УСТРОЙСТВО СВЯЗИ С АНТЕННОЙ ДЛЯ ПОРТАТИВНОГО РАДИОТЕЛЕФОНА Российский патент 2003 года по МПК H01Q1/24 

Изобретение относится к устройствам связи с антенной. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новому усовершенствованному устройству связи с антенной для портативного радиотелефона.

Предшествующий уровень техники
В сотовых системах радиосвязи портативные радиотелефоны используются для осуществления связи с базовыми станциями на радиочастотах. В типовом случае такие портативные радиотелефоны работают при относительно низких уровнях мощности для сбережения ресурса батарейных источников питания и увеличения срока службы. Однако если имеются альтернативные средства питания, такие как батарейные источники питания транспортных средств, которые могут быть использованы при вождении, или обычные электрические розетки в помещениях, пользователь портативного телефона зачастую использует специальные переходники для получения выгод, обеспечиваемых имеющимися источниками питания более высокой мощности. Например, имеются различные переходники, предназначенные для использования в условиях транспортных средств, которые обеспечивают преобразование генерируемых на транспортном средстве уровней электропитания до уровней, пригодных для использования портативными телефонами, а также для ответвления радиочастотных сигналов на портативный радиотелефон или с портативного радиотелефона для использования с внешними усилителями мощности и антенной. Кроме того, такие переходники могут включать в свой состав комплект, обеспечивающий режим работы "со свободными руками", включающий в себя дополнительный микрофон и динамик. Благодаря этому пользователь может с выгодой использовать возможности передачи с более высоким уровнем мощности и ведения разговора без ручных операций, не расходуя при этом ресурс батареи питания, но вместе с тем может продолжать использовать такой портативный радиотелефон, выходя из автомобиля.

Для обеспечения ответвления радиочастотного сигнала на портативный радиотелефон и с портативного радиотелефона типовой переходник для применения на транспортном средстве использует индуктивное устройство связи, размещенное в непосредственной близости от антенны портативного радиотелефона.

Однако данный метод может привести к значительным потерям радиочастотной энергии, в частности при недостаточности пути возврата (или заземления) для радиочастотного сигнала, когда портативный радиотелефон размещен в переходнике. Поскольку внутренние компоненты типового радиотелефона заключены в экран, предохраняющий от электромагнитных помех, для предотвращения утечки электромагнитной энергии из корпуса радиотелефона, известные переходники, предназначенные для использования в условиях транспортных средств, не обеспечивали достаточного пути возврата для радиочастотного сигнала в портативный радиотелефон.

Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к новому усовершенствованному устройству связи с антенной, которое может быть использовано в переходнике для портативного радиотелефона. В первом варианте осуществления множество изогнутых полосок из металла размещены на основании заземленного экрана, причем по меньшей мере одна из множества изогнутых полосок из металла электрически изолирована от заземленного экрана так, чтобы обеспечивать связь по радиочастотному сигналу с антенной портативного радиотелефона. По меньшей мере один штырь заземления также размещен на основании заземленного экрана. Когда портативный радиотелефон сопрягается с устройством связи с антенной, по меньшей мере один штырь заземления обеспечивает электрический контакт со сборочными винтами портативного радиотелефона. Поскольку сборочные винты проникают в экран для защиты от электромагнитных помех, то для портативного радиотелефона обеспечивается полный путь возврата через землю для радиочастотного сигнала. Дополнительно штырь заземления обеспечивает прямой электрический контакт с внешней контактной площадкой заземления вывода для подзаряда батареи портативного радиотелефона, что обеспечивает альтернативное средство связи элемента заземления радиотелефона с заземленным экраном устройства связи с антенной.

Во втором варианте осуществления штырь связи обеспечивает прямой контакт с компонентом радиочастотной цепи портативного радиотелефона, таким как антенна портативного радиотелефона. Во втором варианте осуществления нет необходимости для ответвления сигнала по воздуху посредством изогнутых полосок из металла. В третьем варианте осуществления спиральное устройство связи окружает антенну портативного радиотелефона, обеспечивая ответвление радиочастотных сигналов по воздуху.

Радиочастотные сигналы, ответвленные от антенны портативного радиотелефона с помощью устройства связи с антенной, соответствующего настоящему изобретению, проходят через схему согласования импедансов и, возможно, но не обязательно, через усилитель мощности, где они затем передаются на внешнюю дополнительную антенну. И наоборот, сигналы, принятые дополнительной антенной, ответвляются на портативный радиотелефон с помощью устройства связи с антенной, соответствующего настоящему изобретению.

Краткое описание чертежей
Признаки, задачи и преимущества изобретения поясняются в нижеследующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями и на которых представлено следующее:
фиг. 1А - иллюстрация примера выполнения портативного радиотелефона, пригодного для использования в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 1В - иллюстрация первого варианта осуществления устройства связи с антенной, соответствующего настоящему изобретению, сопряженного с портативньм радиотелефоном;
фиг. 2А - иллюстрация возможного варианта осуществления элементов связи согласно настоящему изобретению;
фиг. 2В - иллюстрация другого возможного варианта осуществления элементов связи согласно настоящему изобретению;
фиг. 3А - фрагмент вида в разрезе второго варианта осуществления устройства связи с антенной, соответствующего настоящему изобретению, сопряженного с элементом прямого соединения с антенной портативного радиотелефона;
фиг. 3В - иллюстрация второго варианта элементов связи, соответствующих настоящему изобретению, сопряженных с элементом прямого соединения с внутренним компонентом портативного радиотелефона;
фиг. 4А - иллюстрация третьего варианта осуществления устройства связи с антенной, соответствующего настоящему изобретению, сопряженного с портативным радиотелефоном;
фиг. 4В - иллюстрация спирального устройства связи, соответствующего третьему варианту осуществления настоящего изобретения, сопряженного с антенной портативного радиотелефона.

Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Согласно фиг. 1В, первый вариант осуществления устройства связи 100 с антенной, соответствующего настоящему изобретению, содержит заземленный экран 102, элементы связи 204а, 204b и 204с, штыри заземления 206а и 206b и дополнительный штырь заземления 206с. Элементы связи 204а, 204b и 204с предпочтительно выполнены в виде обращенных вверх изогнутых полосок из проводящего материала, например из меди, стали и т.п. Когда портативный радиотелефон 200 сопрягается с устройством связи 100 с антенной, элементы связи 204а, 204b и 204с принимают втянутую внутрь спиральную антенну 204 портативного радиотелефона 200 и ответвляют радиочастотные сигналы к антенне 204 и от антенны 204. Элементы связи 204а, 204b и 204с конструктивно выполнены и размещены таким образом, что когда портативный радиотелефон 200 сопрягается с устройством связи 100 с антенной, элементы связи 204а, 204b и 204с формируют полукруговую решетку, каждый из них перекрывает 1/4 от окружности антенны 204. Следует заметить, что антенна 204 может также представлять собой неспиральную конструкцию, как известно из уровня техники, например стержневую или рамочную антенну. Следует также заметить, что портативный радиотелефон может представлять собой устройство мобильной системы связи любого типа, например сотовой, радиотелефон системы персональной связи или устройство беспроводной локальной системы связи.

Элементы связи 204а, 204b и 204с прикреплены на соответствующем основании устройства связи к заземленному экрану 102. В предпочтительном варианте осуществления заземленный экран 102 представляет собой двустороннюю печатную плату. Однако односторонняя печатная плата также может обеспечить адекватную конструкцию для выполнения заземленного экрана 102, как и любое большое основание, покрытое слоем проводящего материала. Для ответвления радиочастотной энергии от антенны 204 по меньшей мере один из элементов связи 204а, 204b и 204с электрически изолирован от заземленного экрана 102. Заземленный экран 102 также служит для электрической связи штырей заземления 206а, 206b и (дополнительно) 206с по меньшей мере с одним из элементов связи 204а, 204b и 204с. Т.е. каждый из штырей заземления 206а-206с, заземленный экран 102, и по меньшей мере один из элементов связи 204а-204с используют один и тот же электрический потенциал земли. Как таковой полный путь возврата для радиочастотного сигнала может быть обеспечен для ответвления радиочастотных сигналов к антенне 204 и от антенны 204 путем соединения штырей заземления 206а, 206b и (дополнительно) 206с с соответствующим элементом заземления в составе портативного радиотелефона 200.

Схема соединения элементов связи 204а-204с, соответствующих настоящему изобретению, показана на фиг.2А. Элементы связи 204а и 204b соединены между собой и электрически изолированы от заземленного экрана 102, а элемент 204с соединен непосредственно с заземленным экраном 102. При передаче сигналов с использованием настоящего изобретения радиочастотные сигналы с портативного радиотелефона 200 (см. фиг. 1В) передаются по воздуху антенной 204. Элементы связи 204а и 204b ответвляют радиочастотную энергию с антенны 204 и передают ее на схему согласования 110, которая обеспечивает согласование импедансов между усилителем мощности 302 и устройством связи 100 с антенной. Дополнительно используемый усилитель мощности 302 увеличивает мощность радиочастотного сигнала, ответвляемого от антенны 204, и передает получаемый в результате сигнал высокой мощности на внешнюю антенну 304 для передачи по эфиру. При приеме имеет место обратный поток сигналов. Радиочастотные сигналы, принятые внешней антенной 304, дополнительно проходят через усилитель мощности 302 и схему согласования 110 на элементы связи 204а и 204b, от которых энергия сигнала ответвляется в антенну 204 портативного радиотелефона 200.

Другой вариант схемы соединения элементов связи 204а-204с показан на фиг. 2В. Фиг. 2В аналогична фиг. 2А, за исключением того, что два внешних элемента связи 204а и 204с соединены с заземленным экраном 102, а внутренний элемент связи 204b электрически изолирован от заземленного экрана 102 и соединен со схемой согласования 110. Этот альтернативный вариант по фиг. 2В имеет другие радиочастотные характеристики по сравнению с вариантом по фиг. 2А и может быть в большей степени пригодным для других диапазонов рабочих частот или конструкций антенн.

Как показано на фиг. 1В, штыри заземления 206а и 206b образуют электрический контакт со сборочными винтами 202а и 202b (см. фиг. 1А) портативного радиотелефона 200. Поскольку эти сборочные винты проникают во внутренний электромагнитный экран (не показан), закрывающий внутренние компоненты портативного радиотелефона 200, они улучшают контакт между заземлением устройства связи 100 с антенной и портативным радиотелефоном 200. Хотя в типовом случае нет прямого контакта между сборочными винтами 202а и 202b портативного радиотелефона 200 и внутренним электромагнитным экраном (не показан), винты проходят через края экрана, обеспечивая достаточный потенциал заземления. В предпочтительном варианте штыри заземления 206а и 206b подпружинены для обеспечения надежного контакта со сборочньми винтами 202а и 202b. Как вариант, радиотелефон 200 может быть спроектирован так, чтобы сборочные винты 202а и 202b обеспечивали прямой физический контакт с внутренним электромагнитным экраном.

Прямой контакт может также быть осуществлен между заземленным экраном 102 и внутренним заземлением портативного радиотелефона через штырь заземления 206с, который осуществляет контакт с заземленным выводом 208 батареи портативного радиотелефона 200. В такой возможной конфигурации также может быть осуществлена связь между внутренним заземлением портативного радиотелефона 200 и заземленным экраном 102. Следует иметь в виду, что хотя вариант, проиллюстрированный на фиг.1, использует три штыря заземления 206а, 206b и 206с, однако в других вариантах может быть использовано большее или меньшее число штырей для выполнения указанной функции.

Во втором варианте выполнения устройства связи с антенной, соответствующего изобретению и показанного на фиг. 3А и 3В, элементы связи 204а, 204b и 204с, показанные на фиг. 1, заменены штырем связи 404 прямого контакта. Штырь связи 404 прямого контакта закреплен на заземленном экране 102, но электрически изолирован от него. Штырь связи 404 прямого контакта осуществляет физический контакт с внутренним компонентом радиочастотной цепи радиотелефона 200. Например, если антенна 204 заключена в изолирующий материал, например пластмассу, то штырь связи 404 прямого контакта реализует физический контакт с внутренней электропроводной частью 408 антенны 204 через малое отверстие 406 во внешнем защитном кожухе антенны 204, как показано на фиг. 3А. Как вариант, портативный радиотелефон 200 может иметь малое отверстие в его защитном корпусе для обеспечения с помощью штыря связи 404 физического контакта с антенной муфтой 414, или антенным фиксатором 412, или с любым подходящим компонентом в радиочастотной цепи схемной платы 410, расположенным внутри портативного радиотелефона 200. Штырь связи 404 прямого контакта, обеспечивающий контакт с внутренним компонентом в радиочастотной цепи радиотелефона 200, как показано на фиг. 3А или 3В, исключает необходимость в конфигурациях с множеством элементов связи, реализующих связь через воздушный промежуток, как показано на фиг. 1 и 2. И вновь следует отметить, что антенна 204 может быть неспирального типа, например, может иметь стержневую или рамочную конфигурацию, известные из предшествующего уровня техники.

В третьем варианте осуществления устройства связи 100 с антенной, показанного на фиг. 4А и 4В, элементы связи 204а-204с могут быть заменены спиральным элементом связи 504. В этом варианте осуществления, когда портативный радиотелефон 200 сопрягается с устройством связи 100, антенна 204 вводится вдоль продольной оси внутрь спирального элемента связи 504. Спиральный элемент связи 504 предпочтительно выполнен из проводящего провода, например из меди, стали и т.п. Радиочастотная связь осуществляется по воздуху аналогично варианту с использованием элементов связи 204а-204с. Однако в противоположность конфигурации полукруговой решетки из элементов связи 204а-204с, как показано на фиг.1, спиральный элемент связи 504 полностью окружает антенну 204. Также спиральный элемент связи 504 электрически изолирован от заземленного экрана 102. Вариант по фиг. 4А и 4В имеет радиочастотные характеристики, отличающиеся от соответствующих характеристик варианта по фиг. 1 или 3А и 3В, и может оказаться более подходящим для использования в случае других диапазонов рабочих частот или других конструкций антенн.

В каждом из вышеуказанных вариантов осуществления устройство связи 100 с антенной может быть заключено в корпус 300 из пластмассы или иного непроводящего материала для обеспечения защиты элементов связи 204а-204с, штырей заземления 208а-206с и заземленного экрана 102 от повреждений, а также для обеспечения опоры для конструкции устройства связи 100 с антенной. Предпочтительно корпус 300, закрывающий устройство связи 100 с антенной, должен иметь гнездо на своей верхней поверхности для введения и надежного захвата портативного радиотелефона 200 так, чтобы антенна 204 была размещена в непосредственной близости от элементов связи 204а-204с, а штыри заземления 206а-206с были физически выровнены и надежно совмещались с доступными извне элементами заземления портативного радиотелефона 200, например сборочными винтами 202 и/или выводом 208 заземления батареи. Ясно, что различные конфигурации корпуса 300 могут быть использованы без изменения сущности настоящего изобретения. Например, корпус 300 может быть стационарно установлен на приборном щитке транспортного средства. Как вариант, корпус 300 может быть выполнен в виде портативной переносной конструкции, которая может быть расположена рядом с головой пользователя.

Вышеприведенное описание предпочтительных вариантов осуществления предназначено для того, чтобы специалисты в данной области техники могли осуществить и использовать изобретение. Различные модификации этих вариантов очевидны для специалистов в данной области техники, и основные принципы, раскрытые в настоящем описании, могут быть применены для других вариантов осуществления, без использования изобретательской деятельности. Таким образом, изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления, а имеет самый широкий объем, соответствующий принципам и новым признакам, раскрытым в изобретении.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в переходнике для портативного радиотелефона. Устройство имеет средство для ответвления радиосигналов с антенны и в антенну, содержащее по меньшей мере один элемент связи, изолированно установленный на верхней поверхности заземленного экрана, и по меньшей мере один штырь заземления, связанный с верхней поверхностью заземленного экрана и осуществляющий контакт с доступной извне точкой заземления. Технический результат - уменьшение потерь радиочастотной энергии. 3 с. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство связи с антенной, предназначенное для ответвления радиочастотных сигналов с устройства радиосвязи, имеющего антенну и, по меньшей мере, одну доступную извне точку заземления, отличающееся тем, что содержит заземленный экран, средство, размещенное на верхней поверхности указанного заземленного экрана и предназначенное для ответвления радиосигналов в антенну и с антенны, содержащее по меньшей мере, один элемент связи, электрически изолированный от заземленного экрана, и, по меньшей мере, один штырь заземления, связанный с упомянутой верхней поверхностью заземленного экрана и предназначенный для осуществления контакта с упомянутой доступной извне точкой заземления. 2. Устройство связи с антенной по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое средство для ответвления содержит множество элементов связи в виде множества обращенных вверх изогнутых полосок из металла, причем, по меньшей мере, одна из изогнутых полосок из металла электрически изолирована от упомянутого заземленного экрана. 3. Устройство связи с антенной по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое средство для ответвления содержит элемент связи, представляющий собой металлический штырь для осуществления физического контакта с антенной, изолированный от заземленного экрана. 4. Устройство связи с антенной по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое средство для ответвления содержит элемент связи, представляющий собой спиральный провод, для окружения антенны. 5. Устройство связи с антенной по п. 2, отличающееся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована сборочным винтом, проникающим во внутренний электромагнитный экран устройства радиосвязи. 6. Устройство связи с антенной по п. 2, отличающееся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована контактной площадкой заземления вывода для подзарядки батареи устройства радиосвязи. 7. Устройство связи с антенной по п. 3, отличающееся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована сборочным винтом, проникающим во внутренний электромагнитный экран устройства радиосвязи. 8. Устройство связи с антенной по п. 3, отличающееся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована контактной площадкой заземления вывода для подзарядки батареи устройства радиосвязи. 9. Устройство связи с антенной по п. 4, отличающееся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована сборочным винтом, проникающим во внутренний электромагнитный экран устройства радиосвязи. 10. Устройство связи с антенной по п. 4, отличающееся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована контактной площадкой заземления вывода для подзарядки батареи устройства радиосвязи. 11. Устройство связи с антенной, предназначенное для ответвления радиочастотных сигналов с устройства радиосвязи, имеющего антенну и, по меньшей мере, одну доступную извне точку заземления, причем антенна имеет электропроводную внутреннюю часть, заключенную в изолирующий материал, отличающееся тем, что содержит заземленный экран, элемент связи, представляющий собой металлический штырь, закрепленный на верхней поверхности указанного заземленного экрана изолированно от него и предназначенный для ответвления радиосигналов в антенну и с антенны, и, по меньшей мере, один штырь заземления, связанный с упомянутой верхней поверхностью заземленного экрана и предназначенный для осуществления контакта с упомянутой доступной извне точкой заземления. 12. Устройство связи с антенной по п. 11, отличающееся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована сборочным винтом, проникающим во внутренний электромагнитный экран устройства радиосвязи. 13. Устройство связи с антенной по п. 11, отличающееся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована контактной площадкой заземления вывода для подзарядки батареи устройства радиосвязи. 14. Переходник для устройства связи, предназначенный для ответвления радиочастотных сигналов с устройства радиосвязи, имеющего антенну и, по меньшей мере, одну доступную извне точку заземления, отличающийся тем, что содержит основание, имеющее заземленный экран, средство, закрепленное на верхней поверхности указанного заземленного экрана и предназначенное для ответвления радиосигналов в антенну и с антенны, содержащее, по меньшей мере, один элемент связи, изолированный от заземленного экрана, по меньшей мере, один штырь заземления, связанный с упомянутой верхней поверхностью заземленного экрана и предназначенный для осуществления контакта с упомянутой доступной извне точкой заземления, и корпус для размещения в нем упомянутого основания, причем указанный корпус имеет гнездо на верхней поверхности для ввода указанного устройства радиосвязи так, чтобы упомянутая антенна была размещена в непосредственной близости от упомянутого средства для ответвления радиосигналов, а упомянутый, по меньшей мере, один штырь заземления контактировал с упомянутой доступной извне точкой заземления. 15. Переходник по п. 14, отличающийся тем, что упомянутое средство для ответвления содержит множество элементов связи в виде множества обращенных вверх изогнутых полосок из металла, причем, по меньшей мере, одна из изогнутых полосок из металла электрически изолирована от упомянутого заземленного экрана. 16. Переходник по п. 14, отличающийся тем, что упомянутое средство для ответвления содержит элемент связи, представляющий собой металлический штырь для осуществления физического контакта с антенной, изолированный от заземленного экрана. 17. Переходник по п. 14, отличающийся тем, что упомянутое средство для ответвления содержит элемент связи, представляющий собой спиральный провод, для окружения антенны. 18. Переходник по п. 15, отличающийся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована сборочным винтом, проникающим во внутренний электромагнитный экран устройства радиосвязи. 19. Переходник по п. 15, отличающийся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована контактной площадкой заземления вывода для подзарядки батареи устройства радиосвязи. 20. Переходник по п. 16, отличающийся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована сборочным винтом, проникающим во внутренний электромагнитный экран устройства радиосвязи. 21. Переходник по п. 16, отличающийся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована контактной площадкой заземления вывода для подзарядки батареи устройства радиосвязи. 22. Переходник по п. 17, отличающийся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована сборочным винтом, проникающим во внутренний электромагнитный экран устройства радиосвязи. 23. Переходник по п. 17, отличающийся тем, что упомянутая доступная извне точка заземления образована контактной площадкой заземления вывода для подзарядки батареи устройства радиосвязи.