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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Miniatur-und
Hochleistungsantenne, die für ein Funkgerät geeignet ist und die
aus einem geraden Antennenstab und einer Antennenspule oder
Spulenelement zusammengesetzt ist.
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Tragbare Funkgeräte, einschließlich Handtelefone, werden
heute verbreitet genutzt. Um die Tragbarkeit zu verbessern,
wird das Gehäuse dieser Art von Gerät kleiner und leichter. Eine
Antenne, die klein genug ist, um selbst in ein so kleines
Gehäuse zurückgeschoben zu werden, ist in verschiedenen Formen
vorgeschlagen worden. Die Voraussetzung für das Gerät, oder die
zweirichtungsübertragungseinrichtung, ist, daß es auf einen
Anruf reagieren kann, der von einer entfernten Station ausgeht,
selbst wenn die kleine Antenne in das Gehäuse zurückgeschoben
ist. Ferner gibt es einen steigenden Bedarf nach einer höheren
Antennenempfindlichkeit. Unter diesem Aspekt ist es üblich ge
worden, das Gerät mit einer eingebauten Antenne zusätzlich zu
der zurückschiebbaren Antenne zu versehen und sie wahlweise zu
benutzen. Jedoch ist es das Problem bei diesem Verfahren, daß
das Gerät einen komplizierten und unhandlichen Aufbau aufweist.
Um dieses Problem zu beseitigen, ist eine Antenne vorgeschlagen
worden, die aus einem geraden Antennenstab und einer kurzen
Antenne zusammengesetzt ist, die eine Verlängerungsspule
aufweist. In dieser Art von Antenne sind der Antennenstab und die
kurze Antenne koaxial miteinander verbunden, so daß nur die
kurze Antenne arbeitet, wenn der Antennenstab in einer
zurückgeschobenen Stellung gehalten wird.
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WO 92/16980 betrifft einen Antennenaufbau mit einem
streckbaren
Antennenelement. Ein Antennenaufbau mit einem
stabförmigen Antennenelement ist zur vorzugsweisen Benutzung in
tragbaren Telefonen angepaßt. Das stabförmige Antennenelement ist
angepaßt, um in einer Röhre zwischen einer ersten Stellung, in
der im wesentlichen das gesamte stabförmige Antennenelement aus
der Röhre herausragt und zur Abstrahlung beiträgt, und einer
zweiten Stellung, in der lediglich ein Teil des stabförmigen
Antennenelements aus der Röhre herausragt und zur Abstrahlung
beiträgt, verschiebbar beweglich zu sein. Das stabförmige
Antennenelement ist angepaßt, um in der Röhre aufgenommen zu
werden, um eine koaxiale übertragungsleitung bereitzustellen.
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Jedoch kann die herkömmliche Antenne der beschriebenen Art
keine wünschenswerte elektrische Eigenschaft erreichen, wenn
der Antennenstab aus dem Gehäuse des Geräts gezogen ist.
Überdies kann eine solche Antenne nicht klein genug sein, um die
effektive Nutzung des verfügbaren Raums in dem Gehäuse zu
fördem.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Antenne für ein Funkgerät bereitzustellen, die eine verbesserte
elektrische Eigenschaft aufweist, wenn ein gerader Antennenstab
aus dem Gehäuse des Geräts herausgezogen ist.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Antenne für ein Funkgerät bereitzustellen, die die
effektive Nutzung eines begrenzten Raums, der in dem Gerät verfügbar
ist, durch Verringerung der Gesamtlänge fördert, wenn ein
gerader Antennenstab in das Gehäuse zurückgeschoben ist.
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Eine erfindungsgemäße Antenne für ein Funkgerät weist eine
erste Peitschenantenne, die einen ersten in das Gehäuse des
Geräts zurückschiebbaren Abschnitt und einen zweiten dauernd
außerhalb des Gehäuses angeordneten Abschnitt aufweist, und eine
zweite Peitschenantenne auf, die ein Spulenelement in der Form
einer Verlängerungsspule aufweist, die eine vorherbestimmte
Anzahl von Windungen aufweist. Die zweite Peitschenantenne ist
koaxial am oberen Ende der ersten Peitschenantenne vorgesehen
und relativ zu der ersten Peitschenantenne und in ihrer axialen
Richtung verschiebbar. Der zweite Abschnitt der ersten
Peitschenantenne ist zwischen einer Stellung, wo ein Ende des
Spulenelements von einem Ende des zweiten Abschnitt gelöst ist,
und einer Stellung, wo das erstgenannte mit dem letzteren in
Eingriff ist, beweglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
klarer werden. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Teilschnittvorderansicht, die eine Antenne, die
die vorliegende Erfindung ausführt, in einer
herausgezogenen Stellung zeigt;
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Fig. 2 ein mit Fig. 1 verbundenes Schaltbild;
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Fig. 3 eine zu Fig. 1 ähnliche Ansicht, die die Antenne in
einer zurückgeschoben Stellung zeigt;
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Fig. 4 ein mit Fig. 3 verbundenes Schaltbild;
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Fig. 5 ein Schaltbild, das die spezifischen Abmessungen der
verschiedenen Abschnitte zeigt, die in der
Ausführungsform enthalten sind, wie sie in der
zurückgeschoben Stellung gemessen werden;
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Fig. 6 einen Schnitt, der eine herkömmliche Antenne in einer
herausgezogenen Stellung zeigt;
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Fig. 7 eine zu Fig. 6 ähnliche Ansicht, die die Antenne in
einer zurückgeschoben Stellung zeigt;
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Fig. 8 ein Schaltbild einer weiteren herkömmlichen Antenne in
einer herausgezogenen Stellung; und
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Fig. 9 eine zu Fig. 8 ähnliche Ansicht, die die Antenne in
einer zurückgeschoben Stellung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, wird ein
kurzer Bezug auf eine herkömmlichen Antenne kleiner Größe
genommen, die in den Figuren 6 und 7 gezeigt wird. Wie gezeigt,
wird die Antenne (die im folgenden als eine erste Antenne
bezeichnet wird) an dem Gehäuse 9 eines Funkgeräts angebracht und
setzt sich aus einem geraden Antennenstab 6 und einen kurzen
Antennenabschnitt 7 zusammen, der an der Spitze des Stabs 6
vorgesehen ist. Der Antennenstab 6 weist eine elektrische Länge
auf, die im wesentlichen ein Viertel der Resonanzwellenlänge
beträgt. Der kurze Antennenabschnitt 7 weist eine elektrische
Länge von im wesentlichen einem Viertel der Resonanzwellenlänge
auf. Eine Verlängerungsspule, oder Antennenspule, 70 ist in dem
Antennenabschnitt 7 angeordnet und weist eine vorherbestimmte
Anzahl von Windungen auf. Wie in Fig. 6 gezeigt, bilden, wenn
der Antennenstab 6 aus dem Gehäuse 9 gezogen ist, der
Antennenstab 6 und die Verlängerungsspule 70 in Kombination eine
Halbwellenantenne. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist, wenn der Antennenstab
6 in das Gehäuse 9 zurückgeschoben ist, nur der kurze
Antennenabschnitt 7 mit der Spule 70 außerhalb des Gehäuses 9 angeordnet
und dient als Vierteiwellenantenne. In den Figuren wird auch
eine Schaltplatine 80 und ein Einspeise-Abschnitt 8 gezeigt.
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Die Figuren 8 und 9 zeigen eine weitere herkömmliche Antenne
kleiner Größe (die im folgenden als eine zweite Antenne
bezeichnet wird). Dieselben oder ähnlich wie in der oben beschriebenen
Antenne aufgebauten Teile dieser Antenne werden mit den
gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und es wird keine detaillierte
Beschreibung derselben gegeben, um überflüssige Wiederholungen
zu vermeiden. Wie gezeigt, sind der Antennenstab 6 und die
Antennenspule oder das Spulenelement 70, wobei beide jeweils eine
Viertelwellenlänge aufweisen, physikalisch voneinander
getrennt. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird, wenn der Antennenstab 6
aus dem Gehäuse 9 herausgezogen ist, die Antenne am unteren Ende
des Antennenstabs 6 gespeist, mit dem Ergebnis, daß im
wesentlichen nur der Antennenstab 6 die Rolle einer Antenne spielt.
Wie in Fig. 9 gezeigt, wird, wenn der Antennenstab 6 in das
Gehäuse 9 zurückgeschoben ist, er vom Einspeiseabschnitt 8
getrennt, während gleichzeitig das untere Ende der Spule 70 in
Verbindung mit dem Einspeiseabschnitt 8 gebracht wird. In
diesem Zustand, dient nur die Spule 70 als eine kurze Antenne. In
den Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 4 eine
Anspassungsschaltung.
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Hinsichtlich des Aufbaus sind die oben beschriebenen ersten
und zweiten Antennen einfacher als gebräuchliche Antennen
kleiner Größe. Jedoch ist die elektrische Eigenschaft, die mit der
erster Antenne verfügbar ist, nicht wünschenswert, wenn der
Viertelwellenantennenstab 6 aus dem Gehäuse 9 gezogen ist. Ein
weiteres Problem mit der ersten Antenne ist, daß der Gewinn
niedrig ist, da die Spule 70 die elektrische Leistung des
Antennenstabs 6 herabsetzt. Es ist äußerst schwierig, dieses
Problem zu beseitigen. In der zweiten Antenne ist die Spule 70 um
einen vorherbestimmten Abstand von der Spitze des Antennenstabs
6 beabstandet. Daher benötigt die zweite Antenne einen
zusätzlichen Raum zur Unterbringung in dem Gehäuse 9. Überdies weisen
beide der ersten und zweiten Antennen einen Nachteil auf, daß
die Gesamtlänge des Antennenstabs 6 und der Spule 70 konstant
ist und nicht wenn benötigt verringert werden kann.
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Bezugnehmend auf die Figuren 1-5 wird eine Antenne
beschrieben,
die die vorliegende Erfindung ausführt. Die
veranschaulichende Ausführungsform gehört zu einem tragbaren
Handtelefon, das ein 900 MHz-Frequenzband verwendet. Wie gezeigt,
weist die Antenne eine Halbwellen-Peitschenantenne 2 (z.B. 167
mm wie in Fig. 5 gezeigt) und eine kurze
Viertelwellen-Peitschenantenne 3 (z.B. 25 mm wie in Fig. 5 gezeigt) auf, die an
der Spitze der Peitschenantenne 2 vorgesehen ist. Die
Peitschenantenne 3 ist koaxial mit und relativ zu der
Peitschenantenne 2 verschiebbar. Eine Verlängerungsspule oder ein
Spulenelement 31 ist in der Peitschenantenne 3 untergebracht und weist
eine vorherbestimmte Anzahl von Windungen auf. Die
Peitschenantenne 3 ist in eine Hülse 30 eingeschlossen, die aus Kunstharz
besteht. Eine Bohrung 33 ist in der Hülse 30 im Inneren der
Spule 31 ausgebildet. Ein oberer und ein unterer ringförmiger
Vorsprung 32 sind an der Wand der Hülse 30 ausgebildet, die die
Bohrung 33 definiert. Ein Loch ist durch den Boden der Hülse 30
zum Aufnehmen des oberen Endes der Peitschenantenne 2
ausgebildet.
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Die Peitschenantenne 2 ist ein flexibler Stab, der aus
Kunstharz besteht und darin einen flexiblen Antennenkern
aufweist. Ein bewegliches Verbindungsglied 20 ist an dem unteren
Ende der Peitschenantenne 2 befestigt und in leitender
Verbindung mit dem Antennenkern gehalten. Das bewegliche
Verbindungsglied 20 besteht aus Messing. Anschläge 21 und 22 sind jeweils
an dem unteren Ende und dem oberen Ende der Peitschenantenne 2
vorgesehen. Der obere Anschlag 22 wird in der Bohrung 33 über
das Loch in der Hülse 30 aufgenommen. Der untere Anschlag 21
wird in dem Gehäuse 1 des Telefons und verschiebbar tiefer in
das Gehäuse 1 weg von der oberen Wand des Gehäuses 1 aufgenom
men, das mit einer Öffnung ausgebildet ist. Ein zylindrischer
O-Ring 10 ist in der Öffnung der oberen Wand des Gehäuses 1
eingepaßt Ein Einspeiseabschnitt 12, der sich von der (nicht
gezeigten)schaltplatineerstreckt, ist mit dem O-Ring 10
verbunden. Ein hohles zylindrisches feststehendes Verbindungsglied
11 ist in den O-Ring 10 eingepaßt Wie in Fig. 1 gezeigt, stößt,
wenn die Peitschenantenne 2 aus dem Gehäuse 1 gezogen ist, der
untere Anschlag 21 gegen das feststehende Verbindungsglied 11.
In diesem Zustand ist das bewegliche Verbindungsglied 20
elektrisch mit dem Einspeiseabschnitt 12 über das feststehende
Verbindungsglied 11 und den O-Ring 10 verbunden. In Fig. 1
bezeichnet die Bezugsziffer 13 einen Einspeisepunkt.
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Wenn man insbesondere annimmt, daß der Benutzer des
Telefons die Hülse 3 genommen hat und die Peitschenantenne 3 aus
dem Gehäuse 1 gezogen hat. Dann ist der obere Anschlag 22 unter
den ringförmigen Vorsprung 32 gebracht. Folglich ist das untere
Ende der Spule 31 von der Spitze der Peitschenantenne 2
beabstandet und daher von der letztgenannten physikalisch und
elektrisch getrennt. Gleichzeitig wird die Peitschenantenne 2 vom
Einspeisepunkt 13 an deren unteren Ende gespeist. In diesem
Zustand arbeitet im wesentlichen nur die Peitschenantenne 2 als
eine Antenne, die die wünschenswerte elektrische Eigenschaft
aufweist, ohne durch die Spule 31 beeinflußt zu werden.
Insbesondere ist, wie in Fig. 2 gezeigt, die kurze Peitschenantenne
3 tatsächlich praktisch abwesend; nur die Peitschenantenne 2
ist mit einer Anpassungsschaltung 4 über den Einspeisepunkt 13
verbunden. Obwohl die Gesamtlänge der Peitschenantennen 2 und
3 maximal ist, ist es überhaupt nicht kritisch, da die
Peitschenantenne 2 in der ausgezogenen Stellung ist.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, beginnt, wenn der Benutzer die Hülse
30 der Peitschenantenne 3 nach unten drückt, die
Peitschenantenne 2 sich in das Gehäuse 1 zurückzuschieben. In diesem
Augenblick bewegt sich der obere Anschlag 22 zum oberen Ende der
Bohrung 33 über die unteren und oberen ringförmigen Vorsprünge
32. Dies bewirkt, daß das untere Ende der Spule 31 sich mit dem
oberen Ende der Peitschenantenne 2 überlappt und daher die Spule
31 und die Antenne 2 mechanisch und elektrisch koppelt. Die
Peitschenantenne 2 wird völlig in dem Gehäuse 1 aufgenommen,
während deren oberes Ende im Inneren des feststehenden
Verbindungsgliedes 11 angeordnet ist. Folglich wird die Spule 31 durch
kapazitive Kopplung gespeist. In diesem Zustand erwartet das
Telefon einen ankommenden Anruf, wobei im wesentlichen nur die
Spule 31 als eine Antenne arbeitet. Wie Fig. 5 in einem
Schaltbild zeigt, ist die Peitschenantenne 2 tatsächlich praktisch
abwesend; nur die kurze Peitschenantenne 3 ist an den
Einspeisepunkt 13 durch kapazitive Kopplung gekoppelt. In diesem Fall
ist die Gesamtlänge der Peitschenantennen 2 und 3 minimal und
kleiner als die Summe der Längen der Einzelantennen 2 und 3,
wodurch die effiziente Ausnutzung des begrenzten Raums des
Gehäuses 1 gefördert wird. Dies wird unter Bezugnahme auf die
konkreten Abmessungen in Fig. 5 deutlich zu verstehen sein.
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In der veranschaulichenden Ausführungsform wird, wenn die
Peitschenantenne 2 in der zurückgeschoben Stellung ist, das
drauf getragene bewegliche Verbindungsglied 20 in Kontakt mit
einem Metallerdungsglied 5 gehalten, das in einem
vorherbestimmten unteren Abschnitt in dem Gehäuse 1 angeordnet ist.
Durch das Verbinden des beweglichen Verbindungsgliedes 20 zur
Erde gelingt es, die Impedanz Z der Peitschenantenne 2 unendlich
zu machen und daher die Einspeisung in die Antenne 2 völlig zu
sperren.
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Hinsichtlich des in die Peitschenantenne 3 aufgenommenen
oberen Anschlags 22 und den ringförmigen Vorsprüngen 32, wenn
die Peitschenantenne 2 ausgezogen oder zurückgeschoben ist,
werden sie es dem Benutzer erlauben, mittels Tastsinns
festzustellen,
ob die Peitschenantenne 3 in der erwarteten Stellung
sitzt oder nicht.
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Wenn gewünscht, kann die Peitschenantenne oder der
Antennenstab 2 mit einer Teleskopanordnung versehen werden. Sowohl
die Peitschenantenne 2 als auch die Spule 31 können von jeder
gewünschten Wellenlänge sein, die fähig zur Durchführung von
Sendung und Empfang ist, z.B. eine viertel oder halbe
Wellenlänge. Ferner kann die verschiebbare Anordnung der
Peitschenantenne 2 und der Spule 31 durch einen Balgen oder eine
herkömmliche Anordnung für eine Stabantenne ausgeführt werden.
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Zusammengefaßt weist erfindungsgemäß eine Antenne eine
Antennenspule auf, die eine vorherbestimmte Anzahl von Windungen
aufweist und am oberen Ende eines geraden Antennenstabs
vorgesehen ist. Die Spule ist koaxial mit dem Antennenstab und
relativ zu ihm verschiebbar. Wenn die Spule nach oben gezogen
wird, wird das untere Ende der Spule von dem oberen Ende des
Antennenstabs wegbewegt und daher von dem letzteren mechanisch
und elektrisch getrennt. Insbesondere wenn der Antennenstab
ausgezogen wird, wird die Spule von der Spitze des Stabs
wegbewegt, während der Stab von dessen unterem Ende gespeist wird.
Als Ergebnis arbeitet im wesentlichen nur der Antennenstab als
eine Antenne, die eine wünschenswerte elektrische Eingenschaft
aufweist, ohne von der Spule beeinflußt zu werden. Dies trifft
auch zu, wenn der Antennenstab als eine Teleskopstabantenne
ausgeführt wird. Andererseits bewegt sich, wenn der
Antennenstab nach unten geschoben wird, die Spitze des Stabs in die
Spule über das untere Ende der Spule. Folglich werden
Antennenstab und Spule mechanisch und elektrisch gekoppelt.
Insbesondere wird die Gesamtlänge des Antennenstabs und der Spule weiter
vermindert. In diesem Zustand überlappt die Spule mit der Spitze
des Antennenstabs und wird durch kapazitive Kopplung über den
Einspeisepunkt gespeist, der an die Spitze des Stabes angrenzt.
In diesem Zustand arbeitet im wesentlichen nur die Spule als
eine Antenne. Die Antenne zeigt daher eine wünschenswerte
elektrische Eingenschaft, wenn sie aus dem Gehäuse eines Funkgeräts
gezogen ist und fördert zusätzlich die effiziente Nutzung des
begrenzten Raums, der in dem Gehäuse verfügbar ist.