en metallbeläggning 21, som väsentligen kontinuerligt täcker hela skivans undersida. Metallbeläggningen 21 är förbunden galvaniskt med hylsan 8 och dess fläns 19, exempelvis genom lödning 22.

På ovansidan av skivan 20 är det anordnat en spiralformad ledare 23, vilken är plan och vilken är fäst på skivan.

Spiralen 23 har en inre eller central anslutningsdel 24, vilken via lödningar 25 är ansluten till den övre änden av kontaktstiftet 17. Omkring anslutningsdelen 24 sträcker sig spiralens olika varv 23a, 23b, 23c etc. Vid ett yttre parti av spiralen 23 har denna en yttre anslutningsdel 26 i vilken en ledare 27 är fastlödd. Ledaren 27 sträcker sig till ett läge på något avstånd över kontaktstiftets 17 övre ände, där den är galvaniskt ansluten i en koppling 28, vilken också galvaniskt ansluter ett spröt 11.

Om den yttre anslutningsdelen 26 befinner sig vid spiralens 23 yttre ände uppnås en anordning av den i fig l visade typen. Om däremot anslutningsdelen 26 är belägen mellan spiralens ändar, dvs delvis in från spiralens yttre ände, så uppnås en koppling av den i fig 2 visade typen.

Spiralen 23 är såsom nämnts i huvudsak plan och kan ha sina olika varv i huvudsak cirkulära eller runda men kan också vara utförd som en polygon, exempelvis med fyra eller fler sidor.

I en praktisk utföringsform är lämpligen skivan 20 ett dubbel- sidigt kretskort och spiralen 23 är framställd genom etsning 10 15 20 25 30 35 504 342 7 av kretskortets ovansida medan undersidan lämnas oetsad.

Av fig 6 framgår att det undre metallskiktet 21 på skivan 20 har en öppning 29 genom vilken kontaktstiftet 17 sträcker sig utan att bilda galvanisk kontakt med metallskiktet 21. Genom denna konstruktion uppnås en utöver spiralen 23 distribuerad kapacitans åstadkommen av metallskiktet 21, vilket lämpligen kan ha en utsträckning som motsvarar ytterkonturen för spiralen 23.

För att icke förorsaka onödiga förluster är spiralen 23 så långt möjligt omgiven av ett gasformigt dielektrikum, före- trädesvis luft. Detta åstadkommas, såsom framgår av fig 5, genom att åtminstone en del av kopplingen 28 och ett övre parti av hylsan 8, företrädesvis dess fläns 19, är inneslutna i en hållarkropp 30, vilken har en kavitet 31 som omsluter skivan 20 och ledaren 27. På utsidan av hållarkroppen 30 är det sedan anordnat ett isolerande skyddshölje 32.

I ett praktiskt utförande av antennen enligt fig 5 och 6 gäller att sprötet ll vid halvvågsdrift har en längd på 110 mm vid 900 Mhz och ca 50 mm vid 1800 MHz. Ledaren 27 har en längd på ca 6 mm och en diameter på 0,8 mm. Kretskortet 23 har en laminattjocklek på 0,8 mm och en diameter på 8 mm. Vid 1800 MH: och halvvågsdrift har den plana etsade spolen 23a- 23c ca 1,3 varv där varje varv har en tjocklek (radiell bredd) på ca 0,5 mm. Vid 900 MHz och halvvågsdrift är varv- antalet ca 2,8. Det skyddande ytterhöljet omkring sprötet ll har en ytterdiameter på ca 11 mm samt antennen en totallängd på ca 65 mm utförd för 1800 MHz och halvvågsdrift.

I samtliga ovan beskrivna utföringsformer har radiatorn 1 illustrerats såsom ett spröt, men självfallet kan den vara utformad på annat sätt, exempelvis som en helix.

Som ett alternativ till att använda ett dubbelsidigt krets- kort vid tillverkning av skivan 20 kan ett enkelsidigt sådant användas. För att i detta alternativ åstadkomma en motsvarig- 10 15 20 504 342 8 het till metallskiktet 21 utvidgas flänsen 19 i radiell riktning så att den täcker väsentligen hela undersidan på skivan 20 och därigenom ersätter metallskiktet 21.

Som ett alternativ till den galvaniska kopplingen (via ledaren 27) mellan sprötets ll undre ände och den spiral- formade ledaren 23 kan såväl kapacitiv som induktiv koppling användas.

En kapacitiv koppling erhålles om sprötets ll undre ände galvaniskt förbindes med en metallplatta, vilken är ungefär- ligen parallell med planet för den spiralformade ledaren 23 och vilken är anordnad på något avstånd från denna. Spalten mellan plattan och den spiralformade ledaren 23 kan vara luftfylld men också innehålla ett dielektriskt material såsom det isolerande skiktet i ett enkelsidigt kretskort där plattan är inarbetad i dess övre, ledande metallskikt.

Induktiv koppling kan åstadkommas om plattan ersättes med en spiral.

Ytterligare modifieringar av uppfinningen är möjliga inom ramen för bifogade patentkrav.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 504 342 P A T E N T K R A V

1. Anordning vid antenn för kommunikationsapparat arbetande i frekvensområdet 800-3000 MHz innefattande en radiator (1, 11), vilken är galvaniskt ansluten till ena änden av en 10, 23), vilken i sin tur är kopplad till en sändare/mottagare (4), k ä n n e t e c k n a d där- av, att en med jord förbunden ledare (6, 12, 21) sträcker sig 10, 23) utbredning för att bilda en ut- spiralformad ledare (2, utefter spiralens (2, efter spiralen distribuerad kapacitans med denna.

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att spiralen (10) i huvudsak har skruvlinjeform och att den med jord förbundna ledaren (12) är anordnad kon- centriskt i spiralen.

3. Anordning enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att det mellan den med jord förbundna ledaren (12) och spiralens (7, 10) insida befinner sig luft.

4. Anordning enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att det omkring den med jord förbundna ledaren (12) är anordnat ett rör eller en hylsa av dielektriskt material var- vid spiralen (7, 10) är lindad pá detta rör.

5. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att spiralen (23) är i huvudsak plan och att den med jord förbundna ledaren (21) är skivformad och i huvudsak plan med en ytterkontur, som ungefärligen följer spiralens ytter- kontur.

6. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att spiralen (23) är anordnad pà ena sidan av en i huvudsak plan skiva (20) av isolerande material, medan den med jord förbundna ledaren (21) är anordnad pá skivans mot- satta sida. 10 15 20 25 504 342 10

7. Anordning enligt nágot av kraven 2-6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att spiralens (2, 10, 23) kopplings- punkt (3) med sändaren/mottagaren (4) befinner sig vid spiralens från radiatorn (1, 11) vända ände.

8. Anordning enligt något av kraven 2-6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att spiralens (2, 10, 23) kopplings- punkt (3) med sändaren/mottagaren (4) befinner sig mellan spiralens ändar.

9. Anordning enligt nagot av kraven l-8, k ä n n e - t e c k n a d därav, att spiralen (2, 10, 23) och sändaren/ mottagen (4) är galvaniskt kopplade till varandra.

10. Anordning enligt något av kraven 5 och 6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att utbredningsplanet för spiralen (23) är i huvudsak vinkelrät mot radiatorns (1) längdriktning.

11. ll. Anordning enligt något av kraven 2-4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att en axelriktning till spiralen (10) är i huvudsak parallell, företrädesvis koaxiell, med radia- torns (ll) längdriktning.

12. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att en huvuddel av spiralens (23) begränsningsyta gränsar till ett gasformigt dielektrikum, företrädesvis luft.