DE102006060565A1

DE102006060565A1 - Flüssigkeitsgekoppelte Antenne

Info

Publication number: DE102006060565A1
Application number: DE102006060565A
Authority: DE
Inventors: Hyun Hak Osan Kim; Jong Lae Ansan Kim; Jae Chan Suwon Lee
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2007-09-20
Also published as: FI20065848A0; GB2436166B; FI20065848A; GB2436166A; ITMO20060423A1; GB0625702D0; KR100735454B1

Abstract

Eine flüssigkeitsgekoppelte Antenne weist einen hermetisch abgedichteten Behälter mit darin eingefüllter Flüssigkeit und einen Strahler, der in dem hermetisch abgedichteten Behälter angeordnet ist, auf, wobei der Strahler von einem Isoliermaterial umgeben ist, sodass er nicht mit der polaren Flüssigkeit in Kontakt ist. Die flüssigkeitsgekoppelte Antenne weist weiter eine Speiseeinrichtung auf, die sich von einer Außenseite ins Innere des hermetisch abgedichteten Behälters erstreckt, sodass sie mit dem Strahler verbunden ist. Die flüssigkeitsgekoppelte Antenne weist weiter ein Erdungsteil auf, das sich von einer Außenseite ins Innere des hermetisch abgedichteten Behälters erstreckt, sodass es mit der polaren Flüssigkeit in Kontakt ist.

Description

Für diese Anmeldung wird die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2006-0024455, angemeldet am 16. März 2006 beim Koreanischen Patentamt, beansprucht, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekoppelte Antenne, bei welcher die Resonanzfrequenz leicht festgelegt wird, und welche eine verbesserte effizientere Frequenzbandbreite aufweist.

Beschreibung des Stands der Technik

Da Antennen wichtige Bestandteile bei kabelloser und Rundfunk-Kommunikation in einem mobilen Kommunikationsendgerät sind, können sie aus verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Strukturen entsprechend dem Frequenzband und dem Verwendungszweck hergestellt werden. Im Allgemeinen ist es erforderlich, dass die Antennen zur Verwendung in dem mobilen Kommunikationsendgerät miniaturisiert werden im Hinblick auf die steigende Anforderung der Miniaturisierung und dem geringen Gewicht des Endgeräts.

Jedoch weisen die kompakteren Antennen eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften auf. Zum Beispiel hat eine kleine Antenne eine schmalere Bandbreite und somit weisen jene, die für T-DMB (DAB), DVB-H, DVB-T und DVB-UMTB in einem VHF/UHF-Band verwendet werden, aufgrund der schmaleren Bandbreite eine schlechtere Sende- und Empfangsleistung auf. Weiterhin führt, da die Verstärkung der Antenne proportional zu ihrem Volumen ist, die Miniaturisierung der Antenne zu einer verminderten Strahlungsverstärkung.

Somit wurden aktiv Forschungen durchgeführt, um ein breites Band zu erhalten, wobei die Verstärkung der miniaturisierten Antennen verbessert ist.

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 neuartige flüssigkeitsgekoppelte Antenne zu schaffen, welche eine verbesserte Bandbreite aufgrund der Verwendung einer polaren Flüssigkeit aufweist, wobei Form und Länge des Strahlers, der die Resonanzfrequenz festgelegt, beibehalten wird.

Gemäß einem Gegenstand der Erfindung sieht die Erfindung eine flüssigkeitsgekoppelte Antenne vor. Die flüssigkeitsgekoppelte Antenne weist auf: einen hermetisch abgedichteten Behälter mit darin eingefüllter polarer Flüssigkeit; einen Strahler, der in dem hermetisch abgedichteten Behälter angeordnet ist, wobei der Strahler von einem Isoliermaterial umgeben ist, so dass er nicht mit der polaren Flüssigkeit in Kontakt ist; eine Speiseeinrichtung, die sich von einer Außenseite ins Innere des hermetisch abgedichteten Behälters erstreckt, um eine Verbindung zum Strahler herzustellen; ein Erdungsteil, das sich von einer Außenseite ins Innere des hermetisch abgedichteten Behälters erstreckt, um in Kontakt mit der polaren Flüssigkeit zu sein.

Um die Verbindungsstruktur zu vereinfachen, können das Erdungsteil und die Speiseeinrichtung vorzugsweise in einer HF-Kabelstruktur vorgesehen sein, welche eine durch einen Isolator getrennte Speiseleitung und eine Erdungsleitung aufweist. In diesem Fall kann das HF-Kabel eine Koaxialkabelstruktur sein. Das heißt, dass die Speiseleitung mit dem Strahler verbunden sein kann, der Isolator ein Isoliermantel sein kann, welcher die Speiseleitung umgibt, und die Erdungsleitung auf dem Isoliermantel gebildet sein kann, um in Kontakt mit der polaren Flüssigkeit zu sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die HF-Kabelstruktur fest an dem hermetisch abgedichteten Behälter befestigt sein, kann aber ebenfalls an dem hermetisch abgedichteten Behälter entfernbar angebracht sein.

Die polare Flüssigkeit kann eine Flüssigkeit gewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Ethanol, Acetonitril, Aceton und SAR-Lösung sein, ist aber nicht darauf beschränkt.

Vorzugsweise weist die polare Flüssigkeit eine niedrige elektrische Leitfähigkeit von bis zu 10 S/m hinsichtlich der Verbesserung der Strahlungsverstärkung auf. Noch bevorzugter weist die polare Flüssigkeit eine niedrige elektrische Leitfähigkeit von bis zu 8 S/m auf. Ein Beispiel einer solchen polaren Flüssigkeit kann reines Wasser sein.

Alternativ kann die polare Flüssigkeit eine Elektrolytlösung mit wenigstens einer Art darin gelöstem Elektrolyt sein, wie beispielsweise NaCl, K₂SO₄, Al(OH)₃. Die polare Flüssigkeit kann ebenfalls ein leitfähiges Pulver aufweisen, das durch Magnetkraft anziehbar ist, um die Antenneneigenschaften weiter zu verbessern.

Des Weiteren kann die polare Flüssigkeit eine auf Ethylenglykol basierende Flüssigkeit aufweisen. Dadurch können die Änderungen der Antenneneigenschaft aufgrund der Umgebung, in der die Antenne verwendet wird, wie beispielsweise Temperaturbedingungen, abgeschwächt werden. Ein derartiges Gemisch kann vorzugsweise in dem Fall verwendet werden, dass die polare Flüssigkeit Wasser ist.

Zusätzlich zu oder unabhängig von einem derartigen Gemisch mit einer auf Ethylenglykol basierenden Flüssigkeit kann die polare Flüssigkeit weiter einen Korrosionshemmer aufweisen, um unerwünschte Korrosion des Erdungsteils oder der Speiseeinrichtung, die in direktem Kontakt mit der polaren Flüssigkeit sind, zu verhindern. Ein derartiger Korrosionshemmer kann aus der Gruppe bestehend aus Nitrit, Triethanolamin sowie deren Mischungen ausgewählt sein, ist aber nicht darauf beschränkt.

Die für die vorliegende Erfindung verwendete Strahlerstruktur kann verschiedene Formen aufweisen. Zum Beispiel kann der Strahler eine Struktur gewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer Monopol-, Dipol- und einer wendelförmigen Struktur aufweisen. Alternativ kann der Strahler Teil einer Chipantenne sein. Das heißt, der Strahler kann eine Leiterbahn sein, die auf einem dielektrischen Körper aus einem festen Material gebildet ist. In diesem Fall kann die gesamte Chipantenne in dem hermetisch abgedichteten Behälter angeordnet sein, und das Isoliermaterial kann so geformt sein, dass es wenigstens einen Bereich des Strahlers umgibt, auf dem die Leiterbahn gebildet ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich anhand der nachfolgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1(a) und 1(b) perspektivische Ansichten sind, welche herkömmliche flüssigkeitsgekoppelte Antennen in Bezug zu der Erfindung darstellen;
2 eine perspektivische Ansicht ist, welche eine flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3(a) bis 3(c) perspektivische Ansichten sind, welche flüssigkeitsgekoppelte Antennen mit unterschiedlichen Strahlerstrukturen gemäß bestimmten Ausführungsformen der Erfindung darstellen; und
4 ein Diagramm ist, welches die Frequenzeigenschaften einer flüssigkeitsgekoppelten Antenne gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Während Forschungen durchgeführt wurden, um sowohl eine Miniaturisierung als auch ein Breitband mit verbesserter Verstärkung zu erhalten, kam der Erfinder der vorliegenden Erfindung zu der Ansicht, dass die Festkörperantenne beim Überwinden der Probleme im Hinblick auf ein schmales Band und schlechtere Strahlungsverstärkung, die sich aus der Miniaturisierung ergeben, eingeschränkt ist, und hat in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2005-0070730 (Titel: "Broadband Antenna Using Liquid Medium", veröffentlicht am 2. August 2005) eine Antennenstruktur (nachfolgend als "flüssigkeitsgekoppelte Antenne" bezeichnet) vorgeschlagen, bei welcher eine polare Flüssigkeit, ein neues Strahlungsmedium mit einer sehr geringen Leitfähigkeit und einer normalen Dielektrizitätszahl, mit einem herkömmlichen Strahler, einem Leiter, verbunden ist. Eine derartige flüssigkeitsgekoppelte Antenne bietet den Vorteil, eine neue Antenne gestalten zu können, die in der Lage ist, sowohl Breitband- als auch Schmalbandbetrieb vorzusehen. Die herkömmlichen flüssigkeitsgekoppelten Antennen 10 und 10', die in der oben genannten Schrift offenbart sind, sind in den 1(a) und 1(b) dargestellt.
Wie in 1(a) dargestellt, weist die flüssigkeitsgekoppelte Antenne 10 einen Strahler 5 aus einer Draht- oder Monopolstruktur auf, der mit einer Speiseeinrichtung 3 und einem hermetisch abgedichteten Behälter 1, der die polare Flüssigkeit enthält, verbunden ist. Der Strahler 5 ist mit der polaren Flüssigkeit 2, welche neue Strahlungsmediumeigenschaften aufweist, verbunden, um die Resonanzfrequenz ohne Verlängerung oder geometrische Modifikation einer Leiterbahn anzupassen.
Eine derartige flüssigkeitsgekoppelte Antenne kann in Kombination mit verschiedenen herkömmlichen Antennenstrukturen, wie beispielsweise einer Chipantenne, ausgestaltet sein. So weist zum Beispiel die in 1(b) dargestellte flüssigkeitsgekoppelte Antenne 10' einen wendelförmigen Strahler 15 auf, der mit einer Speiseeinrichtung 13 verbunden ist. Ähnlich zu der in 1(a) dargestellten Antenne ist der Strahler 15 in dem hermetisch abgedichteten Behälter 11 so angeordnet, dass er in Kontakt mit der polaren Flüssigkeit 12 ist.
Sowohl die in 1(a) als auch 1(b) dargestellte flüssigkeitsgekoppelte Antenne weist eine Struktur auf, bei welcher ein herkömmlicher Strahler in dem hermetisch abgedichteten Behälter angeordnet ist, so dass er in direktem Kontakt mit der polaren Flüssigkeit ist. In diesem Fall ist der herkömmliche Strahler mit der polaren Flüssigkeit gekoppelt, um die Resonanzfrequenz anzupassen, wobei Breitbandeigenschaften erzielt werden. Jedoch wird, selbst wenn die polare Flüssigkeit eine geringe Leitfähigkeit aufweist, die Resonanzfrequenz in großem Maß über den gewünschten Bereich, der durch den herkömmlichen Strahler selber gekennzeichnet ist, hinaus geändert, und somit wird die Resonanzfrequenz durch die polare Flüssigkeit festgelegt, und das schmale Frequenzband wird nicht gemäß der Struktur des Strahlers erzielt.
Zum Beispiel ist bei der flüssigkeitsgekoppelten Antenne, die in 1(b) dargestellt ist, der wendelförmige Strahler aus einem Metalldraht, der mit einem Abstand und einem Steigungswinkel gemäß der gewünschten Resonanzfrequenz gewickelt ist, hergestellt. Hier dient die polare Flüssigkeit im Wesentlichen als Leiter zwischen den Abständen, um als Ergebnis ähnlich einem Kurzschluss zwischen den Abständen zu wirken. Als Ergebnis wird die tatsächliche Resonanzfrequenz nicht durch die Länge und Gestalt des Strahlers festgelegt, sondern wird in diagonaler Richtung festgelegt, wenn der Strahler zwischen den Intervallen kurzgeschlossen wird. Ähnliche Probleme treten ebenfalls in Verbindung mit anderen Strahlern der Art Chip (Strahler vom Chip-Typ) auf. Das heißt, dass im Fall einer Chipantenne, welche aus einer Leiterbahn in einem dielektrischen Block gebildet ist, die polare Flüssigkeit, die einen in der Leiterbahn zum Senken der Resonanzfrequenz gebildeten Schlitz ausfüllt, einen Kurzschluss verursacht, was ähnliche Probleme zur Folge hat. Des Weiteren weist die flüssigkeitsgekoppelte Antenne eine unzureichende Strahlungsverstärkung auf.
2 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die flüssigkeitsgekoppelte Antenne 20 gemäß der Erfindung einen hermetisch abgedichteten Behälter 21, der mit einer polaren Flüssigkeit 22 gefüllt ist, sowie einen Strahler 25, der in dem hermetisch abgedichteten Behälter 21 angeordnet ist.
Der in dieser Ausführungsform verwendete Strahler 25 weist eine Drahtstruktur auf, die durch ihre Länge und Form in einem Resonanzfrequenzband anpassbar ist. Der Strahler 25, der wie soeben beschrieben entsprechend einem spezifischen Resonanzfrequenzband gestaltet ist, ist von einem Isoliermaterial 27 umgeben, und somit wird ein direkter Kontakt mit der polaren Flüssigkeit 22 verhindert. Somit wird bei der vorliegenden Erfindung das von dem Strahler 25 bestimmte Resonanzfrequenzband nicht in großem Maß von der polaren Flüssigkeit 22 beeinflusst. Der in dem hermetisch abgedichteten Behälter 21 angeordnete Strahler 25 ist mit einer Speiseeinrichtung 23, die sich von außen erstreckt, verbunden.
Durch diese Anordnung kann die polare Flüssigkeit 22 durch elektromagnetische Kopplung mit dem Strahler 25 an der Strahlungserzeugung beteiligt werden, selbst wenn durch einen Isolator direkter Kontakt zwischen der polaren Flüssigkeit 22 und dem Strahler 25 verhindert wird.
Insbesondere ist bei der vorliegenden Erfindung ein Erdungsteil 24 in den hermetisch abgedichteten Behälter 21 eingesetzt, um mit der polaren Flüssigkeit 22 in Kontakt zu sein. Durch die Verbindung des Erdungsteils 24 mit der polaren Flüssigkeit 22 wird die Bandbreite der Antenne wesentlich verbessert, was später genauer unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird.
Die bei dieser Ausführungsform verwendete polare Flüssigkeit 22 ist eine polare Lösung mit sehr niedriger, aber konstanter Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstante. Die polare Flüssigkeit 22 kann wenigstens eine Flüssigkeit gewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Methanol, Ethanol, Butanol, Acetonitril, Aceton und SAR-Lösung aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt. Um die Strahlungsverstärkung zu verbessern, ist es jedoch von Vorteil, eine Flüssigkeit mit einer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit zu verwenden. Vorzugsweise weist die polare Flüssigkeit eine niedrige elektrische Leitfähigkeit von bis zu 10 S/m, oder noch bevorzugter bis zu 8 S/m auf. Das repräsentativste Beispiel einer derartigen polaren Flüssigkeit ist reines Wasser.
Alternativ kann die polare Flüssigkeit 22 eine Elektrolytlösung mit wenigstens einer Art Elektrolyt gewählt aus der Gruppe bestehend aus NaCl, K₂SO₄, Al(OH)₃, darin gelöst, sein, um die elektrischen Eigenschaften der Antenne anzupassen. Die polare Flüssigkeit 22 kann leitendes Pulver aufweisen, das durch Magnetkraft anziehbar ist, um die Eigenschaften der Antenne weiter zu verbessern.
Die polare Flüssigkeit 22 wird im Gegensatz zu einem Leiter aus einem festen Material leicht durch die Umgebung, wie beispielsweise die Temperatur, beeinflusst. Um dieses Problem zu lindern, kann die polare Flüssigkeit 22 weiter eine auf Ethylenglykol basierende Flüssigkeit aufweisen, welche eine Art Frostschutzlösung ist. Ein derartiges Gemisch ist am meisten von Vorteil in dem Fall, dass die polare Flüssigkeit 22 Wasser ist. Zusätzlich zu oder unabhängig von einem derartigen Gemisch der Frostschutz-Substanz kann die polare Flüssigkeit weiter einen Korrosionshemmer aufweisen, um unerwünschte Korrosion des Erdungsteils oder der Speiseeinrichtung, die in direkten Kontakt mit der polaren Flüssigkeit sind, zu verhindern. Der Korrosionshemmer kann einen Stoff gewählt aus der Gruppe bestehend aus Nitrit, Triethanolamin sowie Mischungen daraus aufweisen, ist jedoch nicht darauf begrenzt.
In dieser Ausführungsform wird beispielhaft ein Strahler 25 aus einer Drahtstruktur verwendet, jedoch kann eine herkömmliche Struktur wie beispielsweise der Art Monopol, wendelförmig oder auch eine Chipantenne verwendet werden. In den 3(a) und 3(b) sind flüssigkeitsgekoppelte Antennen unter Verwendung unterschiedlicher Strahlerstrukturen gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 3(a) weist die flüssigkeitsgekoppelte Antenne 30 gemäß dieser Ausführungsform einen zylinderförmigen Behälter 31 mit darin eingefüllter polarer Flüssigkeit 32, einen Strahler 35, der in dem Behälter 31 angeordnet ist und auf den das Isoliermaterial 37 aufgebracht ist, und ein HF-Kabel 33 mit einer Speiseleitung 33a und einem Erdungsteil 33c auf.
Der in dem Behälter 31 angeordnete Strahler 35 weist eine wendelfömige Struktur auf. Darüber hinaus weist der wendelförmige Strahler 35 solch einen Steigungswinkel und Abstände auf, dass ein gewünschtes Resonanzfrequenzband ermöglicht wird. Wie zuvor beschrieben, ist auf den Strahler 35 das Isoliermaterial 37 aufgebracht, so dass er nicht in direktem Kontakt mit der polaren Flüssigkeit 32 ist, und er ist in der Lage, Strahlung durch elektromagnetische Kopplung mit der polaren Flüssigkeit 32 zu erzeugen.
Bei dieser Ausführungsform sind die Speiseeinrichtung und das Erdungsteil beispielhaft als Einkabelstruktur ausgebildet, um die Kabelstruktur zu vereinfachen. Wie dargestellt, umfasst das bei dieser Ausführungsform verwendete HF-Kabel 33 eine Speiseleitung 33a, die direkt mit dem Strahler 35 verbunden ist, einen Isoliermantel 33b, welcher die Speiseleitung 33a umgibt, und ein Erdungsteil 33c, das auf dem Isoliermantel 33b gebildet ist. Hier dient der Isoliermantel 33b dazu, die Speiseleitung 33a elektrisch vom Erdungsteil 33c zu trennen. Das Erdungsteil 33c kann so geformt sein, dass es den Isoliermantel 33b umgibt, um eine Koaxialkabelstruktur wie in dieser Ausführungsform dargestellt zu bilden, oder es kann alternativ eine zusätzliche isolierende Mantelschicht (nicht dargestellt) auf dem Erdungsteil 33c angeordnet sein.
Wenigstens ein Teil des HF-Kabels 33 ist in eine Abschnittsfläche des Behälters 31 eingesetzt, so dass die Speiseleitung 33a, welche an einem Ende des HF-Kabels 33 abisoliert ist, mit einem Ende des Strahlers 35 verbunden ist, und das Erdungsteil 33c, welches an dem einen Ende des HF-Kabels 33 abisoliert ist, in Kontakt mit der polaren Flüssigkeit 32 ist. Durch diese Verbindungsstruktur wird ermöglicht, dass die polare Flüssigkeit 32 und der Strahler als eine Antenne funktionieren. Bei dieser Ausführungsform weist ist das HF-Kabel 33 beispielhaft als Koaxialkabelstruktur vorgesehen, das HF-Kabel 33 kann jedoch in unterschiedlichen Formen vorgesehen sein, bei denen die Speiseleitung von der Erdungsleitung durch einen Isolator getrennt ist.
Wie oben beschrieben, ist die polare Flüssigkeit 32 in direktem Kontakt mit dem Erdungsteil 33c des HF-Kabels 33, um gewünschte Antenneneigenschaften zu erhalten. Durch diese Struktur werden die Bandeigenschaften der dem Strahler 35 der flüssigkeitsgekoppelten Antenne 30 eigenen Resonanzfrequenz bedeutend verbessert.
In 3(b) ist eine flüssigkeitsgekoppelte Antenne 40 mit einer Chipantenne 45 dargestellt. Ähnlich zu der in 3(a) dargestellten Antenne weist die flüssigkeitsgekoppelte Antenne 40 zusätzlich zu der Chipantenne 45 einen zylindrischen Behälter 41 mit einer darin eingefüllten polaren Flüssigkeit 42 sowie ein HF-Kabel 43 mit einer Speiseleitung 43a und einem Erdungsteil 43c auf. Die bei dieser Ausführungsform verwendete Chipantenne weist einen dielektrischen Block 45a und ebenfalls eine Leiterbahn 45b auf, die auf der Oberfläche des dielektrischen Blocks 45a gebildet ist, um ein bestimmtes Resonanzfrequenzband aufzuweisen.
Die auf dem dielektrischen Block 45a gebildete Leiterbahn 45b wirkt als Strahler und ist von einem Isoliermaterial 47 umgeben. Bei dieser Ausführungsform ist das Isoliermaterial 47 beispielhaft nur auf einer Fläche des dielektrischen Blocks 45a vorgesehen, um einzig die Leiterbahn 45b zu isolieren, jedoch kann das Isoliermaterial ebenfalls auf der gesamten Fläche der Chipantenne 45 gebildet sein, um den Herstellungsvorgang zu vereinfachen etc.
Ähnlich wie bei der in 3a dargestellten Ausführungsform wird bei dieser Ausführungsform beispielhaft eine HF-Koaxialkabelstruktur verwendet, bei der die Speiseeinrichtung und das Erdungsteil als Einkabelstruktur ausgebildet sind. Das heißt, das HF-Kabel 43 weist eine Speiseleitung 43a, einen Isoliermantel 43b, der die Speiseleitung 43a umgibt, und ein Erdungsteil 43c, das auf dem Isoliermantel 43b gebildet ist, auf. Die an einem Ende des HF-Kabels 43 abisolierte Speiseleitung 43a ist mit der Leiterbahn 45b verbunden. Ein derartiges HF-Kabel 43 kann als eingebaute Struktur hergestellt sein, indem sie an dem hermetisch abgedichteten Behälter 41 und der Leiterbahn 45b, welche der Strahler ist, befestigt ist. Alternativ kann das HF-Kabel 43 ebenfalls, falls erforderlich, entfernbar an dem abgedichteten Behälter 41 befestigt sein.
Weiterhin kann wenigstens ein Teil des HF-Kabels 43 durch eine Abschnittsfläche des Behälters 41 so eingeführt sein, dass die Erdungsleitung 43c in direktem Kontakt mit der polaren Flüssigkeit 42 ist. Durch diese Anschlussstruktur können für die flüssigkeitsgekoppelte Antenne die Bandeigenschaften der dem Strahler 45 eigenen Resonanzfrequenz wesentlich verbessert werden.
Wie oben beschrieben, wird für die flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung der aus einem herkömmlichen Leiter gebildete Strahler so verwendet, dass er eine gewünschte Resonanzfrequenz aufweist, und der Strahler ist von einem Isoliermaterial umgeben und mit der Flüssigkeit gekoppelt, wodurch der gewünschte Resonanzfrequenzbereich bewahrt bleibt, während ein breites Band erhalten wird.
Des Weiteren ist gemäß der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben das Erdungsteil so, dass es in direktem Kontakt mit der polaren Flüssigkeit ist, um die Eigenschaften der Resonanzfrequenzbandbreite weiter zu verbessern, wobei die Eigenschaften der Strahlungsverstärkung wesentlich verbessert werden. 4 ist ein Diagramm, welches die Frequenzeigenschaften einer flüssigkeitsgekoppelten Antenne darstellt, um die Wirkungen des Kontakts zwischen dem Erdungsteil und der polaren Flüssigkeit zu erläutern.
Für dieses Beispiel wurde ein wendelförmiger Strahler mit einem Band von ungefähr 1,5 bis 1,7 GHz gestaltet, und das Isoliermaterial wurde so gebildet, dass es den wendelförmige Strahler umgibt, ähnlich zu der in 3a dargestellten Ausführungsform, und es wurde ein Behälter, der reines Wasser enthält, angeordnet, um eine flüssigkeitsgekoppelte Antenne herzustellen.
Zunächst wurde nur die Speiseeinrichtung mit dem Strahler verbunden, wobei das Erdungsteil nicht mit der polaren Flüssigkeit verbunden war, und die Antenneneigenschaften wurden gemessen. Wie das mit Bezugszeichen A gekennzeichnete Ergebnis andeutet, wurde bei der flüssigkeitsgekoppelten Antenne das ursprünglich gestaltete Resonanzfrequenzband bewahrt und es wurde ein bestimmter Grad der Verbesserung der Bandbreite angezeigt. Jedoch trat bei der flüssigkeitsgekoppelten Antenne ein niedriger Gesamteinfügungsverlust auf und sie wies keine hervorragenden Antenneneigenschaften auf.
Im Gegensatz dazu wurden bei der flüssigkeitsgekoppelten Antenne, wie mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen und mit einem mit der polaren Flüssigkeit verbundenen Erdungsteil, beobachtet, dass das von dem wendelförmigen Strahler erzeugte Resonanzfrequenzband weiter erhalten blieb, wobei die Bandbreite deutlich verbessert wurde, wie durch Bezugszeichen B gekennzeichnet. Des weiteren wies, im Gegensatz zur Messung A ohne mit der polaren Flüssigkeit verbundenem Erdungsteil, die flüssigkeitsgekoppelte Antenne einen deutlich verbesserten Einfügungsverlust auf. Von einer derartigen Verbesserung der Bandbreite wird erwartet, dass die Sende- und Empfangseffizienz verglichen mit einem schmalen Band deutlich verbessert wird.
Wie oben angegeben, ist bei der flüssigkeitsgekoppelten Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung des Isoliermaterial so gebildet, dass es den herkömmlichen Strahler umgibt, um einen direkten Kontakt mit der polaren Flüssigkeit zu verhindern, wodurch die gewünschte Resonanzfrequenz, die entsprechend der Länge und Struktur des Strahlers erzeugt wird, stabil bewahrt bleibt. Des Weiteren ist das Erdungsteil zusätzlich mit der polaren Flüssigkeit verbunden, um die Bandbreite mit der polaren Flüssigkeit deutlich zu verbessern.
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

Flüssigkeitsgekoppelte Antenne, welche aufweist: einen hermetisch abgedichteten Behälter mit darin eingefüllter polarer Flüssigkeit; einen Strahler, der in dem hermetisch abgedichteten Behälter angeordnet ist, wobei der Strahler von einem Isoliermaterial umgeben ist, so dass er nicht mit der polaren Flüssigkeit in Kontakt ist; eine Speiseeinrichtung, die sich von einer Außenseite ins Innere des hermetisch abgedichteten Behälters erstreckt, um eine Verbindung zum Strahler herzustellen; ein Erdungsteil, das sich von einer Außenseite ins Innere des hermetisch abgedichteten Behälters erstreckt, um in Kontakt mit der polaren Flüssigkeit zu sein.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdungsteil und die Speiseeinrichtung in einer HF-Kabelstruktur vorgesehen sind, welche eine durch einen Isolator getrennte Speiseleitung und eine Erdungsleitung aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseleitung mit dem Strahler verbunden ist, der Isolator einen auf die Speiseleitung aufgebrachte Isoliermantel umfasst und die Erdungsleitung auf dem Isoliermantel gebildet ist, um in Kontakt mit der polaren Flüssigkeit zu sein.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Kabelstruktur fest an dem hermetisch abgedichteten Behälter befestigt ist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Kabelstruktur an dem hermetisch abgedichteten Behälter entfernbar angebracht ist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Flüssigkeit wenigstens eine Flüssigkeit gewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Ethanol, Acetonitril, Aceton und SAR-Lösung aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Flüssigkeit eine elektrische Leitfähigkeit bis zu 10 S/m aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Flüssigkeite eine Elektrolytlösung mit wenigstens einer Art darin gelösten Elektrolyts aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Flüssigkeit ein leitfähiges Pulver aufweist, das durch Magnetkraft anziehbar ist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Flüssigkeit weiter eine auf Ethylenglykol basierende Lösung aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Flüssigkeit Wasser aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Flüssigkeit weiter einen Korrosionshemmer aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionshemmer einen Stoff gewählt aus der Gruppe bestehend aus Nitrit, Triethanolamin sowie deren Mischungen aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler eine Struktur gewählt aus der Gruppe bestehend aus Monopol-, Dipol- und wendelförmige Struktur aufweist.
Flüssigkeitsgekoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler eine auf einem festen dielektrischen Körper gebildete Leiterbahn aufweist und das Isoliermaterial so gebildet ist, dass es wenigstens einen Bereich der Strahlers umgibt, auf dem die Leiterbahn gebildet ist.