DE112005000302T5 - Multiband antenna with parasitic element - Google Patents
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Abstract
Multiband-Antenne
mit einer Einlaufseite, die zum Senden und/oder Empfangen von Signalen mit
einer elektrischen Schaltung verbindbar ist, wobei die Antenne aufweist:
ein
schraubenförmiges
erstes Antennenelement;
ein zweites Antennenelement, das einen
linearen Abschnitt aufweist, der sich parallel zur Längsachse
des ersten Antennenelements erstreckt;
wobei die Wechselwirkung
zwischen den Antennenelementen Betriebsfrequenzbänder zur Verfügung stellt,
die zusätzlich
zu den Bändern
vorhanden sind, die aus der alleinigen Benutzung des ersten Antennenelements
resultieren.A multiband antenna having an input side connectable to an electrical circuit for transmitting and / or receiving signals, the antenna comprising:
a helical first antenna element;
a second antenna element having a linear portion extending parallel to the longitudinal axis of the first antenna element;
wherein the interaction between the antenna elements provides operating frequency bands which are in addition to the bands resulting from the sole use of the first antenna element.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Antennen, insbesondere auf eine Multiband-Antenne, die wenigstens ein Parasitärelement aufweist, das sich parallel zu einem Hauptantennenelement erstreckt und kapazitive Kopplung zur Verfügung stellt, um die Anzahl von Bändern bei Multiband-Betrieb zu erhöhen.The The present invention relates to antennas, in particular a multiband antenna that is at least a parasitic element which extends parallel to a main antenna element and provides capacitive coupling, around the number of bands increase in multiband operation.
Die letzten Jahre waren Zeuge eines dramatischen Anstiegs des Einsatzes von Funk bei Anwendungen im Automobilbereich. Dies hat zu einem Bedarf geführt, dass die herkömmliche amplitudenmodulierte/frequenzmodulierte (AM/FM) Fahrzeugantenne (häufig in Form einer Mastantenne) bei anderen Frequenzen, z.B. bei Digital Radio Broadcasting (DAB) und Funktelefon (GSM) Frequenzen betrieben werden kann. DAB besteht aus zwei Frequenzbändern, die als DAB Band III (~200MHz) und DAB L Band (~1450MHz) bekannt sind. Die Verwendung eines „Chokes" in Form einer dicht gewundenen Spule hat den Multiband-Betrieb bei viel höheren Frequenzen, z.B. GSM- und DAB L-Band, ermöglicht. Es hat sich jedoch als unmöglich herausgestellt, eine Antenne herzustellen, die zuverlässig arbeiten kann, wenn die Mittenfrequenzen der abzudeckenden oberen und unteren Frequenzbänder in einem Verhältnis von weniger als ca. 2,5:1 stehen, z.B. eine Antenne, die sowohl FM (~100Mhz) als auch DAB Band III (~200MHz) zuverlässig abdecken kann. Die in den bevorzugten Ausführungsformen beschriebenen Antennen sind darauf ausgerichtet, diese Einschränkung zu überwinden.The Last years witnessed a dramatic increase in engagement by radio in automotive applications. This has to be one Needed, that the conventional amplitude modulated / frequency modulated (AM / FM) vehicle antenna (often in the form of a mast antenna) at other frequencies, e.g. at Digital Radio Broadcasting (DAB) and radiotelephone (GSM) frequencies are operated can. DAB consists of two frequency bands, called DAB Band III (~ 200MHz) and DAB L band (~ 1450MHz) are known. The usage a "choke" in the form of a dense convoluted coil has the multiband operation at much higher frequencies, e.g. GSM and DAB L band. However, it has been impossible exposed to create an antenna that works reliably can if the center frequencies of the top and bottom to be covered frequency bands in a relationship of less than about 2.5: 1, e.g. an antenna that both Reliably cover FM (~ 100Mhz) as well as DAB Band III (~ 200MHz) can. Those described in the preferred embodiments Antennas are designed to overcome this limitation.
Die vorliegende Erfindung ist eine Multiband-Antenne mit einer Einlaufseite, die zum Senden und/oder Empfangen von Signalen mit einer elektrischen Schaltung verbindbar ist, wobei die Antenne ein schraubenförmiges erstes Antennenelement und ein zweites Antennenelement aufweist, das einen linearen Abschnitt hat, der sich parallel zur Längsachse des ersten Antennenelements erstreckt. Die Wechselwirkung zwischen den Antennenelementen stellt Betriebsfrequenzbänder zur Verfü gung, die zusätzlich zu den Bändern vorhanden sind, die aus der alleinigen Benutzung des ersten Antennenelements resultieren.The present invention is a multi-band antenna with an inlet side, for transmitting and / or receiving signals with an electrical Circuit is connectable, wherein the antenna is a helical first Antenna element and a second antenna element having a has linear portion extending parallel to the longitudinal axis of the first antenna element extends. The interaction between the antenna elements provides Operating frequency bands to disposal, the additional to the tapes are present, resulting from the sole use of the first antenna element.
Bei einer ersten Form der Antenne kann das zweite Antennenelement auch einen schraubenförmigen Abschnitt aufweisen, der sich koaxial um das erste Antennenelement herum erstreckt und mit dem linearen Abschnitt in Reihe geschaltet ist. Der lineare Abschnitt kann sich von dem schraubenförmigen Abschnitt in Richtung weg von dem Ende des schraubenförmigen Abschnitts erstrecken, das der Einlaufseite der Antenne am nächsten liegt. Alternativ kann sich der lineare Abschnitt von dem schraubenförmigen Abschnitt in Richtung weg von dem Ende des schraubenförmigen Abschnitts erstrecken, der sich am weitesten von der Einlaufseite der Antenne entfernt befindet. Vorzugsweise umgibt der schraubenförmige Abschnitt einen längs-mittigen Abschnitt des ersten Antennenelements. Bevorzugt erstreckt sich das zweite Antennenelement im Wesentlichen über die gesamte Länge des ersten Antennenelements. Vorzugsweise weist die Antenne eine dielektrische Einrichtung auf, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Antennenelement erstreckt, um einen physikalischen Abstand zwischen diesen Antennenelementen beizubehalten.at a first form of the antenna, the second antenna element also a helical one Section which coaxially around the first antenna element around and connected in series with the linear section is. The linear section may be different from the helical section extending in the direction away from the end of the helical section, which is closest to the inlet side of the antenna. Alternatively, it can the linear portion of the helical portion in the direction away from the end of the helical one Section extending furthest from the inlet side the antenna is located. Preferably, the helical portion surrounds a longitudinal-centered Section of the first antenna element. Preferably, this extends second antenna element substantially over the entire length of the first antenna element. Preferably, the antenna has a dielectric device on, extending between the first and the second antenna element extends to a physical distance between these antenna elements maintain.
Bei einer zweiten Form der Antenne weist die Antenne auch ein lineares drittes Antennenelement auf. Bei dieser Form umfasst der lineare Abschnitt des zweiten Antennenelements das gesamte zweite Antennenelement. Das zweite und das dritte Antennenelement erstrecken sich jeweils parallel zur Längsachse des ersten Antennenelements. Die Wechselwirkung zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Antennenelement stellt Betriebsfrequenzbänder zur Verfügung, die zusätzlich zu den Bändern vorhanden sind, die aus der alleinigen Benutzung des ersten Antennenelements resultieren. Das zweite Antennenelement kann sich an einer entgegengesetzten Seite des ersten Antennenelements von dem dritten Antennenelement erstrecken, und vorzugsweise erstrecken sie sich an Positionen, die einander auf dem ersten Antennenelement direkt gegenüberliegen.at In a second form of the antenna, the antenna also has a linear one third antenna element. In this form, the linear includes Section of the second antenna element, the entire second antenna element. The second and third antenna elements each extend parallel to the longitudinal axis of the first antenna element. The interaction between the first, the second and third antenna element provides operating frequency bands available the additional to the tapes are present, from the sole use of the first antenna element result. The second antenna element may be at an opposite Side of the first antenna element of the third antenna element extend, and preferably extend to positions, which are directly opposite each other on the first antenna element.
Die zweite Form der Antenne kann auch ein viertes Antennenelement aufweisen, das schraubenförmig ist und das erste Antennenelement an einer Position umgibt, die auf dem ersten Antennenelement entweder längs-außerhalb oder längsinnerhalb von dem zweiten und dem dritten Antennenelement liegt.The second form of the antenna can also have a fourth antenna element, the helical is and surrounds the first antenna element at a position that on the first antenna element, either longitudinally-outside or longitudinally within the second and the third antenna element is located.
Bei der zweiten Form der Antenne können das zweite und das dritte Antennenelement im Wesentlichen dieselbe Länge aufweisen. Die Antenne kann eine dielektrische Einrichtung aufweisen, die sich auf der Außenseite des ersten Antennenelements erstreckt, um einen physikalischen Abstand zwischen dem ersten Antennenelement und den anderen Antennenelementen beizubehalten.at the second form of the antenna can do that second and third antenna element have substantially the same length. The antenna may include a dielectric device that extends on the outside of the first antenna element extends to a physical distance between to maintain the first antenna element and the other antenna elements.
Bei jeder der ersten oder zweiten Form der Antenne kann die Antenne ein längliches dielektrisches Stützelement aufweisen, wobei das erste Antennenelement um das dielektrische Stützelement herum gewunden ist. Bei den Antennen mit der dielektrischen Einrichtung kann die dielektrische Einrichtung eine dielektrische Hülle aufweisen, die sich so erstreckt, dass sie sowohl das dielektrische Stützelement als auch das erste Antennenelement bedeckt, das um das dielektrische Stützelement herum gewunden ist. Das längliche dielektrische Stützelement kann ein Glasfaserstab sein.In each of the first or second shapes of the antenna, the antenna may comprise an elongated dielectric support member, the first antenna member being wound around the dielectric support member. In the antennas with the dielectric device, the dielectric device may include a dielectric sheath that extends to cover both the dielectric support member and the first antenna element that is wound around the dielectric support member. The elongated dielectric support ment can be a glass fiber rod.
Ein oder mehrere Antennenelemente können aus Draht gebildet sein, und in einem derartigen Fall kann der Draht eines oder mehrerer Antennenelemente eine dielektrische Beschichtung aufweisen. Die dielektrische Beschichtung kann Emaille sein.One or multiple antenna elements may be formed of wire, and in such a case, the wire one or more antenna elements, a dielectric coating exhibit. The dielectric coating may be enamel.
Ein oder mehrere Antennenelemente können aus Metallband hergestellt sein.One or multiple antenna elements be made of metal band.
Die Antenne kann einen gefederten Metallabschnitt aufweisen, der sich zwischen der Einlaufseite der Antenne und einem Ende des ersten Antennenelements erstreckt und Biegung ermöglicht. Der gefederte Metallabschnitt kann eine schraubenförmige Metallfeder mit einem Kurzschlussstreifen sein, der sich parallel erstreckt, um die Wirkung der induktiven Last der Feder zu reduzieren.The Antenna may have a sprung metal portion extending between the inlet side of the antenna and one end of the first Antenna element extends and allows bending. The sprung metal section can be a helical Metal spring with a shorting strip, which is parallel extends to reduce the effect of the inductive load of the spring.
Die Antenne kann eine äußere dielektrische Hülle aufweisen, und in einem derartigen Fall kann die Hülle so konfiguriert sein, dass sie das Windgeräusch der Antenne reduziert.The Antenna may have an outer dielectric sheath, and in such a case, the envelope may be configured such that she the wind noise the antenna is reduced.
Das erste Antennenelement und eines oder mehrere der anderen Antennenelemente können in Bezug zueinander so positioniert werden, dass vier Resonanz frequenzbänder existieren, wobei die vier Frequenzbänder jeweilige Mittenfrequenzen in einem ungefähren Verhältnis von 1:2:3:4 aufweisen.The first antenna element and one or more of the other antenna elements can be positioned with respect to each other so that there are four resonance frequency bands, the four frequency bands respective center frequencies in an approximate ratio of 1: 2: 3: 4.
Die Antenne kann eine Fahrzeug-Mastantenne sein. Eine derartige Mastantenne kann eine Einrichtung zum Verankern der Mastantenne an dem Dach eines Fahrzeugs aufweisen, so dass sich die Antenne in einem Winkel von ca. 60 Grad zur Waagrechten erstreckt.The Antenna may be a vehicle mast antenna. Such a mast antenna may include means for anchoring the mast antenna to the roof a vehicle, so that the antenna at an angle extends from about 60 degrees to the horizontal.
Der physikalische Abstand zwischen dem ersten Antennenelement und dem einen oder mehreren weiteren Antennenelement(en) kann wenigstens 0,02 mm betragen.Of the physical distance between the first antenna element and the one or more other antenna element (s) may be at least 0.02 mm.
Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:preferred Features of the present invention will now be exemplary only with reference to the attached Drawings described. It shows:
Die
folgenden Abschnitte beschreiben die Erfindung mittels bevorzugter
Ausführungsformen, und
die Ausführungsformen
beziehen sich auf eine Fahrzeug-Mastantenne
wie sie auf dem Dach des Fahrzeugs in
Die
gegenwärtige
AM/FM Mastantennen-Technik verwendet eine Verbundstruktur, wie sie in
Die Länge von FM Masten variiert typischerweise von 20 cm bis 80 cm. Die 80 cm Masten verwenden ein Monopolantennen-Design, d.h. einen geraden Leiter, beispielsweise einen Metallstab. Eine Reduzierung der Höhe auf typischerweise 20 cm bis 50 cm wird durch Verwendung einer schraubenförmigen Antenne erzielt, bei der der Leiter in Schraubenform gewunden ist.The length of FM masts typically varies from 20 cm to 80 cm. The 80 cm Masts use a monopole antenna design, i. a straight one Ladder, for example a metal rod. A reduction in height to typically 20 cm to 50 cm is made by using a helical antenna achieved in which the conductor is wound in helical form.
Eine Reduzierung der Masthöhe resultiert in einer reduzierten FM Verstärkung. Dies kann ausgeglichen werden, indem Verstärkung durch eine elektrische Schaltung, die sich typischerweise in einer geformten Basis an einem unteren Ende der Mastantenne befindet, hinzugefügt wird. Der Mast kann normalerweise von der Basis abgeschraubt werden.A Reduction of mast height results in a reduced FM gain. This can be compensated be by reinforcement through an electrical circuit, typically in one shaped base is located at a lower end of the mast antenna, added becomes. The mast can normally be unscrewed from the base.
Es
ist auch möglich,
ein Metallband zu verwenden, um das schraubenförmige Element
Für optimale
Leistung wird zwischen dem schraubenförmigen Element
Die
Die
Vergrößerung der
Bandbreite kann erklärt
werden durch die Verwendung äquivalenter Schaltungen,
wie in den
Die
Stärke
des für
das lineare Element
Es
wurde herausgefunden, dass der Abstand zwischen dem schraubenförmigen Element
Die erfindungsgemäße Antenne kann sowohl für mechanische als auch für wetterfeste Anforderungen einfach verpackt werden. Jedoch muss die Wirkung etwaigen Schrumpf- oder Umhüllungsmaterials, das für diese Zwecke verwendet wird, in Betracht gezogen werden. Umhüllungsmaterial führt zu zusätzlicher Belastung für den Mast, da die effektive dielektrische Konstante des Umhüllungsmaterials größer ist, als die dielektrische Konstante freien Raums.The antenna according to the invention can both for mechanical as well as for weatherproof requirements are easily packed. However, the effect must be any shrink or wrapping material, that for These purposes are used to be considered. wrapping material leads to additional Burden for the mast, since the effective dielectric constant of the wrapping material is greater, as the dielectric constant of free space.
Das
vorgeschlagene Design ist vornehmlich zum Betrieb bei einem oben-zu-unten Frequenzverhältnis von
ca. 2:1 (siehe die Frequenzen der Frequenzbänder
Das
Parasitärelement
ist nicht auf das lineare Element
Die
Bandbreite des oberen Resonanz-Frequenzbands (ein Band, das Band
Ein
Parasitärelement
ist hinsichtlich der Form nicht eingeschränkt und könnte lose um das schraubenförmige Element
In
der bisherigen Erläuterung
war das Parasitär-Antennenelement,
d.h. das lineare Element
Obwohl
in der vorstehenden Beschreibung das primäre Element als schraubenförmig bezeichnet
worden ist, d.h. das schraubenförmige
Element
Obwohl die vorliegende Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass die Worte, die verwendet worden sind, eher beschreibende als einschränkende Worte sind, und dass Veränderungen der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von ihrem in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfang abzuweichen.Even though the present invention in its preferred embodiments has been described, it goes without saying that the words used are descriptive rather than limiting words and that Changes in the Invention can be made without from her in the attached claims deviate in scope.
Jedes in dieser Beschreibung (der Begriff beinhaltet auch die Ansprüche) offenbarte und/oder in den Zeichnungen gezeigte Merkmal kann unabhängig von anderen offenbarten und/oder gezeigten Merkmalen in die Erfindung aufgenommen werden.each in this description (the term also includes the claims) and / or feature shown in the drawings may be independent of other disclosed and / or shown features in the invention be recorded.
Der Text der hiermit eingereichten Zusammenfassung wird als Teil der Beschreibung wiederholt.Of the Text of the abstract submitted here is part of the Description repeated.
Eine Multiband-Antenne weist ein längliches erstes Antennenelement und ein oder mehrere weitere längliche Antennenelemente auf, die sich in parallel beabstandetem Verhältnis mit dem ersten Antennenelement erstrecken. Ein Dielektrikum erstreckt sich zwischen dem ersten Antennenelement und dem einen oder mehreren weiteren Antennenelementen, um einen physikalischen Abstand zwischen den Antennenelementen beizubehalten. Die Antenne weist ein schraubenförmiges erstes Antennenelement und ein zweites Antennenelement auf, das einen linearen Abschnitt aufweist, der sich parallel zur Längsachse des ersten Elements erstreckt. Bei einer Form der Antenne weist das zweite Element einen schraubenförmigen Abschnitt auf, der sich koaxial um das erste Element herum erstreckt und mit dem linearen Abschnitt in Reihe geschaltet ist. Bei einer anderen Form umfasst der lineare Abschnitt des zweiten Elements das ganze zweite Element, und das zweite und das dritte Element erstrecken sich parallel zur Längsachse des ersten Elements auf jeweiligen gegenüberliegenden Seiten des ersten Elements. Die Antennenelemente können entweder aus Draht oder aus Metallband ausgebildet sein. Ein Vorteil der Antenne ist, dass Resonanz-Frequenzbänder enger beieinander liegen können, als dies bisher der Fall war. Eine entsprechend größere Anzahl von Resonanz-Frequenzbändern ist damit möglich.A Multiband antenna has an elongated first Antenna element and one or more further elongate antenna elements, in parallel spaced relationship with the first antenna element extend. A dielectric extends between the first Antenna element and the one or more further antenna elements, to maintain a physical distance between the antenna elements. The antenna has a helical first antenna element and a second antenna element, the has a linear portion which is parallel to the longitudinal axis of the first element. With a shape of the antenna facing the second element has a helical section that extends Coaxially extends around the first element around and with the linear Section is connected in series. Included in another form the linear section of the second element the whole second element, and the second and third elements extend parallel to longitudinal axis of the first element on respective opposite sides of the first one Element. The antenna elements can be formed either of wire or metal strip. An advantage the antenna is that resonant frequency bands are closer together can, as was the case so far. A correspondingly larger number of resonant frequency bands is possible with it.
ZusammenfassungSummary
Eine Multiband-Antenne weist ein längliches erstes Antennenelement und ein oder mehrere weitere längliche Antennenelemente auf, die sich in parallel beabstandetem Verhältnis mit dem ersten Antennenelement erstrecken. Ein Dielektrikum erstreckt sich zwischen dem ersten Antennenelement und dem einen oder mehreren weiteren Antennenelementen, um einen physikalischen Abstand zwischen den Antennenelementen beizubehalten. Die Antenne weist ein schraubenförmiges erstes Antennenelement und ein zweites Antennenelement auf, das einen linearen Abschnitt aufweist, der sich parallel zur Längsachse des ersten Elements erstreckt. Bei einer Form der Antenne weist das zweite Element einen schraubenförmigen Abschnitt auf, der sich koaxial um das erste Element herum erstreckt und mit dem linearen Abschnitt in Reihe geschaltet ist. Bei einer anderen Form umfasst der lineare Abschnitt des zweiten Elements das ganze zweite Element, und das zweite und das dritte Element erstrecken sich parallel zur Längsachse des ersten Elements auf jeweiligen gegenüberliegenden Seiten des ersten Elements. Die Antennenelemente können entweder aus Draht oder aus Metallband ausgebildet sein. Ein Vorteil der Antenne ist, dass Resonanz-Frequenzbänder enger beieinander liegen können, als dies bisher der Fall war. Eine entsprechend größere Anzahl von Resonanz-Frequenzbändern ist damit möglich.A Multiband antenna has an elongated first Antenna element and one or more further elongate antenna elements, in parallel spaced relationship with the first antenna element extend. A dielectric extends between the first Antenna element and the one or more further antenna elements, to maintain a physical distance between the antenna elements. The antenna has a helical first antenna element and a second antenna element, the has a linear portion which is parallel to the longitudinal axis of the first element. With a shape of the antenna facing the second element has a helical section that extends Coaxially extends around the first element around and with the linear Section is connected in series. Included in another form the linear section of the second element the whole second element, and the second and third elements extend parallel to longitudinal axis of the first element on respective opposite sides of the first one Element. The antenna elements can be formed either of wire or metal strip. An advantage the antenna is that resonant frequency bands are closer together can, as was the case so far. A correspondingly larger number of resonant frequency bands possible with it.
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