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Die Erfindung betrifft eine Antenne
für drahtlose
Kommunikationsgeräte
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 sowie eine Mobilstation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
8.
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Antennen, wie sie bekannterweise
in Mobilstationen zum Senden und Empfangen hochfrequenter Signale
verwendet werden, verfügen über eine Monopolantenne
und eine Wendelantenne. Um korrekten elektrischen Betrieb zu gewährleisten,
müssen
diese Antennen im freien Raum außerhalb des Gehäuses der
Mobilstation positioniert werden. Die hochfrequenten Signale zwischen
dem Funkteil der Mobilstation und der Antenne werden im Allgemeinen
durch Leiter und Verbinder übertragen.
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Eine Monopolantenne ist im Prinzip
ein gerader Leiter über
einer leitenden Ebene, im Wesentlichen rechtwinklig zu dieser, und
ihre Länge
hängt u. a.
vom Frequenzbereich des verwendeten Hochfrequenzsignals ab. GSM-Mobilkommunikations-Netzwerke
nutzen z. B. den 900-MHz-Frequenzbereich, in welchem Fall die entsprechenden
Wellenlängen
in Luft im Bereich von ungefähr
30 cm liegen. Dann sollte die Länge
des Antennendrahts, die typischerweise ungefähr λ/2 für eine Monopolantenne beträgt, ungefähr 15 cm
betragen. Bei praktischen Realisierungen kann die Länge des
Antennenleiters dadurch in gewissem Ausmaß verkürzt werden, dass eine sogenannte
Verlängerungsspule
in den Anpassungselementen der Antenne verwendet wird. Eine bekannte Realisierung
einer Monopolantenne in einer Mobilstation-gemäß dem Stand der Technik ist
dergestalt, dass der Antennenleiter innerhalb eines flexiblen oder
starren, schützenden
Rohrstücks
aus Isoliermaterial platziert wird, das ferner durch einen Verbinder an
der Mobilstation befestigt ist. Dieser Verbinder sorgt auch für elektrische
Verbindung zwischen der Antenne und dem Funkteil der Mobilstation.
Jedoch ist eine derartige Antenne im Vergleich zur Mobilstation
selbst lang, und wenn sie außerhalb
derselben platziert ist, ist sie für Beschädigungen anfällig, z.
B. durch einen Stoß beim
Herunterfallen.
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Eine andere bekannte Realisierung
einer Monopolantenne ist eine herausziehbare Konstruktion in solcher
Weise, dass der Antennenleiter oder dergle chen, der innerhalb des
Gehäuses
einer Mobilstation positioniert ist, aus der Mobilstation herausgezogen
werden kann, z. B. für
die Dauer eines Anrufs. Wenn der Antennenleiter im maximalen Ausmaß herausgezogen
ist, wird er verriegelt und gleichzeitig elektrisch mit dem Funkteil
der Mobilstation verbunden. Nach dem Anruf wird der Antennenleiter
im Allgemeinen in das Gehäuse
der Mobilstation zurückgeschoben.
Wenn sich jedoch der Antennenleiter vollständig innerhalb des Gehäuses der
Mobilstation befindet; ist die Signalverstärkung nicht so gut, wie sie
es andernfalls wäre,
was insbesondere im Fall eines schwachen Signals dazu führen kann,
dass die Verbindung zwischen dem Mobilkommunikationssystem und der
Mobilstation unterbrochen wird. Dann muss die Antenne aus dem Gehäuse der
Mobilstation herausgezogen werden, wenn diese im Mobilkommunikationssystem
angemeldet wird, um z. B. eingehende Anrufe zu empfangen.
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Jedoch verfügt eine derartige bewegliche Antenne über Teile,
die mechanisch abgenutzt werden, so dass es im Verlauf der Zeiterforderlich
werden kann, zumindestens einen Teil der Antennenelemente zu ersetzen.
In ähnlicher
Weise kann durch sorglose Handhabung der Mobilstation der Antennenleiter
beschädigt
werden, insbesondere beim Herausziehen oder Hereinschieben. Die
Abnutzung und das Abreißen
von Teilen sowie inkorrekte Handhabung der Antenne können auch,
zusätzlich
zum Erfordernis, Teile zu ersetzen, zu einer Beeinträchtigung
der Zuverlässigkeit
der Mobilstation führen.
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Eine Wendelantenne ist ein Leiter,
der zu einer links- oder rechtsgewickelten Spule gewickelt ist, die über einer
leitenden Ebene platziert ist. Die Wendelstruktur sorgt für eine kürzere Antenne
als sie bei der Monopolstruktur vorliegt, wenn der Betriebsfrequenzbereich
derselbe ist. Eine bekannte Realisierung einer Wendelantenne in
Mobilstationen gemäß dem Stand
der Technik ist dergestalt, dass der Antennenleiter innerhalb eines
schützenden
zylindrischen oder kegelförmigen
Teils aus Isoliermaterial platziert ist, das ferner durch einen
Verbinder an der Mobilstation befestigt ist. Dieser Verbinder sorgt
auch für
elektrische Verbindung zwischen der Antenne und dem Funkteil der
Mobilstation. Auch diese Konstruktion ist, da sie außerhalb
der Mobilstation platziert ist, anfällig für Beschädigungen, die z. B. durch ein
Herunterfallen der Mobilstation, und auch durch andere externe Stöße, hervorgerufen
werden.
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Da eine Außenantenne in einer Mobilstation für Beschädigung anfällig ist,
müssen
die Antenne selbst und die Befestigung derselben an der Mobilstation
beständig
und stark ausgebildet werden, was dem Versuch entgegenwirken kann,
optimale elektrische Eigenschaften für die Mobilstation zu erzielen, und
zu dem hin wird der Preis der Antenne erhöht. Hinsichtlich der Zusammenbauarbeiten
für die
Mobilstation bedeutet eine externe Antennenkonstruktion mehr Arbeitsstadien
und daher eine Kostenerhöhung dieser
Zusammenbauarbeiten. Die Antenne muss auch für Massenherstellung geeignet
sein, was bedeutet, dass die Verbindungen zwischen den Teilen der
Mobilstation und den verschiedenen Antennenteilen für automatischen
Zusammenbau geeignet sein müssen.
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Insbesondere bei kleinen Handtelefonen kann
sich die Außenantenne
nahe dem Kopf des Benutzers befinden, wenn er das Telefon verwendet, was
den elektrischen Betrieb der Antenne beeinflusst. In ähnlicher
Weise kann ein Teil der von der Antenne abgestrahlten elektrischen
Energie an den Kopf des Benutzers gekoppelt werden. Um diese eingekoppelte
Leistung zu verringern, muss die Außenantenne auf solche Weise
platziert werden, dass sie so weit wie möglich vom Kopf des Benutzers
entfernt ist, wenn sich die Mobilstation in ihrer Betriebsposition
befindet. Auch dies führt
zu einigen Einschränkungen
hinsichtlich des Designs der Mobilstation.
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Eine Antenne, die dafür bekannt
ist, dass einige Nachteile eine Außenantenne vermieden sind, ist
die Luft-isolierte planare Inversions-F-Antenne (abgekürzt PIFA
= planar inverted F antenna). Diese Art einer Antenne ist in EP-A-0
757 405 offenbart.
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Eine PIFA-Antenne verfügt über eine
dünne, parallelogrammförmige Antennenplatte
aus einem leitenden Material wie Metall oder eine mit einem leitenden
Metall beschichtete Platte. Die Seitenlängen einer PIFA-Antenne hängen vom
Betriebsfrequenzbereich der Antenne ab. Wenn der Betriebsfrequenzbereich
ungefähr
880 bis 960 MHz beträgt,
betragen geeignete Abmessungen der PIFA-Platte ungefähr 50 mm
für die
langen Seiten und 25 mm für
die kurzen Seiten. Die Abmessungen der Antennenplatten sind proportional
zur Wellenlänge
im Betriebsfrequenzbereich. Das geeignete Frequenzband kann bei
einer PIFA-Antenne auch weiter als bei einer Wendelantenne gemacht
werden. Dann ist es auch einfacher, eine PIFA-Antenne in solcher
weise herzustellen, dass die Herstelltoleranzen dazu ausreichen, den
gewünschten
elektrischen Betrieb zu garantieren.
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Bei einer PIFA ist die Antennenplatte
im Wesentlichen parallel zur als Erdungsebene dienenden Struktur,
beabstandet von dieser platziert. Die Erdungsplatte kann z. B. ein
zumindest teilweise leitender Schutzkörper innerhalb der Mobilstation
sein. Eine kurze Seite der Antennenplatte ist durch einen Leiter
mit der Erdungsplatte kurzgeschlossen, und ein Hochfrequenzsignal
wird über
einen elektrischen Schaltkreis mit einer Kapazität und einer Induktivität, die in
Reihe geschaltet sind, in die Antennenplatte eingespeist. Die Kapazität und die
Induktivität
bilden einen Reihenresonanzkreis, dessen Resonanzfrequenz entsprechend
dem Betriebsfrequenzbereich der Mobilstation dimensioniert ist,
der z. B. ungefähr 880
bis 960 MHz beträgt.
Der Signaleinspeisepunkt an der Antennenplatte kann auf der kurzen
Seite der Platte, nahe der Kurzschlussstelle, liegen. Die Kapazität im Reihenresonanzkreis
liegt z. B. im Funkteil der Mobilstation, und die Induktivität ist zwischen
die Antennenplatte und den Funkteil gekoppelt.
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Das Frequenzband der Antenne hängt auch vom
Abstand zwischen der Erdungsebene und den verschiedenen Elementen
der Antennenplatte ab, so dass dann, wenn die Antennenplatte verstellt
wird, das Frequenzband der Antenne vom gewünschten Frequenzbereich weg
bewegt wird. Um dies zu verhindern, muss die Antennenplatte sicher
an einem Träger
befestigt werden. Innerhalb der Zusammenbauphase der Mobilstation
muss die Antennenplatte genau mit korrektem Abstand zur Erdungsebene
befestigt werden. Die Befestigung soll verhindern, dass sich die
Antennenplatte sowohl entlang ihrer Ebene als auch entlang der Richtung
rechtwinklig zur dieser in Bezug auf die Erdungsebene bewegt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
die oben genannten Nachteile bekannter Antennenstrukturen in Mobilstationen
zu beseitigen und eine Antenne für eine
Mobilstation zu schaffen, wobei diese Antenne, hinsichtlich der
Herstellung ihrer verschiedenen Teile, so einfach wie möglich ist
und sie, hinsichtlich des Zusammenbaus der Mobilstation, so einfach
und zuverlässig
wie möglich
zusammenbaubar ist. Die Antenne verfügt vorteilhafterweise über eine
PIFA-Antenne. Die erfindungsgemäße Antenne
ist durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 offenbart ist. Die erfindungsgemäße Mobilstation ist durch das
gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 8 offenbart
ist.
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Die fragliche Antenne verfügt über beträchtliche
Vorteile. Wenn diese Antenne verwendet wird, kann sie innerhalb
des Außengehäuses der
Mobilstation platziert werden, so dass sie innerhalb desselben gut
geschützt
ist und Mängel
vermieden werden können,
wie sie durch ein Herunterfallen der Mobilstation und eine Zerstörung der
Außenantenne
hervorgerufen werden. Dank der PIFA-Antenne kann das Gewicht der
Mobilstation verringert werden. Die PIFA- Antenne ist auch einfach, so dass, was
die Antenne betrifft, automatische Herstellung und automatischer
Zusammenbau bei der Herstellung und Produktion der Mobilstation
angewandt werden können. Ferner
besteht eine Tatsache, die zu Zuverlässigkeit der Mobilstation beiträgt, darin,
dass in der PIFA-Antenne
keine Teile benötigt
werden, die sich während des
Betriebs in Bezug zueinander bewegen und demgemäß abnutzen. Die elektrische
Verbindung der PIFA-Antenne mit einer internen gedruckten Leiterplatte
kann auch ohne große
und starke Verbinder realisiert werden.
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Die erfindungsgemäße Antenne ermöglicht es,
die Anzahl von Bearbeitungsstadien beim Zusammenbau zu verringern,
und sie ermöglicht
gleichzeitig eine genaue Positionierung der Antenne in Bezug auf
die Erdungsebene, was für
den Betrieb der Mobilstation wesentlich ist. Die Struktur der Antenne verhindert
auch, dass die Antennenplatte durch andere Teile der Antenne gehalten
wird, so dass externe Schläge,
wie Stöße, Positionsänderungen
und Bewegungen der Mobilstation die Dimensionierung der Antenne
nicht ändern,
insoweit der elektrische Betrieb betroffen ist. Hinsichtlich des
Zusammenbaus der Mobilstation ist die erfindungsgemäße Antenne zuverlässig und
einfach installierbar, so dass sie für Massenherstellung geeignet
ist.
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Die geringe Größe der Antenne und ihre Anpassbarkeit
an variierende Formen von Mobilstationen ermöglicht ein einfaches Layoutdesign.
Die Antenne kann in solcher Weise positioniert werden, dass sie
sich während
des Betriebs an der Rückseite der
Mobilstation in Bezug auf den Benutzer befindet, was im Vergleich
zu einer Außenantenne
bedeutet, dass beträchtlich
weniger Leistung an den Kopf des Benutzers gekoppelt wird. Gleichzeitig
wird der nachteilige Effekt des Kopfs während des Betriebs auf die elektrischen
Eigenschaften der Antenne verringert.
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Die Erfindung, wird unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen detaillierter beschrieben.
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1 zeigt
eine Explosionsansicht der Struktur einer Antenne gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2a zeigt
eine Draufsicht einer beispielhaften Struktur einer Antennenplattentafel,
wie sie bei der Herstellung der Antennenplatte gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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2b zeigt
eine perspektivische Ansicht der Antennenplatte gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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2c zeigt
eine perspektivische Ansicht der Struktur des Halterahmens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2d zeigt
einen vereinfachten Schnitt der Antenne gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, wobei sich die Antenne in einer Betriebspo-sition, d. h. in
einer Mobilstation installiert, befindet;
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3 zeigt
ein vereinfachtes Diagramm einer Speiseschaltung der Antenne;
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4 zeigt
eine Explosionsansicht der Struktur der Antenne gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung; und
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5 zeigt
einen vereinfachten Schnitt noch einer anderen vorteilhaften erfindungsgemäßen Antenne,
die in einer Mobilstation installiert ist.
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Die 1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Antenne 1 in
Verbindung mit einem drahtlosen Kommunikationsgerät wie einer
Mobilstation 2. Die Antenne 1 verfügt über eine
als ebener Strahler wirkende Antennenplatte 3. Die Mobilstation 2 verfügt über eine
Erdungsebene 4, die in vorteilhafter Weise aus einer Abschirmung
der Mobilstation mit elektromagnetischer Kompatibilität (EMC)
besteht, deren Aufgabe darin besteht, zu verhindern, dass von der
Mobilstation 2 möglicherweise erzeugte
Störsignale
in die Umgebung streuen und dass, andererseits, aus der Umgebung
herrührende Störsignale
dem Betrieb der Mobilstation 2 beeinflussen. Die Hochfrequenzsignal-Einspeisung
ist durch ein Einspeiseelement 5 gebildet, das zwischen
die Antennenplatte 3 und den Funkteil (3) gekoppelt ist. Die Antennenplatte 3 ist über ein
Erdungselement 6 mit der Erdungsebene 4 kurzgeschlossen,
so dass die Antenne 1 elektrisch eine Viertelwellenantenne ist.
Das Einspeiseelement 5 ist vorteilhafterweise eine Induktivität, und das
Erdungselement 6 ist ein Leiter, der elektrisch sowohl
mit der Antennenplatte 3 als auch der Erdungsebene 4 verbunden
ist, wenn die Antennenplatte an ihrem Ort installiert ist.
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Die 2a zeigt
eine Antennenplattentafel 8 für die in der 1 dargestellte Antenne 1 detaillierter,
und die 2b. zeigt eine
aus der Antennenplattentafel hergestellte Antennenplatte 3.
Die Antennenplattentafel 8 ist vorzugsweise eine flexible,
dünne Metallplatte,
oder eine elektrisch leitende Platte, wie eine mit einem leitenden
Material beschichtete Platte.
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Die als Strahler wirkende Antennenplatte 3 ist
eben und in vorteilhafter Weise wie ein Parallelogramm oder Vieleck
geformt. Um die Antennenplatte 3 genau an einem Halterahmen 10 zu
positionieren, sind Führungslöcher 9,
die klein im Vergleich zu dem Abmessungen der Antennenplatte 3 sind,
in diese eingestanzt oder eingebohrt. Bei dieser, in der 2a dargestellten bevorzugten
Ausführungsform verfügt die Antenne 1 auch über ein
Einspeiseelement 5, das aus derselben Tafel und vorzugsweise gleichzeitig
mit der Antennenplatte 3 durch Stanzen oder ein anderes
geeignetes Bearbeitungsverfahren hergestellt wird, sowie einem Erdungselement 6.
Das Einspeiseelement 5 wird unter Verwendung eines stufenförmigen Metallbands
hergestellt, wobei die Längen
der Stufen und die Breite des Bands in jeder Stufe vom gewünschten
elektrischen Betrieb abhängen.
Der Betrieb des Einspeiseelements 5 in Verbindung mit dem
Betrieb der Antenne 1 entspricht einer Induktivität, und die
Stärke
der Induktivität
hängt von den
Abmessungen und dem Betriebsfrequenzbereich des Einspeiseelements 5 ab.
Die Strukturlänge des
Erdungselements 6 und des Einspeiseelements 5 entspricht
zumindest dem Abstand ihres Befestigungspunkts innerhalb der Antennenplatte 3 vom entsprechenden
Befestigungspunkt im Funkteil 7 der Mobilstation, wie es
in der 1 durch eine
Signalleiter-Schnittstelle 15 und eine Erdungsleiter-Schnittstelle 16 dargestellt
ist, die in der leitenden Schicht der gedruckten Leiterplatte 14 ausgebildet
sind.
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Der Abstand der Antennenplatte 3 von
der Erdungsebene 4 kann in verschiede- nen Teilen der Antennenplatte 3 verschieden
sein. Die Antennenplatte kann z. B. gekrümmt sein, wie es in der Zeichnung
dargestellt ist. Die Krümmung
entspricht der Form der Abdeckkonstruktion 15, so dass
diese die Antennenplatte 3 gleichmäßig hält. Ersichtlicherweise ist
die Kapazität
zwischen der Antennenplatte 3 und der Erdungsebene 4 umso
größer, je
näher diese aneinander
platziert sind. Dies verringert die Resonanzfrequenz der Antenne 1 in
gewissem Ausmaß, was
berücksichtigt
werden muss, wenn die Antennenplatte 3 für den gewünschten
Betriebsfrequenzbereich dimensioniert wird.
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Bei dieser Ausführungsform verfügt die Antennenplatte 3 auch über Federelemente 11,
die aus der Antennenplattentafel 8 z. B. durch Stanzen
und Biegen hergestellt werden, und die an einer Seite der Antennenplatte
befestigt sind. Der Zweck der Federelemente 11 besteht
darin, die Antennenplatte 3 gegen die Innenfläche der
Antennenabdeckkonstruktion 12 so zu verstreben, dass die
flexible Antennenplatte 3 genau gegen den Halterahmen 10 gedrückt wird,
um zu gewährleisten,
dass der Abstand der Antennenplatte 3 gegen die Erdungsebene 4 korrekt
ist.
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Es ist ersichtlich, dass die Form
der Antennenplatte 3 von der Form eines Parallelogramms
und von der ebenen Form verschieden sein kann, so dass für ihre Positionierung
im Gerät
mehrere Alternativen bestehen. In ähnlicher Weise hängen die
Anzahl und die Positionierung der Federelemente 11 u. a.
von der Struktur des Halterahmens 10 ab. Außerdem kann,
was den elektrischen Betrieb betrifft, das Erdungselement 6 durch
einen gesonderten Erdungsleiter aus Metall ersetzt werden, und das
Einspeiseelement 5 kann durch einen gesonderten Einspeiseleiter
aus Metall ersetzt werden, der, wenn er zu einer Spule gewickelt
wird, hinsichtlich seines elektrischen Betriebs einer Drossel entspricht.
Ein Strahler kann auch dadurch hergestellt werden, dass als Antennenplatte 3 eine
geformte oder gegossene Kunststofffolie verwendet wird, die mit
einem elektrisch leitenden Material beschichtet ist, oder die z.
B. dadurch hergestellt wurde, dass eine elektrisch leitende Substanz
in ein Kunststoff-Ausgangsmaterial eingemischt wurde.
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Die erfindungsgemäße Antenne 1 kann
auch ohne Erdungselement realisiert werden, jedoch ist dann selbstverständlich die
Größe des Strahler
erhöht.
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Eine vorteilhafte Realisierung des
in der 2c dargestellten
Antennenhalterahmens 10 verfügt über einen durch Gießen hergestellten
ebenen Außenrahmen 10a aus
Kunststoff, mit dem eine Haltekonstruktion 10b, l0c verbunden
ist. Der Halterahmen 10 besteht aus einem Material, das
einen elektrischen Isolator bildet. Die Dicke des Halterahmens 10 kann
an verschiedenen Stellen variieren. Die Form des äußersten
Rahmens des durchgehenden Außenrahmens 10a im
Halterahmen 10 folgt vorteilhafterweise der Form der durch
ihn gehaltenen Antennenplatte 3.
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Der Halterahmen 10 verfügt über Führungsstifte 13,
die an seinem Außenrahmen 10a oder
seiner Haltekonstruktion 10b, l0c so angebracht
sind, dass sie im Wesentlichen rechtwinklig zur Ebene des Halterahmens 10 verlaufen.
Die Führungsstifte 13 sind
in solcher weise am Halterahmen platziert, dass sie beim Zusammenbauen
der Antenne 1 auf die Führungslöcher 9 an
entsprechenden Stellen in der Antennenplatte 3 treffen
und diese am Halterahmen 10 entlang der Hauptebene der
Antennenplatte 3 befestigen. Der Außenrahmen 10a des
Halterahmens oder dessen Haltekonstruktion 10b, l0c verfügt vorzugsweise über flexible
Verriegelungselemente 14, die im Halterahmen vorzugsweise
an Positionen liegen, die den Außenrändern der Antennenplatte 3 entsprechen,
vorteilhafterweise dergestalt, dass der Rand der Antennenplatte 3 durch
sie eingeklammert wird. Der Zweck der Verriegelungselemente 14 besteht
im Verriegeln des Halterahmens 10 an der Antennenabdeckungskonstruktion 12.
Dies wird z. B. dadurch bewerkstelligt, dass an jedem Verriegelungselement 14 ein
Zahn oder ein anderer klauenartiger Teil angebracht wird, der in
der Betriebsposition auf ein Gegenstück (nicht dargestellt), wie
eine Nut, in der Abdeckkonstruktion 12 trifft. Die flexible
Struktur der Verriegelungselemente 14 erleichtert es, dass der
klauenartige Teil weggeschoben wird und dann zurückkehrt, wenn der Halterahmen 10 in
der Abdeckkonstruktion 12 installiert ist. Dies hat z.
B. den Vorteil, dass die Antennenplatte 3 schnell installiert wird,
sie aber dennoch genau in Bezug auf den Halterahmen 10,
und demgemäß in Bezug
auf die Erdungsebene 4, positioniert wird. Die Abdeckkonstruktion 12 verfügt vorzugsweise über flexible
Gegenstücke 22,
die gegen die Fläche
der Antennenplatte 3 gedrückt werden, wenn diese installiert
wird.
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Der Halterahmen in der 2c verfügt auch für das Einspeiseelement 5 und
das Erdungselement 6 über
einen Halteträger 17,
an dem das Einspeiseelement 5 und das Erdungselement 6,
die aus der Antennenplattentafel 8 hergestellt wurden,
platziert werden, wenn die Mobilstation 4 installiert wird.
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Die oben beschriebene Antenne 1 wird
vorteilhafterweise dadurch an einer Mobilstation 2 angebracht,
dass die Abdeckkonstruktion 12 mit den oben genannten Strukturteilen
der Antenne 1 z. B. durch Schrauben oder unter Verwendung
irgendeines anderen bekannten Befestigungsverfahrens am Gehäuse 23 oder
der gedruckten Leiterplatte 14 der Mobilstation befestigt
wird. Die 2d zeigt einen
vereinfachten Schnitt der Antenne 1 gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung in der Betriebsposition, d. h. in einer Mobilstation 2 installiert.
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Als Beispiel werden Abmessungen für die Antenne 1 der 1, die in einer Mobilstation 2 des GSM-Mobilkommunikationssystems
zu verwenden ist, angegeben. Der Frequenzbereich beträgt ungefähr 880 bis
960 MHz, der Wellenlänge
von ungefähr 34
bis 31 cm entspricht. Die Größe der Antennenplatte 3 beträgt ungefähr 5 × 2,5 cm,
und der Abstand von der Erdungsebene beträgt an einem ersten Rand ungefähr 2 mm,
und er ist an einem zweiten Rand etwas größer. Die Länge des Erdungsleiters 6 beträgt ungefähr 11,5
mm, und er ist an einer Ecke der Antennenplatte 3 angeschlossen:
Das Einspeiseelement 5 ist ungefähr 4 mm entfernt vom Anschlusspunkt
des Erdungsleiters 6 mit einem Abstand von ungefähr 2 mm
vom Rand der Antennenplatte angeschlossen.
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Der Erdungsleiter 6 kann
auch in solcher Weise realisiert werden, dass er direkt mit der
Erdungsebene 4 verbunden ist, in welchem Fall ungefähr 2 mm
eine ausreichende Länge
für den
Erdungsleiter beim obigen Dimensionierungsbeispiel bilden. Der Kontakt
zwischen dem Erdungsleiter 6 und der Erdungsebene 4 kann
z. B. durch Kompression hergestellt werden. Ein weiteres Realisierungsverfahren besteht
darin, dass eine kapazitive Platte 24, d. h. eine elektrisch
leitende Platte, die elektrisch gegenüber der Erdungsebene 4 isoliert
ist, ganz oben auf der Erdungsebene 4 platziert wird. Dann
bilden die kapazitive Platte 24 und die Erdungsplatte 4 eine
Kapazität,
so dass hochfrequente Signale zwischen der kapazitiven Platte 24 und
der Erdungsebene 4 kurzgeschlossen werden. Diese Anordnung
ist auf vereinfachte Weise im Schnitt der 5 dargestellt.
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Die 3 zeigt
ein Beispiel für
eine Einspeiseschaltung für
die Antenne 1 gemäß der Erfindung, mit
einem Funkteil 7 einer Mobilstation, der, u. a., über einen
Sender/Empfänger
TX/RX und eine Anpassungskapazität
C verfügt.
Die Anpassungskapazität
C und die als Antennen-Einspeiseelement 5 verwendete Induktivität bilden
einen Reihenresonanzkreis, der vorzugsweise auf den Betriebsfrequenzbereich
der Antenne 1 abgestimmt ist, um die Bandbreite der Antenne 1 zu
vergrößern.
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Die 4 zeigt
eine Explosionsansicht der Antenne 1 gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Diese unterscheidet sich von der in der 1 dargestellten Ausführungsform z.
B. dadurch, dass das Einspeiseelement 5 und das Erdungselement 6 in
einem gesonderten Einspeisemodul 18 realisiert sind, der
z. B. durch Löten
an der Signalleiter-Schnittstelle 15 und der Erdungsleiter-Schnittstelle 16 auf
der gedruckten Leiterplatte 14 in der Mobilstation befestigt
werden kann. Eine vorteilhafterweise entgegengesetzte Fläche des
Einspeisemoduls 18 verfügt über Kontakte 19, 20,
die in der Betriebsposition das Einspeiseelement 5 und
das Erdungselement 6 mit der Antennenplatte 3 verbinden.
Diese Ausführungsform
verfügt über keinen
eigentlichen Halterahmen 10, jedoch verfügt die Antennenplatte über Zwischenhalter 21,
durch die der Abstand der Antennenplatte 3 gegen die Erdungsebene 4 korrekt
gehalten wird. Bei dieser Ausführungsform wird
die Installation direkt an der Mobilstation 2 ausgeführt, wobei
als Erstes das Einspeisemodul 18 befestigt wird und dann
die Antennenplatte 3 am richtigen Punkt über der
Erdungsebene 4 platziert wird. Ganz oben auf der Antennenplatte 3 wird
eine Abdeckkonstruktion 12 platziert, die vorzugsweise über flexible
Vorsprünge 22 verfügt, durch
die die Antennenplatte 3 gegen die Erdungsebene 4 der
Mobilstation gedrückt
wird. Dann wird die Antennenplatte 3 trotz möglicher
Stöße und anderer
externer Kräfte, die
auf die Mobilstation 2 gerichtet sind, sicher an ihrem
Ort gehalten.
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Es ist ersichtlich, dass die Positionierung
und die Anzahl der Führungsstifte 13 und
der Verriegelungselemente 14 im Halterahmen entsprechend
der fraglichen Anwendung variieren können. Die Verriegelungselemente
können
auch auf solche. Weise im Halterahmen positioniert sein, dass sie
durch Löcher in
der Antennenplatte vorstehen. Die Verriegelungs- und Führungsfunktionen
können
auch kombiniert sein, z. B. dadurch, dass in den Führungsstiften 13 eine
Klaue oder dergleichen ausgebildet wird, die als Verriegelungselement 14 dient.
Das Verriegeln des Halterahmens 10 an der Abdeckkonstruktion 12 kann auch
unter Verwendung anderer Befestigungselemente, wie Schrauben oder
Kleber, realisiert werden.
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Die in der Zeichnung dargestellte
Antennenabdeckkonstruktion 12 ist vorteilhafterweise ein
parallelogrammförmiges
Teil, das durch Gießen
aus einem Kunststoffmaterial hergestellt wird und das über eine
konvexe Außenfläche verfügt. Die
konkave Innenfläche
der Abdeckkonstruktion 12 verfügt über Aussparungen (nicht dargestellt),
die durch Bohren oder beim Gießen
hergestellt wurden. Die Aussparungen befinden sich an solchen Stellen
innerhalb der Abdeckkonstruktion 12, dass sie denen der
Führungsstifte 13 am
Halterahmen entsprechen, wenn die Antenne vollständig zusammengebaut ist. Die Funktion
der Aussparungen besteht darin, den Halterahmen 10 in Bezug
auf die Abdeckkonstruktion 12 auszurichten. Die konkave
Innenfläche
der Abdeckkonstruktion 12 verfügt auch über Verriegelungsnuten, die
durch Bohren oder beim Gießen
hergestellt wurden und die an Stellen liegen, die solchen der Verriegelungselemente 14 des
Halterahmens entsprechen, so dass dieser mit der Abdeckkonstruktion 12 verriegelt
werden kann.
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Es ist ersichtlich, dass die Form
des Rands der Abdeckkonstruktion 12 und der konvexe Verlauf der
Außenseite
entsprechend den Komponenten in der unmittelbaren Nachbarschaft
der Stelle, an der die Antenne 1 in der Mobilstation 2 angebracht
ist, stark variieren können.
In ähnlicher
Weise, kann die Abdeckkonstruktion 12 über ein Loch oder mehrere für die Befestigungsantenne 1 an
der Mobilstation 2 durch Schrauben verfügen. Die Abdeckkonstruktion 12 kann
auch über
ein oder mehrere Verriegelungselemente 14, die am Bund-
oder Randteil angebracht sind, verfügen, deren Zweck darin besteht,
in Verriegelungsnuten am Rand befestigt zu werden, die sich an den
entsprechenden Stellen in der Mobilstation 2 befinden.
Das Befestigen der Abdeckkonstruktion 12 gewährleistet
den korrekten Abstand der Antennenplat te 3 gegen die Erdungsebene 4 der
Antenne.
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Die einfache Struktur der Antenne 1 ist
ein beträchtlicher
Vorteil bei Zusammenbauarbeiten. Die Antennenplatte wird durch Führungsstifte 13 und Führungslöcher 9 in
der Antennenplatte mit der Rahmenkonstruktion ausgerichtet, und
die Antennenplatte 3 wird entsprechend der Form des Halterahmens 10 ausgebildet.
Der Halterahmen 10 mit der Antennenplatte 3 wird
durch Führungsstifte 13 und
Aussparungen in der Abdeckkonstruktion 12 mit der Innenfläche derselben
ausgerichtet. Die Verriegelungselemente 14 im Halterahmen 10 werden
in den Rand-Verriegelungsnuten in der Abdeckkonstruktion 12 verriegelt.
Federelemente 11 der Antennenplatte 3 drücken gegen
die Innenseite der Abdeckkonstruktion 12, und sie drücken so
die Antennenplatte 3 genau gegen den Halterahmen 10.
Der Kompressionseffekt kann dadurch verstärkt werden, dass an der Innenseite
der Abdeckkonstruktion 12 Gegenstücke 22 aus einem flexiblen
Material platziert werden.
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Oben wurde die Struktur einer erfindungsgemäßen Antenne 1 in
Zusammenhang mit einer Mobilstation 2 beschrieben, jedoch
ist sie auch bei anderen drahtlosen Kommunikationsgeräten anwendbar, die
bei ihren Kommunikationsvorgänge
Hochfrequenzsignale verwenden. Zu derartigen Geräten gehören z. B. Funktelefone und
schnurlose Telefone.