DE102006060563A1

DE102006060563A1 - Frequenzabstimmbare Flüssigkeitsantenne

Info

Publication number: DE102006060563A1
Application number: DE102006060563A
Authority: DE
Inventors: Jae Chan Suwon Lee; Hyun Hak Osan Kim
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: KR100771819B1; KR20070090487A; GB2435720A; GB2435720B; GB0625704D0; FI20065850L; ITMO20060422A1; DE102006060563B4; FI20065850A0

Abstract

Es wird eine Flüssigkeitsantenne vorgeschlagen, welche den Pegel einer polaren Flüssigkeit anpasst, um die Länge des Kontakts zwischen einem Strahler und der polaren Flüssigkeit zu ändern, wodurch das Frequenzband insgesamt erhöht oder gesenkt wird. Die Flüssigkeitsantenne umfasst ein Antennengehäuse mit einem darin gebildeten Innenraum, um die polare Flüssigkeit zu enthalten, sowie einen in dem Innenraum vorgesehenen Strahler. Die Flüssigkeitsantenne weist weiter eine Speiseeinrichtung zum Anlegen einer Spannung an den Strahler sowie teilweise in den Innenraum gefüllte polare Flüssigkeit auf. Die Flüssigkeitsantenne weist weiter ein Mittel zum Anpassen des Pegels der polaren Flüssigkeit auf, um die Kontaktlänge des Strahlers mit der polaren Flüssigkeit zu ändern. Dies ermöglicht das Wiederherstellen des ursprünglichen Frequenzbands, wenn das Frequenzband durch die Umgebung verändert wird.

Description

Für diese Anmeldung wird die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2006-0020254, angemeldet am 03. März 2006 beim Koreanischen Patentamt, beansprucht, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsantenne, und insbesondere eine Flüssigkeitsantenne, bei welcher der Pegel einer polaren Flüssigkeit angepasst wird, um die Länge eines Kontakts zwischen einem Strahler und der polaren Flüssigkeit zu verändern, wodurch das gesamte Frequenzband gehoben oder gesenkt wird.

Beschreibung des Stands der Technik

Im Allgemeinen wird bei einer Antenne ein Leiter verwendet, der in einem bestimmten Frequenzband als Strahler oszilliert. Zum Beispiel weist eine Chipantenne eine Struktur auf, bei welcher eine vorbestimmte Leiterbahn auf einem Körper aus einem dielektrischen oder magnetischen Material gebildet ist.

Eine derartige Antenne weist eine einzigartige Resonanzfrequenz entsprechend der Struktur (Länge) des Leiters und/oder der Permittivität eines dielektrischen Materials auf. Somit ist die Resonanzfrequenz nur durch eine geometrische Änderung der Struktur des Leiters anpassbar, sobald ein bestimmtes Material für den Leiter und/oder den dielektrischen Körper bestimmt ist.

In letzter Zeit bestand Bedarf nach einer Chipantenne, die hauptsächlich in einem mobilen Kommunikationsendgerät verwendet wird, welche sowohl miniaturisiert ist als auch in der Lage ist, ein niedriges Frequenzband aufzuweisen. In letzter Zeit wurden, da ein spezielles magnetisches Material entwickelt wurde, Versuche durchgeführt, eine Antenne geringer Größe mit einem niedrigen Frequenzband herzustellen. Jedoch ist es aufgrund des begrenzten Raumes schwierig, mit einer herkömmlichen Chipantenne eine ausreichende Resonanzlänge sicherzustellen.

Im Allgemeinen deckt eine übliche Antenne nur ein bestimmtes schmales Band ab, es ist jedoch bekannt, dass es effektiver ist, eine Antenne zu verwenden, die ein breites Band abdeckt, selbst wenn die Verstärkung geringer ist. Idealerweise ist es am vorteilhaftesten, wenn die Antenne alle Bandbreiten abdecken kann, wobei eine hohe Verstärkung gewahrt bleibt, wobei es jedoch fast unmöglich ist, dies mit einer herkömmlichen Antenne zu erreichen, für die ein Leiterstrahler verwendet wird.

Wie oben beschrieben, wird bei einer üblichen Antenne, wie beispielsweise der Chipantenne, eine bestimmte Struktur eines Leiterstrahlers verwendet, welche die Anpassung der Frequenz, um ein breites Band und/oder ein schmales Band zu erhalten, behindert.

Um einen derartigen Nachteil zu überwinden, wurde kürzlich ein neues Konzept einer Flüssigkeitsantenne, bei der eine polare Flüssigkeit als Strahler verwendet wird, entwickelt. Für eine solche Flüssigkeitsantenne werden unterschiedliche Arten einer Flüssigkeit verwendet, die Dichte und Art des Elektrolyts wird angepasst, und der Inhalt und die Arten von in die Flüssigkeit gemischten Leiterpulvers wird reguliert, wodurch breiter gestaltete Eigenschaften erhalten werden. Dadurch wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass die Antenne ein schmales Band aufweist, und weiterhin ein breites Band, und dass die Frequenz angepasst werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorgenannten Probleme im Stand der Technik zu lösen, und es ist somit ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkeitsantenne vorzusehen, bei welcher das Frequenzband durch einen mechanischen Vorgang auf eine anfängliche Höhe zurückgesetzt werden kann, ohne dass eine zusätzliche Vorrichtung zum Abstimmen der Impedanz oder eine zusätzliche Vorrichtung zum Wandeln der Frequenz erforderlich ist, wenn das Frequenzband durch die Umgebung verändert wird.

Gemäß einem Gegenstand der Erfindung sieht die Erfindung eine Flüssigkeitsantenne vor. Die Flüssigkeitsantenne weist auf: ein Antennengehäuse mit einem darin gebildeten Innenraum, um polare Flüssigkeit zu enthalten; einen Strahler, der in dem Innenraum vorgesehen ist; eine Speiseeinrichtung zum Anlegen einer Spannung an den Strahler; polare Flüssigkeit, die zum Teil in den Innenraum gefüllt ist; und Mittel zum Anpassen des Pegels der polaren Flüssigkeit, um die Kontaktlänge des Strahlers mit der polaren Flüssigkeit zu verändern.

Für das Mittel zum Anpassen des Pegels kann eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur verwendet werden, welche die in den Innenraum des Antennengehäuse eingefüllte polare Flüssigkeit erwärmt oder abkühlt, um das Volumen der polaren Flüssigkeit zu verändern.

Die Vorrichtung zum Steuern der Temperatur weist auf: ein mit dem Antennengehäuse verbundenes Wärmeübertragungselement, wobei das Wärmeübertragungselement die polare Flüssigkeit in dem Innenraum erwärmt oder kühlt; und einen Temperaturregler zum Regeln der Temperatur des Wärmeübertragungselements.

Die Vorrichtung zum Steuern der Temperatur weist auf: eine mit dem Innenraum verbundene Temperatur-Änderungskammer, wobei die Temperatur-Änderungskammer die darin gelagerte polare Flüssigkeit aufweist; ein Wärmeübertragungselement, das mit der Temperatur-Änderungskammer verbunden ist, um die polare Flüssigkeit zu erwärmen oder zu kühlen; und einen Temperaturregler zum Regeln der Temperatur des Wärmeübertragungselements.

Das Mittel zum Anpassen des Pegels weist eine Versorgungseinheit mit einer Pumpe auf, um zusätzlich polare Flüssigkeit in den Innenraum zu pumpen oder um polare Flüssigkeit aus dem Innenraum abzupumpen.

Das Mittel zum Anpassen des Pegels weist eine Bewegungsvorrichtung mit einem Kolben auf, der angepasst ist, sich in Längsrichtung des Innenraums zu bewegen, wobei eine Umfangsfläche an einer Innenwand des Innenraums angeordnet ist, um so die polare Flüssigkeit zu einer Seite zu drücken.

Ein Ende der Speiseeinrichtung ist in den Innenraum entlang der Längsrichtung des Innenraums eingesetzt, der Strahler ist mit einem Ende der Speiseeinrichtung verbunden, und die Speiseeinrichtung geht durch den Kolben hindurch, damit sich dieser in Längsrichtung der Speiseeinrichtung bewegt.

Die Flüssigkeitsantenne gemäß der vorliegenden Erfindung steht in Verbindung mit einem mobilen Kommunikationsendgerät vom Klapptyp, welches eine obere Klappe und eine untere Klappe aufweist, oder einem mobilen Kommunikationsendgerät der Art Gleiter (Schiebetyp), welches ein gleitendes Teil und einen Körper aufweist. Die Bewegungsvorrichtung umfasst weiter eine Verbindungsstange, deren eines Ende mit dem Kolben verbunden ist, und deren anderes Ende mit dem mobilen Kommunikationsendgerät verbunden ist, wodurch der Kolben entsprechend dem Öffnen oder Schließen der oberen Klappe oder des gleitenden Teils bewegt wird.

Das Antennengehäuse ist aus einem flexiblen Material, damit das Volumen des Innenraums aufgrund des darin durch Gas erzeugten Drucks entsprechend der Änderung des Pegels der polaren Flüssigkeit verändert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich anhand der nachfolgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht ist, welche eine herkömmliche Flüssigkeitsantenne darstellt;
2 eine schematische perspektivische Ansicht ist, welche eine weitere herkömmliche Flüssigkeitsantenne darstellt;
3 eine schematische perspektivische Ansicht ist, welche eine weitere herkömmliche Flüssigkeitsantenne darstellt;
4 eine Querschnittansicht ist, welche eine Flüssigkeitsantenne gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 eine Querschnittansicht ist, welche eine Flüssigkeitsantenne gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 eine Querschnittansicht ist, welche eine Flüssigkeitsantenne gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 eine Querschnittansicht ist, welche eine Flüssigkeitsantenne gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ein Diagramm ist, welches die Frequenzänderung entsprechend der Menge an polarer Flüssigkeit darstellt; und
9 und 10 Querschnittansichten sind, welche die Flüssigkeitsantenne entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Anwendung in einem mobilen Kommunikationsendgerät vom Klapptyp darstellen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine herkömmliche Flüssigkeitsantenne darstellt.
Unter Bezugnahme auf 1 weist die Antenne 10 polare Flüssigkeit 15, einen Behälter 11, der die polare Flüssigkeit 15 enthält, und eine Speiseleitung 17, die durch ein Ende des Behälters 11 geht, um mit der Flüssigkeit 15 verbunden zu sein, auf.
Die polare Flüssigkeit 15 wird bei der Flüssigkeitsantenne als neue Art eines Strahlers verwendet. Die polare Flüssigkeit 15 weist sowohl ein konstantes Leitfähigkeitsverhältnis als auch eine hohe Permettivität aufgrund von Ionenbindung oder Molekülbindung auf, wodurch sie eine unterschiedliche Stromverteilung aufweist. Somit kann die polare Flüssigkeit 15 als Reaktion auf den über die Speiseleitung 17 zugeführten Strom als Strahler mit einer bestimmten Resonanzfrequenz dienen. Beispielsweise ist bekannt, dass Wasser eine Permettivität von ungefähr 80 und ein Leitfähigkeitsverhältnis von ungefähr 3 S/m aufweist. Aufgrund unterschiedlicher elektromagnetischer Eigenschaften des üblichen dielektrischen Körpers und Metallleiters, wie soeben beschrieben, hat sich bestätigt, dass hinsichtlich Frequenzeigenschaften die polare Flüssigkeit dazu beiträgt, zu einem von einer herkömmlichen Antenne unerwarteten Grad ein breites Band oder ein schmales Band zu erzielen.
Daraus wurde gefolgert, wie die polare Flüssigkeit zu der Frequenzanpassung beiträgt.
Zunächst ändert die polare Flüssigkeit ihre Polarität und oszilliert, wenn sie einer elektrischen Welle mit einer bestimmten Frequenz ausgesetzt wird. Dies ist ähnlich zu der Beobachtung, wenn eine Ultrakurzwelle in einer Mikrowelle auf Nahrungsmittel angewendet wird und Flüssigkeit (meistens Wasser) in dem Nahrungsmittel oszilliert, wodurch wiederum das Nahrungsmittel erwärmt wird. Eine derartige Oszillation der polaren Flüssigkeit kann sich mit der durch diese hindurchgehenden elektrischen Welle überlagern.
Als zweites bildet, wenn die polare Flüssigkeit einer elektrischen Welle ausgesetzt ist, diese einen geschlossenen Pfad für den Strom, der sich mit der elektrischen Welle überlagert.
Als drittes verlängert im Allgemeinen eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser die Wellenlänge einer elektrischen Welle und bewirkt einen Energieverlust der elektrischen Welle. Es ist möglich, dass durch eine derartige Änderung der Wellenlänge der elektrischen Welle schließlich eine Frequenzänderung bewirkt wird.
Eine derartige polare Flüssigkeit 15 kann neben Wasser unterschiedliche Arten, wie beispielsweise eine auf Ethylenglykol basierende Flüssigkeit, Elektrolyt- oder synthetische Flüssigkeit umfassen. Insbesondere können in der polaren Flüssigkeit 15 andere Elektrolyten gelöst sein, um das Verhältnis der Leitfähigkeit mittels der gelösten Ionen zu ändern, wodurch ein niedriges Band oder ein breites Band erhalten wird, das zu diesem Grad mit einer herkömmlichen Antenne nicht erreichbar ist. Neben der Verwendung von Elektrolyt kann ein leitendes Pulver, das durch Magnetkraft anziehbar ist, zum Beispiel Metallpulver wie beispielsweise Fe, in die Flüssigkeit gemischt werden, um ähnliche Effekte zu erzielen.
Für die Flüssigkeitsantenne können breit gestaltete Antenneneigenschaften durch Variieren der Flüssigkeitsarten, Dichten und Arten von Elektrolyten sowie Inhalt und Arten von leitenden Pulvern vorgesehen werden. Dies ist in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2005-0062352 (Titel: "Antenna Using Liquid Radiator"), angemeldet von dem Erfinder der vorliegenden Anmeldung, offenbart und wird hier durch Bezugnahme eingeschlossen.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine weitere herkömmliche Flüssigkeitsantenne darstellt.
Wie in 2 dargestellt, weist eine Monopol-Antenne 20 einen L-förmigen Strahler 25 auf. Ein Ende des Strahlers 25 ist als Speiseeinrichtung 25a vorgesehen, die mit einer externen Schaltung verbunden ist. Der Strahler 25 ist in dem Behälter 27, der dazu dient, die Flüssigkeit aufzunehmen, angeordnet. Der Behälter 27 ist mit polarer Flüssigkeit 29 gefüllt.
Des Weiteren kann die bei der vorliegenden Erfindung verwendbare polare Flüssigkeit 29 wenigstens eine Flüssigkeit gewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkohol, auf Ethylenglykol basierender Flüssigkeit sowie Mischungen davon aufweisen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die polare Flüssigkeit 29 weist einen konstantes Leitfähigkeitsverhältnis sowie eine hohe Permettivität aufgrund von Ionenbindung oder Molekülbindung auf. Somit kann die polare Flüssigkeit 29 unterschiedliche Stromverteilung aufweisen, was die Eigenschaften der Antenne 20 beeinflusst, wodurch die einzige Resonanzfrequenz des Strahlers 25 verändert wird. Im Allgemeinen weist die polare Flüssigkeit verglichen mit einem üblichen dielektrischen Material oder leitenden Material wie beispielsweise Metall eine höhere Permettivität und ein niedrigeres Leitfähigkeitsverhältnis auf, und beeinflusst so die Resonanzfrequenz, um im Gegensatz zum dielektrischen Material oder Metall einen breites Band zu erzeugen.
Um die Resonanzfrequenz anzupassen, wird der Strahler 25, welcher ein Leiter ist, verlängert oder geometrisch verändert, um die Resonanzfrequenz der herkömmlichen Monopol-Antenne zu ändern. Jedoch ermöglicht die Verwendung der polaren Flüssigkeit 29, ein breites Band zu erhalten sowie die Resonanzfrequenz anzupassen.
Bei der in 2 dargestellten Anordnung ist der größte Teil des Strahlers 25 in den Behälter 27 eingesetzt, um elektromagnetische Wirkungen der polaren Flüssigkeit 29 an den gesamten Strahlungsbereich weiterzugeben. Da es jedoch ausreichend sein kann, dass die in dem Behälter 27 enthaltene polare Flüssigkeit 29 auf einen Teil des Strahlers 25 elektromagnetisch wirkt, ist es ebenfalls möglich, nur einen Teil des Strahlers in dem Behälter anzuordnen oder den Behälter an den Strahler angrenzend vorzusehen.
In diesem Fall kann das als Mittel zur Frequenzänderung verwendete Elektrolyt oder leitfähige Pulver in die polare Flüssigkeit 29 gemischt sein, um eine weitere Verbesserung der elektromagnetischen Eigenschaften der polaren Flüssigkeit zu erhalten. Im Allgemeinen steigt im Fall des Hinzufügens eines leitfähigen Pulvers oder Elektrolyts das Leitfähigkeitsverhältnis, was einen größeren Anpassungsgrad der Frequenz ergibt. Somit kann die Dichte (Inhalt) und Art des Elektrolyts und/oder leitfähigen Pulvers, das in die polare Flüssigkeit 29 gemischt wird, variiert werden, um unterschiedliche Frequenzänderungen zu erhalten. Es können unterschiedliche Arten von Elektrolyten, wie beispielsweise NaCl etc., verwendet werden. Als leitfähiges Pulver kann durch Magnetkraft anziehbares Metall, wie beispielsweise Fe und Ni, verwendet werden.
Durch Verwendung der polaren Flüssigkeit, um die Resonanzfrequenz der Antenne wie oben beschrieben anzupassen, kann wahlweise ein breites Band sowie ein niedriges Band oder ein hohes Band entsprechend der Struktur der Antenne erhalten werden.
In 3 ist eine herkömmliche wendelförmige Antenne 30 mit einem spiralförmigen Strahler 35 dargestellt. Ein Ende des Strahlers 35 ist als mit einer externen Schaltung verbundene Speiseeinrichtung 35a vorgesehen.
Der Strahler 35 der wendelförmigen Antenne 30 ist in einem Behälter 37 angeordnet, gleich zu der in 2 dargestellten Antenne. Der Behälter 37 ist mit polarer Flüssigkeit 39 gefüllt. Die polare Flüssigkeit kann wenigstens eines gewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkohol, auf Ethylenglykol basierender Flüssigkeit sowie Mischungen davon aufweisen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die polare Flüssigkeit 39 wird als neuartige Stromverteilungsquelle vorgesehen, um die einzige Resonanzfrequenz des Strahlers 35 anzupassen.
Wie oben beschrieben, kann die Resonanzfrequenz der wendelförmigen Antenne 30 angepasst werden, indem der Abstand der Schleife des spiralförmigen Strahlers verändert wird. Aufgrund derartiger struktureller Eigenschaften erzeugt die polare Flüssigkeit 39 elektromagnetische Wirkungen zwischen der Schleife, wodurch ein breites Band sowie ein hohes Band der Resonanzfrequenz erhalten werden.
Die oben beschriebenen Flüssigkeitsantennen 10, 20 und 30 sind in verschiedenen Transceivern von elektrischen Wellen, wie beispielsweise mobile Kommunikationsendgeräte, angebracht, welche elektrische Wellen senden und empfangen. In dem Fall, dass jedoch der Benutzer in Kontakt mit dem Transceiver von elektrischen Wellen kommt, kann das Gesamt-Frequenzband der Antenne steigen oder fallen, und das Frequenzband der Flüssigkeitsantenne kann von dem Sendefrequenzband oder dem Empfangsfrequenzband abweichen. Insbesondere, wenn die Flüssigkeitsantennen 10, 20 und 30 in einem mobilen Kommunikationsendgerät der Art mit Klappe verwendet werden, steigt oder fällt das Gesamt-Frequenzband der Antenne nicht nur, wenn der Benutzer in Kontakt mit dem Endgerät kommt, sondern auch, wenn die Klappe geöffnet wird. Wenn das Gesamt-Frequenzband der Antenne steigt oder fällt, erfolgt normalerweise keine Abstimmung der Impedanz, wodurch die Sendeenergie gemindert wird und die Kapazität der Antenne verschlechtert wird.
Des Weiteren sind, wenn das Frequenzband der Flüssigkeitsantenne von dem Sendefrequenzband oder dem Empfangsfrequenzband abweicht, für die Flüssigkeitsantenne zusätzliche Vorrichtungen zum Abstimmen der Impedanz erforderlich, da diese das Frequenzband nicht durch einen mechanischen Vorgang anpassen kann. Durch das Einschließen der zusätzlichen Vorrichtungen zum Abstimmen der Impedanz wird jedoch die Anordnung der Schaltungen verkompliziert und das Volumen des Transceivers von elektrischen Wellen erhöht.
Um das oben stehend beschriebene Problem zu lösen, kann das Frequenzband der Flüssigkeitsantenne breiter gestaltet werden. Jedoch hat ein zu breites Frequenzband zur Folge, dass nicht nur die elektrischen Sende-/Empfangswellen einschließlich der Sende- und Empfangsfrequenzen ausgestrahlt werden, sondern auch in dem Frequenzband vorhandene Nebenwellen. Dies hat das schwerwiegende Problem zur Folge, dass die gesamte Kommunikationsqualität aufgrund von Interferenz durch die Nebenwellen verschlechtert wird.
Nun werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genauer anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben.
4 ist eine Querschnittansicht, welche eine Flüssigkeitsantenne gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das signifikanteste Merkmal der Flüssigkeitsantenne gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, dass die Resonanzfrequenz eines Strahlers 200 durch Ändern der Länge des Kontakts zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 angepasst werden kann. Wie in 4 dargestellt, weist die Flüssigkeitsantenne ein Antennengehäuse 100, einen Strahler 22, der in dem Innenraum 110 angeordnet ist, eine Speiseeinrichtung 300 zum Anlegen einer Spannung an den Strahler 200, polare Flüssigkeit 400, die teilweise in den Innenraum 110 gefüllt ist, um in Kontakt mit dem Strahler 200 zu sein, um so die Resonanzfrequenz des Strahlers 200 zu ändern, sowie Mittel zum Anpassen des Pegels der polaren Flüssigkeit, um die Länge des Kontakts zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 zu ändern, auf.
Das Antennengehäuse 100 erstreckt sich in eine Richtung und der Innenraum 110 weist ebenfalls eine in Längsrichtung der Antenne gestreckte Form auf.
Des Weiteren ist die Form des Strahlers 200 derart, dass dieser in den Innenraum 110 eingesetzt werden kann, und er ist mit einem vorbestimmten Abstand von einer Innenwand des Innenraums 110 angeordnet. Der Abstand zwischen dem Strahler 200 und der Innenwand des Innenraums 110 wird so eng festgelegt, dass die zwischen die Innenwand des Innenraums 110 und den Strahler 200 gefüllte polare Flüssigkeit 400 nicht tropft oder durch Spannung ausläuft, selbst wenn die Antenne geneigt oder umgedreht wird. Somit kann die Flüssigkeitsantenne gemäß der vorliegenden Erfindung eine geregelte Länge des Kontakts zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 unabhängig von der Neigung oder Richtungsabhängigkeit der Antenne bewahren. Dabei kann der Abstand zwischen dem Strahler 200 und der Innenwand des Innenraums 110 entsprechend unterschiedlichen Bedingungen wie beispielsweise Viskosität der polaren Flüssigkeit 400 und Material des Strahlers 200, des Antennengehäuses 100 etc. unterschiedlich modifiziert werden.
Die polare Flüssigkeit 400 weist ein bestimmtes Leitfähigkeitsverhältnis und eine hohe Permettivität aufgrund von Ionenbindung oder Molekülbindung auf, und kann wenigstens eine Flüssigkeit, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkohol und auf Ethylenglykol basierender Flüssigkeit aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt. Die polare Flüssigkeit 400 kann unterschiedliche Stromverteilung aufweisen, welche die Eigenschaften der Flüssigkeitsantenne beeinflusst, wodurch die Resonanzfrequenz des Strahlers 200 verändert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Resonanzfrequenz des Strahlers 200 entsprechend der Länge des Kontakts zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 geändert. Je länger der Kontakt zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 ist, das heißt mit einem höheren Pegel der polaren Flüssigkeit 400, umso niedriger ist die Resonanzfrequenz des Strahlers 200. Umgekehrt wird, je kürzer der Kontakt zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 ist, das heißt mit einem niedrigeren Pegel der polaren Flüssigkeit 400, die Resonanzfrequenz des Strahlers 200 hoch.
Für das Mittel zum Anpassen des Pegels können unterschiedliche Anordnungen verwendet werden, welche das Anpassen des Pegels der polaren Flüssigkeit 400 ermöglichen. In dieser Ausführungsform ist das Mittel zum Anpassen des Pegels beispielhaft als Vorrichtung zum Steuern der Temperatur 510 ausgebildet. Die Vorrichtung zum Steuern der Temperatur 510 umfasst ein Wärmeübertragungselement 512, das mit dem Antennengehäuse 100 gekoppelt ist, um die polare Flüssigkeit 400 im Innenraum 110 zu erwärmen oder abzukühlen, sowie einen Temperaturregler 514 zum Regen der Temperatur des Wärmeübertragungselements 512. Dadurch ist die Vorrichtung zum Steuern der Temperatur 510 so gestaltet, dass die in den Innenraum 110 des Antennengehäuses 100 gefüllte polare Flüssigkeit 400 erwärmt oder abgekühlt wird, um das Volumen der polaren Flüssigkeit 400 zu verändern, wodurch der Pegel der polaren Flüssigkeit 400 angepasst wird.
Das heißt, dass, wenn das Wärmeübertragungselement 512 durch den Temperaturregler 514 erwärmt wird, die von dem Wärmeübertragungselement 512 erzeugte Wärme auf die polare Flüssigkeit 400 in dem Innenraum 110 übertragen wird, und sich das Volumen der polaren Flüssigkeit 400 vergrößert und deren Pegel steigt. Wenn der Pegel der polaren Flüssigkeit 400 gestiegen ist, steigt die Länge des Kontakts zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400, und somit wird ähnlich zu einer Steigerung der Länge einer herkömmlichen Antenne aus festem Material das Frequenzband des Strahlers 200 insgesamt gesenkt.
Im Gegensatz dazu wird, wenn das Wärmeübertragungselement 512 durch den Temperaturregler 514 gekühlt wird, die von dem Wärmeübertragungselement 512 erzeugte Kälte auf die polare Flüssigkeit 400 übertragen, deren Volumen dann aufgrund der Temperaturminderung sinkt und deren Pegel gesenkt wird. Wenn der Pegel der polaren Flüssigkeit 400 gesenkt ist, wird die Länge des Kontakts zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 verringert, und somit steigt insgesamt das Frequenzband des Strahlers 200.
Dabei wird die Option, ob die Frequenz des Strahlers 200 gesenkt oder gehoben wird, von den Eigenschaften des Transceivers für elektrische Wellen bestimmt, in welchem die Flüssigkeitsantenne angebracht ist. Hält beispielsweise der Benutzer den Transceiver für elektrische Wellen mit der darin angebrachten Flüssigkeitsantenne in seiner Hand und das Frequenzband des Strahlers 200 wird gesenkt, erwärmt der Temperaturregler 514 das Wärmeübertragungselement 512, um das Frequenzband zu senken, um somit das anfängliche normale Frequenzband zu bewahren. Dabei wird bevorzugt, dass der Grad des Anstiegs in dem Frequenzband des Strahlers 200 durch Erhöhen des Pegels der polaren Flüssigkeit 400 gleich dem Grad der Senkung in dem Frequenzband des Strahlers 200, wenn der Benutzer den Transceiver für elektrische Wellen in seiner Hand hält, festgelegt wird.
5 ist eine Querschnittansicht, in welcher eine Flüssigkeitsantenne gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform ist aufgrund des sehr engen Innenraums 110 eine geringe Menge der polaren Flüssigkeit 400 in den Innenraum 110 gefüllt. Ist die Menge an polarer Flüssigkeit 400 gering, selbst wenn die polare Flüssigkeit 400 erwärmt wird, ist die Gesamtänderung des Volumens der polaren Flüssigkeit 400 nicht so hoch, was durch das Erhöhen des Pegels der polaren Flüssigkeit 400 einschränkt wird.
Somit ist, um die Höhe der Pegeländerung der polaren Flüssigkeit 400 durch Erhöhen der Menge an erwärmter polarer Flüssigkeit 400 zu verändern, wie in 5 dargestellt, vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Steuern der Temperatur 510 eine Temperatur-Änderungskammer 516 mit darin gespeicherter polarer Flüssigkeit 400 aufweist, die mit dem Innenraum 110 verbunden ist, sowie ein Wärmeübertragungselement 512, das mit der Temperatur-Änderungskammer 516 gekoppelt ist, um die polare Flüssigkeit 400 in der Temperatur-Änderungskammer 516 zu erwärmen oder abzukühlen, sowie einen Temperaturregler 514 zum Regeln der Temperatur des Wärmeübertragungselements 512.
Die in 5 dargestellte Vorrichtung zum Steuern der Temperatur 510 ist so gestaltet, dass eine größere Menge der in der Temperatur-Änderungskammer 516 gespeicherten polaren Flüssigkeit 400 erwärmt wird, nicht nur ein Teil der in den Innenraum 110 gefüllten polaren Flüssigkeit 400. Dadurch wird das Steigern der Änderung des Gesamtvolumens der polaren Flüssigkeit 400 erleichtert, was eine größere Pegeländerung der polaren Flüssigkeit 400 ergibt.
Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn das Volumen der polaren Flüssigkeit 400 ausgedehnt ist, der Bereich, in dem keine polare Flüssigkeit 400 eingefüllt ist, das heißt der mit Gas wie beispielsweise Luft etc. gefüllte Bereich, verkleinert, und somit wird das Gas komprimiert. Ist jedoch der Druck aufgrund des komprimierten Gases größer als eine bestimmte Höhe, kann sich die polare Flüssigkeit 400 aufgrund des Drucks des Gases nicht ausdehnen.
Somit wird bevorzugt, dass das Antennengehäuse 100 aus einem flexiblen Material ist, um zu ermöglichen, dass das Volumen des Innenraums 110 entsprechend des von dem Gas in dem Innenraum 110 erzeugten Drucks mit der Pegeländerung der polaren Flüssigkeit 400, das heißt mit Ausdehnung der polaren Flüssigkeit 400, verändert wird. Wenn das Antennengehäuse 100 aus einem flexiblen Material ist, dehnt sich das Antennengehäuse 100, wenn das Gas aufgrund der Ausdehnung der polaren Flüssigkeit 400 komprimiert wird, aus, damit der Innenraum 110 größer wird. Andererseits zieht sich, wenn aufgrund des Zusammenziehens der polaren Flüssigkeit 400 ein Unterdruck erzeugt wird, das Antennengehäuse 100 zusammen, damit der Innenraum 110 durch den Unterdruck des Gases verkleinert wird. Somit kann sich die polare Flüssigkeit 400 freier ausdehnen und zusammenziehen.
6 ist eine Querschnittansicht, in welcher eine Flüssigkeitsantenne gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Das Mittel zum Anpassen des Pegels der polaren Flüssigkeit 400 ist nicht auf die in 4 und 5 dargestellte Vorrichtung zum Steuern der Temperatur 510 beschränkt. Wie in 6 dargestellt, kann das Mittel zum Anpassen des Pegels ebenfalls als Versorgungseinheit 520 einschließlich einer Pumpe 522 zum Rückholen der polaren Flüssigkeit 400 aus der Speicherkammer 524 gestaltet sein, um polare Flüssigkeit in den Innenraum 110 zu injizieren oder in dem Innenraum 110 enthaltene polare Flüssigkeit 400 abzusaugen, um diese der Speicherkammer 524 zuzuführen.
Unter Verwendung einer Pumpe 522 zum Injizieren oder Absaugen der polaren Flüssigkeit 400 wie oben beschrieben kann die Pegeländerung der polaren Flüssigkeit 400 leicht bewirkt werden, selbst wenn die polare Flüssigkeit 400 nur eine geringe Volumenänderung entsprechend der Temperaturänderung aufweist.
8 ist ein Diagramm, in welchem die Änderungen der Frequenzen entsprechend der injizierten Menge an polarer Flüssigkeit 400 dargestellt sind.
Die Flüssigkeitsantenne gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Frequenzeigenschaften auf, die mit der Kurve 'a' gekennzeichnet sind, wenn 0,2 cm³ polare Flüssigkeit 400 aus Wasser und auf Ethylenglykol basierender Lösung in den Innenraum 110 gefüllt ist. Steigt die Menge an polarer Flüssigkeit 400 auf 0,6 cm³, 1,2 cm³ und 2,6 cm³, weist die Flüssigkeitsantenne jeweils die durch 'b', 'c' und 'd' gekennzeichnete Frequenzeigenschaften auf. Das heißt, dass, wenn die Menge an polarer Flüssigkeit 400 von 0,2 cm³ auf 0,6 cm³, 1,2 cm³ und 2,6 cm³ steigt, die Resonanzfrequenz der Flüssigkeitsantenne schrittweise jeweils auf 2,6 GHz, 2,1 GHz, 1,7 GHz und 1,5 GHz gesenkt wird. Somit ist ersichtlich, dass das gesamte Frequenzband gesenkt wird, wenn der Kontakt zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 länger wird.
7 ist eine Querschnittansicht, in welcher eine Flüssigkeitsantenne gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Wie in 7 dargestellt ist, kann für das Mittel zum Anpassen des Pegels ebenfalls eine Bewegungsvorrichtung 530 mit einem Kolben verwendet werden, welcher angepasst ist, sich in Längsrichtung des Innenraums 110 zu bewegen, wobei die Umfangsfläche an der Innenwand des Innenraums 110 angebracht ist, um so die polare Flüssigkeit 400 zu einer Seite zu drücken.
Der Kolben 532 ist so gestaltet, dass der Raum zwischen der Innenwand des Innenraums 110 und dem Strahler 200 abgedichtet ist, so dass die darüber eingefüllte polare Flüssigkeit 400 nicht zum Boden ausläuft. Der Kolben 532 weist eine damit gekoppelte Verbindungsstange 534 auf, so dass er durch eine äußere Kraft entlang des Innenraums 110 bewegt wird. Hier kann die Verbindungsstange 534 in Form eines Rohres gestaltet sein, welches die Speiseeinrichtung 300 umgibt, oder in Form von wenigstens zwei Stiften, die so angeordnet sind, dass sie die Antriebskraft gleichmäßig zu dem unteren Ende des Kolbens 532 übertragen.
Wird der Kolben 532 nach oben entlang des Innenraums 110 bewegt, wird die in dem Innenraum 110 enthaltene polare Flüssigkeit 400 von dem Kolben 532 nach oben gedrückt und deren Pegel erhöht. Umgekehrt fällt, wenn der Kolben 532 entlang des Innenraums 110 nach unten bewegt wird, die in dem Innenraum 110 enthaltene polare Flüssigkeit 400 zusammen mit dem Kolben 532 nach unten, und deren Pegel wird gesenkt.
Dabei wird, selbst wenn der Kolben 532 nach oben bewegt wird und so die polare Flüssigkeit 400 nach oben gedrückt wird, das Volumen der polaren Flüssigkeit 400 nicht verändert. Somit wird, wenn nur vorgesehen ist, dass der Strahler 200 einen gesamten Bereich des Innenraums 110 belegt, die Länge des Kontaktes zwischen der polaren Flüssigkeit 400 und dem Strahler 200 nicht verändert. Somit wird, wie in 7 dargestellt ist, bevorzugt, dass die Speiseeinrichtung 300 ebenfalls in Längsrichtung des Innenraums 110 in den Innenraum 110 eingesetzt ist, wobei der Strahler 200 mit einem Ende der Speiseeinrichtung 300 verbunden ist. Es wird ebenfalls bevorzugt, dass die Speiseeinrichtung 300 durch den Kolben 532 geht, um sich entlang der Längsrichtung der Speiseeinrichtung 300 zu bewegen.
Das heißt, dass, bei dem in 7 dargestellten Zustand der Ausführungsform, wenn der Kolben 532 nach oben bewegt wird, die Länge des Kontakts zwischen der polaren Flüssigkeit 400 und der Speiseeinrichtung 300 schrittweise verkürzt wird, und je mehr die Länge des Kontakts zwischen der Speiseeinrichtung 300 und der polaren Flüssigkeit 400 gekürzt wird, umso mehr steigt die Länge des Kontakts zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400, wodurch die Frequenz gesenkt wird. Im Gegensatz dazu wird, bei dem in 7 dargestellten Zustand der Ausführungsform, wenn der Kolben 532 nach unten bewegt wird, die Länge des Kontakts zwischen der Speiseeinrichtung 300 und der polaren Flüssigkeit 400 gekürzt, wobei die Länge des Kontakts zwischen dem Strahler 200 und der polaren Flüssigkeit 400 verlängert wird, wodurch die Frequenz erhöht wird.
9 und 10 sind Querschnittansichten, in welchen die Flüssigkeitsantenne gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem mobilen Kommunikationsendgerät der Art mit Klappe dargestellt ist.
In dem Fall, dass die Flüssigkeitsantenne gemäß der vorliegenden Erfindung in einem mobilen Kommunikationsendgerät der Art mit Klappe, das aus einer oberen Klappe 1 und einer unteren Klappe 2 besteht, verwendet wird, wird die Frequenz der Flüssigkeitsantenne nicht nur dann verändert, wenn der Benutzer das mobile Kommunikationsendgerät mit seiner Hand berührt, sondern auch, wenn der Benutzer die obere Klappe 1 öffnet oder schließt. Somit wird bevorzugt, dass die Flüssigkeitsantenne gemäß der vorliegenden Erfindung so gestaltet ist, dass die Frequenz entsprechend der Betätigung der oberen Klappe 1 verändert wird.
Die Flüssigkeitsantenne ist üblicherweise an eine obere Klappe 1 gekoppelt. Hier ist ein Ende der Verbindungsstange 534 mit dem Kolben 532 gekoppelt, und das andere Ende ist mit der unteren Klappe 2 gekoppelt, so dass der Kolben 532 bewegt wird, wenn die obere Klappe 1 geöffnet wird.
Das heißt, dass, wie in Figur und 9 dargestellt ist, die Verbindungsstange 534 bei einem Gelenk 3 gebogen ist, wenn die obere Klappe 1 eingeklappt wird. Dann wird sie, wie in 10 dargestellt ist, wenn die obere Klappe 1 geöffnet wird, linear gestreckt und drückt den Kolben nach oben, um die Frequenz zu ändern. Um einen derartigen Betrieb zu ermöglichen, wird bevorzugt, dass die Verbindungsstange aus einem Material mit hervorragender Flexibilität, wie beispielsweise einer Feder, hergestellt ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die Bewegungsvorrichtung 530 beispielhaft so gestaltet, dass der Kolben 532 mechanisch durch die Verbindungsstange 534 entsprechend dem Winkel der oberen Klappe 1 bewegt wird. Jedoch ist die Struktur des Bewegens des Kolbens 532 entsprechend dem Öffnen und Schließen der oberen Klappe 1 nicht auf die bei dieser Ausführungsform genannte Struktur beschränkt. Alternativ kann die Bewegungsvorrichtung 530 so gestaltet sein, dass das Öffnen und Schließen der oberen Klappe 1 gefühlt wird und der Kolben 532 unter Verwendung eines zusätzlichen Antriebsmittels bewegt wird.
Des Weiteren kann die Flüssigkeitsantenne für ein mobiles Kommunikationsendgerät der Art Gleiter verwendet werden, das aus einem gleitenden Teil und einem Körper besteht.
Bei der Flüssigkeitsantenne gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Pegel der polaren Flüssigkeit ohne eine zusätzliche Vorrichtung zum Anpassen von Impedanz oder einer Vorrichtung zum Wandeln der Frequenz angepasst werden, wenn das Frequenzband durch die Umgebung verändert wird, wodurch das Frequenzband auf seiner ursprünglichen Höhe gehalten wird. Weiterhin kann die Flüssigkeitsantenne das Frequenzband entsprechend dem Öffnen und Schließen der oberen Klappe oder dem gleitenden Teil ändern, wenn sie in einem mobilen Kommunikationsendgerät der Art mit Klappe oder der Art Gleiter verwendet wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung wie durch die beigefügten Ansprüche definiert abzuweichen.

Claims

Flüssigkeitsantenne, welche aufweist: ein Antennengehäuse mit einem darin gebildeten Innenraum, um polare Flüssigkeit zu enthalten; einen Strahler, der in dem Innenraum vorgesehen ist; eine Speiseeinrichtung zum Anlegen einer Spannung an den Strahler; polare Flüssigkeit, die zum Teil in den Innenraum gefüllt ist; und Mittel zum Anpassen des Pegels der polaren Flüssigkeit, um die Kontaktlänge des Strahlers mit der polaren Flüssigkeit zu verändern.
Flüssigkeitsantenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Anpassen des Pegels eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur aufweist, welche die in den Innenraum des Antennengehäuse eingefüllte polare Flüssigkeit erwärmt oder abkühlt, um das Volumen der polaren Flüssigkeit zu verändern.
Flüssigkeitsantenne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Ändern der Temperatur aufweist: ein mit dem Antennengehäuse verbundenes Wärmeübertragungselement, wobei das Wärmeübertragungselement die polare Flüssigkeit in dem Innenraum erwärmt oder kühlt; und einen Temperaturregler zum Regeln der Temperatur des Wärmeübertragungselements.
Flüssigkeitsantenne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Ändern der Temperatur aufweist: eine mit dem Innenraum verbundene Temperatur-Änderungskammer, wobei die Temperatur-Änderungskammer die darin gelagerte polare Flüssigkeit aufweist; einen Wärmeübertragungselement, das mit der Temperatur-Änderungskammer verbunden ist, um die polare Flüssigkeit zu erwärmen oder zu kühlen; und einen Temperaturregler zum Regeln der Temperatur des Wärmeübertragungselements.
Flüssigkeitsantenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Anpassen des Pegels eine Versorgungseinheit mit einer Pumpe aufweist, um zusätzlich polare Flüssigkeit in den Innenraum zu pumpen oder um polare Flüssigkeit aus dem Innenraum abzupumpen.
Flüssigkeitsantenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Anpassen des Pegels eine Bewegungsvorrichtung mit einem Kolben aufweist, der angepasst ist, sich in Längsrichtung des Innenraums zu bewegen, wobei eine Umfangsfläche an einer Innenwand des Innenraums angeordnet ist, um so die polare Flüssigkeit zu einer Seite zu drücken.
Flüssigkeitsantenne gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Speiseeinrichtung in den Innenraum entlang der Längsrichtung des Innenraums eingesetzt ist, der Strahler mit einem Ende der Speiseeinrichtung verbunden ist und die Speiseeinrichtung durch den Kolben geht, damit sich dieser in Längsrichtung der Speiseeinrichtung bewegt.
Flüssigkeitsantenne gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne mit einem mobilen Kommunikationsendgerät der Art mit Klappe gekoppelt ist, welches eine obere Klappe und eine untere Klappe aufweist, oder einem mobilen Kommunikationsendgerät der Art Gleiter, welches ein gleitendes Teil und einen Körper aufweist, wobei die Bewegungsvorrichtung weiter eine Verbindungsstange aufweist, deren eines Ende mit dem Kolben verbunden ist, und deren anderes Ende mit dem mobilen Kommunikationsendgerät verbunden ist, wodurch der Kolben entsprechend dem Öffnen oder Schließen der oberen Klappe oder des gleitenden Teils bewegbar ist.
Flüssigkeitsantenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennengehäuse aus einem flexiblen Material besteht, damit das Volumen des Innenraums aufgrund des darin durch Gas erzeugten Drucks entsprechend der Änderung des Pegels der polaren Flüssigkeit verändert werden kann.