DE69935494T2

DE69935494T2 - Antennenanordnung

Info

Publication number: DE69935494T2
Application number: DE69935494T
Authority: DE
Inventors: Emil Zellweger; Urs Lott; Jacob Kucera
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: CN1275839A; EP1039652A1; DK1039652T3; DE69935494D1; JP2000307303A; KR20000062876A; JP4249367B2; CN1169308C; EP1039652B1; US6385438B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den technischen Bereich der Antennenanordnungen.
Typischerweise wird eine Antennenanordnung verwendet, die eine Antenne, einen Empfänger und einen Sender umfasst und welche die Antenne mit dem Sender (in der Sendephase) bzw. alternativ mit dem Empfänger (in der Empfangsphase) koppeln kann.
Ein bei einer derartigen Antennenanordnung auftretendes Problem besteht darin, eine optimale Kopplung zwischen dem Sender und der Antenne durchzuführen.
Unter Bezugnahme auf 1A der vorliegenden Beschreibung beschreibt das Dokument GB 2.323.799 von Motorola Israel eine Antennenanordnung 10, die eine Antenne A, einen Sender (wobei dieser am Ausgang einen Leistungsverstärker 16 aufweist) und ein Kopplungsmittel 18 zwischen der Antenne A und dem Sender umfasst.
Das Kopplungsmittel 18 besteht aus einer Übertragungsleitung, die die Ausgangsimpedanz des Verstärkers 16 umwandeln kann, was im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Es ist anzumerken, dass die Leitung 18 als Phasenverzögerungsschaltung arbeitet.
Es ist anzumerken, dass es durch die Leitung 18 möglich ist, den Sender von der Antenne A in dem Fall zu isolieren, wenn diese sich nicht in der Sendephase (insbesondere in der Empfangsphase) befindet. In diesem Fall wird der Leistungsverstärker 16 nämlich so geregelt, dass er kein Signal liefert, und seine Ausgangsimpedanz ist dann stark reaktiver Natur. 16 ist so angeordnet, dass die Impedanz von der Antenne A aus gesehen zum Sender derjenigen eines offenen Kreislaufes (hohe Impedanz) entspricht. Anders gesagt wird der Sender von der Antenne A isoliert, und ein Hochfrequenzsignal, das von der Antenne A empfangen wird, wird an den Empfänger geliefert.
Ein Nachteil der Antennenanordnung 10 besteht darin, dass sie Übertragungsleitungen aufweist, was einen erheblichen Platzbedarf für diese Anordnung verursacht.
Ein weiterer Nachteil der Antennenanordnung 10 besteht darin, dass sie die Ausführung eines zusätzlichen Schaltkreises erfordert, der den Leistungsverstärker 16 steuern kann, was den üblichen Anliegen in der Industrie zur Begrenzung des Platzbedarfs, des Gewichts, des Energieverbrauchs und damit der Herstellungs- und Nutzungskosten entgegen steht.
Unter Bezugnahme auf 1B der vorliegenden Beschreibung beschreibt das Dokument „Drain supply switching of mobile phone power amps with pulsed Operation mode", Siemens Application Note Nr. 009, Discrete and RF semiconductor division, Ausgabe A03, einen Steuerstromkreis 23, der ein Steuerungsmittel 25 und einen Feldeffekttransistor 28 (und mit einem Kanal vom Typ P) aufweist. Der Transistor 26 ist über Versorgungsanschlüsse des Leistungsverstärkers 16 zwischen einem Versorgungsanschluss (um die Versorgungsspannung Vb aufzunehmen) und der Masse des Systems angeschlossen. Der Transistor 28 wird über das Steuerungsmittel 25 gesteuert, so dass der Verstärker 16 mit einem Mindestmaß an Verlust an elektrischer Leistung ein ausreichend starkes Hochfrequenzsignal (HF-Signal) vom Sender zur Antenne A liefern kann, wenn die Antenne A sich in der Sendephase befindet.
Außerdem hat die Anmelderin der vorliegenden Erfindung beobachtet, dass die Lieferung des Hochfrequenzsignals unter dem Gesichtspunkt der Verluste an elektrischer Leistung nicht optimal ist, wenn die Antenne A sich in der Sendephase befindet und dass die Isolierung des Senders und der Antenne A nicht optimal ist, wenn sich die Antenne A nicht in der Sendephase befindet, da die Ausgangsimpedanz des Verstärkers 16 schwanken kann.
Das Dokument EP 848 918 beschreibt eine andere Antennenanordnung, die Mittel zur Isolierung des Senders und der Antenne aufweist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antennenanordnung vorzusehen, die eine Antenne und einen Sender aufweist, wobei diese Anordnung die oben erwähnten Nachteile beseitigt, um eine optimale Kopplung zwischen dem Sender und der Antenne zu bieten, das heißt eine Kopplung, die ein Mindestmaß an Verlusten an elektrischer HF-Leistung verursacht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antennenanordnung vorzusehen, die eine Steuerung des Leistungsverstärkers des Senders liefern kann, ohne dass zusätzliche Bauteile erforderlich sind (zum Beispiel ein Feldeffekttransistor mit einem Kanal vom Typ P).
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antennenanordnung vorzusehen, die den Kriterien einer möglichst geringen Komplexität, eines geringen Verbrauchs, eines möglichst geringen Platzbedarfs und geringer Kosten, die in der Telekommunikation üblich sind, entspricht.
Diese und weitere Aufgaben werden mit der Antennenanordnung nach Anspruch 1 erfüllt.
Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlicher ersichtlich bei dem Lesen der ausführlichen Beschreibung von vier nur beispielhaft angegebenen Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren, wobei:
die bereits genannte 1A eine Antennenanordnung nach dem Stand der Technik darstellt;
die bereits genannte 1B einen herkömmlichen Steuerstromkreis darstellt, mit der die Antennenanordnung aus 1A ausgestattet werden kann;
2 eine bevorzugte Ausführungsform einer Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, die eine Antenne, einen Empfänger, einen Sender und ein Kopplungsmittel aufweist;
3 eine Ausführungsform des Empfängers aus 2 darstellt;
4 eine Schaltung des Kopplungsmittels aus 2 darstellt;
5 eine erste verbesserte Ausführung der Antennenanordnung aus 2 darstellt;
6 eine zweite verbesserte Ausführung der Antennenanordnung aus 2 darstellt; und
7 eine dritte verbesserte Ausführung der Antennenanordnung aus 2 darstellt.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst eine Antennenanordnung 29 eine Antenne A, einen Sender 32 und ein Kopplungsmittel 30. Die Antennenanordnung 29 kann ebenfalls einen Empfänger 31 umfassen; der Fachmann wird jedoch feststellen, dass die Ausführungsform des Empfängers 31 von der Kopplung zwischen dem Sender 32 und der Antenne A, das heißt von dem Betrieb des Kopplungsmittels 30, unabhängig ist.
Der Sender 32 umfasst einen Eingangsanschluss 321, der mit einer Verarbeitungseinheit (in 2 nicht dargestellt) verbunden ist, um eine elektrische Spannung V_data, die üblicherweise Daten darstellt, die die Antenne A in der Sendephase senden soll, aufnehmen zu können. Der Sender 32 umfasst ebenfalls zwei Anschlussklemmen 322 und 323, die mit dem Kopplungsmittel 30 verbunden sind, wie im Folgenden beschrieben.
Der Sender 32 ist angeordnet, um ein ausreichend leistungsstarkes HF-Hochfrequenzsignal an die Antenne A zu liefern. Zu diesem Zweck umfasst der Sender 32 einen Vorverstärker 33, einen Kondensator 34, eine Induktivität 38, eine hohe Impedanz 40 und einen Feldeffekttransistor 36 (der in diesem Beispiel mit einem Kanal vom Typ N ausgestattet ist).
Der Vorverstärker 33 ist mit dem Transistor 36 in Kaskade geschaltet. Der Gate-Anschluss des Transistors 36 wird über die hohe Impedanz 40 mit der Masse des Systems sowie über den Vorverstärker 33 und den Kondensator 34 mit dem Anschluss 321 des Senders 32 verbunden. Der Drain-Anschluss des Transistors 36 wird über die Induktivität 38 mit dem Anschluss 322 des Senders 32 sowie mit einem Versorgungsanschluss verbunden, um eine Versorgungsspannung Vb aufzunehmen. Und der Source-Anschluss des Transistors 36 wird mit dem Anschluss 323 des Senders 32 verbunden.
Mit dem Kondensator 34 kann das vom Vorverstärker 33 kommende Signal gefiltert werden, um ein Hochfrequenzsignal (welches den Transistor 36 steuert) zu liefern.
Der Empfänger 31 umfasst einen Eingangsanschluss 311, der mit der Antenne A verbunden ist, um die Daten empfangen zu können, die die Antenne A in der Empfangsphase empfängt, und einen Ausgangsanschluss 313, um eine Spannung Vout, die die erhaltenen Daten enthält, liefern zu können. Der Empfänger 31 umfasst ebenfalls eine Steuerklemme 312, die mit einem ersten Steuermittel (in 2 nicht dargestellt) verbunden ist, um eine elektrische Spannung V_R aufzunehmen, die geeignet ist, die Kopplung des Empfängers 31 und der Antenne A zu steuern. Das erste Steuerungsmittel kann durch die Verarbeitungseinheit, die mit dem Sender 32 verbunden ist, ausgeführt sein.
Der Empfänger 31 ist so angeordnet, dass er mit der Antenne A gekoppelt wird, wenn diese sich in der Empfangsphase befindet, und vor dem Sender 32 geschützt wird, wenn sich die Antenne A nicht in der Empfangsphase befindet.
Eine Ausführungsform des Empfängers 31 wird nur zur Veranschaulichung beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf 3, die drei Kondensatoren 62, 64 und 69, drei hohe Impedanzen 66, 67 und 68, einen geräuscharmen Verstärker 72 und einen Feldeffekttransistor 70 (der in diesem Beispiel mit einem Kanal vom Typ N ausgestattet ist) darstellt. Es ist festzustellen, dass Elemente aus 3, die identisch sind mit den in Bezug auf 2 beschriebenen Elementen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet wurden.
Wie in 3 dargestellt, sind der Verstärker 72, der Kondensator 69, der Transistor 70 und der Kondensator 64 zwischen dem Eingangsanschluss 311 und dem Ausgangsanschluss 313 in Reihe geschaltet. Der Gate-Anschluss des Transistors 70 wird über den Widerstand 66 mit der Steuerklemme 312 verbunden, und der Drain- und der Source-Anschluss dieses Transistors werden über hohe Impedanzen 67 bzw. 68 mit einem Versorgungsanschluss verbunden, der die Versorgungsspannung Vb aufnehmen kann. Der Kondensator 62 wird zwischen der Steuerklemme 312 und der Masse des Systems angeschlossen. In dem in 3 dargestellten Beispiel ist die elektrische Spannung VR gleich einem High-Zustand oder „1" (beziehungsweise einem Low-Zustand oder „0"), wenn die Antenne mit dem Verstärker 72 verbunden (beziehungsweise nicht verbunden) werden soll, das heißt sich in der Empfangsphase befinden (beziehungsweise nicht befinden) soll. Wenn also die Antenne A sich nicht in der Empfangsphase befindet (insbesondere, wenn sie sich in der Sendephase befindet), wird der Empfänger 31 vom Sender 32 isoliert. Dies gewährleistet den Schutz dieses Empfängers gegenüber dem Hochfrequenzsignal, das vom Sender 32 zur Antenne A geliefert wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 umfasst das Kopplungsmittel 30 eine Steuerklemme 304, die mit einem zweiten Steuermittel (in 2 nicht dargestellt) verbunden ist, um eine elektrische Spannung V_T, die geeignet ist, die Kopplung des Senders 32 und der Antenne A zu steuern, aufnehmen zu können. Es ist festzustellen, dass das zweite Steuermittel durch die Verarbeitungseinheit, die mit dem Empfänger 31 verbunden ist, ausgeführt werden kann und dass in diesem Fall V_T = V_R ist.
In dem Fall des in 2 dargestellten Beispiels ist die elektrische Spannung V_T gleich einem High-Zustand oder „1" (beziehungsweise einem Low-Zustand oder „0"), wenn die Antenne A sich in der Sendephase befinden (beziehungsweise nicht befinden) soll. Das Kopplungsmittel 30 umfasst ebenfalls zwei Anschlussklemmen 301 und 302, die mit dem Anschluss 322 beziehungsweise 323 des Senders 32 verbunden sind, und einen Ausgangsanschluss 303, der mit der Antenne A verbunden ist.
Das Kopplungsmittel 30 umfasst eine Phasenverzögerungsschaltung 42, die die Kopplung der Antenne A und des Senders 32 durchführen kann, sowie ein Umschaltmittel 43, das den Zustand des Transistors 36 steuern kann, so dass dieser sich in einem durchgeschalteten Zustand (beziehungsweise in einem blockierten Zustand) befindet, wenn die Antenne sich in der Sendephase befindet (beziehungsweise sich nicht darin befindet). Zu diesem Zweck umfasst der Schaltkreis 43 einen Kondensator 46, zwei Widerstände 50 und 52 und einen Feldeffekttransistor 48 (der in diesem Beispiel mit einem Kanal vom Typ N ausgestattet ist).
Der Zustand des Transistors 48 steuert im Wesentlichen den Zustand des Transistors 36, so dass der Transistor 36 sich im durchgeschalteten Zustand (beziehungsweise im blockierten Zustand) befindet, wenn der Transistor 48 sich in einem durchgeschalteten Zustand (beziehungsweise in einem blockierten Zustand) befindet. Zu diesem Zweck wird der Gate-Anschluss des Transistors 48 über den Widerstand 50 mit dem Anschluss 304 des Kopplungsmittels 30 verbunden, um die Spannung V_T aufnehmen zu können, die die Umschaltung des Transistors 48 in den durchgeschalteten Zustand oder in den blockierten Zustand steuert. Es ist festzustellen, dass sich der Transistor 48 im blockierten Zustand (beziehungsweise im durchgeschalteten Zustand) befindet, wenn die Spannung V_T gleich „0" (beziehungsweise „1") ist. Der Source-Anschluss des Transistors 48 wird mit der Masse des Systems verbunden. Der Drain-Anschluss des Transistors 48 ist mit dem Anschluss 302 des Kopplungsmittels 30 sowie mit einem Versorgungsanschluss über den Widerstand 52 verbunden, um die Versorgungsspannung Vb aufnehmen zu können. Es ist festzustellen, dass der Wert des Widerstands 52 vorzugsweise hoch ist.
Der Kondensator 46 wird zwischen dem Anschluss 302 des Kopplungsmittels 30 und der Masse des Systems angeschlossen, das heißt, er wird parallel zu dem Drain- und dem Source-Anschluss des Transistors 48 angeschlossen. Der Fachmann wird feststellen, dass der Kondensator 46 den Vorteil aufweist, dass die Ladungen des HF-Stroms, die vom Sender 32 kommen, zu der Masse des Systems strömen können, wenn die Antenne A sich in der Sendephase befindet. Dies vermeidet die Strömung derartiger Ladungen durch den Transistor 48.
Die Phasenverzögerungsschaltung 42 umfasst zwei Anschlüsse 421 und 422, die mit dem Anschluss 301 beziehungsweise 303 des Kopplungsmittels 30 verbunden sind. Die Phasenverzögerungsschaltung 42 ist so angeordnet, dass die Impedanz, von der Antenne A zum Sender 32 aus gesehen, derjenigen der Anpassung entspricht, wenn die Antenne A sich in der Sendephase befindet, und der eines offenen Kreislaufes (hohe Impedanz) entspricht, wenn die Antenne A sich nicht in der Sendephase befindet. Zu diesem Zweck und unter Bezugnahme auf 4 wird die Phasenverzögerungsschaltung 42 vorzugsweise ausgehend von einer Induktivität 55 und zwei Kondensatoren 54 und 56 ausgeführt. Es ist festzustellen, dass Elemente aus 4, die identisch sind mit den in Bezug auf 2 beschriebenen Elementen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet wurden.
Wie in 4 dargestellt, wird die Induktivität 55 zwischen den Anschlüssen 421 und 422 dieses Kreislaufes angeschlossen. Der Kondensator 54 wird zwischen dem Anschluss 421 dieses Kreislaufes und der Masse des Systems angeschlossen. Und der Kondensator 56 wird zwischen dem Anschluss 422 dieses Kreislaufes und der Masse des Systems angeschlossen.
Der Fachmann wird erkennen, dass das Kopplungsmittel 30, der Sender 32 und der Empfänger 31 monolithisch in einem einzigen Substrat ausgeführt werden können und dass die Antenne A ebenfalls monolithisch in diesem Substrat ausgeführt werden kann.
Ein Vorteil, das Kopplungsmittel 30 und den Sender 32 auszuführen, besteht darin, eine integrierte Struktur zu bilden, die aufgrund ihrer Kompaktheit, ihres geringen Verbrauchs an elektrischem Strom und somit aufgrund ihrer Kosten für Kommunikationsvorrichtungen geeignet ist.
Ein weiterer Vorteil einer derartigen integrierten Ausführung besteht darin, dass sie keine Übertragungsleitungen aufweist, da diese Platz raubende Strukturen sind, um auf einem Halbleitersubstrat ausgeführt zu werden.
Jetzt soll unter Bezugnahme auf 2 die Funktionsweise des Kopplungsmittels 30 in der Antennenvorrichtung 29 beschrieben werden, wenn die Antenne A sich in der Sendephase befindet (oder nicht befindet).
Es soll der Fall betrachtet werden, wenn die Antenne A sich in der Sendephase befindet.
Das Kopplungsmittel 30 nimmt die Spannung V_T gleich „1" auf, was zu der Leitung des Transistors 48 führt. Daraus folgt, dass der Source-Anschluss des Transistors 36 über den Widerstand, der zwischen dem Source- und dem Drain-Anschluss des Transistors 48 vorhanden ist, mit der Masse des Systems geerdet wird. Somit befindet sich der Transistor 36 im durchgeschalteten Zustand, und die Spannung V_data, die die zu sendenden Daten enthält, steuert den Transistor 36, das heißt die Lieferung dieser Daten an die Antenne A.
Der Fachmann wird feststellen, dass der Transistor 48 von einer Spannungsrampe gesteuert werden kann, so dass die HF-Leistung die Form einer Rampe aufweist, was insbesondere bei so genannten TDMA-Anwendungen (aus dem Englischen stammende Abkürzung für „Time Division Multiple Access") erforderlich ist.
Jetzt soll der Fall betrachtet werden, in dem die Antenne A sich nicht in der Sendephase befindet (dieser Fall deckt insbesondere die Situation ab, in der sich die Antenne A in der Empfangsphase befindet).
Das Kopplungsmittel 30 nimmt die Spannung VT gleich „0" auf, was zu der Blockierung des Transistors 48 führt. Daraus ergibt sich, dass der Source- Anschluss des Transistors 36 über den Widerstand 52 mit dem Versorgungsanschluss verbunden wird, so dass die an diesem Anschluss vorhandene elektrische Spannung im Wesentlichen gleich der am Drain-Anschluss des Transistors 36 vorhandenen Spannung ist. Außerdem wird der Gate-Anschluss des Letzteren über die Impedanz 40 mit der Masse des Systems verbunden, so dass die zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss vorhandene elektrische Spannung im Wesentlichen niedriger ist als die Schwellenspannung des Transistors 36, was zu dessen Blockierung führt. Der Transistor 36 weist dann eine hohe Ausgangsimpedanz auf. Somit ist die an dem Anschluss 421 der Phasenverzögerungsschaltung 42 vorhandene Impedanz hoch, und die Impedanz von der Antenne A zum Sender 32 (das heißt zum Anschluss 303) gesehen entspricht derjenigen eines offenen Kreislaufes. In der Empfangsphase werden somit die von der Antenne A empfangenen Daten nur an den Anschluss 311 des Empfängers 31 geliefert.
Ein Vorteil des Kopplungsmittels 30 besteht darin, dass in der Sendephase die Lieferung des Hochfrequenzsignals des Senders 32 an die Antenne A gesteuert werden kann, ohne dass dies zu Verlusten an elektrischer Leistung führt. Wenn die Antenne A sich in der Sendephase befinden soll, befindet sich nämlich der Transistor 48 im durchgeschalteten Zustand, wodurch der Source-Anschluss des Transistors 36 mit der Masse des Systems verbunden wird. Daraus ergibt sich, dass die Verluste an elektrischer Leistung wesentlich verringert werden, wenn der Transistor 36 die Daten liefert, die die Antenne A senden soll. Dies erfolgt durch eine optimale Kopplung (das heißt mit einem Mindestmaß an Verlusten an elektrischer Leistung) zwischen dem Sender und der Antenne, wenn diese sich in der Sendephase befindet.
Ein weiterer Vorteil eines derartigen Kopplungsmittels besteht darin, dass die Blockierung des Ausgangstransistors des Leistungsverstärkers des Senders gewährleistet wird, wenn die Antenne A sich nicht in der Sendephase befindet.
Daraus ergibt sich, dass die Impedanz von der Antenne A zum Sender 32 gesehen in idealer Weise derjenigen eines offenen Kreislaufes (hohe Impedanz) entspricht, wodurch der Sender vollständig von der Antenne isoliert wird, wenn diese sich nicht in der Sendephase befindet. Anders gesagt erfolgt auf diese Weise eine optimale Isolierung zwischen dem Sender und der Antenne, wenn diese sich nicht in der Sendephase befindet.
Ein Vorteil des Kopplungsmittels 30 besteht darin, dass die Kopplung des Senders 32 und der Antenne A gesteuert werden kann, wenn die Letztere sich in der Sendephase befinden (beziehungsweise nicht befinden) soll, wobei gleichzeitig die Lieferung des über den Transistor 36 zu sendenden Hochfrequenzsignals gesteuert wird, und ohne dass zusätzliche Bauteile erforderlich sind.
Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass verschiedene Abwandlungen, Varianten und Verbesserungen der oben genannten ausführlichen Beschreibung möglich sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Als Ausführungsvariante kann die Phasenverzögerungsschaltung 42 aus einer Übertragungsleitung vom Typ Lambda-Viertel gebildet sein.
Ebenfalls als Ausführungsvariante können die Transistoren 36, 48 und 33 aus bipolaren Transistoren gebildet sein, und die Spannungsquelle 74 wird dann ersetzt durch eine Stromquelle, das heißt einen Generator, der ein konstantes Signal liefern kann, so dass sich der Transistor im durchgeschalteten Zustand befindet.
Als verbesserte Ausführungsform wird der Transistor 48 mit einem Kanal vom Typ N ausgeführt, was den Vorteil hat, dass der zwischen seinem Drain- und seinem Source-Anschluss vorhandene Widerstand nur gering ist (im Vergleich mit dem eines Feldeffekttransistors mit einem Kanal vom Typ P, der mit dem Versorgungsanschluss verbunden ist), wenn sich dieser Transistor im durchgeschalteten Zustand befindet. Somit ist das an dem Source-Anschluss des Transistors 36 vorhandene elektrische Potential im Wesentlichen gleich dem Potential der Masse des Systems.
Als weitere verbesserte Ausführungsform kann das Kopplungsmittel 30 außerdem ein Einstellmittel 44 aufweisen, dass zwischen der Phasenverzögerungsschaltung 42 und dem Sender 32 angeschlossen wird. Es ist festzustellen, dass Elemente aus 5, die den in Bezug auf 2 beschriebenen Elementen ähneln, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet wurden. Das Einstellmittel 44 weist eine Induktivität 58 und einen Kondensator 60 auf. Der Kondensator 60 wird zwischen der Phasenverzögerungsschaltung 42 und dem Sender T angeschlossen, und die Induktivität 58 wird einerseits mit dem Kondensator 60 und der Phasenverzögerungsschaltung 42 und andererseits mit der Masse des Systems verbunden. Die Induktivität 58 und der Kondensator 60 sind so gebildet, dass die Übertragung der HF-Energie zwischen den Anschlüssen 322 des Senders 32 und dem Anschluss 303 des Kopplungsmittels 30 optimiert wird (das heißt die HF-Leistungsverluste auf ein Mindestmaß begrenzt werden), wenn sich die Antenne A nicht in der Sendephase befindet.
Ein Vorteil des Einstellmittels 44 besteht darin, dass die Schwankungen der Parameter der Phasenverzögerungsschaltung 42, die mit ihrer Herstellung verbunden sind, beseitigt werden, so dass die Impedanz von der Antenne A zum Sender 32 gesehen (das heißt zum Anschluss 303) vollständig derjenigen eines offenen Kreislaufes (mit hoher Impedanz) entspricht, wenn sich die Antenne A nicht in der Sendephase befindet (insbesondere, wenn sie sich in der Empfangsphase befindet).
Als weitere verbesserte Ausführungsform kann der Sender 32 außerdem eine Spannungsquelle 74 aufweisen, die zwischen der hohen Impedanz 40 und der Masse des Systems in Reihe geschaltet ist. Es ist festzustellen, dass Elemente aus 6, die den in Bezug auf 2 beschriebenen Elementen ähneln, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet wurden. Die Quelle 74 ist so angeordnet, dass eine konstante elektrische Spannung Ubias geliefert werden kann, so dass die zwischen dem Gate-Anschluss des Transistors 36 und der Masse des Systems vorhandene elektrische Spannung höher ist als die Schwellenspannung Vth dieses Transistors. Somit hängt der konstante Wert der elektrischen Spannung Ubias von der Schwellenspannung Vth ab und ist zum Beispiel gleich einem hohen Spannungspegel, wenn die Schwellenspannung Vth hoch ist.
Ein Vorteil der Anordnung der Quelle 74 besteht darin, dass sie in der Sendephase die Leitung des Transistors 36 gewährleistet, das heißt die Lieferung des Hochfrequenzsignals an die Antenne A.
Als weitere verbesserte Ausführungsform kann der Transistor 48 des Kopplungsmittels 30 auch den Vorverstärker 33 steuern, das heißt, in dem Fall, dass dieser Letztere aus einem Feldeffekttransistor besteht, die Umschaltung dieses Transistors in einen blockierten Zustand oder in einen durchgeschalteten Zustand. Zu diesem Zweck kann der Sender 32 des Weiteren eine Induktivität 38a, eine hohe Impedanz 40a und einen Kondensator 34a aufweisen, wobei diese Bauteile so angeordnet sind, dass das Umschaltmittel 43 den Vorverstärker 33 in einen aktiven Zustand beziehungsweise in einen deaktivierten Zustand umschalten kann, wenn die Antenne A sich in der Sendephase befindet beziehungsweise nicht befindet. Es ist festzustellen, dass Elemente aus 7, die den in Bezug auf 2 beschriebenen Elementen ähneln, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet wurden. Der Transistor, der den Vorverstärker 33 (der in diesem Beispiel mit einem Kanal vom Typ N ist) bildet, weist einen Gate-Anschluss auf, der über den Kondensator 34a mit dem Anschluss 321 sowie über die hohe Impedanz 40a mit der Masse des Systems verbunden ist, einen Source-Anschluss, der mit dem Anschluss des Transistors 36 verbunden ist, und einen Drain-Anschluss, der mit dem Kondensator 34 sowie über die Induktivität 38a mit dem Versorgungsanschluss verbunden ist. Der Fachmann wird feststellen, dass der Kondensator 46 des Kopplungsmittels in dieser verbesserten Art und Weise in der Nähe des Transistors 36 und des Vorverstärkers 33 angeordnet ist.
Ein Vorteil einer derartigen Anordnung der Antennenanordnung 29 besteht darin, dass gleichzeitig der Vorverstärker 33 und der Transistor 36 gesteuert werden können. Dadurch kann ein unnötiger Verbrauch des Vorverstärkers 33 an elektrischer Leistung vermieden werden, wenn die Antenne A sich nicht in der Sendephase befindet. Außerdem lässt sich feststellen, dass eine derartige Steuerung des Vorverstärkers 33 erfolgen kann, ohne dass ein zusätzlicher Steuerstromkreis erforderlich ist.

Claims

Antennenanordnung (29), die umfasst: – eine Antenne (A), die Daten in Form eines Hochfrequenzsignals senden kann; – einen Sender (32), der einen Vorverstärker (33) und einen ersten Transistor (36), die in Kaskade geschaltet sind, aufweist, wobei dieser Sender an die Antenne ein Hochfrequenzsignal liefern kann, das die zu sendenden Daten enthält; und – ein Kopplungsmittel (30), das zwischen die Antenne und den Sender geschaltet ist und eine Phasenverzögerungsschaltung (42) aufweist, die die Kopplung der Antenne und des Senders verwirklichen kann, wobei diese Antennenanordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kopplungsmittel außerdem ein Umschaltmittel (43) aufweist, das zwischen die Masse des Systems und den Source-Anschluss des ersten Transistors geschaltet ist, derart, dass dieser letztere in einen durchgeschalteten Zustand bzw. in einen gesperrten Zustand umgeschaltet werden kann, wenn die Antenne in der Sendephase ist bzw. nicht ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transistor (36) durch einen Feldeffekttransistor mit einem Kanal, der eine Leitfähigkeit des Typs N hat, gebildet ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltmittel (43) umfasst: – einen zweiten Transistor (48), der durch ein erstes Steuersignal (V_T) gesteuert werden kann, das die Tatsache repräsentiert, dass die Antenne in der Sendephase ist bzw. nicht ist, und in Reaktion darauf in einen durchgeschalteten Zustand bzw. in einen gesperrten Zustand versetzt werden kann, derart, dass der erste Transistor seinerseits im durchgeschalteten Zustand bzw. im gesperrten Zustand ist; – einen ersten Kondensator (46), der zu dem Drain-Anschluss und zu dem Source-Anschluss des zweiten Transistors (48) parallel geschaltet ist; und – einen ersten Widerstand (52), der einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Kondensator (46) und dem zweiten Transistor und andererseits mit einem Versorgungsanschluss verbunden ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Transistor (48) durch einen Feldeffekttranisistor mit einem Kanal, der eine Leitfähigkeit vom Typ N hat, gebildet ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverzögerungsschaltung (42) eine erste Induktivität (55) und einen zweiten und einen dritten Kondensator (54, 56) umfasst.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsmittel (30) außerdem ein Einstellmittel (44) umfasst, das zwischen den Sender (32) und die Phasenverzögerungsschaltung (42) in Reihe geschaltet ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (44) einen vierten Kondensator (60) und eine zweite Induktivität (58) umfasst.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender außerdem umfasst: – einen fünften Kondensator (34), der zwischen den Vorverstärker (33) und den ersten Transistor (36) in Reihe geschaltet ist, – eine erste hohe Impedanz (40), die zwischen die Masse des Systems und den Verbindungspunkt des ersten Transistors mit dem Leistungsverstärker geschaltet ist; und – eine dritte Induktivität (38), die zwischen einem Versorgungsanschluss und der Masse des Systems mit dem ersten Transistor in Reihe geschaltet ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (32) außerdem einen Generator (74) umfasst, der zwischen der ersten hohen Impedanz (40) und der Masse des Systems in Reihe geschaltet ist, wobei dieser Generator ein konstantes Signal (Ubias) liefern kann, derart, dass der erste Transistor (36) im durchgeschalteten Zustand ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (32) außerdem eine vierte Induktivität (38a), eine zweite hohe Impedanz (40a) und einen sechsten Kondensator (34a) umfasst, wobei diese Komponenten in der Weise angeordnet sind, dass das Umschaltmittel (43) den Vorverstärker (33) in einen aktiven Zustand bzw. in einen deaktivierten Zustand umschalten kann, wenn die Antenne (A) in der Sendephase ist bzw. nicht ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker (33) durch einen dritten Transistor gebildet ist, der in einem durchgeschalteten Zustand bzw. in einem gesperrten Zustand sein kann, wenn der zweite Transistor (48) seinerseits im durchgeschalteten Zustand bzw. im gesperrten Zustand ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Transistor durch einen Feldeffekttransistor mit einem Kanal, der eine Leitfähigkeit des Typs N hat, gebildet ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem einen Empfänger (31) umfasst, der mit der Antenne verbunden werden kann, wenn diese in der Empfangsphase ist, und von dem Sender geschützt sein kann, wenn diese nicht in der Empfangsphase ist; und dass der Empfänger zwischen das Kopplungsmittel (30) und die Antenne (A) geschaltet ist, derart, dass, wenn diese nicht mit dem Sender (32) gekoppelt ist, dieser letztere vom Empfänger getrennt ist, was eine optimale Kopplung zwischen der Antenne und dem Empfänger gewährleistet.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (32) und das Kopplungsmittel (30) monolithisch in einem einzigen Halbleitersubstrat verwirklicht sind.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (A) monolithisch im Halbleitersubstrat verwirklicht ist.
Antennenanordnung (29) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (31) monolithisch in dem Halbleitersubstrat verwirklicht ist.