Антенна для мобильного радиотелефона

Антенна для мобильного радиотелефона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к антенно-фидерной технике и может быть использовано в конструкциях антенн, предназначенных для оснащения мобильных радиотелефонов.

Наиболее близким техническим решением является плоская антенна для мобильного радиотелефона, содержащая соединенные в виде пакета верхнюю и нижнюю электропроводные пластины прямоугольной формы, расположенные друг над другом на несущей диэлектрической подложке и отделены друг от друга диэлектрической пластиной, при этом пластины выполнены с обеспечением возможности осуществления внешнего подключения. К продольным боковым сторонам нижней электропроводной пластины, расположенной на несущей диэлектрической подложке, подключены расположенные на этой же диэлектрической подложке две пары электропроводных полосок, расходящихся в противоположных продольных направлениях, образующих электрические вибраторы для подавления излучения в направлении "от нижней" электропроводной пластины к направлению "в сторону пользователя" при продольном размещении антенны в плоском продолговатом корпусе мобильного радиотелефона. Для внешнего подключения в верхней и нижней электропроводных пластинах, в несущей диэлектрической подложке и диэлектрической пластине выполнено общее сквозное отверстие. Подключение электропроводных полосок к нижней электропроводной пластине осуществляют через реактивные элементы, выполняющие функцию настроечных (подборных) элементов для подстройки диаграммы направленности.

Несущая диэлектрическая подложка выполнена из стеклотекстолита, а диэлектрическая пластина из радиочастотной керамики со значением диэлектрической проницаемости ε≈20. (Патент РФ №2192075, М. кл. HО1Q 1/38, 2001 г.)

Недостатками известной антенны являются:

- наличие обратного излучения, которое приводит к облучению головы пользователя мобильного телефона в режиме передачи, что нежелательно с медицинской точки зрения;

- увеличенные габариты плоской антенны за счет наличия двух пар электропроводных полосок создают затруднения по ее размещению внутри корпуса прибора;

- рассеивание излучаемой радиотелефоном мощности в паразитное обратное и поверхностное излучения приводит к снижению дальности действия радиотелефона и искажению полезного сигнала;

- широкополосность диаграммы направленности снижает дальность действия радиотелефона.

Задачей заявляемого изобретения является создание конструкции антенны для мобильного радиотелефона, адаптированной для размещения в плоском миниатюрном корпусе радиотелефона и одновременно обеспечивающей защиту пользователя от радиоизлучения, а также повышение дальности действия радиотелефона при минимальном искажении сигнала.

Поставленная задача достигается тем, что в антенне для мобильного телефона, содержащей соединенные в виде пакета верхнюю и нижнюю электропроводные пластины, отделенные друг то друга диэлектрической пластиной, расположенные друг над другом на несущей диэлектрической подложке и выполненные с обеспечением возможности внешнего подключения, новым является то, что края по периметру верхней и нижней электропроводных и диэлектрической пластин выполнены дугообразной вогнутой формы с углами в верхней части равными α=90°÷135°, а в нижней и в двух боковых частях по β=90°, радиусы сопряжения между дугообразными краями по периметру и плоскими частями верхней и нижней электропроводных и диэлектрической пластинами равны R=3d_д.п, где R - радиус сопряжения, мм; d_д.п - толщина диэлектрической пластины, мм;

верхние крайние точки дугообразного края по периметру нижней электропроводной пластины и плоской частью диэлектрической пластины, верхние крайние точки дугообразного края по периметру диэлектрической пластины и верхние крайние точки дугообразного края по периметру верхней электропроводной пластиной, верхние крайние точки дугообразного края по периметру и плоской частью верхней электропроводной пластины расположены с разницей по высоте Δ=1,5 λ_раб, где Δ - разница по высоте, мм; λ_раб - рабочая длина волны мобильного радиотелефона, мм;

нижняя электропроводная пластина и наружный проводник коаксиального кабеля для внешнего подключения соединены посредством переходного патрубка цилиндрической формы с радиусом сопряжения равным R=3d_к.к, где R - радиус сопряжения, мм; d_к.к - диаметр коаксиального кабеля, мм;

верхняя электропроводная пластина и внутренний проводник коаксиального кабеля соединены через переходник конической формы с углом γ=60°÷90°, при этом общее сквозное отверстие выполнено в нижней части антенны в дугообразных краях ее нижней и диэлектрической пластин.

Выполнение края дугообразной формы по периметру верхней и нижней электропроводной пластин антенны позволит исключить паразитные обратное и поверхностное излучения антенны, причем дугообразная вогнутость под углом α=90°-135° в верхней части антенны позволит излучать высокочастотный сигнал в прямом и верхнем направлении, дугообразная вогнутость под углом α=90° в нижней части антенны позволит ей излучать высокочастотный сигнал в прямом направлении и исключать бесполезное рассеивание его в сторону поверхности земли.

Радиусы сопряжения между дугообразными краями по периметру и плоскими частями верхней и нижней электропроводных и диэлектрической пластинами равны R=3d_д.п, где d_д.п. - толщина диэлектрической пластины, мм, необходимы для минимизации потерь и искажения высокочастотного сигнала, излучаемого антенной, для исключения паразитных обратного и поверхностного излучений.

Верхние крайние точки дугообразного края по периметру нижней электропроводной пластины и плоской частью диэлектрической пластины, верхние крайние точки дугообразного края по периметру диэлектрической пластины и верхние крайние точки дугообразного края по периметру верхней электропроводной пластиной, верхние крайние точки дугообразного края по периметру и плоской частью верхней электропроводной пластины расположены с разницей по высоте Δ=1,5 λ_раб, где λ_раб - рабочая длина волны мобильного радиотелефона, мм, для того чтобы эффективно отражать высокочастотный сигнал от этих крайних точек в среду радиосвязи и одновременно препятствовать его рассеиванию в паразитные обратное и поверхностное излучение.

Нижняя электропроводная пластина и наружный проводник коаксиального кабеля для внешнего подключения соединены посредством переходного патрубка цилиндрической формы с радиусом сопряжения равным R≥3d_к.к, где d_к.к - диаметр коаксиального кабеля, мм, с целью исключения паразитных обратного и поверхностного излучений, минимизации потерь и искажения высокочастотного сигнала, излучаемого антенной.

Верхняя электропроводная пластина и внутренний проводник коаксиального кабеля соединены через переходник конической формы с углом γ=60°÷90° с целью минимизации потерь и искажения высокочастотного сигнала, излучаемого антенной.

Конкретные размеры электропроводных пластин 1, 2 и диэлектрической пластины 3, диэлектрической подложки 4 определяются исходя из требуемого диапазона рабочих частот.

Выбор оптимального места для сквозного отверстия 5, также выбор оптимального уровня возбуждения антенны может быть осуществлен экспериментально.

Сущность заявляемого изобретения, его основные конструктивные особенности поясняются иллюстративными материалами, представленными на фиг.1-5.

На фиг.1 представлен вид сверху, поясняющий основные конструктивные особенности заявляемой антенны.

На фиг.2 - вид в разрезе А-А, поясняющий продольную структуру заявляемой антенны.

На фиг.3 - вид в разрезе Б-Б, поясняющий поперечную структуру заявляемой антенны.

На фиг.4 - вид I в разрезе А-А, поясняющий подключение коаксиального кабеля заявляемой антенны.

На фиг.5 - диаграмма направленности в децибелах в азимутальной плоскости, где направление 180° соответствует направлению в сторону пользователя мобильного радиотелефона.

Заявляемая антенна для мобильного радиотелефона содержит соединенные в виде пакета верхнюю 1, нижнюю 2 электропроводные и диэлектрическую 3 вогнутые пластины с краями по периметру дугообразной формы, расположенные друг над другом на несущей диэлектрической подложке 4, причем электропроводные пластины 1 и 2 отделены друг от друга диэлектрической пластиной 3.

Несущая диэлектрическая подложка 4 выполняется из стеклотекстолита. Диэлектрическая пластина 3 - из радиочастотной керамики со значением коэффициента диэлектрической проницаемости ε=20, что позволяет уменьшить размеры антенны до такой степени, что она свободно размещается внутри плоского прямоугольного корпуса мобильного радиотелефона, при этом в выделенных для мобильной радиосвязи частотных диапазонах 900-1800 МГц обеспечиваются рабочие полосы соответственно 10-20 МГц.

В электропроводной пластине 2 и диэлектрической пластине 3 выполнено общее сквозное отверстие 5.

Антенна имеет две боковые стороны 6 и 7, вертикальную ось 8, верхнюю 9 и нижнюю 10 части. Для осуществления внешнего подключения используется коаксиальный кабель 11, который имеет наружный 12 и внутренний 13 проводники и для чего в нижней 2 электропроводной пластине и диэлектрической пластине 3 выполнено сквозного отверстия 5 в нижней части 10 антенны. Наружный проводник 12 коаксиального кабеля 11 соединен с нижней частью 10 электропроводной пластины 2 посредством переходного патрубка цилиндрической формы 14. Внутренний проводник 13 коаксиального кабеля 11 соединен с нижней частью 10 электропроводной пластины 1 посредством переходного патрубка конической формы 15.

Антенна работает следующим образом. Высокочастотный излучаемый сигнал радиотелефона через внутренний проводник 13 коаксиального кабеля 11 и переходной патрубок конической формы 15 через сквозное отверстие 5 в нижней части 10 антенны в нижней 2 электропроводной пластине и диэлектрической пластине 3 поступает в верхнюю 1 электропроводную пластину. В результате на поверхности верхней 1 электропроводной пластины возбуждается электрический ток, обеспечивающий образование диаграммы направленности излучения электромагнитного высокочастотного сигнала по фиг.5. Для экранирования головы пользователя телефоном от высокочастотного излучаемого сигнала нижняя 2 электропроводная пластина соединена с наружным 12 проводником коаксиального кабеля 11 через переходной патрубок 14 цилиндрической формы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание конструкции антенны для мобильного радиотелефона, адаптированной для размещения в плоском миниатюрном корпусе радиотелефона и одновременно обеспечивающей защиту пользователя от радиоизлучения, а также повышение дальности действия радиотелефона при минимальном искажении сигнала.

Антенна для мобильного радиотелефона, содержащая соединенные в виде пакета верхнюю и нижнюю электропроводные пластины, отделенные друг от друга диэлектрической пластиной, расположенные друг над другом на несущей диэлектрической подложке и выполненные с обеспечением возможности внешнего подключения, отличающаяся тем, что края по периметру верхней и нижней электропроводных и диэлектрической пластин выполнены дугообразной вогнутой формы с углами в верхней части, равными α=90°÷135°, а в нижней и в двух боковых частях по β=90°, радиусы сопряжения между дугообразными краями по периметру и плоскими частями верхней и нижней электропроводных и диэлектрической пластинами равны

R=3d_д.п.,

где R - радиус сопряжения,

d_д.п. - толщина диэлектрической пластины, мм,

верхние крайние точки дугообразного края по периметру нижней электропроводной пластины и плоской частью диэлектрической пластины, верхние крайние точки дугообразного края по периметру диэлектрической пластины и верхние крайние точки дугообразного края по периметру верхней электропроводной пластиной, верхние крайние точки дугообразного края по периметру и плоской частью верхней электропроводной пластины расположены с разницей по высоте

Δ=1,5λ_раб,

где Δ - разница по высоте, мм;

λ_раб - рабочая длина волны мобильного радиотелефона, мм;

нижняя электропроводная пластина и наружный проводник коаксиального кабеля для внешнего подключения соединены посредством переходного патрубка цилиндрической формы с радиусом сопряжения, равным R=3d_к.к., где

R - радиус сопряжения, мм;

d_к.к - диаметр коаксиального кабеля, мм;

верхняя электропроводная пластина и внутренний проводник коаксиального кабеля соединены через переходник конической формы с углом γ=60°÷90°, при этом общее сквозное отверстие выполнено в нижней части антенны в дугообразных краях ее нижней и диэлектрической пластин.