DE102004024800A1

DE102004024800A1 - Multiband antenna for motor vehicles has at least one parasitic element in addition to main radiator, whereby it also radiates in at least one other frequency band in addition to main frequency band

Info

Publication number: DE102004024800A1
Application number: DE102004024800A
Authority: DE
Inventors: Mohammad Dipl.-Ing. Bashir; Marco Dipl.-Ing. Leicht; Jürgen von Dr.-Ing. Hagen
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Wilhelm Sihn jr GmbH and Co KG
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2005-02-03
Also published as: WO2004102742A1

Abstract

The antenna (A) has a ground surface (1) and a main radiator (2) that radiates in a first frequency band arranged above the ground surface and connected at one end to a power supply and to a roof capacitor (4) at the other end. At least one parasitic element (6,7) is provided in addition to the main radiator, whereby the antenna also radiates in at least one other frequency band in addition to the main band.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrbandfähige Antenne nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a multi-band antenna according to the preamble of claim 1.

Da bei heutigen Kraftfahrzeugen in der Regel nicht nur ein Rundfunkempfang, sondern auch Mobilfunkempfang, usw. gewünscht wird, müssen entsprechende Empfangsantennen im/am Fahrzeug ausgebildet werden. Dabei ist es aufgrund von designerischen Gesichtspunkten sowie aus Platzgründen angestrebt, möglichst kleine Antennen zu entwickeln, die zusätzlich eine möglichst große Bandbreite bzw. mehrere Frequenzbereiche mit entsprechender Anpassung aufweisen sollen.There in today's motor vehicles usually not just a radio reception, but also mobile reception, etc. is desired, must be appropriate Reception antennas are formed in / on the vehicle. That's it aspired to from a designer's point of view as well as space reasons, preferably To develop small antennas, in addition to a possible size Bandwidth or multiple frequency ranges with appropriate adaptation should have.

Derzeit ist unter anderem die Verwendung von Stabantennen üblich, die auf dem Fahrzeugdach bzw. der Heckscheibe befestigt sind. Üblicherweise weisen derartige Stabantennen eine Länge in der Größenordnung einer Viertel-Sende-/Empfangswellenlänge auf. Es ist das Bestreben der Fahrzeug- und Antennenhersteller, diese Länge aus den vorstehend genannten Gründen, weiter zu verkleinern, insbesondere die Baulänge zu verringern.Currently Among other things, the use of rod antennas is common, the are mounted on the vehicle roof or the rear window. Usually wise such rod antennas a length in the order of magnitude a quarter transmit / receive wavelength. It is the aspiration the vehicle and antenna manufacturers, this length from the above Establish, continue to downsize, in particular to reduce the overall length.

Bekannt ist die Verkürzung von Stabantennen durch die Verwendung von Blindelementen, z.B. durch Einfügen einer Verkürzungsspule am Fußpunkt der Antenne oder durch Verwendung ei ner Dachkapazität. Besonders bei der Verwendung von Verkürzungsspulen sollen diese eine hohe Güte aufweisen, um Verluste zu minimieren. Dadurch sinkt aber gleichzeitig die Bandbreite entsprechend der geometrischen Verkleinerung. Gleiches gilt für Antennen, die durch die Verwendung von Dachkapazitäten verkürzt wurden. Damit stehen nur schmalbandige, kleine Antennen zur Verfügung, wie sie beispielsweise in Meinke Gundlach, "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", Springer-Verlag beschrieben sind.Known is the shortening of rod antennas through the use of dummy elements, e.g. by Insert a shortening coil at the bottom the antenna or by using a roof capacity. Especially when using shortening coils should this be a high quality to minimize losses. As a result, it decreases at the same time the bandwidth according to the geometric reduction. The same applies to Antennas that have been shortened by the use of roof capacities. Thus, only narrow-band, small antennas are available, such as for example, in Meinke Gundlach, "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", Springer-Verlag are described.

Aus dem US-Patent 3 967 276 ist eine Antenne mit großer Bandbreite bekannt, die bei einer Vielzahl von Wellenlängen verwendet werden kann. Diese Antenne umfasst beispielsweise vier gleich dimensionierte zylindrische Leiter, deren Abmessungen und Abstände voneinander im Vergleich zur Wellenlänge, bei der die Antenne verwendet wird, klein sind, und die senkrecht zu einer leitenden Masseebene angeordnet sind. Die oberen Enden dieser Leiter sind durch Metallplatten abgeschlossen und untereinander durch gleich dimensionierte induktive Elemente verbunden. Die unteren Enden der Leiter sind teilweise mit der leitenden Masseebene verbunden, einer der Leiter ist mit einer Energiequelle verbunden, die eine Spannung zwischen dem unteren Ende des Leiters und der Masseebene eingeprägt. Auf diese Weise wird ein Monopol gebildet, der eine entsprechend der Anzahl von Leiter reduzierte Bauhöhe im Vergleich zu einem herkömmlichen Monopol in Form einer Stabantenne aufweist.Out US Pat. No. 3,967,276 discloses a wide bandwidth antenna which at a variety of wavelengths can be used. This antenna includes, for example, four identically dimensioned cylindrical conductors whose dimensions and distances from each other compared to the wavelength at which the antenna is used is, are small, and perpendicular to a conductive ground plane are arranged. The upper ends of these conductors are through metal plates completed and mutually by equally dimensioned inductive Connected elements. The lower ends of the ladder are partial connected to the conductive ground plane, one of the conductors is with connected to a source of energy, which is a voltage between the lower Imprinted at the end of the conductor and the ground plane. In this way one becomes Monopoly, which reduced one according to the number of conductors Height in the Compared to a conventional one Monopoly in the form of a rod antenna.

Jedoch kann diese herkömmliche Antenne nur bei einem festgelegten Frequenzbereich verwendet werden, auf den sie während der Herstellung angepasst wurde. Es ist keine breit- bzw. mehrbandige Anpassung im Bereich von mehreren Frequenzbändern möglich.however can this conventional Antenna can only be used at a fixed frequency range, on them during adapted to the production. It is not a broadband or multi-band adaptation in the range of several frequency bands possible.

Zudem führt bei der vorstehend beschriebenen Antenne eine Verringerung der Bauhöhe zwangsläufig zu einer vergrößerten Anzahl von parallel zueinander angeordneten und miteinander verbundenen Leitern, so dass die Breite der Antenne zunimmt und daher einer Verringerung der Bauhöhe durch erhöhten Platzbedarf in der Breite enge Grenzen gesetzt sind.moreover leads the antenna described above, a reduction in the height inevitably an increased number of mutually parallel and interconnected Ladders so that the width of the antenna increases and therefore one Reducing the height by increased Space requirements in the narrow narrow limits are set.

Darüber hinaus weist die herkömmliche Antenne viele konzentrierte Elemente, wie Induktivitäten auf, die vor allem bei Mobilfunkfrequenzen teuer, schwer und technisch nicht exakt realisierbar sind sowie große Verluste erzeugen. Wenn nun alternativ Induktivitäten mit geringen Verlusten verwendet würden, um die Gesamtverluste zu verringern, würde jedoch die Güte steigen und damit die Bandbreite abnehmen.Furthermore has the conventional Antenna many concentrated elements, such as inductors on, especially at mobile frequencies expensive, heavy and technical are not exactly feasible and generate large losses. If now alternatively inductors with low losses would be used to total losses to reduce but the goodness increase and thus decrease the bandwidth.

Zudem benötigt die vorstehend beschriebene Ausführungsform mit konzentrisch angeordneten Leitern so viel Platz, wie er häufig nicht zur Verfügung steht.moreover needed the embodiment described above with concentrically arranged ladders as much space as he often does not is available.

Schließlich ist die vorstehend beschriebene, herkömmliche Antenne breitbandig, aber nicht mehrbandig. Dies führt dazu, dass die Antenne für eine GSM-Anwendung den gesamten Frequenzbereich von 800 MHz bis 1900 MHz abdecken müsste, obwohl mehrere kleine Frequenzbereiche ausreichen würden.Finally is the conventional antenna described above broadband, but not more band. this leads to to that the antenna for a GSM application the entire frequency range of 800 MHz up 1900 MHz, although several small frequency ranges would suffice.

Aus EP 1 033 782 A2 ist eine Monopolantenne bekannt, die einen Masseleiter, eine auf dem Masseleiter angeordnete Energieversorgung, ein mit der Energieversorgung verbundenes Antennenelement und einen Seitenleiter aufweist, der einen Raum um das Antennenelement umgibt. Oberhalb des Antennenelementes kann ein Dachleiter angeordnet sein. Dabei können abseits des Antennenelementes Abstimmungselemente angeordnet sein, die mit dem Masseleiter verbunden sind und auch mit dem Dachlei ter verbunden sein können. Diese Monopolantenne hat den Nachteil einer aufwendigen Konstruktion und einer stark eingeschränkten Abstrahlcharakteristik.Out EP 1 033 782 A2 For example, there is known a monopole antenna having a ground conductor, a power supply disposed on the ground conductor, an antenna element connected to the power supply, and a side conductor surrounding a space around the antenna element. Above the antenna element, a roof ladder may be arranged. It can be arranged away from the antenna element tuning elements, which are connected to the ground conductor and can also be connected ter with the Dachlei. This monopole antenna has the disadvantage of a complex construction and a very limited radiation characteristic.

In WO 98/43313 ist eine Kommunikationsantenne beschrieben, die ein aktives Element zwischen einem Anschlusspunkt und einem Befestigungspunkt an einem oberen Lastelement aufweist, wobei das aktive Element länger ist als der Abstand zwischen dem Anschlusspunkt und dem Befestigungspunkt. Hierbei können parasitäre Elemente paarweise einander gegenüberliegend um das aktive Element und im wesentlichen parallel zu diesem angeordnet sein. Durch die parasitären Elemente kann zwar eine Bandverbreiterung erzielt werden, nicht jedoch die Eignung für einen Mehrbandbetrieb.In WO 98/43313 a communication antenna is described, which is an active element between a connection point and an attachment point to an upper load element, wherein the active element is longer than the distance between the connection point and the attachment point. In this case, parasitic elements can be arranged in pairs opposite one another around the active element and essentially parallel to it. Although the parasitic elements can be achieved band broadening, but not the suitability for a multi-band operation.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrbandfähige Antenne zur Verfügung zu stellen, die eine gegenüber dem genannten Stand der Technik weiter verringerte Bauhöhe ohne bedeutende Erhöhung des seitlichen Platzbedarf und insbesondere die Möglichkeit einer breit- und/oder mehrbandigen Leistungsanpassung im Bereich von mehreren Frequenzbändern bietet sowie eine einfache Bauweise aufweist.It Object of the present invention, a multi-band antenna to disposal to face, the one opposite the said prior art further reduced height without significant increase the lateral space requirements and in particular the possibility a broadband and / or multi-band performance adjustment in the area of several frequency bands offers and has a simple design.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine mehrbandfähige Antenne mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention this Task by a mehrbandfähige Antenna with the features of claim 1 solved. Advantageous developments of Invention are in the subclaims specified.

Die erfindungsgemäße mehrbandfähige Antenne ermöglicht eine breit- und/oder mehrbandige Leistungsanpassung im Bereich von mehreren Frequenzbändern und ist somit z.B. weltweit für Mobilfunkanwendungen einsetzbar. Diese Leistungsanpassung in mehreren Frequenzbändern wird durch parasitäre Strahler pa rallel zu einem Monopol erzielt, welcher oberhalb der Masseebene angeordnet sind.The inventive multi-band antenna allows a broadband and / or multi-band performance adjustment in the range of several frequency bands and is thus e.g. worldwide for Mobile applications can be used. This power adjustment in several frequency bands is parasitic Spotlights pa rallel achieved to a monopole, which above the Ground plane are arranged.

Das abgestrahlte Feld ist vertikal polarisiert und wird überwiegend in Richtung des Horizonts abgestrahlt, so dass im Vergleich zu üblicherweise verwendeten Antennen eine geringere Sendeleistung realisierbar ist. Zudem weist die erfindungsgemäße mehrbandfähige Antenne eine sehr geringe Bauhöhe auf, da sie lediglich eine Bauhöhe von einem Achtel der Wellenlänge bei der niedrigsten Frequenz benötigt.The radiated field is vertically polarized and becomes predominant emitted in the direction of the horizon, so that compared to usual used antennas lower transmission power is feasible. In addition, the inventive multi-band antenna a very low height, because they only have a height of an eighth of the wavelength needed at the lowest frequency.

Vorzugsweise sind auch die parasitären Strahler an einem Ende mit einer Dachkapazität verbunden.Preferably are also the parasitic emitters connected at one end with a roof capacity.

In einer möglichen Ausführungsform weisen der parasitäre Strahler und der Hauptstrahler eine gemeinsame Dachkapazität auf. Eine gemeinsame Dachkapazität an einem Ende der parasitären Strahler und des Hauptstrahlers wirkt dort elektrisch verlängernd, so dass der Strahler selbst kurz ausgebildet ist. Mit anderen Worten: Eine Dach- oder Endkapazität bewirkt einen größeren Strahlungswiderstand für kurze Antennen, so dass der Wirkungsgrad der Antenne wesentlich gesteigert wird. Insbesondere sind bei kurzen Strahlern mit genügend großer und hoher Dachkapazität gute Funkverbindungen auch bei geringer Leistung möglich. Die Dachkapazität liegt für eine geringe Leistung, z. B. zwischen 1 und 5 W, beispielsweise in einem Bereich von 5 pF bis 20 pF, insbesondere von 14 pF bis 15 pF. Hierdurch ist die Mehrbandantenne für einen Einsatz als Fahrzeugantenne besonders geeignet. Darüber hinaus werden so genannte Koronaeffekte vermieden, da die Feldstärke mit zunehmender Oberfläche der Antennenspitze kleiner wird.In a possible embodiment show the parasitic Spotlights and the main radiator on a common roof capacity. A common roof capacity at one end of the parasitic Spotlight and the main radiator acts there electrically elongating, so that the radiator itself is formed short. In other words: A roof or final capacity causes a greater radiation resistance for short Antennas, so that the efficiency of the antenna significantly increased becomes. In particular, are short emitters with sufficiently large and high top load good wireless connections possible even at low power. The Roof capacity is for one low power, z. B. between 1 and 5 W, for example in one Range from 5 pF to 20 pF, especially from 14 pF to 15 pF. hereby is the multiband antenna for a use as a vehicle antenna particularly suitable. Beyond that so-called corona effects avoided, since the field strength with increasing surface the antenna tip gets smaller.

Je nach Art und Ausführung der parasitären Strahler und des Hauptstrahlers der Mehrbandantenne (auch mehrbandige Antenne genannt) kann als Dachkapazität beispielsweise bei einer Vertikalantenne an deren Spitze eine metallische Fläche, wie eine Metallplatte vorgesehen sein.ever according to type and design the parasitic radiator and the main radiator of the multiband antenna (also multi-band antenna called) can as roof capacity For example, in a vertical antenna at the top of a metallic Area, be provided as a metal plate.

Für die Anordnung der parasitären Strahler gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, dass wenigstens einer der parasitären Strahler mit seinem eine Ende, welches insbesondere sein unteres Ende ist, mit der Masseebene verbunden ist, über welcher der Hauptstrahler aufgereichtet ist.For the arrangement the parasitic Spotlights there are different possibilities. A possibility consists in that at least one of the parasitic radiator with its one End, which is in particular its lower end, connected to the ground plane is over which of the main radiators is erected.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass wenigstens einer der parasitären Strahler nicht mit der Masseebene, sondern mit einer Dachkapazität verbunden ist, insbesondere mit derselben Dachkapazität, mit welcher auch der Hauptstrahler verbunden ist. In diesem Fall hat der an der Dachkapazität aufgehängte parasitäre Strahler einen Abstand zur Masseebene, mit welcher er über seine der Masseebene zugewandtes Ende noch kapazitiv gekoppelt ist, so dass der parasitäre Strahler nicht nur über seine Länge, sondern auch über die kapazitive Kopplung mit der Massefläche abgestimmt werden kann.A different possibility is that at least one of the parasitic radiator not with the Ground plane, but is associated with a roof capacity, in particular with the same roof capacity, with which also the main radiator is connected. In this case has the parasitic radiator suspended at the roof capacity a distance to the ground plane, with which he over his the ground plane facing End is still capacitively coupled, so the parasitic radiator not just about his length, but also about the capacitive coupling with the ground plane can be tuned.

Der parasitäre Strahler kann in dieser Ausführungsform auch derart in seiner Länge gewählt werden, dass er durch die Masseebene hindurchreicht. In diesem Fall muss der parasitäre Strahler von der Masseebene galvanisch entkoppelt werden, wie dies für den Hauptstrahler ja bereits erfolgen muss.Of the parasitic Spotlight can in this embodiment also in its length to get voted, that it passes through the ground plane. In this case, must the parasitic Emitters are galvanically decoupled from the ground plane, like this for the Main radiator must already be done.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, wenigstens eine parasitären Strahler mit seinem unteren Ende mit der Massefläche zu verbunden und sein oberes Ende mit einer gesonderten Dachkapazität zu verbinden, um den parasitären Strahler auf diese Weise auf ein anderes Frequenzband als den Hauptstrahler abzustimmen, wobei der parasitäre Strahler zweckmäßigerweise kürzer als der Hauptstrahler ist.A another possibility consists of at least one parasitic radiator with its lower one End with the ground plane to connect and connect its upper end with a separate roof capacity, around the parasitic Emitter in this way to a different frequency band than the main emitter to vote, the parasitic Radiator expediently shorter as the main radiator is.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen parasitären Strahler an seinem einem, oberen Ende mit der Dachkapazität und an seinem weiteren, unteren Ende mit der Masseebene zu verbinden, wobei der parasitäre Strahler zwischen den beiden Enden eine Lücke aufweist, welche ein Dielektrikum bildet. Das Dielektrikum, also die Lücke, kann als Feststoff, insbesondere Kunststoff, oder nur aus Luft ausgebildet sein. Durch die Lücke kann das Frequenzband, in welchem der parasitäre Strahler strahlt, beeinflusst und zum Beispiel kapazitiv abgestimmt werden. Die Lücke kann auch durch eine den parasitären Strahler abstimmende Wicklung überbrückt werdenAnother possibility is to have a parasitic radiator at its one, upper end with the roof capacity and at its further, bottom ren end to connect to the ground plane, wherein the parasitic radiator has a gap between the two ends, which forms a dielectric. The dielectric, ie the gap, may be formed as a solid, in particular plastic, or only from air. Through the gap, the frequency band in which the parasitic radiator radiates can be influenced and, for example, capacitively tuned. The gap can also be bridged by a coil tuning the parasitic radiator

Zweckmäßigerweise ist der parasitäre Strahler als ein Leiter ausgebildet. Er kann einteilig, aber auch mehrteilig ausgebildet sein, insbesondere, wie schon erwähnt, so, dass er aus einem geteilten Leiter gebildet ist, dessen einer Teil mit der Dachkapazität und dessen anderer Teil mit der Masseebene verbunden ist. Mit anderen Worten: Der parasitäre Strahler ist sowohl hängend als auch stehend ausgeführt, indem der eine Teil beispielsweise hängend an der Dachkapazität und der andere Teil beispielsweise stehend auf der Masseebene angeordnet sind.Conveniently, is the parasitic Emitter designed as a conductor. He can be one-piece, as well be formed in several parts, in particular, as already mentioned, so, that it is made up of a divided ladder, part of which with the roof capacity and whose other part is connected to the ground plane. With others Words: the parasitic Spotlight is both hanging as well as standing, by hanging one part, for example, on the roof capacity and the other part arranged, for example, standing on the ground plane are.

Der parasitäre Strahler kann nicht nur durch Ändern seine Länge abgestimmt werden, sondern auch dadurch, dass er ein die Frequenz mitbestimmendes Element enthält, insbesondere eine Wicklung.Of the parasitic Spotlights can not just change his length be tuned, but also by having a frequency contains co-determining element, in particular a winding.

Für eine Ausgestaltung als Mehrbandantenne sind mehrere para sitäre Strahler vorgesehen. In einer einfachen Ausführungsform sind die parasitären Strahler parallel zum Hauptstrahler, insbesondere parallel zu einer Seite des Hauptstrahlers angeordnet. Mit anderen Worten: Bei den parasitären Strahlern handelt es sich um Seiten- oder Nebenstrahlern. Alternativ können die parasitären Strahler beidseitig des Hauptstrahlers angeordnet sein. Beispielsweise können die parasitären Strahler konzentrisch um den Hauptstrahler angeordnet sein. Auch können die parasitären Strahler symmetrisch zum Hauptstrahler, insbesondere in gleichem Abstand zum Hauptstrahler angeordnet sein. Alternativ dazu können die parasitären Strahler asymmetrisch zum Hauptstrahler, insbesondere in unterschiedlichem Abstand zum Hauptstrahler angeordnet sein.For a design as a multi-band antenna several para sitäre emitters are provided. In a simple embodiment are the parasitic ones Emitter parallel to the main radiator, in particular parallel to one Side of the main radiator arranged. In other words, with the parasitic Emitters are side or secondary emitters. alternative can the parasitic Emitter be arranged on both sides of the main radiator. For example, the parasitic Emitter be arranged concentrically around the main radiator. Also can the parasitic Spotlight symmetrical to the main radiator, especially in the same Be arranged distance from the main radiator. Alternatively, the parasitic Emitter asymmetric to the main radiator, especially in different Be arranged distance from the main radiator.

Je nach Verwendung der Mehrbandantenne können die Strahler – parasitäre Strahler und Hauptstrahler – verschiedenartig ausgebildet sein. Beispielsweise sind der oder die parasitären Strahler und der Hauptstrahler jeweils als ein gedruckter Leiter auf einer nicht leitenden Substratschicht ausgebildet.ever after using the multiband antenna, the radiator - parasitic radiator and main radiator - different be educated. For example, the one or more parasitic radiators and the main emitter each as a printed conductor on one not conductive substrate layer formed.

Der Hauptstrahler weist insbesondere eine mechanische Länge von einem Achtel der niedrigsten abgestrahlten Wellenlänge in einem ersten Frequenzband auf. Die Mehrbandantenne strahlt, je nach Aufbau und Anordnung der parasitären Strahler, in einem zweiten und jeweils weiteren Frequenzbändern. Je nach Verwendung der Mehrbandantenne liegt das erste Frequenzband, in dem der Hauptstrahler strahlt, beispielsweise bei ungefähr 800 MHz. Abhängig vom Aufbau und Anordnung der parasitären Strahler werden die weiteren Frequenzbänder durch Strahlung der parasitären Strahler oder durch Veränderung der Strahlung des Hauptstrahlers erzielt. Beispielsweise liegt dann das zweite und das dritte Frequenzband zwischen 1700 MHz und 2200 MHz.Of the Main radiator has in particular a mechanical length of one-eighth of the lowest radiated wavelength in one first frequency band. The multiband antenna emits, depending on the structure and arrangement of the parasitic Emitter, in a second and respectively further frequency bands. ever after using the multiband antenna, the first frequency band lies in which the main radiator emits, for example at about 800 MHz. Dependent the structure and arrangement of the parasitic radiators become the others frequency bands by radiation of the parasitic Spotlight or by change achieved the radiation of the main radiator. For example, then lies the second and the third frequency band between 1700 MHz and 2200 MHz.

Die Dachkapazität kann an ihrem einen Ende mit einer induktiven Kompensationseinrichtung verbunden sein, die wiederum mit der Masseebene verbunden ist; damit kann der Widerstand des Antennenfußpunktes angepasst werden. Die induktive Kompensationseinrichtung kann in einer einfachen Ausführungsform als eine induktive Kompensationsleitung ausgebildet sein.The top load can at its one end with an inductive compensation device be connected, which in turn is connected to the ground plane; in order to the resistance of the antenna base can be adjusted. The inductive compensation device can in a simple embodiment be designed as an inductive compensation line.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:embodiments The invention will be described in detail with reference to a drawing. Show:

1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Ausführungsbeispiels einer mehrbandfähigen Antenne mit einem Hauptstrahler und zwei parasitäre Strahlern, 1 1 is a schematic representation of the construction of an exemplary embodiment of a multi-band antenna with one main radiator and two parasitic radiators,

2 eine schematische Darstellung mit einer zweiten Ausbildung und Anordnung der parasitären Strahler und 2 a schematic representation of a second embodiment and arrangement of the parasitic radiator and

3 eine schematische Darstellung mit einer dritten Ausbildung und Anordnung der parasitären Strahler. 3 a schematic representation of a third embodiment and arrangement of the parasitic radiator.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

Im Folgenden werden nun der Aufbau sowie die Funktionsweise einer mehrbandfähigen Antenne A unter Bezugnahme auf 1 näher erläutert.Now, the structure and operation of a multi-band antenna A will be described with reference to FIG 1 explained in more detail.

In 1 ist mit 1 eine Masseebene bezeichnet. Weiterhin ist ein Hauptstrahler 2, der in einem ersten Frequenzband b1 strahlt, gezeigt, der beispielsweise aus zumindest einem ersten Leiter L1 besteht, der an seinem unteren Ende mit einer Energieversorgung 3 verbunden ist. Das obere Ende des ersten Leiters L1 ist mit einer Dachkapazität 4 verbunden.In 1 is with 1 denotes a ground plane. Furthermore, a main radiator 2 shown radiating in a first frequency band b1, which consists for example of at least one first conductor L1, which at its lower end with a power supply 3 connected is. The upper end of the first conductor L1 is with a roof capacity 4 connected.

Zusätzlich weist die mehrbandige Antenne A noch zwei parasitäre Strahler 6, 7 auf, welche die Eingangsimpedanz des ersten Leiters L1 in einem zweiten bzw. dritten Frequenzband b2, b3 so verändern, dass eine Leistungsanpassung in diesen weiteren Frequenzbändern b2, b3 besteht, und die beispielsweise durch einen zweiten Leiter L2 und einen dritten Leiter L3 gebildet werden.In addition, the multi-band antenna A still has two parasitic radiators 6 . 7 auf, which change the input impedance of the first conductor L1 in a second and third frequency band b2, b3, that there is a power adjustment in these other frequency bands b2, b3, and at For example, be formed by a second conductor L2 and a third conductor L3.

Der zweite und der dritte Leiter L2, L3 sind jeweils an ihrem unteren Ende mit der Masseebene 1 verbunden und weisen unterschiedliche Längen auf.The second and third conductors L2, L3 are each at their lower end with the ground plane 1 connected and have different lengths.

Die parasitären Strahler 6, 7 können entweder auf der gleichen Seite oder beidseitig des Hauptstrahlers 2 oder auch an beliebigen Positionen benachbart zum Hauptstrahler 2 symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet sein. Ebenso können die parasitären Strahler 6, 7 entweder in gleichen oder in unterschiedlichen Abständen vom Hauptstrahler 2 angeordnet sein.The parasitic emitters 6 . 7 can be either on the same side or on both sides of the main radiator 2 or at any position adjacent to the main radiator 2 be arranged symmetrically or asymmetrically. Likewise, the parasitic radiators 6 . 7 either at the same or different distances from the main radiator 2 be arranged.

Alle Leiter L1 bis L3 können in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch als gedruckte Leiter auf einer nicht leitenden Substratschicht aufgebracht sein.All Head L1 to L3 can in a particularly advantageous embodiment of the invention as well printed conductors applied to a non-conductive substrate layer be.

Die Dachkapazität 4 kann bei einer Weiterbildung der Erfindung wiederum an ihrem einen Ende mit einer induktiven Kompensationseinrichtung 5, z. B. einer induktiven Kompensationsleitung, verbunden sein, die wiederum mit der Masseebene 1 verbunden ist und dann zur Kompensation des Antennenfußpunktwiderstands dient. Die optionale induktive Kompensationsleitung 5 ist in 1 als dicke Volllinie dargestellt. Durch die Kompensationseinrichtung 5 kann die Höhe weiter verringert werden.The roof capacity 4 In a further development of the invention, in turn, at its one end with an inductive compensation device 5 , z. B. an inductive compensation line, be connected, in turn, with the ground plane 1 is connected and then used to compensate the Antennenfußpunktwiderstands. The optional inductive compensation cable 5 is in 1 shown as a thick solid line. By the compensation device 5 the height can be further reduced.

Die mechanische Länge der Mehrbandantenne A beträgt ein Achtel der elektrischen Länge, d.h. λ/8 der niedrigsten abgestrahlten Frequenz im ersten Frequenzband b1.The mechanical length the multi-band antenna A is one eighth of the electrical length, i. λ / 8 of the lowest radiated frequency in the first frequency band b1.

Bei einer Verwendung der Antenne A im Mobilfunk beträgt die niedrigste abgestrahlte Frequenz im ersten Frequenzband b1 beispielsweise 800 MHz. Die weiteren Frequenzbänder b2 und b3, in denen die parasitären Strahler 6 bzw. 7 strahlen, liegen beispielsweise zwischen 1700 MHz und 2200 MHz.When using the antenna A in mobile communications, the lowest radiated frequency in the first frequency band b1, for example, 800 MHz. The other frequency bands b2 and b3, in which the parasitic radiators 6 respectively. 7 for example, lie between 1700 MHz and 2200 MHz.

Der Eingangsreflexionsfaktor sowie das Strahlungsdiagramm der mehrbandigen Antenne A sind in jedem der Frequenzbereiche, für welche die Antenne A entworfen wurde, vergleichbar denen eines herkömmlichen λ/4-Monopols.Of the Input reflection factor and the radiation pattern of the multi-band Antenna A is in each of the frequency ranges for which the antenna A is designed was comparable to that of a conventional λ / 4 monopole.

In einer alternativen Ausführungsform der Antenne A, welche in 2 darstellt ist, sind die parasitären Strahler 6, 7 nur mit der Dachkapazität 4 verbunden. D.h. die parasitären Strahler 6, 7 sind nicht mit der Masseebene 1 verbunden. Mit anderen Worten: Die parasitären Strahler 6, 7 sind vollständig hängend ausgeführt. Die parasitären Strahler 6, 7 können derart lang gewählt werden, so dass diese durch die Masseebene 1 durchgeführt werden. In diesem Fall müssen die Strahler galvanisch von der Masseebene entkoppelt sein, wie dies für den Hauptstrahler 2 bereits erfolgt.In an alternative embodiment of the antenna A, which in 2 represents are the parasitic emitters 6 . 7 only with the roof capacity 4 connected. Ie the parasitic emitters 6 . 7 are not with the ground plane 1 connected. In other words: the parasitic emitters 6 . 7 are completely suspended. The parasitic emitters 6 . 7 can be chosen so long, so that they through the ground plane 1 be performed. In this case, the radiators must be galvanically decoupled from the ground plane, as for the main radiator 2 already done.

Im Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 sind die parasitären Strahler 6, 7 und der Hauptstrahler 2 als einzelne Leiter L1 bis L3 ausgebildet. Eine weitere Ausgestaltung der Erfin dung, die in 3 abgebildet ist, sieht mehrteilige, insbesondere zweiteilige parasitäre Strahler 6, 7 vor. Hierbei wird jeweils der erste Teil eines Strahlers 6 bzw. 7 mit der Dachkapazität 4 und der zweite Teil des jeweiligen Strahlers 6 bzw. 7 mit der Masseebene 1 verbunden. Die Lücke zwischen L3a und L3b bzw. L2a und L2b bildet das Dielektrikum und kann entsprechend der gewünschten Frequenzen angepasst werden. Im Mobilfunkbereich mit den oben genannten Frequenzbereich ist für die Lücke eine Distanz von einigen Millimetern ausreichend.In the embodiment according to 1 and 2 are the parasitic emitters 6 . 7 and the main radiator 2 formed as a single conductor L1 to L3. A further embodiment of the inven tion, the in 3 is pictured, sees multi-part, in particular two-part parasitic radiator 6 . 7 in front. Here, in each case, the first part of a radiator 6 respectively. 7 with the roof capacity 4 and the second part of the respective radiator 6 respectively. 7 with the ground plane 1 connected. The gap between L3a and L3b or L2a and L2b forms the dielectric and can be adjusted according to the desired frequencies. In the mobile radio sector with the above-mentioned frequency range, a gap of a few millimeters is sufficient for the gap.

Claims

Multi-band antenna (A) with a ground plane ( 1 ), a main radiator ( 2 ) which radiates in a first frequency band (b1) and above a ground plane ( 1 ) and at one end with a power supply ( 3 ) and at the opposite end with a roof capacity ( 4 ), characterized in that in addition to the main radiator ( 2 ) at least one parasitic radiator ( 6 . 7 ) is provided, which above the ground plane ( 1 ), and the parasitic radiator ( 6 . 7 ) a common roof capacity ( 4 ) with the main radiator ( 2 ), so that the multi-band antenna (A) radiates in at least one second frequency band.

Multi-band antenna according to claim 1, characterized in that the parasitic radiator ( 6 . 7 ) at one end with the roof capacity ( 4 ) or the ground plane ( 1 ) connected is.

Multi-band antenna according to one of claims 1 or 2, characterized in that the parasitic radiator ( 6 . 7 ) is formed as a conductor (L2, L3).

Multi-band antenna according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the parasitic radiator ( 6 . 7 ) is formed in several parts.

Multi-band antenna according to claim 4, characterized in that the parasitic radiator ( 6 . 7 ) is formed of a split conductor (L2a, L2b, L3a, L3b), one part of which is connected to the roof capacity ( 4 ) and its other part with the ground plane ( 1 ) connected is.

Multiband antenna according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a plurality of parasitic radiators ( 6 . 7 ) are provided, which ever because it makes it possible to beam in other frequency bands.

Multi-band antenna according to Claim 6, characterized in that the parasitic radiators ( 6 . 7 ) parallel to the main radiator ( 2 ), in particular parallel to one side of the main radiator ( 2 ) are arranged.

Multi-band antenna according to claim 6 or 7, characterized in that the parasitic radiators ( 6 . 7 ) on both sides of the main radiator ( 2 ) are arranged.

Multi-band antenna according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the parasitic radiators ( 6 . 7 ) symmetrical to the main radiator ( 2 ), in particular at the same distance from the main radiator ( 2 ) are arranged.

Multi-band antenna according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the parasitic radiators ( 6 . 7 ) asymmetrical to the main radiator ( 2 ), in particular at different distances from the main radiator ( 2 ) are arranged.

Multi-band antenna according to one of Claims 6 to 10, characterized in that the parasitic radiators ( 6 . 7 ) have different lengths.

Multi-band antenna according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the parasitic radiator (s) ( 6 . 7 ) and the main radiator ( 2 ) are each formed as a printed conductor (L1 to L3, L2a, L2b, L3a, L3b) on a non-conductive substrate layer.

Multi-band antenna according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the main radiator ( 2 ) has a mechanical length of one eighth of the lowest radiated wavelength in a first frequency band (b1).

Multi-band antenna according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the first frequency band (b1) in which the main radiator ( 2 ) is at about 800 MHz.

Multi-band antenna according to one of claims 6 to 14, characterized in that the second and the third frequency band (b2, b3), in which the parasitic radiator ( 6 . 7 ) is between 1700 MHz and 2200 MHz.

Multi-band antenna according to one of claims 1 to 15, characterized in that the roof capacity ( 4 ) at its one end with an inductive compensation device ( 5 ), which in turn is connected to the ground plane ( 1 ) and is used to compensate the Antennenfußpunktwiderstands.

Multi-band antenna according to claim 16, characterized in that the inductive compensation device ( 5 ) is an inductive compensation line.