DE202004000680U1

DE202004000680U1 - Reflektiver Signalverstärker für eine Omini-Antenne

Info

Publication number: DE202004000680U1
Application number: DE202004000680U
Authority: DE
Original assignee: EVERFOCUS ELECTRONICS CORP SHI CHI; Everfocus Electronics Corp
Current assignee: EVERFOCUS ELECTRONICS CORP SHI CHI; Everfocus Electronics Corp
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2004-01-17
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2014-01-18
Also published as: US20050068245A1; JP3102933U

Abstract

Reflektierender Signalverstärker zum Einbau bei einer ungerichteten Antenne zur Verbesserung der Antennenleistung, gekennzeichnet durch einen in einem bestimmten Winkel und im Wesentlichen parallel zur Antenne (4) angeordneten Metallreflektor (1);
eine Winkelbefestigung (2) aus einem dielektrischen Material zur Befestigung des Reflektors (1) und zur Einhaltung des Winkels des Reflektors (1) in Bezug auf die Antenne; und
eine Lagerhülse (3) aus einem dielektrischen Material zur Lagerung der Antenne (4) in ihrer Position.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Radiokommunikation und betrifft insbesondere eine Dipolantenne für eine drahtlose LAN-Basisstation, einen drahtlosen Video/Audio-Sender/Empfänger oder ein schnurloses Telefon.
Eine allgemein bekannte, ungerichtete Antenne (einschließlich einer Rohr- oder Stabantenne) von der Monopol- oder Dipolbauart wird üblicherweise angeordnet, um eine Verbindung mit einem drahtlosen Sender/Empfänger direkt herzustellen, wobei leicht Interferenzen mit der Umgebung entstehen.
Zur Lösung des Problems der Interferenzen wurden bisher zwei Wege beschritten:

(1) Eine Hochleistungs-Richtantenne, die geeignet ist, eine ungerichtete Antenne mit einer geringen Verstärkung zu ersetzen.
(2) Ein Leistungsverstärker, der allgemein teuer ist, wird hinzugefügt. Der Leistungsverstärker bewirkt jedoch Interferenzen mit anderen Radioteilen und beeinträchtigt ebenfalls die menschliche Gesundheit.

Die hier vorgeschlagene Lösung umfasst den Einbau eines Signalverstärkers, der entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, bei einer bestehenden Monopol- oder Dipolantenne. Der Signalverstärker umfasst zwei reflektierende Metallplatten, die einen Winkel zur Begrenzung elektromagnetischer Wellen einschließen, wodurch ein Signal verstärkt wird und Interferenzen mit anderen Bauteilen begrenzt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft einen reflektierenden Signalverstärker, der die Verstärkung, Richtwirkung und Interferenz einer bestehenden Antenne verbessert.
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe umfasst ein Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Metallplatten, die einen bestimmten, eingeschlossenen Winkel zwischen sich bilden, und als Wellenreflektor dienen, eine Winkelbefestigung zur Befestigung der Metallplatten, so dass sie winklig angeordnet sind, und eine Antennenhülse, die die Antenne lagert und in einer bestimmten Position zwischen den Metallplatten hält.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Signalverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer darin gelagerten Dipolantenne;
2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Signalverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine Aufsicht zur schematischen Darstellung des Arbeitsprinzips des Signalverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung;
4-1 ein H-Diagramm einer üblichen, ungerichteten Dipolantenne mit einer Verstärkung von 2 dBi;
4-2 ein E-Diagramm der üblichen, ungerichteten Dipolantenne mit einer Verstärkung von 2 dBi;
4-3 ein H-Diagramm einer ungerichteten Dipolantenne mit einer Verstärkung von 2 dBi, die mittels des Signalverstärkers gemäß der Erfindung abgeschirmt ist;
4-4 ein E-Diagramm einer ungerichteten Dipolantenne mit einer Verstärkung von 2 dBi, die mittels des Signalverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschirmt ist;
5-1 ein H-Diagramm einer üblichen, ungerichteten Dipol-Reihenantenne mit einer Länge von 50 cm und einer Verstärkung von 8,5 dBi:
5-2 ein E-Diagramm der ungerichteten Dipol-Reihenantenne mit einer Länge von 50 cm und einer Verstärkung von 8,5 dBi;
5-3 ein H-Diagramm einer ungerichteten Dipol-Reihenantenne mit einer Länge von 50 cm und einer Verstärkung von 2 dBi, die mittels des Signalverstärkers gemäß der Erfindung abgeschirmt ist;
5-4 ein E-Diagramm der ungerichteten Dipolantenne mit einer Länge von 50 cm und einer Verstärkung von 2 dBi, die mittels des Signalverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschirmt ist;
6-1 eine VSWR-Kurve einer üblichen Dipolantenne in einem Bereich von 2.400–2.484 GHz; und
6-2 eine VSWR-Kurve einer Dipolantenne, die mittels eines Signalverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschirmt ist, in einem Bereich von 2.400–2484 GHz.
Wie in den Zeichnungen, insbesondere in 1, gezeigt, umfasst der Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Metallplatten 1, die mittels einer Winkelbefestigung 2 miteinander befestigt sind, um einen eingeschlossenen Winkel auszubilden in dem eine Antennenlagerhülse 3 zur Lagerung einer Antenne 4 zwischen den Metallplatten 1 angeordnet ist. Vorzugsweise besteht die Winkelbefestigung 2 aus einem dielektrischen Material, wie z. B. Kunststoff. Die Metallplatten bestehen aus irgendeinem geeigneten Metall, wie z.B. Kupfer, Aluminium oder Eisen, die reflektierenden Oberflächen für elektromagnetische Wellen bilden. Die Metallplatten können auch durch Metallfolien ersetzt werden, die auf einem Träger angebracht sind, oder durch eine Metall-Kunststoff-Laminatstruktur.
Die Metallplatten 1 sind miteinander befestigt und bilden einen eingeschlossenen Winkel, wie z.B. 90°. Alternativ kann der Signalverstärker durch Biegen eines einzigen Metallblechs zur Ausbildung des eingeschlossenen Winkels hergestellt werden. Die Metallplatten 1 dienen als Wellenreflektor. Die Metallplatten 1 sind miteinander mittels der Winkelbefestigung 2 befestigt, um den eingeschlossenen Winkel auszubilden.
Die Antennenlagerhülse 3 besteht aus einem dielektrischen Material, wie z.B. Kunststoff, und ist an den Metallplatten 1 befestigt. Die Antennenlagerhülse 3 nimmt somit die Antenne 4 zwischen den Metallplatten 1 auf und befestigt sie. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um den Betrieb und die Kennwerte, z. B. bei einer Monopolantenne, einer Dipolantenne oder einer Dipol-Reihenantenne, zu verbessern, ist jedoch nicht auf diese Antennenbauarten begrenzt.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Antennenlagerhülse 3, wobei eine elektronische Einrichtung 5, wie z.B. ein Signaltransmitter, mit der Antenne 4 zur Übertragung der elektromagnetischen Wellen verbunden ist.
Wie in 3 dargestellt, werden die von der Antenne 4 ausgesendeten elektromagnetischen Wellen mittels der Metallplatten 1 reflektiert und in einer Richtung projiziert, die durch die Ausrichtung der Metallplatten 1 bestimmt ist. Auf diese Weise wird eine ungerichtete Antenne zu einer gerichteten Antenne aufgrund der Tatsache, dass die meisten der elektromagnetischen, von der ungerichteten Antenne abgestrahlten Wellen mittels der genau ausgerichteten Metallplatten 1 reflektiert werden. Entsprechend wird die Antennenverstärkung verbessert und die Interferenz mit anderen Bauteilen vermindert.
In einem ersten Experiment wurde der Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung aus zwei Aluminiumplatten mit 9 cm Breite und 14 cm Höhe mit einem dazwischen eingeschlossenen Winkel von 90° ausgebildet. Eine ungerichtete Dipolantenne wurde 5,5 cm im Abstand der Spitze der beiden Metallplatten angeordnet. Die ungerichtete Antenne hatte eine Nennverstärkung von 2dBi bei einer Frequenz von 2.442 GHz in einer reflektionsfreien Kammer sowohl mit einem Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung und ohne den Signalverstärker. Das gemessene Ergebnis des H-Diagramms und des E-Diagramms der Antenne für die Antenne ohne den Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 4-1 und 4-2 dargestellt, wobei eine Realverstärkung von 1,9 dBi und eine VSWR (Spannungsstandwellenverhältnis) niedriger als 2 war (wie in 6-1 bei einer Frequenz von 2,4 bis 2,5 GHz gezeigt). Das gemessene Ergebnis der ungerichteten Dipolantenne mit dem Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 4-3 und 4-4 entsprechend für das H-Diagramm und das E-Diagramm gezeigt, wobei sich eine Realverstärkung von 8,5 dBi und eine VSWR immer niedriger als 2 zwischen der Frequenz von 2,4 bis 2,5 GHz ergab (siehe 6-2), jedoch ein wenig höher als das der Antenne ohne den Signalverstärker.
In einer zweiten Ausführungsform wird ein Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung aus zwei Aluminiumplatten mit einer Abmessung von 12 cm Breite und 54 cm Höhe ausgebildet mit einem dazwischen ausgebildeten Winkel von 90°. Eine ungerichtete Dipolantenne mit einer Länge von 50 cm, einem Durchmesser von 21 mm und einer Verstärkung von 8,5 dBi ist im Abstand von 5,5 cm von der Spitze der Metallplatten für den Versuch angeordnet. Das gemessene Ergebnis des H-Diagramms und des E-Diagramms für die Antenne ohne den Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 5-1 und 5-2 dargestellt, wobei sich eine Realverstärkung von 8,5 dBi ergab. Das gemessene Ergebnis der ungerichteten Dipolantenne mit dem Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 5-3 und 5-4 mit dem entsprechenden H-Diagramm und E-Diagramm dargestellt, mit einer Realverstärkung von 14,5 dBi.
Mit dem Signalverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung ist es durch Verwendung einfacher Metall- und Kunststoffbauteile ohne Veränderung der bestehenden Antenne und ohne Verwendung irgendwelcher Leistungsverstärker möglich, die Leistung einer ungerichteten Antenne in Bezug auf (i) die Antennenverstärkung und den Übertragungsbereich, und (ii) die Richtwirkung der Antenne und (iii) die Interferenz zu verbessern.
Bei der oben beschriebenen mindestens einen bevorzugten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, ist es ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und für den Fachmann ersichtliche Abänderungen möglich sind, ohne sich von dem Geist und Umfang der Erfindung zu entfernen, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

Reflektierender Signalverstärker zum Einbau bei einer ungerichteten Antenne zur Verbesserung der Antennenleistung, gekennzeichnet durch einen in einem bestimmten Winkel und im Wesentlichen parallel zur Antenne (4) angeordneten Metallreflektor (1); eine Winkelbefestigung (2) aus einem dielektrischen Material zur Befestigung des Reflektors (1) und zur Einhaltung des Winkels des Reflektors (1) in Bezug auf die Antenne; und eine Lagerhülse (3) aus einem dielektrischen Material zur Lagerung der Antenne (4) in ihrer Position.
Reflektierender Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallreflektor aus einer Kupferplatte (1) besteht.
Reflektierender Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallreflektor aus einer Kupferfolie (1) besteht.
Reflektierender Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallreflektor aus einer Aluminiumplatte (1) besteht.
Reflektierender Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallreflektor aus einer Aluminiumfolie (1) besteht.
Reflektierender Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallreflektor aus einer Eisenplatte (1) besteht.
Reflektierender Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallreflektor aus Kunststoff-Metall-Laminatfolien (1) besteht.
Reflektierender Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallreflektor (2) reflektierende Oberflächen (1) umfasst, die einen bestimmten Winkel zwischen sich ausbilden, wobei die Antenne (4) dazwischen mittels der Lagerung (3) angeordnet ist.
Reflektierender Signalverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallreflektor (1) aus zwei Metallplatten besteht, die die reflektierenden Oberflächen bilden.