DE4435344A1 - Gruppenstrahlerantenne und Funkgerät damit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gruppenstrahlerantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Funkgerät mit einer solchen Gruppenstrahlerantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Ein solches Funkgerät mit einer solchen Antenne ist bekannt aus DE 41 34 367 A1 (internes Aktenzeichen: B.X. Weis 2). Dort sind Antennen angegeben, deren Einzelelemente entweder nebeneinander in einer Linie liegen oder die neben- und übereinander in einer Ebene liegen. Im genannten Beispiel können durch Einstellung unterschiedlicher Phasen für die Einzelelemente verschiedene Richtwirkungen eingestellt werden. Die entsprechende Technik ist, beispielsweise für Radar- und Navigationsanwendungen, bestens bekannt. In Verbindung mit Hand- oder Mobilfunkgeräten sind solche Antennen nicht grundsätzlich unbrauchbar. Sie werden auch in gewissem Maße akzeptiert, weil sie doch verschiedene Vorteile bringen. Dennoch besteht der Wunsch nach einer besser handhabbaren Gestaltung des Funkgeräts, insbesondere seiner Antenne.

Hier hilft eine Gruppenstrahlerantenne nach der Lehre des Anspruchs 1 und ein Funkgerät nach der Lehre des Anspruchs 6.

Der Grundgedanke dabei ist letztlich, die Antenne vom Benutzer individuell gestaltbar zu machen, was dann auch zu der erforderlichen Akzeptanz führt.

Die individuelle Gestaltbarkeit von Antennen durch die Benutzer ist an sich nicht neu und ungewöhnlich. Erinnert sei nur an dreh- und schwenkbare Teleskopantennen tragbarer Rundfunkgeräte und an die Zimmerantennen aus den Anfangstagen des Fernsehens mit aus- und einschiebbaren und formbaren Metallbändern.

Bei den bekannten individuell gestaltbaren Antennen wurde das (einzige) Einzelelement als solches gestaltet und damit zum Teil auch abgestimmt, insbesondere die Ausrichtung bezüglich der Empfangsrichtung vorgenommen, während bei der vorliegenden Erfindung die gegenseitige Lage verschiedener Einzelelemente gestaltbar ist (womit nicht ausgeschlossen ist, daß die Einzelelemente selbst auch noch veränderbar sind).

Die gegenseitige Lage der Einzelelemente hat natürlich auch einen wesentlichen technischen Aspekt. Prinzipiell kann man es entweder dem Benutzer überlassen, die effektivste mechanisch-geometrische Einstellung durch Ausprobieren selbst zu finden oder man kann durch einen automatischen Abgleich bei gegebener Geometrie den dann erforderlichen Phasenausgleich zwischen den Einzelelementen herstellen. Dies und weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten und Einzelheiten sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der bei liegenden Zeichnungen weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Funkgeräts mit einer erfindungsgemäßen Gruppenstrahlerantenne in einer Ruheposition a) und einer Betriebsposition b), jeweils in Vorderansicht.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Funkgeräts mit einer erfindungsgemäßen Gruppenstrahlerantenne in einer Ruheposition a) und zwei Betriebspositionen b) und c), jeweils in Draufsicht.

Fig. 1 zeigt ein Funkgerät 10 und eine Gruppenstrahlerantenne 20. Die Gruppenstrahlerantenne 20 weist eine mechanische Halterung 21, zwei Scharniere 22 und fünf Einzelelemente 23 auf.

Die Darstellung in Fig. 1 ist zwar sehr vereinfacht, hinsichtlich der Größenverhältnisse jedoch zumindest dann im wesentlichen vorgegeben, wenn das Funkgerät ein Handfunkgerät ist. Die Abmessungen eines Handfunkgeräts sind durch den Gebrauchszweck weitgehend festgelegt und allgemein bekannt. Die Abmessungen des gesamten Antennengebildes müssen zur Größe des Handfunkgeräts in angemessenem Verhältnis stehen, um noch handhabbar zu sein. Soll die Antenne einen ins Gewicht fallenden Vorteil gegenüber einer Stabantenne aufweisen, so muß die gesamte Abmessung etwa in der Größenordnung einer Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz liegen, da die erreichbare Richtungsauflösung hiervon abhängt. Die Einzelelemente selbst können beispielsweise nach Art einer aktiven Antenne beschaltet und damit kurz gegenüber der Wellenlänge sein.

Die Art der Realisierung der mechanischen Halterung ist hier von sehr untergeordneter Bedeutung. Für den angesprochenen Fachmann liegen hier genügend Lösungen auf der Hand. Anstelle der hier genannten Scharniere können auch andere Klappmechanismen mit oder ohne Einrasten in bestimmte Positionen treten. Es können auch Schnappmechanismen oder auch flexible Bänder aus Metall oder Textilien Verwendung finden. Auch Umsteckmechanismen sind denkbar.

Selbstverständlich ist darauf zu achten, daß die mechanische Halterung die notwendigen elektrischen Verbindungen gewährleistet, das elektromagnetische Feld aber nicht störend beeinflußt. Der erforderliche Phasenausgleich zwischen den Einzelelementen kann dann sehr einfach vorgenommen werden, wenn nur eine Betriebsposition vorgesehen ist.

Das Beispiel nach Fig. 2 zeigt ebenfalls ein Funkgerät 10 und eine Gruppenstrahlerantenne 30. Die Gruppenstrahlerantenne 30 weist eine mechanische Halterung 31, zwölf Scharniere 32 und zwölf Einzelelemente 33 auf. In diesem Beispiel fallen die Achsen der Scharniere und der Einzelelemente zusammen.

Die mechanische Halterung bildet einen offenen oder geschlossenen Ring, dessen Form hier weitgehend frei wählbar ist. Beispielhaft ist ein Kreisring (genaugenommen ein regelmäßiges Zwölfeck) in Fig. 2b) und ein Rechteck in Fig. 2c) gezeigt. Die Ruheposition in Fig. 2a) ist nur sehr schematisierend gezeichnet. Im Fall des offenen Rings ist zumindest eine ähnliche Anordnung einfach erreichbar.

Die gezeigten Anordnungen sind nur beispielhaft. Je nach Anwendungsfall und Betriebsfrequenz kann die Anzahl und Größe der Einzelelemente unterschiedlich sein. Auch horizontal polarisierte oder gestockte Einzelelemente sind nach diesem Prinzip möglich.

Durch die gewählte Zahl und Anordnung von Einzelelementen ergibt sich die Gestaltung einer geeigneten mechanischen Halterung für den Fachmann auf naheliegende Weise. Es ist auch denkbar, verschiedene Antennenanordnungen durch steckbare Ausgestaltung gegeneinander austauschbar zu machen.

Bei einer für den Benutzer weitgehend freien Gestaltungsmöglichkeit der Antennenanordnung können die dann an den Einzelelementen auftretenden elektromagnetischen Phasenlagen nicht unberücksichtigt bleiben.

Die einfachste Lösung ist, zwischen den Einzelelementen Verbindungen mit unveränderbaren Laufzeiten vorzusehen und es dem Benutzer zu überlassen, die Anordnung selbst auf beste Betriebsverhältnisse hin zu gestalten.

Die komfortabelste Lösung dürfte ein automatischer Laufzeitausgleich zwischen den Einzelelementen sein. Ein aus einer bestimmten Richtung ankommendes Signal erreicht die Einzelelemente zu geringfügig unterschiedlichen Zeiten. Diese Zeiten müssen ermittelt und durch unterschiedliche Verzögerung (Phasenverschiebung) ausgeglichen werden. Werden die so ermittelten unterschiedlichen Phasenverschiebungen auch beim Senden beibehalten, so ergibt sich automatisch eine Richtwirkung in die Richtung, aus der zuvor empfangen wurde. Um die unterschiedlichen Laufzeiten zu ermitteln, muß der Empfänger zumindest soweit wenigstens zweikanalig ausgeführt sein, daß Laufzeitunterschiede zwischen zwei Kanälen ermittelt werden können. Die dafür erforderliche Technik ist bekannt.

Es bietet sich an, einen Teil der elektrischen Beschaltung in die mechanische Halterung zu integrieren. Dies bietet sich vor allem für all diejenigen Teile an, die einmal pro Einzelelement vorhanden sind, insbesondere die dem Laufzeitausgleich dienenden Teile.

Claims (6)

1. Gruppenstrahlerantenne (20, 30) mit einer Mehrzahl untereinander gleicher Einzelelemente (23, 33), dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (23, 33) derart auf einer mechanischen Halterung (21, 31) angeordnet sind, daß sie zwischen mindestens zwei verschiedenen gegenseitigen Positionen umstellbar sind.

2. Gruppenstrahlerantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Halterung ein Klappmechanismus ist.

3. Gruppenstrahlerantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Ruheposition (Fig. 1a, Fig. 2a) und mindestens eine Betriebsposition (Fig. 1b, Fig. 2b, c) einstellbar sind.

4. Gruppenstrahlerantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Betriebspositionen (Fig. 2b, Fig. 2c) einstellbar sind.

5. Gruppenstrahlerantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl verschiedener Betriebspositionen einstellbar ist.

6. Funkgerät (10) mit einer Gruppenstrahlerantenne (20, 30). mit einer Mehrzahl untereinander gleicher Einzelelemente (23, 33) dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (23, 33) derart auf einer mechanischen Halterung (21, 31) angeordnet sind, daß sie zwischen mindestens zwei verschiedenen gegenseitigen Positionen umstellbar sind.