DE102004012015A1

DE102004012015A1 - Computergehäuse mit Antennenanordnung

Info

Publication number: DE102004012015A1
Application number: DE102004012015A
Authority: DE
Inventors: Peter Kastl; Markus Braun
Original assignee: Fujitsu Technology Solutions GmbH
Current assignee: Fujitsu Technology Solutions GmbH
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-10-06
Also published as: EP1575121A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Computergehäuse (1) mit einer an der Außenseite befestigten Antennenanordnung, wobei die Antennenanordnung aus einem angeregten Antennenelement (2) und mindestens einem parasitären Antennenelement (3) besteht, wobei das oder die parasitären Antennenelemente (3) so am Computergehäuse angeordnet sind, dass die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gezielt verändert ist.

Description

Beim Aufbau von Computernetzwerken finden zunehmend drahtlose Netzwerktechnologien Verbreitung. Dabei sind in ein solches Netzwerk üblicherweise auch nicht im eigentlichen Sinne tragbare Geräte eingebunden. Zum einen sind dies Computer, die die Grundarchitektur des Netzwerks bereitstellen, also beispielsweise Server oder Einwahlknoten (Access Points). Zum anderen werden vermehrt auch feststehende Anwendercomputer drahtlos in Netzwerke integriert, da dieses eine kostengünstige, flexible und bautechnisch unproblematische Realisierung eines Netzwerks erlaubt.

Eine häufig eingesetzte Netzwerktechnologie ist WLAN (Wireless Local Area Network). WLAN basiert auf dem IEEE 802.11-Standard, der das ISM (Industrial, Scientific, Medical) Band bei 2,4 GHz benutzt. Elektromagnetische Strahlung von 2,4 GHz hat eine Wellenlange λ von etwa 120 mm. Antennenanordnungen zum Senden oder Empfangen dieser Strahlung haben typischerweise geometrische Abmessungen von der Größenordnung der Wellenlänge (z.B. λ, λ/2 oder λ/4). Antennen dieser Größe lassen sich unschwer an Computergehäusen unterbringen. Metallische Objekte, die gleich oder größer der Wellenlänge der Strahlung sind, wirken stark absorbierend. Für den Fall einer an einer metallischen Gehäusefront eines Computergehäuses angebrachten isotrop abstrahlenden Antenne hat dieses zur Folge, dass der gesamte, hinter dem Gehäuse liegende Halbraum weitgehend für die Strahlung abgeschattet ist. Aufgrund von Beugungserscheinungen an den Gehäusekanten ist diese Abschattung nicht vollständig, die verbleibende Strahlung in den abgeschatteten Halbraum ist allerdings selten stark genug, um einen zuverlässigen Betrieb des Netzwerks zu erlauben.

Ein Weg, Abstrahlung in alle Raumrichtungen zu ermöglichen, ist, an verschiedenen Gehäuseseiten, zumindest aber an zwei sich gegenüberliegenden Gehäuseseiten, aktiv angeregte Antennen vorzusehen. Der zusätzliche mechanische Aufwand für z. B. Verkabelung, Kabeldurchbrüche, Stecksysteme und die unter Umständen zusätzlich notwendige Elektronik zur Ansteuerung der Antennen macht diese Lösung aufwändig und teuer.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Computergehäuse mit einer Antennenanordnung zu beschreiben, bei der bei nur einem aktiven, angeregten Antennenelement die Abschattungswirkung des Gehäuses vermindert wird und eine möglichst gleichförmige Abstrahlcharakteristik in alle Raumwirkungen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Computergehäuse mit einer an der Außenseite befestigten Antennenanordnung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein angeregtes Antennenelement und mindestens ein parasitäres Antennenelement vorgesehen sind, wobei das mindestens eine parasitäre Antennenelement so am Computergehäuse positioniert ist, dass die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gezielt verändert ist.

Die Verwendung von passiven, parasitären Antennenelementen ermöglicht eine Verbesserung der Abstrahlcharakteristik mit minimalem mechanischen Mehraufwand und ohne die Verwendung zusätzlicher Elektronik. Die parasitären Antennenelemente sind dabei so am Gehäuse anzubringen, dass Wechselwirkung mit dem aktiven, angeregten Antennenelement besteht und gleich zeitig die Abstrahlcharakteristik der parasitären Antennenelemente in die Regionen hineinreicht, die bezüglich der Strahlung des angeregten Antennenelements vom Gehäuse abgeschattet sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 eine Schrägansicht eines Computergehäuses mit einer an der Außenseite befestigten Antennenanordnung,
2 die Abstrahlcharakteristik eines angeregten Dipols vor einer Gehäusefront im Polardiagramm,
3 die Abstrahlcharakteristik einer Antennenanordnung, bestehend aus einem angeregten Dipol und zwei zusätzlichen, parasitären Antennenelementen, vor einer Gehäusefront im Polardiagramm.
In 1 ist als Beispiel eines Computergehäuses 1 ein 19-Zoll-Einschubgehäuse, wie es beispielsweise für Serveranwendungen benutzt wird, gezeigt. An der vorderen Gehäusefront befindet sich mittig ein angeregtes Antennenelement 2. An der gleichen Gehäusefront ist seitlich jeweils in Nähe der Gehäusekanten ein parasitäres Antennenelement 3 vorgesehen.
Die Abstrahlcharakteristik des angeregten Antennenelements 2, ohne die in 1 dargestellten parasitären Antennenelemente 3, ist in 2 dargestellt. 2 zeigt das Ergebnis einer mathematischen Simulation der Anordnung gemäß 1 in Form eines Polardiagramms, wobei als angeregtes Antennenelement 2 ein λ/2-Dipol vor der Gehäusefront angenommen wurde. Die dargestellte Ebene verläuft senkrecht zur Dipol-Längsachse durch dessen Mitte. Der Dipol ist im Zentrum des Polardiagramms lokalisiert und die Gehäusefront verläuft in Richtung 90°/270°. Die Radialkoordinate des Diagramms gibt die Amplitude der elektrischen Feldstärke auf einer logarithmischen Skala wieder. Zur Darstellung der Richtcharakteristik der Abstrahlung des Antennenelements 2 ist die Linie konstanter relativer Amplitude von -3 dB angegeben. In dieser Darstellung wäre die Abstrahlcharakteristik eines freien, nicht vor einer metallischen Gehäusefront stehenden Dipols durch einen zentrischen Kreis gegeben. Die abschattende Wirkung der Gehäusefront zeigt sich in 2 an der Ausbildung einer Hauptstrahlungskeule senkrecht zur Gehäusefront nach vorne in Richtung 180°. Demgegenüber wird in rückwärtige Richtung, wie an den nur schwach ausgebildeten Nebenkeulen zu erkennen ist, nur geringe Leistung abgestrahlt.
3 zeigt in gleicher Art der Darstellung die Simulation der Anordnung gemäß 1, mit dem angeregten Antennenelement 2 in der Mitte der Gehäusefront und zwei parasitären Antennenelementen 3 nahe der Kanten der Gehäusefront. Die deutlich größeren Nebenkeulen zeigen eine verstärkte Abstrahlung in rückwärtige Richtung. Bedingt durch die parasitären Antennenelemente ist die Abstrahlcharakteristik deutlich isotroper als die in 2 gezeigte. Parasitäre Antennenelemente, die über die Seite der Gehäusefront hinaus reichen würden, würden diesen Effekt weiter verstärken.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung bestehen die parasitären Antennenelemente 3 aus einer geeigneten leitenden Ausformung des Computergehäuses selbst. Im dargestellten Fall eines 19-Zoll-Einbaugeräts bietet es sich an, hierfür beispielsweise die üblicherweise an der Seite der Gehäusefront angebrachten Tragegriffe für die Funktion als parasitäres Antennenelement auszugestalten.
Die vorgestellte Anordnung ist flexibel auf verschiedene Typen von Antennen übertragbar. Sowohl das angeregte Antennenelement 2, wie auch die parasitären Antennenelemente 3 können als Monopole oder Dipole oder in jeder anderen üblichen Ausführungsform von Antennen aufgebaut sein. Das angeregte Antennenelement 2 und die parasitären Antennenelemente 3 müssen dabei nicht vom gleichen Typ sein. Die beabsichtige Modifikation der Abstrahlcharakteristik hängt von Typ, Anzahl und Position der oder des parasitären Antennenelemente/es 3 ab. Die Anzahl der parasitären Antennenelemente 3 ist dabei prinzipiell beliebig.
Vorteilhaft ist es, die Resonanzfrequenz der parasitären Antennenelemente 3 gleich der Resonanzfrequenz des angeregten Antennenelements 2 zu wählen, was durch geeignete Anpassung der Längen der Antennenelemente geschehen kann. Ebenfalls ist möglich, die Resonanzfrequenz der parasitären Antennenelemente 3 durch passive Bauteile wie Kondensatoren und Spulen zu verändern. Diese zusätzlichen passiven Bauelemente können ebenfalls durch geeignete Ausformung des Gehäuses selbst gebildet sein.
Die beschriebene Anordnung aus angeregtem Antennenelement 2 und parasitären Antennenelementen 3 ist zum Senden und zum Empfangen von Signalen geeignet. Die geschilderte Erfindung kann sowohl für WLAN als auch für andere bekannte drahtlose Netzwerksysteme, beispielsweise Bluetooth oder GSM (Global System For Mobile Communication) eingesetzt werden.

1: Computergehäuse
2: angeregtes Antennenelement
3: parasitäre Antennenelemente

Claims

Computergehäuse mit einer an der Außenseite befestigten Antennenanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass ein angeregtes Antennenelement (2) und mindestens ein parasitäres Antennenelement (3) vorgesehen sind, wobei das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) so am Computergehäuse positioniert ist, dass die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gezielt verändert ist.
Computergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) so angeordnet ist, dass Abstrahlung verstärkt in Raumrichtungen erfolgt, die durch das Computergehäuse von der Strahlung des angeregten Antennenelements (2) abgeschattet sind.
Computergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) aus einer Ausformung des Computergehäuses besteht, die für die Funktion als parasitäres Antennenelement ausgestaltet ist.
Computergehäuse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das angeregte Antennenelement (2) eine Dipolantenne ist.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) eine Dipolantenne ist.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz des mindestens einen parasitären Antennenelements (3) gleich der Resonanzfrequenz des angeregten Antennenelements (2) ist.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) kapazitive oder induktive passive Bauelemente zur Beeinflussung der Resonanzfrequenz enthält.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung sowohl als Empfangs- als auch als Sendeantenne betrieben wird.
Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung innerhalb eines WLAN (Wireless Local Area Network) im 2,4 GHz-Band verwendet wird.