NO328905B1 - Adaptivt miniatyrisert antennesystem - Google Patents

Description

ADAPTIVT MINIATYRISERT ANTENNESYSTEM

Teknisk område

Oppfinnelsen vedrører kretskort for anbringelse i et elektronisk apparat, spesielt små modul-kretskort slik som SIM-kort, Multimedia flashkort, SD-kort, CompactFlash-kort som settes inn i bærbart elektronisk utstyr slik som mobiltelefoner, PC og håndholdte datamaskiner (PDA). Mer bestemt vedrører oppfinnelsen slike kretskort som er forsynt med en elektromagnetisk kobler eller antenne, i den hensikt å muliggjøre trådløs kommunikasjon mellom kretskortet og et ytre kommunikasjonssystem.

I den etterfølgende beskrivelsen er det ofte brukt betegnelsen "SIM-kort" om kretskortet som inneholder den elektromagnetiske kobleren eller antennen, og betegnelsen "mobiltelefon" om apparatet som kretskortet settes inn i. Dette er gjort for å konkretisere et eksempel og gjøre det mer lettlest. Annet utstyr av liknende typer, utførelsesformer og kombinasjoner er også omfattet av denne oppfinnelsen.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Bærbart elektronisk utstyr, spesielt mobilkommunikasjonsutstyr, har stor utbredelse, og i den sammenheng ønsker man å tilføre nye tjenester som benytter andre radiogrensesnitt og protokoller. Dette kan gjøres ved å legge funksjonalitet inn i moduler slik som SIM-kort, som regulært settes inn i et apparat slik som en mobiltelefon. Dermed kan det etableres tilleggs-radiogrensesnitt slik som IEEE WLAN 802.11, IEEE 802.15 (Bluetooth/Zigbee), IEEE 802.16 (WiMax) og likende standarder i tillegg til apparatets normale funksjonalitet. Standarder for såkalt ISM (Industrial Scientific Medical) frekvensbånd er av spesiell interesse, fordi man da kan etablere ekstratjenester på frekvensbånd der rimelig kommunikasjonsutstyr er tilgjengelig. Man kan også tenke seg denne typen integrasjon av ny funksjonalitet i eksisterende utstyr i sammenhenger ved bruk av proprietære frekvenser og protokoller.

Oppfinnelsen presenterer en teknisk løsning på det særdeles utfordrende problemet å implementere en antenne som skal legges inn en i enhet av liten fysisk størrelse. Dette er tidligere løst ved at men legger inn reaktanselementer som induktorer og spoler for å bringe den lille strukturen i resonans, men en slik løsning gjør antennen følsom overfor det eksterne miljøet, og eventuelle dielektrika eller metallstrukturer i nærheten av antennen påvirker da resonansfrekvensen slik at det ikke er mulig å få en effektiv stråling fra antennen. I slike anvendelser blir store metallstrukturer liggende tett innpå antennen - ofte bare 0.1-0.5 mm fra antenneelementene. I tillegg er den omsluttende metallstrukturen av vilkårlig geometri, fordi kretskortet skal settes inn i ulike apparater - også med tanke på fremtidige, hittil ukjente modeller av for eksempel mobiltelefoner.

Et utgangspunkt for oppfinnelsen er derfor at en konvensjonell antenneløsning under slike forhold ikke er hensiktsmessig å implementere. Denne oppfinnelsen tilveiebringer teknikker for å utnytte resonansegenskapene til den omsluttende metallstrukturen i det ytre apparatet, og for å påvirke de resulterende, totale resonansegenskapene. Derved brukes den omsluttende metallstrukturen som antenneelement i stedet at antenneelementet omfattes av SIM-kortet alene. Derav kan antennesystemet på SIM-kortet gjøres særdeles kompakt, idet det ikke trenger å være i resonans i seg selv. I stedet utnyttes resonansegenskaper til den omsluttende metallstrukturen i apparatet som kortet settes inn i.

Teknikkens stilling

Fra internasjonal patentsøknad US 6,240,301 er det kjent en teknikk der man kan sette inn et SIM-kort med integrert antenne, slik at f.eks. en GSM-telefon kan utvides til også å støtte kommunikasjon i andre frekvensbånd og protokoller slik som PDC (Pacific Digital Cellular). Det er beskrevet en teknikk der et SIM-kort er plassert i en mobiltelefon slik som en GSM mobiltelefon, og der SIM-kortet inneholder kretsløp for å kommunisere på andre frekvenser enn GSM. Kommunikasjonen med apparatet gjøres ved hjelp av SIM-kort-kontakten, og således utvides funksjonaliteten til mobiltelefonen ved innsetting av dette SIM-kortet. Teknikken antyder at antennen kan realiseres ved en "patch antenna" eller en "bow-tie dipole antenna". Publikasjonen anviser derfor ingen løsning på de utfordringene det innebærer å plassere en slik antenne inne i en omsluttende metallisk struktur, som ofte er tilfellet når et SIM-kort plasseres i en mobiltelefon. Konvensjonelle antenner som foreslås vil da påvirkes av de omsluttende metall strukturene i en slik grad at det resulterer i svært dårlig strål ingseffektivitet og dermed kort kommunikasjonsrekkevidde.

EP-1 387 435 viser et antenneapparat anordnet på en elektronisk innretning, som innbefatter en antenneseksjon med et antenneelement forsynt med to eller flere forsyningspunkter og to eller flere jordingspunkter. Videre er en jordingspunktsvitsj anordnet ved jordingspunktet. Denne forbinder eller frakobler punktet relativt til jord. Svitsjen styres med det formål å innstille en resonansfrekvens for antenneinnretningen.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et kretskort, slik som et SIM-kort, for anbringelse i et elektronisk apparat, slik som en mobiltelefon, hvor en elektromagnetisk kobler på kretskortet samvirker med en metall struktur i apparatet, slik at den resulterende antenneløsningen kan utstråle og motta elektromagnetiske signaler på en effektiv måte.

En spesiell hensikt er å tilveiebringe et slikt kretskort som vil resultere i en effektiv resulterende antenneløsning selv om kretskortet anbringes i omgivelser som omfatter vilkårlige strukturer, slik som metall i plater og batterier, og selv om denne strukturen eller dens elektromagnetiske resonansegenskaper endres.

Det er en ytterligere hensikt å tilveiebringe et slikt kretskort som vil fungere tilfredsstillende i et antall forskjellige typer apparater av kjent og hittil ukjent type, der konfigurasjonen av den omsluttende metallstrukturen og plasseringen av senderenheten kan variere.

En ytterligere hensikt er å tilveiebringe et slik kretskort som opptar minimalt med plass, og som muliggjør at forhåndsgitte betingelser for kortets fysiske omfang kan oppfylles.

De ovenstående hensikter oppnås i samsvar med oppfinnelsen med et kretskort som angitt i det etterfølgende patentkrav 1. Ytterligere hensikter og fordeler oppnås ved hjelp av utførelsesformene som er angitt i de uselvstendige krav.

I samsvar med oppfinnelsen er det således tilveiebrakt et kretskort for anbringelse i et elektronisk apparat, som for det første omfatter en elektromagnetisk kobler, og dernest en kontroller som er innrettet for å tilpasse resonansegenskaper ved den elektromagnetiske kobleren i avhengighet av resonansegenskaper ved apparatet.

Ifølge oppfinnelsen måles eller kartlegges elektromagnetiske resonansegenskaper ved apparatet, spesielt den omsluttende metallstrukturen i apparatet. Videre tilpasses resonansegenskapene ved den elektromagnetiske kobleren i avhengighet av de målte resonansegenskapene ved apparatet.

Foretrukket skjer tilpasningen ved at den elektromagnetiske kobleren omfatter en første og en andre elektrisk ledende struktur på motstående sider av kretskortet, og ved hjelp av et antall styrbare elektriske forbindelser som er anbrakt mellom punkter på den første og den andre ledende strukturen. Kontrolleren er innrettet for å tilpasse den elektromagnetiske koblerens resonansegenskaper ved å utstyre disse styrbare elektriske forbindelsene. Kontrolleren kan derved påvirke ulike modi av resonans for den totale antennestrukturen. Forbindelsene kan omfatte reaktans- eller andre typer impedanselementer for å påvirke resonansfrekvensen.

For å anskueliggjøre prinsippene ved oppfinnelsen, kan man med fordel betrakte en billedlig, forenklet, akustisk analogi. I en slik analogi kan innføring av kortslutninger ses på som at gitaristen legger fingeren på ulike posisjoner på gitarhalsen, slik at strengen bringes i forskjellig grunnfrekvensresonans og resonans på harmoniske frekvenser. I tillegg kan man ifølge oppfinnelsen koble inn reaktanser eller andre impedanser, som i den akustiske analogi tilsvarer å skru på stemmeskruen på gitaren. Siden den svingende elektromagnetiske strukturen ifølge oppfinnelsen er tredimensjonal, og ikke én-dimensjonal som i tilfellet av en gitarstreng, vil fysisk plassering av en kortslutning påvirke et utall ulike resonansmodi som går i ulike retninger i den tredimensjonale strukturen. Ved å kartlegge hvilken resonansmodus som gir best stråling på den ønskede frekvensen, kan således hele den omsluttende elektromagnetiske og dielektriske strukturen benyttes for å oppnå en tilfredsstillende stråling. Siden de elektromagnetiske forholdene også kan variere med tiden, er målingen av strukturens resonans og søking etter resonansmodi en tilnærmet kontinuerlig prosess, som av kontrolleren gjentas med korte nok intervaller til at man kan anse at de elektromagnetiske betingelsene er konstant mellom intervallene.

Ytterligere hensikter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremstå fra den følgende beskrivelse med tegninger.

Kort beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i form av foretrukkede utførelsesformer med henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 illustrerer et kretskort i samsvar med oppfinnelsen, innsatt i en metall struktur i et apparat,

fig. 2 illustrerer en forenklet elektrisk modell av den komplette antennestrukturen som består av kretskortet og den omsluttende metallstrukturen,

fig. 3 illustrerer et eksempel på et SIM-kort med en antenne tiltenkt 802.1 lb/g modulasjon,

fig. 4 illustrerer resultatet fra de elektromagnetiske simuleringen av et SIM-kort plassert inn i en forenklet elektromagnetisk modell av en Siemens SX1 mobiltelefon som et eksempel,

fig. 5 illustrerer et eksempel på en typisk konfigurasjon der et SIM-kort er plassert inne i en mobiltelefon,

fig. 6 illustrerer et eksempel på den elektromagnetiske konfigurasjonen som settes opp av antennestrukturen i SIM-kortet når det er plassert inne i en mobiltelefon.

fig. 7 illustrerer en realisering av refleksjonsmåleren i sin enkleste form.

Detaljert beskrivelse av foretrukkede utførelsesformer

Fig. 1 illustrerer skjematisk oppbyggingen av et kretskort i samsvar med oppfinnelsen, spesielt et SIM-kort, som er innsatt i en metall struktur i et apparat slik som mobiltelefon. Kretskortet er vist i perspektiv, vesentlig fra siden.

SIM-kortet omfatter en elektromagnetisk kobler, som innbefatter to elektrisk ledende strukturer 14, 15, anbrakt på motstående sider av kortet. SIM-kortet omfatter videre en eksitasjonskontroller 6, som er innrettet for å tilpasse resonansegenskaper ved den elektromagnetiske kobleren i avhengighet av resonansegenskaper ved apparatet.

I en utførelsesform er hver elektrisk ledende struktur 14, 15 et plant metall-lag, spesielt av kobber. Disse kan i prinsippet ha vilkårlig form, og som et eksempel kan lagene ha vesentlig samme form og flateutstrekning som SIM-kortet. Den elektromagnetiske kobleren 14, 15 samvirker med den ytre metallstrukturen illustrert ved 10, 11, 12, 13 i apparatet.

Et antall styrbare elektriske forbindelser er anbrakt mellom punkter 9 på den første 14 og den andre 15 ledende strukturen. I det viste eksempelet er det av illustrasjonshensyn valgt M=2 forbindelser. I en foretrukket utførelse kan antallet være i området M=4 til M=12, spesielt i området M=6 til M=10, og særlig foretrukket M=8. Kontrolleren 6 er innrettet for å tilpasse den elektromagnetiske koblerens resonansegenskaper ved utstyring/valg av disse styrbare elektriske forbindelsene.

Hver styrbar elektrisk forbindelse omfatter en forhåndsbestemt impedans 8a, 8b i serie med en elektronisk styrt bryter 7a, 7b. Eksempelvis kan den forhåndsbestemte impedans 8a, 8b være i det vesentlige null, hvorved bryteren 7a, 7b kan innkoble en tilnærmet kortslutning mellom de aktuelle punkter på den første 14 og andre 15 ledende strukturen. I et annet eksempel kan impedansen utgjøres av et reaktanselement.

SIM-kortet omfatter videre et måleorgan eller refleksjonsmåler 2 for måling av reflektert effekt fra den elektromagnetiske kobleren. Kontrolleren 6 er innrettet for å utstyre de styrbare elektriske forbindelsene i avhengighet av den målte reflekterte effekt fra den elektromagnetiske kobleren.

Refleksjonsmåleren 2 kan implementeres ved måling av standbølgeforholdet langs en transmisjonslinje - såkalt VSWR måling (Voltage Standing Wave Ratio). En annen realisering av refleksjonsmåleren er å implementere målepunkter i selve utgangstrinnet i signalgeneratoren 1, da arbeidspunktet til utgangstransistoren(e) gjenspeiler hvor mye av effekten som reflekteres tilbake til sendertrinnet. Arbeidspunktets parametere kan være spenning over utgangstransistorene, strømtrekk i utgangstransistorene, oppbygging av kapasitans/reaktans i transistorene, og temperaturer i transistorene. Temperaturforskjeller er også hensiktsmessig å måle i halvlederoverganger eller mellom transistorer for å kompensere for absolutt temperatur. Arbeidspunktets parametere er indikatorer på hvordan utgangstrinnet opererer. For å kompensere for temperaturdrift og produksjonsvariasjon kan man koble inn en indre referanse-terminering der man benytter dette til å etablere en signatur på arbeidspunktet i utgangstrinnet for en optimal situasjon, og deretter kan måle avvik fra dette og betrakte det som resultater av mistilpasning av lasten som er tilkoblet utgangstrinnet. Fordelen med en slik implementasjon er at det ikke involverer mikrobølgekomponenter, og parametrene kan monitoreres ved hjelp av analog- til digitalkonvertere som er rimelig og enkelt å implementere i en ASIC-implementasjon (Application Specific Integrated Circuit).

SIM-kortet omfatter videre en signalkilde 1 og et antall N matenettverk. I en foretrukket utførelse vil antallet N være i størrelsesorden 1 til 4.1 eksempelet er det særlig foretrukket anvendt N=2 matenettverk 4a, 4b. Hvert av disse er innrettet for styrbart å forbinde signalkildens 1 utgang til punkter 5 på den første 14 og/eller den andre 15 ledende strukturen.

Kontrolleren 6 er videre innrettet for å utstyre matenettverkene på en slik måte at signalet fra signalkilden 1 føres til punkter 5 som av kontrolleren velges i avhengighet av den målte, reflekterte effekt fra den elektromagnetiske kobleren 14, 15. Ved valg av matenettverk eller kombinasjoner av matenettverk kan eksitasjonskontrolleren 6 styre matenettverkenes impedans i 2N<->1 ulike kombinasjoner, der N er antall matenettverk, samt polarisasjonsretning av E-feltet i eksitasjonen. Minst ett matenettverk må anvendes for å få koblet effekten ut i metallstrukturen.

Signalkilden 1 er foretrukket omfattet av en transceiver, som er innrettet for å operere som sender i transmisjonsintervaller og som mottaker i intervaller mellom transmisjonsintervallene, for derved å muliggjøre toveis kommunikasjon.

Signalkilden eller transceiveren avgir radiosignaler på det ønskede frekvensbånd med den ønskede modulasjon og protokoll. Utgangssignalet er koblet til en refleksjonsmåler 2. Effekten går gjennom denne refleksjonsmåleren og videre til en styrbar velger 3 som velger hvilket matenettverk som skal benyttes, i eksempelet 4a eller 4b.

Eksitasjonskontrolleren 6 er innrettet for å styre de M elektronisk styrte bryterne 7a og 7b slik som realisert i en transistor som oppretter styrbare forbindelser mellom metallstrukturene 14 og 15 gjennom impedansene 8a og 8b og tilkoblingspunktene 9, som kan være vilkårlig plassert på metallstrukturene 14 og 15. Impedansene 8a og 8b kan innta verdiene fra 0 Q til en vilkårlig, kompleks impedans. Eksitasjonskontrolleren 6 kan således styre parasittimpedansen og ulike resonansmodi for metallstrukturen gjennom å aktivere 2M ulike kombinasjoner der M er antallet styrbare reaktans/resonanselementer som kan aktiveres. Eksiteringen av den elektromagnetiske kobleren skjer gjennom de vilkårlig formede metallstrukturene 14 og 15 som enten kan eksitere et E-felt i z-retning slik det er antydet eller i en vilkårlig retning basert på kombinasjonen av matenettverkene 4a og 4b som velges av eksitasjonskontrolleren. og dette leder til at det genereres strømmer og spenninger i omgivelsesstrukturen 10, 11, 12 og 13, som illustrerer det ytre apparatets (eksempelvis mobiltelefonens) vilkårlig omsluttende metalliske struktur. Denne strukturen skriver seg fra det ytre apparatet, eventuelt også apparatets omgivelser. Metallstrukturen kan være komplett eller delvis omsluttende, men så lenge det ikke er et komplett Faraday-bur, vil det finnes resonansfrekvenser som settes opp av strøm og spenninger som induseres i strukturen. Ved valg av hvilket matenettverk som skal benyttes, og valg av hvilken styrbar impedanskombinasjon med tilkoblingspunkter som skal aktiveres så kan resonansfrekvensen i den omsluttende strukturen. Eksitasjonskontrolleren måler den reflekterte effekten, og søker etter den kombinasjonen (2N<->1)-2M som gir minimum reflektert effekt. I praksis søker man å minimalisere N og M av kostnadshensyn, og det kan i en praktisk krets være tilstrekkelig å ha en digital detektor som avgir et logisk nullsignal dersom den reflekterte effekten er mindre enn 50%, og et logisk enhetssignal dersom den reflekterte effekten er større. Således vil man i en praktisk implementasjon søke å finne en kombinasjon som innfører mindre enn en gitt terskel, for eksempel ved 3 dB tap. I en transmisjonssituasjon der fading-marginen ved bølgeforplantning i reflekterende omgivelser er på 10-20 dB, blir derfor effekten av eksitasjonstapet akseptabel. Terskelverdien er valgfri, og en avveining mellom kost, kompleksiteten i tilpasningsnettverket og måletiden for å finne optimal resonansmodus for den ønskede frekvensen.

Kontrolleren 6 er videre innrettet for å generere et utgangssignal som angir at resonansegenskapene ved apparatet endres utover en forhåndsbestemt grense, for derved å muliggjøre deteksjon av at apparatet berøres, at apparatet bringes i bevegelse eller annen ytre påvirkning. Idet eksitasjonskontrolleren 6 tilnærmet kontinuerlig måler de elektromagnetiske resonansegenskapene til den omsluttende strukturen, så vil den også lett kunne måle når disse endres raskt, ved at man for eksempel plasserer en hånd på mobiltelefonen. Slike endringer eller spesielle elektromagnetiske signaturer kan systemet fange opp og gjenkjenne, slik at det kan gis forskjellig utgangs- eller statussignal 16 fra eksitasjonskontrolleren til eventuelle eksterne kretsløp som kan ha nytte av dette. Indikasjoner på bevegelse, om telefonen berøres eller holdes i hånden kan gi nyttig systeminformasjon for ulike applikasjoner. Man kan også bruke denne elektromagnetiske resonansanalysen til å identifisere objekter som har en predefinert resonans i form av en elektromagnetisk signatur. Denne signaturen kan lages av kostnadseffektive trykte metallmønstre og brukes til merking, et antall forskjellige signaturkoder kan således leses ut når dette metallmønsteret kommer så nær apparatet at det påvirker de elektromagnetiske resonansene i systemet.

Fig. 2 illustrerer en forenklet elektrisk modell av den totale antennestrukturen som består av det adaptive antennesystemet i SIM-kortet samt den omsluttende metallstrukturen i mobiltelefonen. Signalkilden 1 eller den kombinerte sender/mottakeren setter opp en spenning mellom metallstrukturene i SIM-kortet, som er modellert som en kapasitans mellom platene 24 og en kombinert reaktans representert ved 22, 23 og 25. Dersom substratet som velges mellom to planære metallstrukturer på SIM-kortet, så blir kapasitansen 24 relativt stor, opp mot 150 pF eller mer dersom substratet er av 0.1 mm tykkelse og har en relativ dielektrisitetskonstant på 3-5. Dette kan være en uønsket høy kapasitans ved mikrobølgefrekvenser slik som 2.45 GHz eller høyere, men det bidrar også positivt ved at det kobles inn i det totale resonanskretsløpet og således reduseres laveste resonansfrekvens for den totale metalliske strukturen. Når SIM-kortet plasseres rett over en metallstruktur nede i batteribrønnen til mobiltelefonen, oppstår en kapasitiv kobling 21 til denne bakplaten. Enkelte mobiltelefoner har ikke en slik metallisk bakplate, men samtlige mobiltelefoner har et kretskort der komponentene er montert. I dette kretskortet ligger det jordplan som da fungerer på tilsvarende måte, men dersom avstanden til dette jordplanet blir større, så reduseres verdien på den kapasitive koblingen 21. Etter at SIM-kortet er plassert i mobiltelefonen, settes batteriet på toppen, og metallkapslingen rundt batteriet blir liggende i nærheten over SIM-kortet og det oppstår en kapasitiv kobling 20 mellom metallstrukturene i SIM-kortet og batteriet. I tillegg til den kapasitive koblingen oppstår det induktive koblinger mellom SIM-kortet og bakplaten 23 og mellom SIM-kortet og batteriet 22 ved at det går strømmer i metallstrukturene som setter opp magnetiske felt mellom dem. I andre konfigurasjoner av den omsluttende metallstrukturen kan det være andre kombinasjoner av kapasitiv og induktiv kobling som settes opp. Det vil også være avhengig av hvilket matenettverk 4a og 4b eller eventuelt de N matenettverkene som man har til rådighet. Avhengig av utformingen av metallstrukturene i SIM-kortet og hvilken kombinasjon av de M styrbare bryterne som er valgt så oppstår en resulterende resonanskrets representert ved 22, 23 og 25. Den omsluttende metallstrukturen er her representert ved en enkel resonans ved 26 og 27 samt strålingsresistansen 28.

Fig. 3 illustrerer et eksempel på et SIM-kort med en antenne tiltenkt 802.1 lb/g modulasjon, der kortet har to planare metallstrukturer 36 og 37 på hver side av SIM-kortet. Disse metallstrukturene eksiteres av ett matepunkt 32 med to tilførselslinjer

- ett til hvert lag. I tillegg er de en styrbar kortslutning 34 som kan plasseres på forskjellige steder langs aksen 35.1 en praktisk implementasjon er dette forskjellige kortsluttende brytere som kan aktiveres fra en kontroller. Det er foretatt en full elektromagnetisk simulering av en forenklet elektromagnetisk modell for en Siemens SX1 mobiltelefon der SIM-kortet er plassert inne i en omsluttende metallstruktur bestående av en metallplate bak SIM-kortet og et batteri foran SIM-kortet som er vist i fig. 4. Fig. 4 illustrerer resultatet fra de elektromagnetiske simuleringen av et SIM-kort som illustrert i fig. 3 innplassert i en forenklet elektromagnetisk modell av en Siemens SX1 mobiltelefon som et eksempel. De ulike resonanskurvene framkommer ved forskjellig plassering av en kortslutning gjennom de to metallstrukturene i realiseringen av SIM-kortet som vist i fig. 3. Det fremgår at i området 2.0389 GHz til 2.495 GHz er det mulig gjennom aktivering av ulike kortslutninger gjennom metallstrukturen å etablere resonans av den omsluttende metallstrukturen slik at en akseptabel utstråling av elektromagnetisk effekt kan implementeres. I praksis vil den virkelige metallstrukturen være langt mer kompleks, og det vil også resultere i langt flere resonanspunkter. I en virkelig implementasjon vil det større antallet resonanspunkter, samt innvirkningen av forskjellige kortslutninger, derfor gi enda bedre sannsynlighet for at man treffer en brukbar resonans av den omsluttende metallstrukturen på den ønskede frekvensen. Fig. 5 illustrerer et eksempel på en typisk konfigurasjon der et SIM-kort 45 er plassert rett oppå en metallisk bakplate 43 i mobiltelefonen. Under den metalliske bakplaten 43 er det et kretskort 41 der de elektroniske komponentene 42 til mobiltelefonen er montert. Kretskortet 41 inneholder et jordplan som er heldekkende og nedfelt i kortets indre lag. Når SIM-kortet er plassert på den metalliske bakplaten 43, så monteres batteriet 44 slik at det legges helt oppå SIM-kortet. Batteriet 44 inneholder et Lithium Ion batteri der kjemikaliene er innkapslet i en hermetisk lukket metallkanne. Fig. 6 illustrerer et eksempel på den elektromagnetiske konfigurasjonen som settes opp av antennestrukturen i SIM-kortet. I denne strukturen er E-feltet kortsluttet av metallstrukturene som ligger over og under SIM-kortet, og eksitering av E-feltet i horisontal retning er derfor ikke en hensiktsmessig løsning. Imidlertid kan det induseres strømmer langs disse metalliske strukturene, og et E-felt kan settes opp i vertikal retning som det er vist i figuren. Ved å kontrollere de ulike resonansmodi og både påvirke og velge rett resonansmodi, kan den resulterende antennestrukturen bli en svært effektiv struktur for elektromagnetisk utstråling. Fig. 7 illustrerer et en realisering av refleksjonsmåleren i sin enkleste form. Inngangssignalet kobles til terminalen 50, ledes gjennom transmisjonslinjen 61 som har en elektrisk lengde 60, <|>, som er typisk mellom 0.1 og 0.2 bølgelengder på den aktuelle frekvensen. To innkoblingsmotstander 51 og 54 er tilkoblet transmisjonslinja. Disse har en høy verdi slik at likeretterdiodene på RF-frekvens 52 og 55 ikke innfører belastning på linja eller lager uønsket intermodulasjon for utgangssignalet. De to kondensatorene 62 og 63 sørger for at det oppstår en resulterende likespenning referert til jord 53 som gjenspeiler amplituden på de ulike punktene, og dette ledes inn i en operasjonsforsterker 57 som forsterker forskjellen mellom de to inngangene. Dersom det ikke er refleksjoner av signalet vil spenningene over de to diodene 52 og 55 være lik. Dersom det er refleksjoner, oppstår det stående bølger på transmisjonslinjen, og spenningene over de to diodene 52 og 55 vil være forskjellige bortsett fra i tilfeller der man måler symmetrisk på hver side av maksimumspunktene av stående bølger langs transmisjonslinjen. Det er derfor nødvendig å forandre sender-frekvensen slik at man også kan detektere denne typen standbølgeforhold.

Den ovenstående detaljerte beskrivelsen er fremlagt for illustrasjonsformål. Fagfolk vil innse at mange variasjoner og alternativer finnes innenfor oppfinnelsens rekkevidde, slik den fremgår av de nedenstående patentkrav og deres ekvivalenter.

For eksempel kan kretskortet omfatte to metallstrukturer som er tilkoblet respektive matenettverk 4a og 4b, og en separat, to-delt metallstruktur for tilkobling av de respektive styrbare bryterne 7a og 7b. Man kan også splitte dette opp i flere separate todelte metallstrukturer - opp til N to-delte metallstrukturer for matenettverkene og M to-delte metallstrukturer for de styrbare bryterne. Bryterne kan også innta varianter med mer enn to tilstander, dvs. at impedans og reaktans i bryterne kan styres analogt for å kunne styre impedansen i bryteren analogt i stedet for å styre den i to diskrete steg. Andre alternativer omfatter anvendelsen av rent induktive koblere 22 eller 23, der de kapasitive koblingene er null - dvs. at kondensatorene 20 og 21 har verdien null. Dette kan realiseres ved en tråd med en lengde mellom tilkoblingspunktene som da fungerer som en ren induktiv kobling 22 og 23 mellom kretskortet og den elektromagnetiske strukturen i den omsluttende apparatet. I enkelte utførelser kan det også være tilstrekkelig med én induktiv kobling 22 mellom kretskortet og den omsluttende elektromagnetiske strukturen.

Claims (9)

1. Kretskort for anbringelse i et elektronisk apparat, omfattende - en elektromagnetisk kobler (14, 15), innbefattende en første (14) og en andre (15) elektrisk ledende struktur, hvor et antall styrbare elektriske forbindelser er anbrakt mellom punkter (9) på den første (14) og den andre (15) ledende struktur, og - en kontroller (6), innrettet for å tilpasse resonansegenskaper ved den elektromagnetiske kobleren i avhengighet av resonansegenskaper ved apparatet ved utstyring av nevnte styrbare elektriske forbindelser, karakterisert ved at - de nevnte første (14) og andre (15) ledende strukturer er anbrakt på motstående sider av kretskortet, hvorved et E-felt kan settes opp med en retning vesentlig normalt på kretskortets hovedflate.

2. Kretskort i samsvar med krav 1, hvor de styrbare elektriske forbindelser hver omfatter en forhåndsbestemt impedans i serie med en elektronisk styrt bryter.

3. Kretskort i samsvar med krav 1 eller 2, videre omfattende et måleorgan (2) for måling av reflektert effekt fra den elektromagnetiske kobleren, hvor kontrolleren (6) er innrettet for å utstyre de styrbare elektriske forbindelser i avhengighet av den målte reflekterte effekt fra den elektromagnetiske kobleren.

4. Kretskort i samsvar med et av kravene 1-3, videre omfattende en signalkilde (1) og et antall matenettverk (4a, 4b) som hvert er innrettet for styrbart å forbinde signalkildens utgang til punkter (5) på den ene (14) og/eller den andre (15) ledende struktur.

5. Kretskort i samsvar med krav 4, hvor kontrolleren (6) videre er innrettet for å utstyre det minst ene matenettverket (4a, 4b) slik at signalet fra signalkilden (1) føres til punkter (5) valgt i avhengighet av den målte reflekterte effekt fra den elektromagnetiske kobleren.

6. Kretskort i samsvar med krav 5, hvor signalkilden (1) er omfattet av en sender/mottaker, innrettet for å operere som sender i transmisjonsintervaller og som mottaker i intervaller mellom transmisjonsintervallene, for derved å muliggjøre toveis kommunikasjon.

7. Kretskort i samsvar med et av de ovenstående krav, hvor kontrolleren (6) videre er innrettet for å generere et utgangssignal som angir at resonansegenskapene ved apparatet endres utover en forhåndsbestemt grense, for derved å muliggjøre deteksjon av at apparatet berøres, at apparatet bringes i bevegelse eller annen ytre påvirkning.

8. Kretskort i samsvar med et av de ovenstående krav, hvor den første (14) og den andre (15) ledende struktur er plane metall-lag som i det vesentlige korresponderer med kretskortets flateutstrekning, hvor de styrbare elektriske forbindelser hver omfatter en impedans tilnærmet lik null, i serie med en elektronisk styrt bryter, hvor antallet styrbare elektriske forbindelser er i området 4 til 12, foretrukket i området 6 til 10 og særlig foretrukket 8, og hvor antallet matenettverk er i området 1 til 4, særlig foretrukket 2.

9. Kretskort i samsvar med et av de ovenstående krav, i form av et SIM-kort, hvor det elektroniske apparatet er et mobilkommunikasjonsapparat slik som en mobiltelefon.