DE4427041A1

DE4427041A1 - Antenna device for cordless or radio telephone

Info

Publication number: DE4427041A1
Application number: DE19944427041
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Gapski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-08

Abstract

The antenna device has an antenna line (10) supported symmetrically relative to a conductive surface (11) and provided by a closed conductor loop (100), having a capacitively coupled conductor section (10). The antenna line is perpendicular to the conductive surface, the conductor loop electrically coupled to the latter and the conductor section electrically insulated from it. Pref. the conductor section is capacitively coupled to the conductor loop at a single point, the conductor loop pref. formed as a circle and the conductor section provided by the inner conductor of a coaxial cable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung, insbesondere für drahtlose Telekommunikationssysteme gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an antenna arrangement, in particular for wireless telecommunication systems according to the preamble of claim 1.

Drahtlose Telekommunikationssysteme, die Funksende-/Funkemp fangseinrichtungen, wie beispielsweise Schnurlostelefone nach dem DECT-Standard (Digital European Cordless Telecommunica tion; vgl. European Telecommunication Standard - Final Draft -; prETS 300 175/1, 5/1992, Teil 1 bis 4, ETS-Institute 06921 Sofia Antipoles, France und Philips Telecommunication Review: "DECT, Universal Cordless Access System"; Vol. 49, Nr. 3, 09/1991, Seiten 68 bis 73) bzw. (CT1+)-Standard, bestehend aus einer Schnurlos-Basisstation und mindestens einem Schnurlos-Mobilteil, oder mobile Handapparate von Mo bilfunksystemen nach dem GSM-Standard (Groupe Speciale Mobile oder Global Systems for Mobile Communication; vgl. Informatik Spektrum, Springer Verlag Berlin, Jg. 14, 1991, Nr. 3, Seiten 137 bis 152 "Der GSM-Standard - Grundlage für digitale euro päische Mobilfunknetze") aufweisen, verwenden systemspezifi sche Antennenanordnungen. Die Antennenanordnungen unter scheiden sich dabei z. B. hinsichtlichWireless telecommunication systems, the radio transmission / radio emp catching devices, such as cordless phones the DECT standard (Digital European Cordless Telecommunica tion; see. European Telecommunication Standard - Final Draft -; prETS 300 175/1, 5/1992, part 1 to 4, ETS institutes 06921 Sofia Antipoles, France and Philips Telecommunication Review: "DECT, Universal Cordless Access System"; Vol. 49, No. 3, 09/1991, pages 68 to 73) or (CT1 +) - standard, consisting of a cordless base station and at least a cordless handset, or mobile handsets from Mo Wireless systems based on the GSM standard (Groupe Speciale Mobile or Global Systems for Mobile Communication; see. IT Spectrum, Springer Verlag Berlin, vol. 14, 1991, No. 3, pages 137 to 152 "The GSM standard - the basis for digital euro have cellular networks ") use system-specific cal antenna arrangements. The antenna arrangements below differ z. B. regarding

(1) dimensions,
(2) radiation characteristics and
(3) Number per radio transceiver

verwendeter Antennen.antennas used.

Die Abmaße der Antennenanordnung hängen im wesentlichen davon ab, welche Trägerfrequenz für die Nachrichtenübertragung und welcher Antennentyp in dem drahtlosen Telekommunikationssy stem verwendet wird. So hat eine λ/4-Antenne bei einer Trä gerfrequenz von 800 bis 900 mHz (CT1+- bzw. GSM-Standard) größere Abmaße als die gleiche Antenne bei einer Trägerfre quenz von 1000 bis 1900 MHz (DECT-Standard).The dimensions of the antenna arrangement depend essentially on it what carrier frequency for message transmission and what type of antenna in the wireless telecommunications system stem is used. So has a λ / 4 antenna at a Trä frequency from 800 to 900 mHz (CT1 + or GSM standard) larger dimensions than the same antenna with a carrier fre frequency from 1000 to 1900 MHz (DECT standard).

In bezug auf die Strahlungscharakteristik sollen die Anten nenanordnungen eine möglichst ideale Rundstrahlcharakteristik aufweisen, damit die Sendeleistung der Funksende-/Funkemp fangseinrichtung in dem drahtlosen Telekommunikationssystem in alle Richtungen gleichmäßig abgestrahlt wird. Darüber hin aus ist bei einer Antennenanordnung mit einer Rundstrahlcha rakteristik gewährleistet, daß zum einen die entsprechende Funksende-/Funkempfangseinrichtung universell in jeder Umge bung einsetzbar ist und zum anderen in jeder Richtung die gleiche Übertragungsreichweite erzielt werden kann. Die Über tragungsreichweite in dem drahtlosen Telekommunikationssystem hängt dabei im wesentlichen von der Sendeleistung und der Empfängerempfindlichkeit ab.With regard to the radiation characteristics, the antennas an ideal omnidirectional characteristic have so that the transmission power of the radio transmission / radio temp Interception device in the wireless telecommunication system is emitted evenly in all directions. Beyond that is off with an antenna arrangement with an omnidirectional beam characteristics ensures that, on the one hand, the corresponding Radio transmission / reception device universal in every environment exercise can be used and on the other hand in every direction same transmission range can be achieved. The About transmission range in the wireless telecommunication system depends essentially on the transmission power and the Receiver sensitivity.

Bezüglich der Anzahl der Antennen gibt es gemäß der WO 94/10764 Antenna Diversity-Funksendeeinrichtungen/Antenna Di versity-Funkempfangseinrichtungen, die mindestens zwei Anten nen aufweisen.Regarding the number of antennas, there are according to WO 94/10764 Antenna diversity radio transmitters / Antenna Di versity radio receivers that have at least two antennas NEN.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer DECT-spezifi schen Funksendeeinrichtung/Funkempfangseinrichtung FT, PT (Fixed Termination, Portable Termination), die 1993 unter der Produktbezeichnung "Gigaset 952" (vgl. DE-Z: Funkschau 12/1993, Seiten 24 und 25, "Digitale Freiheit - Gigaset 952: das erste DECT-Telefon", Autor: G. Weckwerth) eingeführt wor den sind. Der Aufbau ist ferner auch aus der DE-Z: Funkschau 10/1993, Seiten 74 bis 77, "Digital kommunizieren mit DECT- DECT-Chipsatz von Philips", Autor: J. Nieder und der WO 94/10812 (Fig. 1 mit der dazugehörigen Beschreibung) be kannt.Fig. 1 shows the basic structure of a DECT-specific rule radio transmission device / radio receiving device FT, PT (Fixed Termination, Portable Termination), which was launched in 1993 under the Product designation "Gigaset 952" (see DE-Z: Funkschau 12/1993, pages 24 and 25, "Digital Freedom - Gigaset 952: the first DECT telephone ", author: G. Weckwerth) was introduced they are. The structure is also from the DE-Z: radio show 10/1993, pages 74 to 77, "Digital communication with DECT DECT chipset from Philips ", author: J. Nieder and the WO 94/10812 (Fig. 1 with the associated description) be knows.

Aus der WO 93/12559 und der US-4,800,392 sind jeweils Anten nenanordnungen bekannt, bei der ein Antennenleiter gegenüber einer leitenden Fläche speisbar ist.From WO 93/12559 and US-4,800,392 are antennas known arrangements in which an antenna conductor opposite a conductive surface can be fed.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ei ne Antennenanordnung, insbesondere für drahtlose Telekommuni kationssysteme anzugeben, die eine Rundstrahlcharakteristik bei geringer Bauhöhe aufweist.The object underlying the invention is to egg ne antenna arrangement, especially for wireless telecommunications specify cation systems that have an omnidirectional characteristic with a low overall height.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der in dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Antennenanordnung durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is based on that in the preamble of Claim 1 antenna arrangement defined by in the characterizing part of claim 1 specified Features resolved.

Um für Antennenanordnungen, die vorzugsweise in Schnurloste lefonen nach dem DECT-Standard und/oder Mobilfunktelefonen nach dem GSM-Standard eingesetzt werden, eine Rundstrahlcha rakteristik bei einer geringen Antennenbauhöhe zu erreichen, ist ein gegenüber einer leitenden Fläche angeordneter Antennenleiter mit einer geschlossenen Leiterschleife und einem an die Leiterschleife zu deren Speisung mit einem Funksignal kapazitiv ankoppelbaren Leiterstück vorgesehen. Die Leiterschleife wird von dem Leiterstück vorzugsweise an einem Ort (asymmetrisch) gespeist. Der Antennenleiter ist außerdem in bezug auf die leitende Fläche vorzugsweise symmetrisch angeordnet, wobei die leitende Fläche in der Symmetrieebene liegt. Weiterhin ist der Antennenleiter derart angeordnet, daß die Leiterschleife zum einen mit der leitenden Fläche elektrisch verbunden ist und zum anderen elektrisch isoliert durch die leitende Fläche greift.In order for antenna arrangements, which are preferably in cordless phones according to the DECT standard and / or mobile phones according to the GSM standard, an omnidirectional cha to achieve characteristics with a low antenna height, is located opposite a conductive surface Antenna conductor with a closed conductor loop and one to the conductor loop to feed it with one Radio signal capacitively connectable conductor piece provided. The conductor loop is preferred by the conductor piece fed in one place (asymmetrical). The antenna conductor is also preferred with respect to the conductive surface arranged symmetrically, with the conductive surface in the Plane of symmetry. The antenna conductor is also such arranged that the conductor loop on the one hand with the conductive surface is electrically connected and the other electrically insulated through the conductive surface.

Der Winkel zwischen Antennenleiter und leitender Fläche be trägt vorzugsweise 90°. Leiterschleife und Leiterstück liegen dabei in der gleichen Ebene. In dieser Ebene ist das Leiter stück in bezug auf die Leiterschleife derart kapazitiv ange koppelt, daß der Betrag des Feldstärkevektors maximal ist.The angle between the antenna conductor and the conductive surface preferably carries 90 °. Conductor loop and conductor piece lie doing it on the same level. At this level is the leader piece with respect to the conductor loop in such a capacitive manner couples that the magnitude of the field strength vector is maximum.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are in the sub claims specified.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 2 erläutert.An embodiment of the invention is explained with reference to FIG. 2.

Fig. 2 zeigt eine in der Funksendeeinrichtung/Funkempfangs einrichtung des drahtlosen Telekommunikationssystems nach Fig. 1 verwendbare Antennenanordnung 1, die eine Rund strahlcharakteristik aufweist. Die Antennenanordnung 1 be steht aus einem Antennenleiter 10 und einer leitenden Fläche 11. Die leitende Fläche 11 ist im Hinblick auf den Einsatz schwerpunkt der Antennenanordnung 1 in drahtlose Telekommuni kationssysteme (z. B. DECT-Schnurlostelefone und/oder GSM-Mo bilfunktelefone) vorzugsweise als Leiterplatte für die zu be stückenden Schaltungsteile gemäß Fig. 1 ausgebildet. Sie kann alternativ aber auch als Blechplatte etc. ausgebildet sein. Der Antennenleiter 10 besteht bevorzugt aus einer ring förmigen Leiterschleife 100 und einem Leiterstück 101. Das Leiterstück 101 ist dabei z. B. aus dem Innenleiter eines Koaxialkabels 2 gebildet. Die Leiterschleife 100 und das Lei terstück 101 können aber alternativ im Sinne der zu erzielen den Rundstrahlcharakteristik auch anders ausgebildet sein. Fig. 2 shows a usable in the radio transmission device / radio reception device of the wireless telecommunication system according to Fig. 1 antenna arrangement 1 , which has an omnidirectional characteristic. The antenna arrangement 1 be consists of an antenna conductor 10 and a conductive surface 11 . The conductive surface 11 is preferably in view of the use of the antenna arrangement 1 in wireless telecommunications systems (z. B. DECT cordless phones and / or GSM mobile phones) preferably designed as a circuit board for the circuit parts to be populated according to FIG. 1. Alternatively, it can also be designed as a sheet metal plate, etc. The antenna conductor 10 preferably consists of a ring-shaped conductor loop 100 and a conductor piece 101 . The conductor piece 101 is z. B. formed from the inner conductor of a coaxial cable 2 . The conductor loop 100 and the Lei terstück 101 can alternatively be designed differently in the sense of achieving the omnidirectional characteristic.

Der Umfang der ringförmigen Leiterschleife 100 entspricht vorzugsweise in etwa der einfachen Wellenlänge λ der bei der DECT-Schnurlostelefone verwendeten Funksignalen. Die ring förmige Leiterschleife 100 istThe circumference of the ring-shaped conductor loop 100 preferably corresponds approximately to the simple wavelength λ of the radio signals used in the DECT cordless telephones. The ring-shaped conductor loop 100 is

(1) preferably vertical and
(2) arranged at least approximately symmetrically to the conductive surface 11 and
(3) electrically connected to the conductive surface 11 at a contact point KS.

Aufgrund der vorstehend genannten drei Bedingungen ergibt sich beispielsweise die in der Fig. 3 dargestellte Antennen anordnung 1, bei der die ringförmige Leiterschleife 100, ge genüberliegend zur Kontaktierungsstelle KS, die leitende Flä che 11 elektrisch isoliert durchgreift (Durchgreifstelle DS). Das Leiterstück 101 des Antennenleiters 10 hat die Funktion, die ringförmige Leiterschleife im Sendebetrieb der Funksende einrichtung/Funkempfangseinrichtung mit dem in dem Funkteil erzeugten Funksignal zu speisen (asymmetrische Speisung). Das Leiterstück 101 ist dazu an einem Ende mit dem Funkteil ver bunden und am anderen Ende kapazitiv an die ringförmige bei terschleife 100 angekoppelt (Koppelkapazität C_K). Um eine möglichst wirksame kapazitive Ankopplung an die ringförmige Leiterschleife 100 zu erzielen, ist das Leiterstück 101 im wesentlichen in der Ebene angeordnet, die von der ringförmi gen Leiterschleife 100 in bezug auf die leitende Fläche 11 gebildet wird. In dieser Ebene ist das Leiterstück 101 dar über hinaus dort kapazitiv an die ringförmige Leiterschleife 100 angekoppelt, wo der Betrag des Feldstärkevektors maximal ist. Aufgrund der in bezug auf (1) definierten Anordnung der Leiterschleife 100 und der von der Leiterschleife 100 und dem Leiterstück 101 gemeinsam gebildeten Ebene ist das Leiter stück 101 ebenfalls senkrecht zur leitenden Fläche 11 ange ordnet. Darüber hinaus erstreckt sich das Leiterstück 101 auf halber Strecke zwischen der Kontaktierungsstelle KS und Durchgreifstelle DS in Richtung Leiterschleife 100. Die sich ausgehend von (1) ergebende Anordnung des Antennenleiters 10 kann abweichend von der senkrechten Anordnung auch geneigt zur leitenden Fläche 11 sein.Due to the above three conditions, for example, results in the antenna arrangement 1 shown in FIG. 3, in which the annular conductor loop 100 , ge opposite to the contact point KS, passes through the conductive surface 11 electrically isolated (pass-through point DS). The conductor piece 101 of the antenna conductor 10 has the function of feeding the ring-shaped conductor loop in the transmission mode of the radio transmission device / radio reception device with the radio signal generated in the radio part (asymmetrical supply). For this purpose, the conductor piece 101 is connected at one end to the radio part and capacitively coupled at the other end to the ring-shaped loop 100 (coupling capacitance C _K ). In order to achieve the most effective capacitive coupling to the ring-shaped conductor loop 100 , the conductor piece 101 is arranged essentially in the plane which is formed by the ring-shaped conductor loop 100 with respect to the conductive surface 11 . In this plane, the conductor piece 101 is also capacitively coupled to the annular conductor loop 100 where the magnitude of the field strength vector is at a maximum. Due to the defined with respect to (1) arrangement of the conductor loop 100 and the loop of the conductor 100 and the conductor portion 101 plane jointly formed, the conductor piece 101 also perpendicular to conductive surface 11 arranged. In addition, the conductor piece 101 extends halfway between the contact point KS and the pass-through point DS in the direction of the conductor loop 100 . The arrangement of the antenna conductor 10 which results from (1) can also be inclined to the conductive surface 11 , in deviation from the vertical arrangement.

Claims

1. Antenna arrangement, in particular for wireless telecommunication systems with an antenna conductor ( 10 ) arranged opposite a conductive surface ( 11 ),
characterized in that the antenna conductor ( 10 ) has a closed conductor loop ( 100 ) with an electrical scope corresponding at least approximately to the wavelength (X) of a radio signal transmitted via the antenna conductor ( 10 ) and a conductor piece ( 101 ) which can be capacitively coupled to the conductor loop ( 100 ) has, wherein

a) the closed conductor loop ( 100 ) with respect to the conductive surface ( 11 ) is arranged symmetrically in such a way that the conductor loop ( 100 ) is electrically connected at one point (KS) to the conductive surface ( 11 ) and at another at least approximately diametrically opposite point (DS) passes through the conductive surface ( 11 ) in an electrically insulated manner,
b) the capacitive coupling of the conductor piece ( 101 ) to the conductor loop ( 100 ) takes place only at one location.

2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the closed conductor loop ( 100 ) is at least approximately annular.

3. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the conductor piece ( 101 ) is formed as an exposed conductor (inner conductor) of a coaxial cable ( 2 ).

4. Antenna arrangement according to claim 1 or 3, characterized in that the location of the coupling of the conductor piece ( 101 ) to the conductor loop ( 100 ) is chosen such that the amount of the field strength vector is maximum.

5. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the antenna conductor ( 10 ) is arranged perpendicular to the lei tend surface ( 11 ).

6. Antenna arrangement according to claim 1 or 5, characterized in that the conductive surface ( 11 ) is designed as a printed circuit board of a radio transmitter / radio receiver.