EP0107676B1

EP0107676B1 - Antennenschaltung für miniaturisierten funkempfänger

Info

Publication number: EP0107676B1
Application number: EP19830901197
Authority: EP
Inventors: Manfred Schwanitz; Dietrich GÄRTNER; Wolfgang Dressler; Jörg Schenk
Original assignee: Alcatel SEL AG; Alcatel NV
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; Alcatel Lucent NV
Priority date: 1982-04-20
Filing date: 1983-04-16
Publication date: 1992-03-18
Anticipated expiration: 2003-04-16
Also published as: WO1983003716A1; DE3382531D1; DE3214449A1; US4577195A; EP0107676A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen miniaturisierten mobilen Funkempfänger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger miniaturisierter mobiler Funkempfänger ist aus dem DE-GM 67 52 498 bekannt. Der dort beschriebene Funkempfänger weist zur Bildung eines gestreckten Dipols zwei Antennendrähte auf, die innerhalb eines aus zwei Kunststoffschalen gebildeten Gehäuses verlaufen. Die Schalen werden an ihren Schmalseiten von zwei Kappen zusammengehalten, die elektrisch leitend sind und mit den Enden der Antennendrähte als kapazitive Belastung verbunden sind.
In der Nähe der Antennendrähte verlaufende Leiterbahnen sind mit diesen stark verkoppelt und Leiterbahnen, die von einer bis zur anderen Dipolhälfte reichen, stellen einen ohmsch-kapazitiven Nebenschluß der Antenne dar. Hierdurch steigt der Verlustwiderstand und die Antennenersatzkapazität an.
Aus der US-A-39 80 952 ist eine Dipolantenne bekannt, die aus zwei leitenden Kappen besteht, die gleichzeitig Teil eines Gehäuses sind. Zur Vermeidung von HF-Nebenschlüssen sind von einer Gehäusehälfte zur anderen verlaufende Drähte innerhalb eines spulenförmigen Metallrohrs geführt und zusätzlich durch Drosseln und Kondensatoren HF-mäßig aufgetrennt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten miniaturisierten mobilen Funkempfänger anzugeben.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
Aus der GB-PS 20 29 112 ist eine Fernsehantenne bekannt. Diese besteht aus einem Gehäuse, in dem sich als Antenne ein Halbwellendipol, dessen Elemente aus Folien auf einer Karte bestehen, sowie ein Vorverstärker befindet. Am Fußpunkt der Antenne ist ein Koaxialkabel angeschlossen, das zum Vorverstärker führt. Die Platte trägt außer den Folien keine Leiterbahnen einer Schaltung.
Bei dem erfindungsgemäßen miniaturisierten Funkempfänger ist die Abnahme der effektiven Höhe und des Wirkungsgrades der Antenne durch die umgebenden Leiterbahnen so stark verringert daß mit dem Funkempfänger eine sehr gute Empfindlichkeit erzielt wird.
Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine sehr vereinfachte Darstellung der Antenne und ihr Ersatzschaltbild;
Fig. 2: ein Ersatzschaltbild der Antenne bei einer Auftrennung der Leiterbahnen für HF-Signale und
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht von Leiterplatten mit einer Antenne.

In Fig. 1a) ist von einem nicht dargestellten miniaturisierten mobilen Funkempfänger eine Leiterplatte 1 dargestellt, bei der auch der besseren Übersicht wegen Leiterbahnen und Bauteile nicht eingezeichnet sind. Längs des Randes der Leiterplatte 1 sind Drähte 2 angeordnet, die einen gestreckten Dipol einer Antenne bilden. An den nach außen weisenden freien Enden der Drähte sind in Form von metallischen Flächen 3 kapazitive Belastungen angebracht. Zwischen den Drähten und den Flächen auf der einen Seite und den Leiterbahnen der Schaltung auf der Leiterplatte 1 auf der anderen Seite bilden sich Kapazitäten C_S aus, von denen zwei symbolisch dargestellt sind und deren Wert unter anderem vom Abstand der Drähte 2 von den Leiterbahnen abhängt. Wenn Leiterbahnen von einer Dipolhälfte zur anderen reichen, dann wirken die Kapazitäten auch von der einen Dipolhälfte auf die andere.
In Fig. 1b) ist der Einfluß der Kapzitäten C_S auf die Antenne dargestellt. Die Kapazitäten C_S wirken über den Fußpunktbereich der Antenne hinweg und stellen dadurch einen ohmschkapazitiven Nebenschluß dar. Hierdurch steigt der Verlustwiderstand und die Antennenersatzkapazität der Antenne stark an.
In Fig. 1c) ist das Ersatzschaltbild der Antenne dargestellt. Es besteht aus einem Generator mit der Leerlaufspannung U_S in Reihe mit einem Verlustwiderstand R_A und einer Antennenkapazität C_A. Hierzu parallel liegen die Kapazitäten C_S, die zu einer einzigen zusammengefaßt sind, und ein Widerstand R_S. Dadurch entsteht für den angeschalteten Verbraucher (nicht dargestellt) eine kapazitive Spannungsteilung, die die abzugebende Spannung der Antenne stark herabsetzt und es ergibt sich durch den ohmschen Anteil gemäß dem Widerstand R_S ein Verlust.
Zur Vermeidung des ohmsch-kapazitiven Nebenschlusses werden im Fußpunktbereich des Dipols de gesamten Leiterbahnen der Leiterplatte 1 für hochfrequente Signale (HF) aufgetrennt. Diese nur für HF-Signale wirkende Auftrennung ist in Fig. 1a) durch die gestrichelte Linie 4 angedeutet. In Leiterbahnen, die die Linie 4 überschreiten und die hochohmige Quellen und Lasten verbinden, sind an dieser Stelle Widerstände R von etwa 100 kOhm eingeschaltet und in Leiterbahnen, die niederohmige Quellen und Lasten verbinden, sind Resonanzschwingkreise eingeschaltet. Die Widerstände müssen kapazitäts- und induktivitätsarme Bauformen aufweisen.
In Fig. 2 ist wieder das Ersatzschaltbild der Antenne dargestellt, wobei nunmehr im Zweig der Kapazität C_S und des Widerstandes R_S ein hochohmiger Widerstand R und ein Resonanzschwingkreis mit der Frequenz F_O vorhanden sind. Hierdurch kann jetzt fast die gesamte Antennenspannung an den nicht dargestellten Verbraucher gelangen. Die Frequenz F_O der Resonanzschwingkreise ist so gewählt, daß sie etwa mit der Frequenz des zu empfangenden Signales übereinstimmt.
Damit man als Bauteil nur einen Resonanzschwingkreis erhält, können alle Resonanzschwingkreise der die Linie 4 überschreitenden niederohmigen Leiterbahnen zusammengefaßt werden. Hierzu werden die Drähte der Resonanzschwingkreise miteinander stark verdrillt und auf einen Spulenkörper in einen Schalenkern aus Ferrit gewickelt. Die Anzahl der Windungen wird so gewählt, daß die Frequenz F_O erreicht wird.
Bei Funkempfängern mit einer Leiterplatte verlaufen die Drähte 2 der Antenne am längeren Rand der Leiterplatte 1. Manche Funkempfänger weisen zwei Leiterplatten 1 und 5 auf, von denen die Leiterplatte 5 beispielsweise kleiner als die Leiterplatte 1 ist. Die Leiterplatten 1 und 5 sind in Fig. 3 perspektivisch dargestellt. Der Draht 2 der einen Dipolhälfte verläuft am Rand der Leiterplatte 1 und der Draht 2 der anderen Dipolhälfte verläuft am Rand der Leiterplatte 5.
Der Fußpunkt der Antenne kann auf der einen oder anderen Leiterplatte angeordnet sein. In der Fig. 3 ist er auf der Leiterplatte 5 angebracht. Am unteren Rand der Leiterplatte 1 ist ein Blech 6 vorhanden und der Draht 2 der unteren Dipolhälfte ist mit diesem Blech 6 verbunden und es wirkt somit als kapazitive Belastung der Antenne. Zwischen den Leiterplatten 1 und 5 ist am oberen Rand ein Blech 7 angebracht, das mit einer metallisierten Fläche 8 auf der Leiterplatte 5 in Verbindung steht. Mit dem Blech 7 und der Fläche 8 ist das Ende des Drahtes 2 der oberen Dipolhälfte verbunden, damit eine kapazitive Belastung der Antenne entsteht. Es sind auch Anordnungen nur mit Blechen oder metallischen Flächen oder einer anderen als der gezeigten Kombination als kapazitive Belastung möglich.
Im Bereich des Fußpunktes der Antenne, der im dargestellten Beispiel mit dem unteren Rand der Leiterplatte 5 zusammenfällt, ist nun auf der Leiterplatte 1 für alle diesen Bereich überschreitenden Leiterbahnen die Auftrennung für die HF-Signale vorgenommen worden. Dazu sind in die hochohmigen Leiterbahnen Widerstände R (nur ein Widerstand dargestellt) in kapazitäts- und induktivitätsarmer Bauform und in die niederohmigen Leiterbahnen Resonanzschwingkreise mit der Frequenz F_O eingefügt. Die Resonanzschwingkreise können, wie schon beschrieben, alle in einem Schalenkern angeordnet sein.

Claims

Miniaturisierter mobiler Funkempfänger mit einem Gehäuse und mit einem gestreckten Dipol als Antenne, der aus Antennendrähten besteht, die an ihren freien Enden mit einer kapazitiven Belastung versehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Funkempfänger mindestens eine Leiterplatte (1, 5) enthält, auf der sich die Mehrzahl der Bauteile befinden, die durch Leiterbahnen miteinander verbunden sind, daß die Antennendrähte (2) am Rand der Leiterplatte angeordnet sind, daß sich die kapazitive Belastung innerhalb des Gehäuses befindet und aus quer zu den Enden der Antennendrähte (2) verlaufenden Blechen (6, 7) und/oder leitenden Flächen (8) der Leiterplatte (5) besteht und daß in der Umgebung des Fußpunktes des Dipols alle parallel zum Dipol verlaufenden Leiterbahnen, die zwischen hochohmigen Quellen und Lasten verlaufen, ein kapazitäts- und induktivitätsarmer Widerstand (R) eingefügt ist, und in jede Leiterbahn, die zwischen niederohmigen Quellen und Lasten verläuft, ein Rsonanzschwingkreis (Fo) eingefügt ist, der aus auf einen Spulenkörper gewickeltem Draht besteht, und daß für die Resonanzschwingkreise (Fo) ein einziger Spulenkörper vorgesehen ist und alle Drähte miteinander verdrillt sind.
Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R) einen Wert von etwa 100 kOhm haben.
Funkempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper von einem Schalenkern umgeben ist.
Funkempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreise (Fo) etwa auf die Empfangsfrequenz des Funkempfängers abgestimmt sind.