DE69722590T2 - ANTENNE FÜR FREQUENZEN ÜBER 200 MHz - Google Patents

ANTENNE FÜR FREQUENZEN ÜBER 200 MHz Download PDF

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08Helical antennas

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  • Support Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Funkübertragungs-Handgerät mit einer an einen Transceiver im Gerät gekoppelten Antenne.
  • Von einer Antenne in einem zellularen oder schnurlosen Handtelefon wird in erster Linie gefordert, dass sie kompakt und rundstrahlend ist. Die Antenne eines im Frequenzbereich von 800 MHz bis 2 GHz arbeitenden Handgeräts ist typischerweise ein ausziehbarer Stab mit einer Länge, die im ausgezogenen Zustand gleich einem Viertel der Wellenlänge ist, oder ein gewundener Draht mit einigen Windungen. Gewöhnlich wird die Antenne teilweise im Handgerät montiert und steht teilweise am dem Hörer benachbarten Ende des Geräts hervor. Eine Schwierigkeit bei Funkübertragungs-Handgeräten ist die empfundene Gesundheitsgefahr, die mit der ausgedehnten Bestrahlung des Kopfs des Benutzers durch die nahe bei der Antenne erzeugten elektrischen und magnetischen Felder verbunden ist. Typischerweise werden 90 der abgestrahlten Leistung vom Kopf absorbiert, insbesondere von blutreichen Teilen wie Ohren und Lippen. Die Absorption der Strahlung durch den Kopf kann auch, abhängig von der Orientierung des Handgeräts und des Benutzers zur nächsten Basisstation, zu Ineffizienz der Strahlung und folglich zur Verminderung der Reichweite des Handgeräts führen.
  • Zu den anderen Antennen für den Betrieb in dem von Zellulartelefonen benutzten Frequenzbereich (800 MHz bis 2 GHz) gehört die sogenannte umgekehrte F-Antenne. Diese hat zwei Resonanzpatche, von denen einer über dem anderen beabstandet ist. Die Antenne ist jedoch mechanisch sperrig.
  • In der US-A-5,854,608 (US-Anmeldung Serial No. 08/351,631) ist eine Miniaturantenne für die Satellitennavigation mit Elementen offenbart, die aus vier schraubenförmig gewundenen leitfähigen Bahnen auf der Außenfläche eines keramischen Materials mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 36 gebildet ist. Die schraubenförmigen Elemente sind hauptsächlich für den Empfang von zirkular polarisierten Signalen angeordnet.
  • Die WO-A-94/21001 (Motorola) offenbart ein Funktelefonhandgerät mit einem Funktransceiver, einem integrierten Hörer und einer schraubenförmigen, im Bereich des Hörers montierten Antenne.
  • Die EP-A-0521511 (Sharp KK) offenbart verschiedene schraubenförmige Backfire-Antennen zur Verwendung in einem Navigationssystem wie GPS. Die Antennen haben Luftkerne und umfassen mindestens eine Antenne, bei der Paare von gleich ausgedehnten und sich gegenüberliegenden schraubenförmigen Antennenelementen auf einem flexiblen Träger ausgebildet und mit einer den Kern durchsetzenden koaxialen Speiseleitung verbunden sind.
  • US-A-4442438 (Siwiak) offenbart eine zusammengesetzte Antenne, die aus einem mittengespeisten Halbwellendipol, gebildet aus einem Paar koaxialer schraubenförmiger Elemente mit mehreren Windungen, die von einem isolierenden Stab gehalten werden und sich vom Einspeisungspunkt aus in gegensätzliche Richtungen erstrecken, und aus einem länglichen Drahtelement, das sich vom Einspeisungspunkt axial durch eines der schraubenförmigen Elemente erstreckt und über dieses hinausragt, besteht.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antenne für ein Funkübertragungs-Handgerät bereitzustellen, die eine verminderte Strahlung in den Kopf des Benutzers ergibt.
  • Erfindungsgemäß ist ein Funkverbindungsgerät mit einer Antenne, die eine Antennenelementstruktur mit einem Paar Antennenelementen umfasst, die sich gleich ausdehnend in einer entgegenge setzten Anordnung angeordnet und miteinander unter Bildung einer Schleife verbunden sind, wobei die Antenne einen elektrisch isolierenden Kern umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ein Handgerät mit einem Funktransceiver und einem integrierten Kopfhörer zum Ausrichten von Schallenergie von einer Innenfläche des Geräts, die beim Gebrauch an das Ohr des Benutzers angelegt wird, ist; die Antenne an den Transceiver gekoppelt und im Bereich des Kopfhörers angebracht ist; der Antennenkern aus einem festen Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante größer als 5 ist, wobei die Antennenelemente auf der oder angrenzend an die Außenfläche des Kerns angeordnet sind; die Antennenelementstruktur eine Strahlungscharakteristik mit einer Nullstelle in transversaler Richtung zu den Antennenelementen hat und die Antenne so im Gerät montiert ist, dass die Nullstelle im Wesentlichen senkrecht zur Innenfläche des Geräts ausgerichtet ist, um den Strahlungspegel in Richtung des Benutzerkopfs zu vermindern. In einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verbindungsgerät ist der Antennenkern zylindrisch mit einer Mittenachse und die Antennenelemente sind gleich ausgedehnt, wobei jedes Antennenelement sich zwischen axial beabstandeten Positionen auf der zylindrischen Außenfläche des Kerns erstreckt. Bevorzugt sind die Antennenelemente metallische Bahnen, die auf dem Kern abgeschieden oder aufgeklebt und so angeordnet sind, dass an jeder der beabstandeten Positionen die entsprechenden beabstandeten Abschnitte der Elemente sich im Wesentlichen diametral gegenüberstehen. Alle beabstandeten Abschnitte liegen im Wesentlichen in einer einzigen Ebene, welche die Mittenachse des Kerns enthält, und die Abschnitte an einer der beabstandeten Positionen sind durch einen Verbindungsleiter zur Bildung der Schleife durch Querelemente, die sich an einer Stirnseite des Kerns allgemein radial erstrecken, miteinander verbunden. Die Speiseverbindungen können an eine koaxiale Speisestruktur angeschlossen sein. Die Strahlungscharakteristik der bevorzugten Antenne hat ein Paar Nullstellen, die auf jeder Seite der Ebene senkrecht ausgerichtet sind. Mit Ausnahme der Nullstellen ist die Stahlungscharak teristik rundstrahlend.
  • Die oben beschriebene Anordnung ermöglicht, dass die Intensität der in den Kopf des Benutzers eingekoppelten Strahlung wesentlich vermindert wird. Bei den für den Telefongebrauch interessanten Frequenzen (im Bereich von 800 bis 900 und von 1800 bis 2000 MHz) kann die Antenne so konstruiert werden, dass sie besonders kompakt ist. Beispielsweise kann eine im Frequenzbereich von 1880 bis 1900 MHz arbeitende DECT (Digital European Cordless Telephone)-Antenne typischerweise eine Länge von 20,2 mm und einen Durchmesser von 5 mm haben, wenn man ein dielektrisches Material mit εr = 36 verwendet.
  • Wenn der Antennenkern die Form eines trommel- oder stabförmigen Zylinders hat und mit einem Paar sich gleich ausdehnender Antennenelemente, deren Enden in der die Mittenachse enthaltenden Ebene liegen, ist die Ebene bevorzugt parallel zur Innenfläche des Geräts. Die Ausrüstung der Antenne mit einer Falle oder einem Balun in Form einer metallisierten Hülse erlaubt nicht nur, dass die Antenne in einem im Wesentlichen symmetrischen Zustand gespeist wird, sondern vermindert auch die Wirkung der vom Gerät dargestellten vergleichsweise geringen Masse und liefert eine brauchbare Oberfläche für die sichere Montage der Antenne, z. B. durch Löten oder Klemmen.
  • Zur physikalischen und elektrischen Stabilität kann das Kernmaterial ein Keramikmaterial sein, z. B. ein keramisches Mikrowellenmaterial wie ein Material auf Zirkoniumtitanatbasis, Magnesiumcalciumtitanat, Bariumzirkoniumtantalat und Bariumneodymtitanat, oder eine Kombination aus diesen. Die bevorzugte relative Dielektrizitätskonstante (εr) ist oberhalb von 10 oder eher 20, wobei bei Verwendung von Material auf Zirkoniumtitanatbasis eine Zahl von 36 erreichbar ist. Solche Materialien haben einen vernachlässigbaren dielektrischen Verlust, weshalb die Antennengüte Q mehr durch den elektrischen Widerstand der Antennenelemente als durch den Kernverlust bestimmt wird.
  • Bei einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform hat die Antenne einen zylindrischen Kern aus festem Material mit einer axialen Ausdehnung, die mindestens so groß wie sein Außendurchmesser ist, wobei die diametrale Ausdehnung des festen Materials mindestens 50% des Außendurchmessers beträgt. So kann der Kern die Form eines Rohrs mit vergleichsweise engem axialem Durchlass sein, dessen Durchmesser höchstens die Hälfte des Gesamtdurchmessers beträgt.
  • Obwohl die Antennenelemente bevorzugt schraubenförmig sind, wobei jedes Elemente eine halbe Windung um den Kern ausführt, kann man die Elemente auch so ausbilden, dass sie parallel zur Mittenachse sind und erhält immer noch eine Strahlungscharakteristik mit einer quer zur Achse ausgerichteten Nullstelle wie bei der oben beschriebenen Antenne mit schraubenförmigen Elementen.
  • Bei der bevorzugten Antenne werden die Antennenelemente vom distalen Ende gespeist, wobei der Kern einen zentralen Durchlass aufweist, der eine sich vom proximalen oder Befestigungsende sich erstreckende und am distalen Ende austretende Speisestruktur aufnimmt, an dem radiale Elemente die Antennenelemente auf der zylindrischen Kernaußenfläche an den Innen- bzw. Außenleiter der Speisestruktur ankoppeln. Der Verbindungsleiter kann dann ringförmig sein und wird vorteilhaft durch eine zylindrische Hülse auf der Außenfläche des proximalen Kernteils gebildet.
  • Die Auswahl der Konfiguration der Antennenelemente beeinflusst die Bandbreite der Antenne insofern, als die Verwendung schraubenförmiger Elemente in Richtung auf eine Vergrößerung der Bandbreite im Vergleich mit zur Mittenachse des Kerns parallelen Antennenelementen wirkt.
  • Andere Merkmale bevorzugter erfindungsgemäßer Verbindungsgeräte sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
  • Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine isometrische Ansicht einer Antenne für die Verwendung in einem erfindungsgemäßen Funkverbindungsgerät ist;
  • 2 ein Diagramm ist, das die Strahlungscharakteristik der Antenne aus 1 veranschaulicht;
  • 3 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Handtelefons, das eine Antenne umfasst, ist und
  • 4 eine isometrische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Antenne ist.
  • In 1 weist eine erfindungsgemäße Antenne 10 zur Verwendung in einem Funkverbindungs-Handgerät eine Antennenelementstruktur mit zwei sich längs erstreckenden Antennenelementen 10A, 10B auf, die als metallische Leiterbahnen auf der zylindrischen Außenfläche eines keramischen Kerns 12 ausgebildet sind. Der Kern 12 hat einen axialen Durchlass 14 mit einer metallischen Innenauskleidung 16, und der Durchlass nimmt einen axialen inneren Speiseleiter 18 auf. Innenleiter 18 und Auskleidung 16 bilden in diesem Fall eine Speisestruktur zum Ankoppeln einer Speiseleitung an die Antennenelemente 10A, 10B an einer Speiseposition auf der distalen Stirnfläche 12D des Kerns. Die Antennenelementstruktur umfasst auch entsprechende radiale Antennenelemente 10AR, 10BR, die als metallische Bahnen auf der distalen Stirnfläche 12D ausgebildet sind und die diametral sich gegenüber liegenden Enden 10AE, 10BE der entsprechenden sich längs erstreckenden Elemente 10A, 10B mit der Speisestruktur verbinden. Die anderen Enden 10AF, 10BF der Antennenelemente 10A, 10B liegen sich ebenfalls diametral gegenüber und sind durch einen ringförmigen gemeinsamen virtuellen Masseleiter 20 in Form einer den proximalen Endabschnitt des Kerns 12 umgebenden plattierten Hülse verbunden. Diese Hülse 20 ist wiederum durch die Plattierung 22 auf der proximalen Stirnseite 12P des Kerns 12 mit der Auskleidung 16 des axialen Durchlasses 14 verbunden.
  • Bei dieser bevorzugten Ausführungsform bedeckt die Hülse 20 den proximalen Abschnitt des Antennenkerns 12 und umgibt so die Speisestruktur 16, 18, wobei das Material des Kerns 12 den gesamten Raum zwischen Hülse 20 und metallischer Auskleidung 16 des Durchlasses 14 ausfüllt. Die Hülse 20 bildet einen Zylinder, der durch die Plattierung 22 der proximalen Stirnfläche 12P des Kerns 12 mit der Auskleidung 16 verbunden ist, wobei die Kombination aus Hülse 20 und Plattierung 22 einen Balun bildet, sodass in der durch die Speisestruktur 16, 18 gebildeten Übertragungsleitung erzeugte Signale zwischen einem unsymmetrischen Zustand am proximalen Ende der Antenne und einem symmetrischen Zustand an einer axialen Position etwa in der Ebene der Oberkante 20U der Hülse 20 umgewandelt werden. Um diese Wirkung zu erreichen, ist die axiale Länge der Hülse 20 so bemessen, dass in Gegenwart des darunterliegenden Kernmaterials mit relativ hoher Dielektrizitätskonstante der Balun bei der Betriebsfrequenz der Antenne eine elektrische Länge von λ/4 hat. Da das Kernmaterial der Antenne eine verkürzende Wirkung hat, ist der Ringspalt um den Innenleiter 18 mit einem isolierenden dielektrischen Material 17 von relativ geringer Dielektrizitätskonstante ausgefüllt und die Speisestruktur distal von der Hülse 20 hat eine kurze elektrische Länge. Im Ergebnis sind die Signale in der Speisestruktur 16, 18 an einem Punkt distal zur Kante 20U der Hülse 20 zumindest annähernd symmetrisch.
  • Eine weitere Wirkung der Hülse 20 ist, dass für Signale im Bereich der Betriebsfrequenz der Antenne die Randwulst 20U der Hülse 20 von der durch den Außenleiter 16 der Speisestruktur dargestellten Masse wirksam isoliert ist. Das bedeutet, dass zwischen den Antennenelementen 10A, 10B umlaufende Ströme auf die Randwulst 20U begrenzt sind und die aus der Antennenelementstruktur gebildete Schleife isoliert ist. Die Hülse 20 wirkt also als isolierende Falle.
  • Bei dieser Ausführungsform haben die sich längs erstreckenden Elemente 10A, 10B gleiche Länge, wobei jedes die Form einer einfachen Schraubenlinie hat, die eine halbe Windung um die Achse 12A des Kerns 12 ausführt.
  • Die Antennenelemente 10A, 10B sind mit dem Innenleiter 18 bzw. der äußeren Auskleidung 16 der Speisestruktur durch ihre entsprechenden radialen Elemente 10AR, 10BR verbunden. Man sieht dann, dass die schraubenförmigen Elemente 10A, 10B, die radialen Elemente 10AR, 10BR und die Hülse 20 gemeinsam eine leitfähige Schleife auf der Außenfläche des Kerns 12 bilden, wobei die Schleife am distalen Ende des Kerns durch eine Speisestruktur gespeist wird, die sich durch den Kern vom proximalen Ende her erstreckt und zwischen den Antennenelementen 10A, 10B liegt. Folglich hat die Antenne eine endgespeiste bifilare Wendelstruktur.
  • Man bemerkt, dass alle vier Enden 10AE, 10AF, 10BE, 10BF der Antennenelemente 10A, 10B in einer gemeinsamen, die Achse 12A des Kerns 12 enthaltenden Ebene liegen. Diese gemeinsame Ebene wird durch die unterbrochene Linie 24 in 1 bezeichnet. Die Speiseverbindung zur Antennenelementstruktur liegt ebenfalls in der gemeinsamen Ebene 24. Die Antennenelementstruktur ist so konfiguriert, dass das Integral der in den Elementabschnitten der Struktur durch eine in die Antenne aus einer Richtung 28 normal zur Ebene 24 einfallende Welle mit planarer Wellenfront induzierten Ströme sich an der Einspeisungsposition, d. h. dort, wo die Speisestruktur 16, 18 an die Antennenelementstruktur angeschlossen ist, zu Null addiert. In der Praxis sind die beiden Elemente 10A, 10B auf jeder Seite der Ebene 24 gleich angeordnet und gleich gewichtet, wodurch sich vekto rielle Symmetrie um die Ebene ergibt. Jedes Element 10A, 10B kann als aus einer Vielzahl von Teilstücken zusammengesetzt betrachtet werden, von denen jedes einem entsprechenden komplementären Teilstück des anderen der Elemente 10A, 10B im gleichen Abstand von der Mittenachse 12A diametral gegenüberliegt.
  • Die Antennenelementstruktur mit den schraubenförmigen Elementen 10A, 10B mit halber Windung wirkt ähnlich wie eine einfache planare Schleife und hat eine Nullstelle in der Strahlungscharakteristik in der Richtung quer zur Achse 12A und senkrecht zur Ebene 24. Wie in 2 gezeigt, hat daher die Strahlungscharakteristik sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Ebene quer zur Achse 12A angenähert die Form einer Acht. Die Ausrichtung der Strahlungscharakteristik in Bezug auf die isometrische Ansicht in 1 wird durch das Koordinatensystem mit den Achsen X, Y und Z in den 1 und 2 gezeigt. Die Strahlungscharakteristik hat zwei Nullstellen oder Kerben, auf jeder Seite der Antenne eine, die beide auf die Linie 28 in 1 zentriert sind.
  • Die Antenne findet besondere Anwendung bei Frequenzen zwischen 200 MHz und 5 GHz. Durch ihre Strahlungscharakteristik eignet sich die Antenne besonders für Handverbindungsgeräte wie zellulare oder schnurlose Handtelefone, wie in 3 gezeigt. Um eine der Nullstellen der Strahlungscharakteristik in die Richtung des Kopfs des Benutzers auszurichten, wird die Antenne so montiert, dass ihre Mittenachse 12A (siehe 3) und die Ebene 24 (siehe 1) parallel zur Innenfläche 30I des Handgeräts 30 sind, insbesondere zur Innenfläche 30I im Bereich des Hörers 32. Auch verläuft die Achse 12A, wie gezeigt, in Längsrichtung des Handgeräts 30. Wiederum ist die relative Ausrichtung der Antenne, ihrer Strahlungscharakteristik und des Handgeräts 30 offensichtlich durch Vergleich des Koordinatensystems X, Y, Z in 3 mit der Darstellung des Koordinatensystems in den 1 und 2.
  • Für den Kern 12 der Antenne bevorzugt ist ein Material auf Basis von Zirkoniumtitanat. Dieses Material hat eine relative Dielektrizitätskonstante von 36 und ist auch wegen seiner Dimensionsstabilität und elektrischen Stabilität bei Temperaturänderungen bekannt. Der dielektrische Verlust ist vernachlässigbar. Der Kern kann durch Extrusion oder Pressen hergestellt werden.
  • Die Antennenelemente 10A, 10B, 10AR, 10BR sind auf die Außenfläche und die distale Stirnflächen des Kerns 12 aufgeklebte metallische Leiterbahnen, wobei jede Bahn über ihre wirksame Länge eine Breite von mindestens dem Vierfachen ihrer Dicke hat. Die Bahnen können gebildet werden, indem man die Oberflächen des Kerns 12 zunächst mit einer Metallschicht plattiert und diese dann selektiv wegätzt, um den Kern entsprechend einem in einer photographischen Schicht angebrachten Muster freizulegen, ähnlich wie man sie beim Ätzen von gedruckten Schaltungen anwendet. Alternativ kann das metallische Material durch selektive Abscheidung oder durch Druckverfahren angebracht werden. In jedem Fall führt die Ausbildung der Bahnen als integrale Schicht auf der Außenfläche des dimensionsstabilen Kerns zu einer Antenne mit dimensionsstabilen Antennenelementen.
  • Mit einem Kernmaterial von wesentliche höherer relativer Dielektrizitätskonstante als Luft, z. B. εr = 36, hat eine Antenne wie oben beschrieben für das DECT-Band im Bereich von 1880 bis 1900 MHz typischerweise einen Kerndurchmesser von etwa 5 mm und die sich längs erstreckenden Antennenelemente 10A, 10B haben eine Ausdehnung in Längsrichtung (d. h. parallel zur Mittenachse 12A) von etwa 12,7 mm. Die Breite der Elemente 10A, 10B ist etwa 0,3 mm. Für 1890 MHz liegt die Länge der Balunhülse 20 typischerweise im Bereich von 7,5 mm oder weniger. Durch die Betriebswellenlänge λ in Luft ausgedrückt sind diese Abmessungen für die Längs-(axiale)ausdehnung der Elemente 10A, 10B: 0,08 λ, für den Kerndurchmesser: 0,0315 λ, für die Balunhülse: 0,047 λ oder weniger und für die Bahnbreite: 0,00189 λ. Die genauen Ab messungen der Antennenelemente 10A, 10B können im Entwurfsstadium durch Probieren ermittelt werden, indem man Eigenwert-Verzögerungsmessungen durchführt.
  • Anpassungen der Abmessungen der plattierten Elemente während der Herstellung der Antenne können durchgeführt werden, wie in der vorerwähnten US-A-5,854,608 mit Bezug auf die dortigen 3 bis 6 beschrieben.
  • Die geringe Größe der Antenne macht sie besonders geeignet für Handgeräte wie Mobiltelefone und andere persönliche Kommunikationsgeräte. Die plattierte Balunhülse 20 und/oder die plattierte Schicht 22 auf der proximalen Stirnfläche 12P des Kerns 12 ermöglicht eine direkte Montage der Antenne auf einer gedruckten Schaltung oder auf einer anderen Grundstruktur auf besonders sichere Weise. Wenn die Antenne endmontiert werden soll, kann typischerweise die proximate Stirnfläche 12P auf eine Masseebene auf der Oberseite einer Platine gelötet werden, wobei der Speiseinnenleiter 18 direkt durch ein plattiertes Loch in der Platine zum Verlöten mit einer Leiterbahn auf der Unterseite hindurchtritt. Alternativ kann die Hülse 20 an eine sich parallel zur Achse 12A erstreckende Masseebene einer Platine angelötet oder angeklemmt werden, wobei der die Antennenelemente 10A, 10B tragende distale Teil der Antenne sich über einen Rand der Masseebene hinaus erstreckt. Man kann die Antenne 10 völlig innerhalb des Handgeräts oder teilweise herausragend, wie in 3 gezeigt, montieren.
  • Eine alternative erfindungsgemäße Antenne zur Verwendung als Teil eines Funkverbindungs-Handgeräts ist in 4 gezeigt.
  • Die auf die zylindrische Oberfläche des Kerns 12 plattierten Antennenelemente 10A, 10B sind, bezugnehmend auf 4, in diesem Fall parallel zur Mittenachse 12A auf deren gegenüberliegenden Seiten. Wie in der Ausführungsform nach 1 sind die Antennenelemente 10A, 10B über radiale Elemente 10AR, 10BR auf der distalen Stirnfläche 12D des Kerns 12 an den Innen- bzw. Außenleiter 18, 16 der Speisestruktur angeschlossen. Wiederum bildet die Hülse 20 eine isolierende Falle, sodass ihre obere Randwulst zu einer Schleife gehört, die sich um den Kern herum von einer Speiseleitung 16 zur anderen 18 erstreckt. Ansonsten ist die Antenne nach 4 gleich der nach 1. Sie hat eine gleichartige Strahlungscharakteristik mit Nullstellen, die quer zur Mittenachse und senkrecht zu der die Elemente 10A, 10B und die Speisestruktur enthaltenden Ebene ausgerichtet sind.

Claims (31)

  1. Funkverbindungsgerät (30) mit einer Antenne (10), die eine Antennenelementstruktur mit einem Paar Antennenelementen umfasst, die sich gleich ausdehnend in einer entgegengesetzten Anordnung angeordnet und miteinander unter Bildung einer Schleife verbunden sind, wobei die Antenne einen elektrisch isolierenden Kern umfasst, dadurch gekennzeich net, dass das Gerät ein Handgerät mit einem Funktransceiver und einem integrierten Kopfhörer (32) zum Ausrichten von Schallenergie von einer Innenfläche (30I) des Geräts, die beim Gebrauch an das Ohr des Benutzers angelegt wird, ist; die Antenne (10) an den Transceiver gekoppelt und im Bereich des Kopfhörers angebracht ist; der Antennenkern aus einem festen Material mit einer relativen Dielektrizitätskonstante größer als 5 ist, wobei die Antennenelemente (10A, 10B) auf der oder angrerzend an die Außenfläche des Kerns (12) angeordnet sind; die Antennenelementstruktur eine Strahlungscharakteristik mit einer Nullstelle in transversaler Richtung zu den Antennenelementen hat und die Antenne so im Gerät (30) montiert ist, dass die Nullstelle im Wesentlichen senkrecht zur Innenfläche (30I) des Geräts ausgerichtet ist, um den Strahlungspegel in Richtung des Benutzerkopfs zu vermindern.
  2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkern (12) die Form eines Zylinders hat, dessen Mit tenachse (12A) im Bereich des Kopfhörers (32) im Wesentlichen parallel zur Innenfläche (30I) ist.
  3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente (10A, 10B) sich zwischen zwei axial beabstandeten Positionen auf dem Zylinder erstrecken, wobei die Enden (10AE, 10BE, 10AF, 10BF) der Antennenelemente sich an jeder dieser Positionen diametral gegenüberstehen und in einer Ebene (24) liegen, welche die Mittenachse (12A) enthält und die im Bereich des Kopfhörers (32) im Allgemeinen parallel zur Innenfläche (30I) des Geräts (30) ist.
  4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelementstruktur außerdem einen Verbindungsleiter (20) umfasst, der die Enden (10AF, 10BF) der Antennenelemente an einer der beabstandeten Positionen verbindet.
  5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente (10A, 10B) schraubenförmig und axial gleich ausgedehnt sind.
  6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Antennenelemente (10A, 10B) eine halbe Windung um die Mittenachse ausführen.
  7. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter durch eine leitfähige Hülse (20) gebildet wird, der den Zylinder unter Bildung einer isolierenden Falle umgibt, und dass die Antennenelemente (10A, 10B) an den anderen beabstandeten Positionen an eine den Kern (12) durchsetzende axiale Speisestruktur (1618) gekoppelt sind.
  8. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkern (12) aus einem festen Material ist, das den Hauptteil des von der Außenfläche des Kerns begrenzten Volumens einnimmt, und dass die Antennenelemente (10A, 10B) sich zwischen in Richtung der Mittenachse (12A) der Antenne beabstandeten Positionen erstrecken, wobei diese Elemente an den entsprechenden Enden unter Bildung einer leitfähigen Schleife um den Kern miteinander verbunden sind und die anderen Enden der Antennenelemente eine Speiseverbindung bilden.
  9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) die Mittenachse (12A) bestimmt und dass die Antennenelemente (10A, 10B) in axialer Richtung im Wesentlichen gleich ausgedehnt sind und jedes Element sich auf der oder angrenzend an die Außenfläche des Kerns zwischen axial beabstandeten Positionen erstreckt, so dass an jeder der beabstandeten Positionen die betreffenden beabstandeten Abschnitte (10AE, 10BE, 10AF, 10BF) der Antennenelemente im Wesentlichen in einer einzigen Ebene (24), welche die Mittenachse des Kerns enthält, liegen.
  10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) zylindrisch ist und die Antennenelemente (10A, 10B) gleiche Länge haben und schraubenförmig sind, wobei jedes zwischen den beabstandeten Positionen (10AE, 10BE, 10AF, 10BF) eine halbe Windung ausführt.
  11. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Integralfalle (20) angebracht ist, um einen im Wesentlichen symmetrischen Zustand an der Speiseverbindung zu fördern.
  12. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, umfassend eine den Kern durchsetzende und an die anderen Enden der Antennenelemente angeschlossene Speisestruktur (1618).
  13. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente (10A, 10B) an entsprechende radiale Abschnitte (10AR, 10BR) gekoppelt sind, die auf einem gemeinsamen Durchmesser liegen und die Antennenelementabschnitte an den anderen beabstandeten Positionen an die Speiseverbindung koppeln.
  14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine koaxiale Speisestruktur (1618) den Kern durchsetzt und mit den radialen Abschnitten am distalen Ende des Kerns verbunden ist.
  15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter (20) ringförmig und proximal an die Antennenelemente (10A, 10B) angeschlossen ist.
  16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter eine zylindrische leitfähige Hülse (20) auf dem proximalen Teil der Außenfläche des Kerns (12) umfasst und dass das proximale Ende der Hülse (20) mit dem äußeren Abschirmteil (16) der Speisestruktur verbunden ist.
  17. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente zu einer Schleife gehören, die ein Paar Seitenabschnitte (10A, 10B) und zwischen diesen sich erstreckende Querabschnitte (10AR, 10BR, 20U) aufweist, wobei die Enden (10AE, 10BE, 10AF, 10BF) der Seitenabschnitte die Ecken eines gedachten Rechtecks definieren und einer der Querabschnitte die Speiseverbindung enthält.
  18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenabschnitte (10A, 10B) sich zwischen ihren Enden an sich gegenüberliegenden Seiten der Rechteckebene erstrecken.
  19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilbereich eines jeden Seitenabschnitts (10A, 10B) einen entsprechenden komplementären Teilabschnitt im anderen Seitenabschnitt besitzt, wobei diese Paare komplementärer Teilbereiche gleich und sich gegenüberliegend zur Mittenachse des Rechtecks beabstandet sind.
  20. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente eine Schleife um den Kern bilden und so ausgebildet sind, dass im Bereich der Speiseverbindung und in einem Bereich entgegengesetzt zur Speiseverbindung, wobei diese Bereiche der Mittenachse (12A) der Antenne zugeordnet sind, die resultierenden Ströme in der Schleife in einer gemeinsamen Ebene (24) fließen, welche die Mittenachse enthält.
  21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente so ausgebildet sind, dass die resultierenden Ströme in den entsprechenden Bereichen in der gemeinsamen Ebene (24) in gleichen und parallelen Richtungen fließen.
  22. Gerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente so ausgebildet sind, dass die resultierenden Ströme in den entsprechenden Bereichen in der gemeinsamen Ebene (24) in parallelen, jedoch entgegengesetzten Richtungen fließen.
  23. Gerät nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente in dem der Speiseverbindung gegenüberliegenden Bereich Leiter (20U) umfassen, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene (24) zwischen Punkten erstrecken, die in der Ebene liegen und sich auf gegenüberliegenden Seiten der Mittenachse (12A) befinden.
  24. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Dielektrizitätskonstante des Kernmaterials größer als 10 ist.
  25. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Dielektrizitätskonstante des Kernmaterials größer als 20 ist.
  26. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, konfiguriert für eine Betriebsfrequenz im Bereich von 800 bis 900 MHz.
  27. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 25, konfiguriert für eine Betriebsfrequenz von 1800 bis 2000 MHz.
  28. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (10) an der Speiseverbindung eine symmetrische Antennenspeisung hat.
  29. Gerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleife bei der Betriebsfrequenz eine elektrische Länge von 360° hat.
  30. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne eine allgemein ringwulstförmige Strahlungscharakteristik hat.
  31. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelementstruktur eine verdrillte Schleife mit einem Paar schraubenförmigen, sich gleich um eine halbe Windung erstreckenden Elementen ist, die eine gemeinsame Achse haben und in einer sich gegenüberliegenden Konfiguration angeordnet sind, wobei die Enden der Elemente in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche die gemeinsame Achse enthält.
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