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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf Antennenvorrichtungen, die
zum Umwandeln von Funkfrequenzsignalen, wie beispielsweise Funkfrequenzsignalen,
die durch ein Mobiltelefon, das in einem zellularen oder einem anderen
Funkkommunikationssystem betriebsfähig ist, erzeugt oder dort empfangen
werden, verwendet werden. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung
auf eine Antennenanordnung und ein damit verbundenes Verfahren,
welche (s) einen Direktor verwendet, der zum Verschieben des Antennendiagramms
eines Antennenelements betriebsfähig
ist. Durch geeignetes Anordnen des Direktors in Bezug auf einen
Antennenumwandler werden eine bessere und effizientere Übermittlung
und ein besserer und effizienterer Empfang von Funksignalen zu und
von einem entfernten Ort erleichtert.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Fortschritte
bei den Kommunikationstechnologien haben die Ausführung und
weitverbreitete Verwendung von Mehrbenutzer-Funkkommunikationssystemen
ermöglicht.
Ein zellulares Kommunikationssystem ist ein Beispiel von solch einem
Funkkommunikationssystem. Informationssignale, die während dem
Betrieb des Funkkommunikationssystems erzeugt werden, werden auf
auf Teilen des elektromagnetischen Spektrums definierten Funkkommunikationskanälen übermittelt.
Kontrollbehörden
weisen Teile des elektromagnetischen Spektrums für Kommunikationen in verschiedenen
Kommunikationssystemen zu.
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Zum
Konvertieren des Informationssignals in eine Form, die seine Kommunikation
auf einem in einem Funkkommunikationssystem definierten Kommunikationskanal
ermöglicht,
moduliert eine Übermittlungsstation
das Informationssignal auf einer Trägerwelle von einer Trägerfrequenz
innerhalb des Bereichs von Frequenzen, der, zumindest teilweise,
den Kommunikationskanal definiert. Durch ein solches Modulationsverfahren
wird ein Basisbandpegel-Signal, von dem das Informationssignal gebildet
wird, in ein Funkfrequenzsignal von erwünschten Frequenzcharakteristiken
konvertiert.
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Ein
zum Übermitteln
von Funkfrequenzsignalen auf einem Funkkanal betriebsfähiger Sender umfasst
typischerweise eine oder mehrere Mischstufen nach oben bei denen
die Frequenz des Basisbandinformationssignals nach oben konvertiert
wird, um der gewählten
Funkfrequenz zu entsprechen. Die Mischstufen umfassen Mischerschaltungen,
die gekoppelt sind, um das Informationssignal und ein Hoch-Mischsignal
mit dem das Informationssignal zu multiplizieren oder auf eine andere
Art zu kombinieren ist, um ein nach oben konvertiertes Signal zu
bilden, zu empfangen. Wenn mehrere Mischstufen verwendet werden,
wird ein IF (Zwischenfrequenz) Signal bei einer ersten oder einer
ersten Reihe von Mischstufen gebildet. Ein Funkfrequenzsignal wird bei
der abschließenden
Mischstufe gebildet.
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Ein
Empfänger,
der ein dazu auf einem Funkkommunikationskanal übermitteltes Funkfrequenz-Kommunikationssignal
empfängt,
muss analog das Funkfrequenzsignal auf einen Basisbandpegel konvertieren.
Eine oder mehrere Abwärtskonvertierungsstufen
wird oder werden verwendet, um das Funkfrequenzsignal auf einen
Basisbandpegel nach unten zu konvertieren.
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Sowohl
der Sender als auch der Empfänger umfassen
typischerweise einen Antennenumwandler. Der Antennenumwandler, wandelt,
wenn er an einen Sender gekoppelt ist, um einen Teil davon zu bilden,
das Funkfrequenzsignal, das beim Sender zur Übermittlung auf dem Funkkanal
erzeugt wird, aus elektrischer Form in elektromagnetische Form,
um. Umgekehrt wandelt der Antennenumwandler, wenn er an einen Empfänger gekoppelt
ist, um einen Teil davon zu bilden, Funkfrequenzsignale zur Verarbeitung
durch die Schaltungen des Empfängers
aus elektromagnetischer Form in elektrische Form um. Eine solche
Umwandlerantenne kann in einer Vielzahl von Arten konstruiert werden.
Zum Beispiel offenbart die US-Patentschrift
Nr. 4,160,979 mit dem Titel „Helical
Radio Antennae" ein
Antennenelement, das durch einen getrennten leitenden Streifen gebildet
ist, der auf einem Bogen aus flexiblem isolierendem Material gedruckt
ist, das dann in einen Zylinder gerollt wird, so dass das sich ergebende
Antennenelement durch eine Reihe von Wicklungen alternierender Richtung
gebildet ist. Gemäß den Lehren
dieses Patents, stellt eine solche Anordnung eine Antenne bereit,
die physisch kürzer
ist, als eine herkömmliche Stabantenne
mit der Resonanz der gleichen Frequenz, und sie ist ebenfalls weniger
empfindlich auf die Nähe
anderer Objekte.
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Ein
Funk-Sendeempfangsapparat, der sowohl einen Sender als auch einen
Empfänger
hat, um Zweiwegekommunikationen zu ermöglichen, verwendet manchmal
einen Antennenumwandler, der sowohl durch die Empfänger- als
auch die Senderteile des Sendeempfangsapparates geteilt wird. Ein
Filter-Duplexer wird manchmal verwendet, wenn der Funk-Sendeempfangsapparat
gemäß einem Frequenzteilungs-Multiplexschema,
das separate Sende- und Empfangsdurchlassbänder hat, betriebsfähig ist.
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Antennenumwandler,
die an Funksender, Empfänger
oder Sendeempfangsapparate gekoppelt sind, sind konstruiert, um
bei ihnen das Aufweisen von gewählten
Antennendiagrammen, die charakteristisch für Antennengewinnmerkmale sind,
zu verursachen. Solche Antennendiagramme umfassen typischerweise
eine oder mehrere Antennenschleifen, die rundstrahlende Antennendiagramme
oder Antennendiagramme mit hoher Richtwirkung sind. Die Auswahl
der Konfiguration der einen oder mehreren Antennenschleifen wird
vorgenommen, um die Übermittlung
oder den Empfang, wie jeweils anwendbar, der während dem Betrieb der Vorrichtung,
mit der der Antennenumwandler gekoppelt ist, kommunizierten Funkfrequenzsignale
am besten zu erleichtern.
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In
einem zellularen Kommunikationssystem, in dem tragbare Mobiltelefone
durch einen Benutzer verwendet werden, um telefonische Kommunikationen
auszuführen,
sind sowohl Leistungs- als auch Größenerwägungen wesentliche Faktoren,
die die Antennengestaltung für
solche Mobiltelefone schwierig machen. Und da Mobiltelefone typischerweise konstruiert
werden, um auf Arten betätigt
zu werden, die analog zu derjenigen sind, in der herkömmliche Telefonhandapparate
angeordnet sind, werden Teile des durch den Antennenumwandler des
Mobiltelefons aufgewiesenen Antennendiagramms auf einem Teil des
Körpers
des Benutzers angeordnet. Eine solche Überschneidung ist eine unproduktive
Verwendung der Energie, die das Antennendiagramm definiert. In den
letzten Jahren ist ebenfalls einige Besorgnis entstanden, was die
Anwendung von unzulässigen
Mengen von konzentrierter elektromagnetischer Energie auf den Kopf des
Benutzers betrifft. Mit anderen Worten, wird die unproduktive Überschneidung
des Antennenkeulendiagramms auf dem Körper des Benutzers von manchen
ebenfalls als potentiell schädlich
für den
Benutzer angesehen. Eine Möglichkeit,
diesen möglichen
Nachteil zu vermeiden, wird in der UK-Patentanmeldung Nr. GB 2,301,228A
mit dem Titel „Antenna
with Productive Radiation Reflector" vorgeschlagen. Die Lösung, die dort
vorgeschlagen wird, ist der Einbau einer reflektierenden, vorzugsweise
flachen und aus Aluminium hergestellten Platte zwischen der Antenne
und dem Kopf des Benutzers. Elektromagnetische Energie, die durch
diese Platte reflektiert oder absorbiert wird, wird nicht auf den
Benutzer angewendet, da das Verteilungsdiagramm der Strahlungsenergie
verändert wird.
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Wenn
eine Art bereitgestellt werden könnte, durch
die das durch den Antennenumwandler aufgewiesene Antennendiagramm
verschoben werden kann, so dass ein vergrößerter Teil der Energie, die das
Antennendiagramm definiert, für
das Senden und Empfangen von Kommunikationssignalen verfügbar wäre, wäre das Ergebnis
eine verbesserte Funkleistung. Ein Ergebnis wäre ebenfalls eine verminderte
Exponierung des Benutzers in Bezug auf Energie ohne den Leistungsverzicht,
der durch einfaches Verwenden einer reflektierenden Platte, wie oben
beschrieben, erwartet werden könnte.
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Die
bedeutenden Verbesserungen dieser Erfindung haben sich im Lichte
dieser Hintergrundinformationen in Bezug auf Antennenvorrichtungen
entwickelt.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung stellt demgemäß vorteilhafterweise
eine Antennenanordnung und ein damit verbundenes Verfahren bereit,
welche (s) ein sich ergebendes Antennendiagramm bildet, um eine
bessere und effizientere Kommunikation von während dem Betrieb eines Funkkommunikationssystems
erzeugten Funksignalen zu erleichtern.
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In
einem Aspekt dieser Erfindung, wird eine Antennenanordnung für ein Mobiltelefon,
das in einem zellularen oder anderen Funkkommunikationssystem betriebsfähig ist,
bereitgestellt. Die Antennenanordnung umfasst ein aktives Antennenelement und
ein Direktorelement (ein parasitäres
Element) zum Verschieben des Antennendiagramms des aktiven Antennenelements,
um bei der Antennenanordnung das Aufweisen eines sich ergebenden
Antennendiagramms zu verursachen. Das Direktorelement ist an einem
Ort mit räumlichem
Abstand von der Antenne (innerhalb der Antennenanordnung) in einer gewünschten
Ausrichtung in Bezug auf das aktive Antennenelement angeordnet,
so dass das durch das aktive Antennenelement aufgewiesene Antennendiagramm
auf eine gewünschte
Art verschoben wird. Durch Verursachen der geeigneten Verschiebung
des Antennendiagramms, wird eine verbesserte Funkleistung des Mobiltelefons
erleichtert.
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Bei
einer solchen Ausführung,
wird das Mobiltelefon mit einer Antennenanordnung versehen, die
Antennengewinnmerkmale aufweist, die das Arbeiten des Mobiltelefons über einen
Bereich von Betriebsumgebungen ermöglicht. Die Antennenanordnung
stellt ausreichende Antennenleistung bereit, um einen wahrnehmbaren
Signalschwund zu verhindern, wenn das Telefon während der Verwendung des Mobiltelefons
in verschiedenen Positionen angeordnet wird. Und die Antennenanordnung
ist von geringen Abmessungen, leichtem Gewicht und leicht herzustellen.
Dadurch ist die Antennenanordnung besonders geeignet, um Teile von
tragbaren Mobiltelefonen zu bilden, die von immer tragbareren Abmessungen
und immer kostengünstigeren
Bauweisen sein müssen.
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In
einer Ausführung
wird das aktive Antennenelement aus einer Mäanderleitungsantennen-Vorrichtung
gebildet, die an die Schaltungen des Funk-Sendeempfangsapparats
des Mobiltelefons gekoppelt sind. Die Mäanderleitungen, die das aktive Antennenelement
bilden, sind auf einem Substrat gedruckt, welches, in einer Ausführung, aus
einem flexiblen, nicht leitenden Material gebildet ist. In einer Ausführung, in
der das Mobiltelefon ein Dual-Mode-Gerät bildet,
sind separate Mäanderleitungen
von Dimensionen, die für
die separaten Kommunikationssysteme geeignet sind, in denen das
Mobiltelefon betriebsfähig
ist, auf dem Substrat gedruckt.
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Das
Direktorelement ist in einer Ausführung aus einem sich in Längsrichtung
ausdehnenden Stabteil gebildet, welches in einem Abstand von der Mäanderleitung
in der Richtung angeordnet ist, in die das Antennendiagramm verschoben
werden soll. Die geeignete Anordnung des Stabteils in einem gewählten Abstand
von dem aktiven Element der Mäanderleitungsantenne
und die geeignete Anordnung des Stabteils in einer gewünschten
Orientierung in Bezug auf das aktive Element der Mäanderleitungsantenne, verursacht
das Aufweisen eines sich ergebenden Antennendiagramms durch die
durch das aktive Antennenelement und das Direktorelement gebildete
Antennenanordnung.
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Durch
Verschieben des Antennendiagramms können vergrößerte Anteile des Antennendiagramms verwendet
werden, um die Ausführung
von Kommunikationen zwischen dem Mobiltelefon und der Netzinfrastruktur
des Funkkommunikationssystems ohne Interferenz vom Kopf des Benutzers
zu erleichtern.
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In
einer Ausführung
wird, nachdem die Mäanderleitung
auf dem flexiblen Substrat gedruckt wurde, das Substrat auf einem
zylindrischen Teil befestigt, um um einen Teil des Umfangs des zylindrischen
Teils gewickelt zu werden. Das Stabteil, das das Direktorelement
bildet, wird ebenfalls am zylindrischen Teil befestigt. Das Stabteil
wird in einem Abstand von dem Ort, an dem das Substrat, auf dem
die Mäanderleitungen
gedruckt sind, an dem zylindrischen Teil befestigt wird, angeordnet,
ist aber immer noch innerhalb der Grenzen des zylindrischen Teils. Eine
angemessene Auswahl der Abmessungen des zylindrischen Teils gewährleistet,
dass das gewünschte
Verhältnis
zwischen dem Stabteil und den Mäanderleitungen
des aktiven Antennenelements ohne Weiteres beibehalten wird. Des
Weiteren wird die Herstellbarkeit der Antennenanordnung vereinfacht
und eine automatische Montage ermöglicht. Aufgrund der großen Nähe zwischen
dem Direktorelement und dem aktiven Antennenelement, werden ebenfalls
die an die Antennenanordnung gestellten Anforderungen in Bezug auf
die Größe aufgrund
der kleinen Größe eines
tragbaren Mobiltelefons erfüllt.
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Für diesen
und andere Gesichtspunkte wird daher eine Antennenanordnung und
ein damit verbundenes Verfahren bereitgestellt, um Funksignale bei
einem Funkgerät,
das Funkschaltungen hat, die durch einen Benutzer betrieben werden
können,
um Signale zu kommunizieren, umzuwandeln. Ein erstes Antennenelement
ist am Funkgehäuse
angeordnet und mit den Funkschaltungen verbunden. Das erste Antennenelement
weist, in Isolation, ein erstes Antennendiagramm auf, und ist betriebsfähig, um
Funksignale umzuwandeln. Ein zweites Antennenelement ist am Funkgehäuse und
mit einem Abstand vom ersten Antennenelement angeordnet, um im gewählten Verhältnis damit
angeordnet zu werden. Das zweite Antennenelement verändert das
erste Antennendiagramm auf eine Art, die auf die Anordnung des zweiten
Antennenelements im gewählten
Verhältnis
zum ersten Antennenelement reagiert. Dadurch bewirkt ein zweites
Antennenelement beim ersten Antennenelement das Aufweisen eines
sich ergebenden Antennendiagramms, wobei das sich ergebende Antennendiagramm
nicht identisch mit dem ersten Antennendiagramm ist.
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Ein
vollständigeres
Verständnis
dieser Erfindung und des Bereichs davon kann von den begleitenden
Zeichnungen, die nachstehend kurz zusammengefasst werden, der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung und den angefügten Ansprüchen erhalten
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
eine Darstellung von einem Teil eines zellularen Kommunikationssystems, in
welchem eine Ausführungsform
dieser Erfindung betriebsfähig
ist.
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2 veranschaulicht
ein funktionales Blockdiagramm von einem Mobiltelefon, welches eine
Ausführungsform
dieser Erfindung als ein Teil davon umfasst und welche im in 1 gezeigten
zellularen Kommunikationssystem betriebsfähig ist.
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3 veranschaulicht
ein teilweise schematisches Teilblockdiagramm des in 2 gezeigten Mobiltelefons,
hier in der Nähe
eines Benutzers des Mobiltelefons.
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4 veranschaulicht,
in Isolation, eine Antennenanordnung einer Ausführungsform dieser Erfindung.
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5 veranschaulicht
einen Teil der in 4 gezeigten Antennenanordnung.
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6 veranschaulicht
ein Beispiel eines sich ergebenden Antennendiagramms, das während dem Betrieb
einer Ausführungsform
dieser Erfindung gebildet wird, gemeinsam mit einem entsprechenden Antennendiagramm
einer herkömmlichen
Struktur.
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7 veranschaulicht
ein Verfahrensablaufdiagramm, welches die Verfahrensschritte vom
Wirkungsverfahren einer Ausführungsform
dieser Erfindung auflistet.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Zunächst Bezug
nehmend auf 1, ermöglicht ein Teil eines zellularen
Kommunikationssystems, allgemein bei 10 gezeigt, drahtlose
Kommunikationen mit Mobiltelefonen durch welche es einem Benutzer
ermöglicht
wird, telefonisch zu kommunizieren. Ein Beispiel eines Mobiltelefons 12 wird
in der Figur gezeigt. In einem Ausführungsbeispiel, bildet eine
Ausführungsform
dieser Erfindung einen Teil des Mobiltelefons 12. Es sollte
selbstverständlich verstanden
werden, dass eine Ausführungsform
dieser Erfindung analog Teile von anderen Funkgeräten bilden
kann.
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Die
Zellen 13 werden in einem zellularen Kommunikationssystem
durch Funkbasisstationen 14 definiert. Eine Zelle ist ein
Teil des geographischen Gebiets, das durch das zellulare Kommunikationssystem 10 umgeben
wird und innerhalb von dem die Kommunikationen zwischen einem Mobiltelefon und
einer Funkbasisstation, welche eine solche Zelle definiert, allgemein
durchgeführt
werden kann. Im Beispielsystem, in dem Sätze von drei Funkbasisstationen
gemeinsam angeordnet sind, definiert jede Funkbasisstation auf herkömmliche
Art eine Sektorzelle.
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Der
Betrieb einer Ausführungsform
von dieser Erfindung erleichtert die Ausführung von Funkkommunikationen
zwischen einem Mobiltelefon 12 und einer Funkbasisstation 14.
Das heißt,
verbesserte Kommunikation von Vorwärtsverbindungssignalen, die
durch eine Funkbasisstation 14 an ein Mobiltelefon 12 übermittelt
werden und ebenfalls von Rückwärtsverbindungssignalen,
die durch ein Mobiltelefon 12 zur Kommunikation mit der
Funkbasisstation 14 erzeugt werden, wird durch eine Ausführung dieser
Erfindung bereitgestellt.
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2 veranschaulicht
nochmals das Mobiltelefon 12, welches eine Ausführungsform
von dieser Erfindung als einen Teil davon umfasst. Das Mobiltelefon 12 umfasst
Schaltungen des Sendeempfangsapparats 36, um dadurch Zweiwegekommunikation zwischen
dem Mobiltelefon und der Funkbasisstation zu ermöglichen. Die Schaltungen des
Sendeempfangsapparats 36 umfassen einen Empfängerteil,
der einen Empfangsweg umfasst, der einen Empfangsfilterteil 38 einer
Filter-Duplexer 40 Empfangsschaltung umfasst, die zum Beispiel
Abwärtskonvertierungs-
und Demodulationsschaltungen 42 und eine Datensenke 44 umfasst.
Der Sendeempfangsapparat 36 umfasst des Weiteren einen
Senderteil, der einen Sendeweg umfasst, der eine Datenquelle 48, Übermittlungsschaltungen 50 umfasst,
die zum Beispiel Modulations- und Aufwärtskonvertierungsschaltungen,
und einen Sendefilterteil 52 des Filter-Duplexers 40 umfassen.
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Die
beiden Teile 38 und 52 des Filter-Duplexers 40 sind
an einen Antennenumwandler 54 gekoppelt, der ein aktives
Antennenelement bildet. Der Antennenumwandler bildet einen Teil
einer Antennenanordnung 56 von einer Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Antennenanordnung 56 ist betriebsfähig, um
Vorwärtsverbindungssignale 30 von
elektromagnetischer Form in elektrische Form umzuwandeln und solche
Signale für
den Empfängerteil
der Schaltungen des Sendeempfangsapparats 36 bereitzustellen.
Die Antennenanordnung 56 ist des Weiteren betriebsfähig, um
elektrische Funkfrequenzsignale, die durch den Senderteil der Schaltungen
des Sendeempfangsapparats erzeugt werden, in elektromagnetische
Form umzuwandeln, um dadurch die Rückwärtsverbindungssignale 32 zu
bilden. Wie unten vollständiger
erklärt
wird, erleichtert die Antennenanordnung 56 die Ausführung von
Kommunikation, indem sie bewirkt, dass die Antennenanordnung ein sich
ergebendes Antennenkeulendiagramm bildet, das solche Kommunikation
erleichtert.
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3 veranschaulicht
wieder das Mobiltelefon 12, das vorhergehend in den 1 und 2 gezeigt
wurde. Das Mobiltelefon 12 ist hier in der Nähe eines
Benutzers 62 in einer Position angeordnet, die herkömmlicherweise
durch einen Benutzer verwendet wird, wenn das Mobiltelefon durch
den Benutzer betrieben wird, um telefonisch zu kommunizieren. Das
hier gezeigte Mobiltelefon 12 umfasst ein Handapparatgehäuse 64,
in dem die Schaltungen des Sendeempfangapparates 36 untergebracht
sind, um die Schaltungen 36 daselbst zu tragen. Obwohl
nicht separat gezeigt, trägt
das Handapparatgehäuse 64, auf
herkömmliche
Art, einen Lautsprecherteil und einen Mikrofonteil an den gegenüberliegenden
Enden des Gehäuses,
so dass, wenn der Benutzer 62 das Mobiltelefon 12 anordnet,
um telefonisch hierdurch zu kommunizieren, der Lautsprecherteil
in der Nähe eines
Ohrs des Benutzers angeordnet und der Mikrofonteil in der Nähe des Mundes
des Benutzers angeordnet ist.
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Die
Schaltungen des Sendeempfangsapparats 36 werden erneut
zum Verbinden des aktiven Antennenelements, das aus dem Antennenumwandler 54 der
Antennenanordnung 56 gebildet ist, gezeigt. Das Antennenelement 54 bildet
hier eine Stub-Antenne, die ein strahlendes Element bildet, wenn
Rückwärtsverbindungssignale
durch den Senderteil der Schaltungen des Sendeempfangsapparats erzeugt
werden.
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Die
hier gezeigte Antennenanordnung 56 umfasst des Weiteren
ein Direktorelement 68. Im Ausführungsbeispiel wird das Direktorelement
aus einem elektrisch leitenden Stabteil, welches in einem Abstand
vom Antennenumwandler 54 mit einem gewählten Abstand und in einer
gewählten
Ausrichtung dazu angeordnet ist, gebildet. Das Direktorelement wirkt
als ein parasitäres
Element und ist betriebsfähig,
um ein Verschieben des Antennendiagramms in eine durch den Pfeil 72 in 3 angezeigte
Richtung zu verursachen. Das heißt, in Isolation, weist das vom
Antennenumwandler 54 gebildete aktive Antennenelement ein
Antennendiagramm mit ersten Merkmalen auf und das Anordnen des Direktorelements 68 in
der veranschaulichten Art verursacht ein Verschieben des Antennenkeulendiagramms
in die Richtung des Pfeils 72, um ein sich ergebendes Antennendiagramm
zu bilden. Durch Verschieben des Antennenkeulendiagramms in die
Richtung des Pfeils 72, werden erhöhte Niveaus von übermittelter Energie
von einem durch den Senderteil der Schaltungen des Sendeempfangsapparats
erzeugten Rückwärtsverbindungssignal
verwendet, um die Übermittlung
des Rückwärtsverbindungssignals
an eine Funkbasisstation zu erleichtern. Verringerte Mengen des
Antennenkeulendiagramms überschneiden
sich auf dem Benutzer. Dadurch tragen erhöhte Teile der Antennenenergie
zur Kommunikation des Rückwärtsverbindungssignals
zur Funkbasisstation bei.
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4 veranschaulicht
die Antennenanordnung 56 von einem Ausführungsbeispiel von dieser Erfindung.
Die gezeigte Anordnung umfasst erneut das aktive Antennenelement,
das vom Antennenumwandler 54 und dem Direktorelement 68 gebildet wird.
Der hier gezeigte Antennenumwandler 54 ist aus einer Mäanderleitungsantenne
gebildet, die eine sich windende leitende Strecke 76 hat,
die auf einem flexiblen, nicht leitenden Substrat 78 gedruckt
ist. Das Substrat 78 wird um einen Teil des Umfangs eines
nicht leitenden Zylinders 82 gewickelt und mittels eines
klebenden Materials oder ähnlichem
daran befestigt. Das Direktorelement 68 ist ebenfalls an
dem nicht leitenden Zylinder 82 befestigt. Das Direktorelement 68 ist
in einem Abstand von dem aktiven Antennenelement, das aus dem Antennenumwandler 54 durch
seine Anordnung an einer Seite des Zylinders 82 entgegengesetzt
zu der Stelle, an der der Antennenumwandler 54 am Zylinder
befestigt ist, gebildet wird, angeordnet. Dadurch wird durch Anbringen
von sowohl dem aktiven Antennenelement als auch dem Direktorelement
am Zylinder 82 verursacht, dass das Direktorelement 68 mit
einem gewählten
Abstand, der durch den Durchmesser des Zylinders definiert wird,
angeordnet und in einer gewünschten
Ausrichtung in Bezug auf das aktive Antennenelement beibehalten
wird.
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In
einer Ausführung,
wird eine sich in Längsrichtung
ausdehnende Rille in der Fläche
des Zylinders 82 gebildet, um dadurch das Anordnen des
Direktorelements, um sich dort entlang auszudehnen, zu erleichtern.
Im Ausführungsbeispiel,
ist das Stabteil, das das Direktorelement 68 bildet, von
einer Länge,
die weniger ist als ein Halbwellendipol (z.B., 55 bis 65 mm). Wenn
das (in den 1–3 gezeigte) Mobiltelefon,
von dem die Antennenanordnung 56 einen Teil bildet, in
einem herkömmlichen
AMPS (advanced mobile phone service) oder PCS (persönliches
Kommunikationssystem), zellularen System betriebsfähig ist,
beträgt
der Durchmesser des Zylinders 82 4–5 Millimeter. Die Impedanz
des aus dem Antennenumwandler 54 gebildeten aktiven Antennenelements,
wird leicht konstruiert, um ungefähr 50 Ohm zu betragen, was
anzeigt, dass die gegenseitige Kopplung zwischen den Elementen nicht überhöht ist.
Das Direktorelement 68 ist in einer Richtung angeordnet,
um sich parallel zur elektrischen Achse des Antennenumwandlers 54 auszudehnen.
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5 veranschaulicht
das aktive Antennenelement, das vom Antennenumwandler 54 im
Ausführungsbeispiel
gebildet ist und ist wie gezeigt wieder aus einer gewundenen, leitenden
Schlaufe 76 gebildet, die auf einem flexiblen Substrat 78 gedruckt ist.
In der Ausführung,
die in der Figur veranschaulicht wird, wird der Antennenumwandler 54 konstruiert,
um in einem Dual-Mode-Mobiltelefon, das einem AMPS-Standard entsprechend
betriebsfähig
ist und einem PCS-Standard entsprechend betriebsfähig ist, welcher,
auf herkömmliche
Art, bei separaten Frequenzbereichen betriebsfähig ist, betriebsfähig zu sein.
Eine erste leitende Strecke 76-1 ist auf einem linksseitigen
Teil (wie gezeigt) des Substrats gedruckt und eine zweite leitende
Strecke 76-2 ist auf einem rechtsseitigen Teil (wie gezeigt)
des Substrats gedruckt. Die leitende Strecke 76-1 ist von
Abmessungen, die das Umwandeln von Funksignalen von Frequenzen,
die Signalen entsprechen, die in einem AMPS-System erzeugt werden,
erleichtern und die leitende Strecke 76-2 ist von einer
Länge,
die das Umwandeln von Funksignalen, die während dem Wirken eines PCS-Systems
erzeugt werden, erleichtert. Ein leitender Anschluss 86 ist
auf dem Substrat 78 gebildet und stellt einen Verbindungsunterbau
bereit, an dem ein Anschluss (nicht gezeigt) befestigt werden kann,
um das aktive Antennenelement an die Schaltungen des Sendeempfangsapparats 36 (in 2–3 gezeigt)
des Mobiltelefons anzuschließen.
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6 veranschaulicht
ein erstes Antennenkeulendiagramm 88 und ein sich ergebendes
Antennenkeulendiagramm 90. Das Antennenkeulendiagramm 88 ist
charakteristisch für
den Antennengewinn des in den 2–5 in
Isolation gezeigten Antennenumwandlers 54, nämlich, wenn
das aktive Antennenelement in Abwesenheit des Direktorelements 68 angeordnet
wird. Und das sich ergebende Antennendiagramm 90 ist charakteristisch
für den Antennengewinn,
der durch die Antennenanordnung 56, nämlich den Antennenumwandler,
der aus dem aktiven Antennenelement gemeinsam mit dem Direktorelement
gebildet wird, aufgewiesen wird. Wie gezeigt, umfasst das Antennendiagramm 88 drei
primäre
Schleifen 92, 94, und 96, gemeinsam mit
einer Schleife 98 von verminderten Abmessungen. Das Anordnen
des Direktorelements zur Bildung der Antennenanordnung verursacht
das Verschieben des sich ergebenden Antennendiagramms 90 in
die Richtung des Direktorelements und ebenso das Verändern der
Gestaltung der Schleifen 92-98 des Antennendiagramms 88.
Wie veranschaulicht, haben die Schleifen 102 und 104,
die den Schleifen 92 und 94 entsprechen, verminderte
Energieniveaus. Und eine Schleife 106, die den Schleifen 96 und 98 entspricht, hat
vergrößerte Abmessungen,
um einen deutlichen Empfang und eine deutliche Übermittlung von Funksignalen
zu erleichtern.
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7 veranschaulicht
ein Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens, das allgemein bei 112 gezeigt
wird, von einer Ausführungsform
von dieser Erfindung. Das Verfahren 112 wandelt Funksignale bei
einem Funkgerät,
das Funkschaltungen hat, die durch einen Benutzer betrieben werden
können,
um. Die Funkschaltungen sind im Funkgehäuse, das durch den Benutzer
getragen werden kann, untergebracht.
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Zuerst
und wie durch Block 114 gezeigt, wird ein erstes Antennenelement
am Funkgehäuse
angeordnet. Danach und wie durch Block 116 gezeigt, wird
das erste Antennenelement an die Funkschaltungen, die am Funkgehäuse untergebracht
sind, angeschlossen. Das erste Antennenelement weist, in Isolation,
ein erstes Antennendiagramm wie zum Beispiel das Diagramm 88 von 6 auf.
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Dann
und wie durch den Block 118 angezeigt, wird ein zweites
Antennenelement am Funkgehäuse
angeordnet. Das zweite Antennenelement ist in Abstand vom ersten
Antennenelement angeordnet, um in einem gewählten Verhältnis mit dem ersten Antennenelement
zu sein. Das Anordnen des zweiten Antennenelements, um es in das
gewählte
Verhältnis
mit dem ersten Antennenelement zu bringen, verursacht eine Veränderung
des ersten Antennendiagramms, um ein sich ergebendes Antennendiagramm
wie zum Beispiel das Diagramm 90 von 6 zu
bilden. Das sich ergebende Antennendiagramm ist nicht identisch
mit dem ersten Antennendiagramm.
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Dadurch
wird eine Art bereitgestellt, durch die eine bessere Übermittlung
und ein besserer Empfang von Funksignalen bei einem entfernten Ort
erleichtert werden kann, indem ein geeignetes Verschieben des durch
ein aktives Antennenelement, das durch einen Antennenumwandler gebildet
wird, aufgewiesenen Antennendiagramms verursacht wird. Eine Antennenanordnung
umfasst, zusätzlich zum
Antennenumwandler, ein Direktorelement. Das Direktorelement ist
in Bezug auf das aktive Antennenelement in der Richtung angeordnet,
in der der Antennengewinn vergrößert werden
soll. Der sich ergebende Antennengewinn wird in einer solchen Richtung
vergrößert, um
dadurch die Leistung der Funkkommunikation zu verbessern und gleichzeitig
ebenfalls den Antennengewinn in die entgegengesetzte Richtung zu
verringern. Eine Antennenanordnung mit kompakten Abmessungen wird
bereitgestellt. In einer Ausführung
ist das gesteuerte Element, d. h. das aktive Antennenelement, dass
aus einem Antennenumwandler gebildet ist, vom Direktorelement nur
durch 4 mm, ungefähr
0.013 Wellenlängen
bei zellularen Frequenzen, getrennt.