DE68915347T2

DE68915347T2 - Antenna structure for a portable radio.

Info

Publication number: DE68915347T2
Application number: DE1989615347
Authority: DE
Inventors: Takashi Oda
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPH0812970B2; AU3790089A; KR920007133B1; EP0350006A3; AU625874B2; DE68915347D1; JPH02124604A; HK131194A; CA1328310C; EP0350006A2; EP0350006B1

Description

Die Erfindung betrifft eine in einem tragbaren Radiogerät verwendete Antennenstruktur und insbesondere eine Antennenstruktur, die für ein tragbares Radiogerät geeignet ist, das in einem UHF-Band (ultrahochfrequenz-Band) arbeitet.The invention relates to an antenna structure used in a portable radio device, and more particularly to an antenna structure suitable for a portable radio device operating in a UHF (ultra high frequency) band.

In einem tragbaren Radiogerät, z.B. einem Rufempfänger, wird eine gchleifenantenne wegen ihrer Kompaktheit eingesetzt. Die Schleifenantenne hat eine starke Richtwirkung. Wird daher das Radiogerät so gehalten, daß die Schleifenantenne in die Richtung der geringsten Empfindlichkeit zeigt, verschlechtert sich die Signalempfangsempfindlichkeit. Dieses Problem wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen diskutiert.In a portable radio, such as a pager, a loop antenna is used because of its compactness. The loop antenna has a strong directivity. Therefore, if the radio is held with the loop antenna pointing in the direction of least sensitivity, the signal reception sensitivity deteriorates. This problem is discussed below with reference to the attached drawings.

Zur Vermeidung des vorgenannten Problems wird bekanntlich eine Schleifenantenne mit einem schlanken leitenden Element verwendet, das entlang einer senkrecht zu einer die Schleifenantenne enthaltenden Ebene stehenden und einen Mittelpunkt der Schleifenantenne schneidenden Linie angeordnet und induktiv mit der Schleifenantenne gekoppelt ist. Wegen ihrer Sperrigkeit eignet sich diese Antennenstruktur jedoch nicht für ein tragbares Radiogerät.To avoid the above problem, it is known to use a loop antenna with a slender conductive element arranged along a line perpendicular to a plane containing the loop antenna and intersecting a center of the loop antenna and inductively coupled to the loop antenna. However, due to its bulkiness, this antenna structure is not suitable for a portable radio device.

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine allgemein verbesserte Antennenstruktur zu schaffen, die die vorgenannten Probleme beseitigt.Therefore, it is an object of the invention to provide a generally improved antenna structure which eliminates the above-mentioned problems.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenstruktur zu schaffen, die für ein tragbares Radiogerät geeignet ist.Another object of the invention is to provide an antenna structure suitable for a portable radio device.

Eine folgende Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenstruktur mit guter Richtwirkung zu schaffen.A subsequent object of the invention is to provide an antenna structure with good directivity.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenstruktur mit einer Schleifenantenne und einer Zusatzantenne zu schaffen, wobei die Struktur kompakt ist und auch dann einen hohen Antennengewinn hat, wenn die Schleifenantenne so positioniert ist, daß ihr Gewinn minimal ist.Another object of the invention is to provide an antenna structure with a loop antenna and an additional antenna, wherein the structure is compact and also has a high antenna gain if the loop antenna is positioned so that its gain is minimal.

Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.The invention is defined in claim 1.

Short description of the drawings

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung dürften aus der nachfolgenden näheren Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden. Es zeigen:These and other objects, features and advantages of the invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. In these drawings:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer bekannten Antennenstruktur, die in einem tragbaren Radiogerät eingesetzt wird;Fig. 1 is a perspective view of a known antenna structure used in a portable radio device;

Fig. 2A und 2B Perspektivansichten zur Erläuterung der Richtwirkung der Antennenstruktur von Fig. 1;Fig. 2A and 2B are perspective views for explaining the directivity of the antenna structure of Fig. 1;

Fig. 3 eine grafische Darstellung der horizontalen Gewinnkurven der Antennenstruktur von Fig. 1;Fig. 3 is a graphical representation of the horizontal gain curves of the antenna structure of Fig. 1;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines die Erfindung aufweisenden Funkrufempfängers;Fig. 4 is a block diagram of a radio paging receiver embodying the invention;

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer Antennenstruktur und einer Hochfrequenzschaltung des Empfängers gemäß Fig. 4;Fig. 5 is a schematic diagram of an antenna structure and a high frequency circuit of the receiver according to Fig. 4;

Fig. 6 ein Smith-Diagramm einer Impedanzkurve einer Zusatzantenne innerhalb der Antennenstruktur gemäß Fig. 4 und 6;Fig. 6 is a Smith chart of an impedance curve of an additional antenna within the antenna structure according to Fig. 4 and 6;

Fig. 7 eine Perspektivansicht einer Antennenstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;Fig. 7 is a perspective view of an antenna structure according to an embodiment of the invention;

Fig. 8A und 8B Perspektivansichten zur Erläuterung der Richtwirkung der Antennenstruktur von Fig. 7; undFig. 8A and 8B are perspective views for explaining the directivity of the antenna structure of Fig. 7; and

Fig. 9 eine grafische Darstellung der horizontalen Gewinnkurve der Antennenstruktur von Fig. 7.Fig. 9 is a graphical representation of the horizontal gain curve of the antenna structure of Fig. 7.

Detailed description of the preferred embodiments

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst die bekannte Antennenstruktur beschrieben, die in einem Funkrufempfänger verwendet wird. In Fig. 1 weist der Funkrufempfänger auf: ein Gehäuse 1, in dem ein Kommunikations-Schaltungsaufbau 2 untergebracht ist, eine Schleifenantenne 3, eine Verbindungsbahn 3a, eine Trockenbatterie 4 und eine Leiterplatte 5. Die Schleifenantenne 3 ist auf der Leiterplatte 5 angebracht und über die Verbindungsbahn 3a elektrisch mit dem Kommunikations-Schaltungsaufbau 2 verbunden.In order to better understand the invention, the known antenna structure used in a radio paging receiver will first be described. In Fig. 1, the radio paging receiver comprises: a housing 1 in which a communication circuit structure 2 is housed, a loop antenna 3, a connecting track 3a, a dry battery 4 and a circuit board 5. The loop antenna 3 is mounted on the circuit board 5 and electrically connected to the communication circuit structure 2 via the connecting track 3a.

Da die Schleifenantenne 3 eine starke Richtwirkung hat, ist sie auf der Platte 5 so angebracht, daß die Antenne 3 einen größten Gewinn bezüglich einer vertikal polarisierten Welle A in einem normalen Verwendungszustand gemäß Fig. 2A hat. Wird der Empfänger jedoch durch den Benutzer wie in Fig. 2B gehalten, verschlechtert sich der Antennengewinn sehr stark, wodurch die Signalempfangsempfindlichkeit sinkt, was zuvor erwähnt wurde.Since the loop antenna 3 has a strong directivity, it is mounted on the plate 5 so that the antenna 3 has a largest gain with respect to a vertically polarized wave A in a normal use state as shown in Fig. 2A. However, when the receiver is held by the user as shown in Fig. 2B, the antenna gain deteriorates greatly, thereby lowering the signal reception sensitivity, as mentioned previously.

Fig. 3 zeigt die horizontalen Empfindlichkeitskurven der Schleifenantenne gemäß Fig. 1, 2A und 2B für Funkrufsignale. Die Gewinnkurven wurden für eine bekannte Antenne 1 ermittelt, die in einem Rufempfänger angebracht ist und ein Signal von 900 MHz empfängt. Die Vollinie A1 bezeichnet die horizontale Empfindlichkeit im Freiraum für den Zustand von Fig. 2A. Die unterbrochene Linie B1 bezeichnet die horizontale Empfindlichkeit im Freiraum für den Zustand von Fig. 2B. Wie aus der grafischen Darstellung von Fig. 3 hervorgeht, verschlechtert sich die durch die unterbrochene Linie B1 bezeichnete Empfindlichkeit in allen Richtungen im Vergleich zu der durch die Vollinie A1 bezeichnete Empfindlichkeit. Somit eignet sich die bekannte Antennenstruktur gemäß Fig. 1, 2A und 2B nicht für ein tragbares Radiogerät, z.B. einen Rufempfänger.Fig. 3 shows the horizontal sensitivity curves of the loop antenna according to Fig. 1, 2A and 2B for paging signals. The gain curves were determined for a known antenna 1 which is mounted in a paging receiver and receives a signal of 900 MHz. The solid line A1 indicates the horizontal sensitivity in free space for the condition of Fig. 2A. The broken line B1 indicates the horizontal sensitivity in free space for the condition of Fig. 2B. As can be seen from the graphic representation of Fig. 3, the sensitivity indicated by the broken line B1 deteriorates in all directions compared to the sensitivity indicated by the solid line A1. Thus, the known antenna structure according to Fig. 1, 2A and 2B is not suitable for a portable radio device, e.g. a paging receiver.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines die Erfindung aufweisenden Rufempfängers. In Fig. 4 nimmt eine Schleifenantenne 61 ein Funksignal auf und führt es zu einem Empfängerabschnitt 62. Der Empfängerabschnitt 62 führt eine Verstärkung, Frequenzumwandlung und Demodulation des Funksignals durch, um ein demoduliertes Basisbandsignal zu erzeugen. Das Basisbandsignal wird zu einem Decodierer 63 geführt, in dem das Basisbandsignal wellengeformt und mit einer dem Rufempfänger zugewiesenen und in ihm gespeicherten Rufnummer verglichen wird. Enthält das Basisbandsignal eine Rufnummer, die mit der gespeicherten Rufnummer identisch ist, erzeugt der Decodierer 63 ein Alarmsignal. Auf das Alarmsignal hin steuert ein Treiber 64 einen Lautsprecher 65 an, um einen Alarmton zu erzeugen, so daß der Benutzer darüber informiert wird, daß er gerufen wird. Der Treiber 64 und der Lautsprecher 65 können eine Meldeeinrichtung bilden.Fig. 4 shows a block diagram of a pager incorporating the invention. In Fig. 4, a loop antenna 61 receives a radio signal and feeds it to a receiver section 62. The receiver section 62 amplifies, frequency converts and demodulates the radio signal to produce a demodulated baseband signal. The baseband signal is fed to a decoder 63 in which the baseband signal is waveformed and compared with a telephone number assigned to and stored in the pager. If the baseband signal contains a telephone number that is identical to the stored telephone number, the decoder 63 generates an alarm signal. In response to the alarm signal, a driver 64 drives a loudspeaker 65 to produce an alarm sound. so that the user is informed that he is being called. The driver 64 and the loudspeaker 65 may form an annunciator.

Eine Batterie 66 führt über eine Leitung 69 Strom zum Empf ängerabschnitt 62, Decodierer 63 und Treiber 64. Der positive Pol 66a der Batterie 66 ist über einen Kondensator 68 mit dem gemeinsamen Potential verbunden. Der negative Pol 66b der Batterie ist mit dem gemeinsamen Potential über eine Schraubenfeder 67 verbunden. Der negative Pol 66b und die Schraubenfeder 67 bilden eine Zusatzantenne, die induktiv mit der Schleifenantenne 61 gekoppelt ist. Ein durch die Zusatzantenne (66b, 67) aufgenommenes Funksignal wird zur Schleifenantenne 61 und anschließend zum Empfängerabschnitt 62 geführt. Die Zusatzantenne ist so angeordnet, daß sie eine Verschlechterung des Antennengewinns infolge der Richtwirkung der Schleifenantenne 61 kompensiert.A battery 66 supplies power to the receiver section 62, decoder 63 and driver 64 via a line 69. The positive terminal 66a of the battery 66 is connected to the common potential via a capacitor 68. The negative terminal 66b of the battery is connected to the common potential via a coil spring 67. The negative terminal 66b and the coil spring 67 form an auxiliary antenna which is inductively coupled to the loop antenna 61. A radio signal picked up by the auxiliary antenna (66b, 67) is fed to the loop antenna 61 and then to the receiver section 62. The auxiliary antenna is arranged so that it compensates for a deterioration in the antenna gain due to the directivity of the loop antenna 61.

In Fig. 5 wird ein durch die Schleifenantenne 61 und die Zusatzantenne (66b, 67) aufgenommenes Funksignal zu einer Basis eines Hochfrequenz-Transistorverstärkers 73 über eine Resonanzanpassungsschaltung geführt, die sich aus einem einstellbaren Kondensator 70 und einem Kondensator 71 zusammensetzt. Der einstellbare Kondensator 70 ist zwischen der Schleifenantenne 61 und dem gemeinsamen Potential geschaltet. Der Kondensator 71 ist zwischen der Schleifenantenne 61 und der Basis des Transistors 73 geschaltet. Der Transistor 73 in Emitterschaltung verstärkt das Funksignal und führt das verstärkte Signal zu einem Freguenzwandler innerhalb des Empfängerabschnitts 62. Ein Widerstand 75 ist zwischen der Basis des Transistors 73 und der Batterie 66 eingefügt. Ein Kondensator 76 ist zwischen der Basis des Transistors 73 und dem gemeinsamen Potential eingefügt. Ein Widerstand 72 ist ein vorspannungswiderstand des Transistors 73. Ein Bahninduktanzelement 74 dient als Kollektorlast des Transistors 73.In Fig. 5, a radio signal picked up by the loop antenna 61 and the auxiliary antenna (66b, 67) is fed to a base of a high frequency transistor amplifier 73 via a resonance matching circuit composed of an adjustable capacitor 70 and a capacitor 71. The adjustable capacitor 70 is connected between the loop antenna 61 and the common potential. The capacitor 71 is connected between the loop antenna 61 and the base of the transistor 73. The common emitter transistor 73 amplifies the radio signal and feeds the amplified signal to a frequency converter within the receiver section 62. A resistor 75 is inserted between the base of the transistor 73 and the battery 66. A capacitor 76 is inserted between the base of the transistor 73 and the common potential. A resistor 72 is a bias resistor of the transistor 73. A track inductance element 74 serves as a collector load of the transistor 73.

Beim Trennen der Schraubenfeder 67 vom gemeinsamen Potential und Messen der Impedanz zwischen dem offenen Anschluß der Schraubenf eder 67 und dem gemeinsamen Potential wird die gemessene Impedanz auf das Smith-Diagramm von Fig. 6 auf getragen. Die gemessene Impedanz ändert sich auch dann nicht, wenn der positive Pol 66a geöffnet wird, d.h., wenn der Kondensator 68 und die Leitung 69 von der Batterie 66 entfernt werden. Anders ausgedrückt wird die gemessene Impedanz durch den negativen Pol 66b und die Schraubenfeder 67 dominiert und nicht durch den Schaltungsaufbau auf der positiven Seite der Batterie 66 beeinflußt.By disconnecting the coil spring 67 from the common potential and measuring the impedance between the open terminal of the coil spring 67 and the common potential, the measured impedance is plotted on the Smith chart of Fig. 6. The measured impedance does not change even if the positive terminal 66a is opened, that is, if the capacitor 68 and the lead 69 are removed from the battery 66. In other words, the measured impedance is dominated by the negative terminal 66b and the coil spring 67 and is not influenced by the circuit structure on the positive side of the battery 66.

Durch induktive Kopplung der Zusatzantenne (66b, 67) mit der Schleifenantenne 61 wird ein in der Zusatzantenne induzierter hochfrequenter Strom zur Schleifenantenne 61 und danach zum Transistorverstärker 73 geleitet. Indem ferner dafür gesorgt wird, daß die Zusatzantenne eine die Schleifenantenne 61 enthaltende Ebene senkrecht schneidet, kompensiert die Zusatzantenne eine Verschlechterung der Signalempfangsempfindlichkeit, die durch die Richtwirkung der Schleifenantenne 61 verursacht wird.By inductively coupling the additional antenna (66b, 67) to the loop antenna 61, a high-frequency current induced in the additional antenna is conducted to the loop antenna 61 and then to the transistor amplifier 73. Furthermore, by ensuring that the additional antenna perpendicularly intersects a plane containing the loop antenna 61, the additional antenna compensates for a deterioration in the signal reception sensitivity caused by the directivity of the loop antenna 61.

In Fig. 7 sind ein Gehäuse 11 und ein Kommunikations- Schaltungsaufbau 12 durch eine Strichpunktlinie bzw. eine unterbrochene Linie dargestellt. Zum Schaltungsaufbau 12 können der Empfängerabschnitt 62, der Decodierer 63, der Treiber 64 und der Lautsprecher 65 gemäß Fig. 4 gehören. Eine Schleifenantenne 13 besteht aus einem im wesentlichen schleifenförmigen Leiter. Die Schleifenantenne 13 ist mit einer gemeinsamen Potentialbahn 12a über eine leitende Bahn 13a einer Leiterplatte 15 verbunden und entspricht der Schleifenantenne 61 von Fig. 4 und 5.In Fig. 7, a housing 11 and a communication circuitry 12 are shown by a dashed line and a broken line, respectively. The circuitry 12 may include the receiver section 62, the decoder 63, the driver 64 and the loudspeaker 65 according to Fig. 4. A loop antenna 13 consists of a substantially loop-shaped conductor. The loop antenna 13 is connected to a common potential path 12a via a conductive path 13a of a circuit board 15 and corresponds to the loop antenna 61 of Figs. 4 and 5.

Ein Ende einer Schraubenfeder oder eines spiralförmigen Leiters 16 kontaktiert den negativen Pol 14b einer Trockenbatterie 14, deren zylindrischer Leiter 14c dasselbe Potential wie der negative Pol 14b hat. Das andere Ende der Schraubenfeder 16 ist mit einem negativen Polvorsprung 17 verbunden, der seinerseits mit der gemeinsamen Potentialbahn 12a über eine leitende Bahn 14a verbunden ist. Die Schraubenfeder 16 und der negative Batteriepol 14b und 14c bilden eine Zusatzantenne, die der Zusatzantenne (66b, 67) von Fig. 4 und 5 entspricht.One end of a coil spring or spiral conductor 16 contacts the negative pole 14b of a dry battery 14, the cylindrical conductor 14c of which has the same potential as the negative pole 14b. The other end of the coil spring 16 is connected to a negative pole projection 17, which in turn is connected to the common potential path 12a via a conductive path 14a. The coil spring 16 and the negative battery pole 14b and 14c form an additional antenna which corresponds to the additional antenna (66b, 67) of Fig. 4 and 5.

Die kombinierten Längen der Batterie 14 und der Schraubenfeder 16 werden so gewählt, daß sie gleich einem Viertel einer verwendeten Wellenlänge sind. Dadurch bildet die Zusatzantenne eine fußpunktbelastete Antenne, deren elektrische Länge durch die Zufügung einer Verlängerungsspule (16) in Reihe mit der Antenne (14b) am gemeinsamen Potential erhöht wird. Anstelle dessen kann für die kombinierten Längen auch ein ungeradzahliges Vielfaches eines Viertels der verwendeten Wellenlänge gewählt werden. Es ist jedoch nicht wünschenswert, für die kombinierten Längen einen Wert zu wählen, der größer als ein Viertel der Wellenlänge ist, da mit längeren kombinierten Längen die Antennenstruktur sperriger wird.The combined lengths of the battery 14 and the coil spring 16 are chosen to be equal to one quarter of a wavelength used. The auxiliary antenna thus forms a base-loaded antenna whose electrical length is increased by the addition of an extension coil (16) in series with the antenna (14b) at the common potential. Alternatively, the combined lengths may be chosen to be an odd multiple of one quarter of the wavelength used. However, it is not desirable to choose a value for the combined lengths that is greater than one quarter of the wavelength, since longer combined lengths make the antenna structure more bulky.

Die Zusatzantenne mit der Schraubenfeder 16 und dem zylindrischen Batterieleiter 14c steht im wesentlichen senkrecht zu einer die Schleifenantenne 13 enthaltenden Ebene und ist im wesentlichen entlang einer Linie angeordnet, die den Mittelpunkt der Schleifenantenne 13 senkrecht schneidet. Anders ausgedrückt schneidet die Mittellinie der Batterie im wesentlichen senkrecht den Schleifenmittelpunkt der Schleifenantenne 13. Bei einer Anordnung des Radiogeräts gemäß Fig. 8A, bei der die die Schleifenantenne 13 enthaltende Ebene parallel zur vertikal polarisierten Welle A liegt, arbeitet die Schleifenantenne 13 somit wie die herkömmliche Antenne (Fig. 1) und induziert einen größten Strom, während die Zusatzantenne einen geringsten Strom induziert. Ist andererseits das Radiogerät gemäß Fig. 8B so angeordnet, daß die Mittellinie der Batterie 14 parallel zur vertikal polarisierten Welle A verläuft, arbeitet die Zusatzantenne als Hauptantenne und induziert einen größten Strom, während die Schleifenantenne 13 einen geringsten Strom induziert. Da die Zusatzantenne, insbesondere die Verlängerungsspule 16, induktiv mit der Schleifenantenne 13 gekoppelt ist, tritt auch dann keine Verschlechterung der Signalempfangsempfindlichkeit auf, wenn die Schleifenantenne 13 so angeordnet ist, daß sie einen geringsten Strom induziert.The additional antenna with the coil spring 16 and the cylindrical battery conductor 14c is substantially perpendicular to a plane containing the loop antenna 13 and is arranged substantially along a line that perpendicularly intersects the center of the loop antenna 13. In other words, the center line of the battery intersects the loop center of the loop antenna 13 substantially perpendicularly. When the radio device is arranged according to Fig. 8A, in which the plane containing the loop antenna 13 is parallel to the vertically polarized wave A, the loop antenna 13 thus works like the conventional antenna (Fig. 1) and induces a maximum current, while the additional antenna induces a minimum current. On the other hand, if the radio set is arranged as shown in Fig. 8B so that the center line of the battery 14 is parallel to the vertically polarized wave A, the auxiliary antenna functions as the main antenna and induces a largest current, while the loop antenna 13 induces a smallest current. Since the auxiliary antenna, particularly the extension coil 16, is inductively coupled to the loop antenna 13, no deterioration in the signal reception sensitivity occurs even if the loop antenna 13 is arranged so as to induce a smallest current.

In Fig. 9 ist die horizontale Empfindlichkeit für Rufsignale im Freiraum gemäß der Erfindung dargestellt. Die Kurve von Fig. 9 wird unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Antenne gewonnen, die in einem Rufempfänger angebracht ist und ein Signal mit einer Frequenz von 900 MHz empfängt. Eine Vollinie A2 bezeichnet eine horizontale Empfindlichkeit, die für den Rufempfänger in der Anordnung gemäß Fig. 8A gemessen wird. Eine unterbrochene Linie B2 bezeichnet eine horizontale Empfindlichkeit, die für den Rufempfänger in der Anordnung von Fig. 8B gemessen wird. Aufgrund der Zusatzantenne tritt in beiden Fällen keine Verschlechterung auf.Fig. 9 shows the horizontal sensitivity for call signals in free space according to the invention. The curve of Fig. 9 is obtained by using an antenna according to the invention which is mounted in a pager and receives a signal having a frequency of 900 MHz. A solid line A2 indicates a horizontal sensitivity measured for the pager in the arrangement of Fig. 8A. A broken line B2 indicates a horizontal sensitivity measured for the pager in the arrangement of Fig. 8B. In both cases, no deterioration occurs due to the additional antenna.

Durch Vergleichen der Empfindlichkeit in einer gemeinsamen Richtung wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäße Antenne (Fig. 7) einen Gewinn von -10 dB relativ zu einem Halbwellendipol hat, während die bekannte Antenne (Fig. 1) einen Gewinn von -30 dB relativ zu einem Halbwellendipol hat. Somit kann der Antennengewinn erfindungsgemäß um etwa 20 dB verbessert werden.By comparing the sensitivity in a common direction, it was found that the antenna according to the invention (Fig. 7) has a gain of -10 dB relative to a half-wave dipole, while the known antenna (Fig. 1) has a gain of -30 dB relative to a half-wave dipole. Thus, the antenna gain can be improved by about 20 dB according to the invention.

In der Praxis beträgt die Wellenlänge bei 900 MHz etwa 33,3 Zentimeter, wovon ein Viertel rund 8,3 Zentimeter sind. Die Länge des negativen zylindrischen Leiters der Trockenbatterie beträgt etwa 4,2 Zentimeter. Somit liegt die wirksame Länge der Schraubenfeder 16 bei rund 4,0 Zentimetern. Ein Ende der Schraubenfeder kontaktiert den negativen Pol 14b der Batterie. Dieser Kontaktbereich der Schraubenfeder trägt nicht zu ihrer wirksamen Länge bei. Mit Ausnahme des Kontaktbereichs sollte der übrige Bereich möglichst dick ausgebildet werden, um die Induktanz zu verringern.In practice, the wavelength at 900 MHz is about 33.3 centimeters, of which a quarter is about 8.3 centimeters. The length of the negative cylindrical conductor of the dry battery is about 4.2 centimeters. Thus, the effective length of the coil spring 16 is about 4.0 centimeters. One end of the coil spring contacts the negative pole 14b of the battery. This contact area of the coil spring does not contribute to its effective length. With the exception of the contact area, the remaining area should be made as thick as possible in order to reduce the inductance.

Zusammenfassend gehört erfindungsgemäß zur Antennenstruktur eine Zusatzantenne, die mit der Schleifenantenne induktiv gekoppelt ist und eine Schraubenfeder sowie den negativen zylindrischen Leiter der Batterie aufweist, der senkrecht zu einer die Schleifenantenne enthaltenden Ebene steht. Auch bei einem geringeren Gewinn der Schleifenantenne infolge ihrer Richtwirkung kann somit eine solche Gewinnverringerung durch die Zusatzantenne kompensiert werden.In summary, according to the invention, the antenna structure includes an additional antenna that is inductively coupled to the loop antenna and has a helical spring and the negative cylindrical conductor of the battery, which is perpendicular to a plane containing the loop antenna. Even if the loop antenna has a lower gain due to its directional effect, such a reduction in gain can be compensated for by the additional antenna.

Claims

1. Portable radio device with a communication circuit structure (12) and with an antenna structure, which has:

a battery device (14) for supplying power to the radio device, the battery device (14) having a negative pole (14b) and a cylindrical conductor (14c) electrically connected to the negative pole (14b);

a loop antenna device (13) having one end connected to a common potential (12a) and the other end connected to the communication circuitry (12);

characterized in that the longitudinal axis of the battery device (14) is substantially perpendicular to a plane containing the loop antenna device (13) and that a coil spring device (16) is provided, one end of which is connected to the common potential and the other end of which is connected to the negative pole (14b), the coil spring device (16) being inductively coupled to the loop antenna device (13).

2. Apparatus according to claim 1, wherein the sum of the lengths of the coil spring means and the cylindrical conductor is substantially equal to an odd multiple of a quarter of a wavelength used by the radio apparatus.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the radio apparatus is used at 900 MHz and wherein the length of the coil spring means (16) is substantially equal to 4.0 centimeters and the length of the cylindrical conductor (14c) is substantially equal to 4.2 centimeters.

4. Device according to one of claims 1 to 3, wherein the radio device comprises:

receiver section means (62) for receiving a radio signal from the loop antenna means and for demodulating the radio signal to produce a demodulated signal;

a decoding device (63) for comparing a telephone number contained in the demodulated signal with a telephone number assigned to the radio device and for generating an alarm signal if they are identical; and an annunciator device (65) responsive to the alarm signal for generating an alarm tone.

5. The device of claim 4, wherein the annunciator (65) comprises a loudspeaker device and a driver device responsive to the alarm signal for driving the loudspeaker to generate the alarm sound.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, wherein the receiver section means comprises:

a resonance matching circuit means (70, 71) the input of which is connected to the other end of the loop antenna means, and an amplifier means (73) for amplifying the output of the resonance matching circuit means and for supplying the amplified signal to the decoding means.

7. Apparatus according to claim 6, wherein said resonance matching circuit means comprises: an adjustable capacitor (70) connected between the other end of said loop antenna means and the common potential; and a capacitor (71) connected between the other end of said loop antenna means and the input of said amplifier means.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, wherein the amplifier means comprises: a transistor (73) whose base, emitter and collector are connected to the output of the resonance matching circuit means, to the common potential and to the output of the amplifier means, respectively; a resistor (72) connected between the base and the battery means; and an inductance element (74) connected between the collector and the battery means.

9. Device according to one of claims 1 to 8, wherein the loop antenna device (13) is connected to a communication circuit via a resonance matching circuit; and

a second conductor is arranged along a straight line substantially perpendicular to a plane containing the loop antenna device, intersects the plane substantially at a center of the loop antenna device and has an electrical length in its longitudinal direction approximately equal to an odd multiple of a quarter of an operating wavelength, the second conductor comprising the negative electrode cylinder of the battery device and a spiral conductor, the spiral conductor contacting an outer surface of a portion of the cylinder to connect the negative potential of the battery device to the common potential of the communication circuit.

10. Device according to one of claims 1 to 9, which has a radio pager.

11. Device according to claim 10 with:

a receiver section means connected to the antenna structure for demodulating a radio signal to produce a baseband signal;

a decoding device for detecting a telephone number assigned to the page receiver from the baseband signal;

a reporting device that responds to the detection of the telephone number to generate an alarm signal;

wherein the battery device (14) is provided for supplying power to the receiver section device, the decoding device and the reporting device, the battery device comprises a dry battery and

the loop antenna device is connected between the receiver section device and the common potential of the receiver.

12. Device according to one of claims 2 to 11, wherein the number of the odd multiple is one.