EP0652645A1 - Portable radio device with means for protecting its user from electromagnetic radiation - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a radio with an antenna.
- Portable radio devices are meanwhile being realized in such a small design that both electroacoustic transducers such as microphone and earpiece, as well as high-frequency transmitter and antenna can be arranged in one and the same housing.
- the antenna of the radio is located near the user's head when used as intended.
- concerns have increased that the emission of electromagnetic fields in the immediate vicinity of the head of a user of such a portable radio device could lead to health problems.
- the object of the invention is to provide a radio of the type mentioned, in which the risk of adverse health effects should be low.
- At least one further antenna element is arranged essentially parallel to the antenna axis and which, during operation of the radio device, faces the head of a user of the radio device.
- This additional antenna element can be designed, for example, as a passive reflector or, for example, as an element that is actively fed in the correct phase (for example, as in the antenna form known as HB9CV antenna).
- HB9CV antenna the antenna form known as HB9CV antenna.
- the antenna is mounted on the side of the housing facing away from the user. In this way, on the one hand, there is a greater distance between the antenna and the user's head.
- a rod-shaped antenna element leads to a measurable reduction in the energy radiated in the direction of the user's head.
- the mechanical strength of the antenna and antenna element can advantageously be increased by a common cover.
- a further advantageous embodiment provides that the antenna is covered by a cover, the antenna element formed from conductive material being formed as part of this cover.
- the antenna element can be made particularly inexpensive as part of the cover, for example as a metallization of the inner wall of the cover.
- the position of use is determined by sound outlet openings 5 of a loudspeaker which are aligned with the user's ear and sound inlet openings 6 for a microphone which are aligned with the user's mouth.
- Particularly small portable radio devices are designed so that the radio device is held in the position of use in such a way that the sound outlet openings lie against the user's ear. Deviating from this representation, somewhat larger portable radio devices are designed so that they are held in front of the user's head.
- the radio is cantilevered in front of the head of the user or, as in Figure 1, on the side of the user's head, that is, on the user's ear, there is always a housing side or an uppermost edge of the housing surface, which in the position of use The user's head is closest.
- This housing surface or housing edge is referred to below as the housing side 4 facing the head 7 of the user during operation of the radio device 1.
- the housing side opposite this housing surface or housing edge has the greatest distance from the user's head and is therefore referred to below as the housing side 8 facing away from the user's head 7.
- the antenna 2 is mounted on the housing surface pointing upwards in the position of use on the housing side 8 facing away from the user 7.
- an electrically conductive rod is parallel to the antenna 2, i.e. a further antenna element 3 is arranged as a reflector, which can be made smaller or the same length as the antenna 2 itself.
- the radiation characteristic of the antenna 2 is bent by the reflector 3 in such a way that the head region of the user 7 is kept largely free of electromagnetic radiation (cf. FIG. 3).
- electromagnetic radiation in the direction of the head 7 of the user of the radio device 1 can be avoided or at least significantly reduced.
- antenna 2 and reflector 3 are encased by a common cover 9, which is made of plastic, for example.
- cover 9 which is made of plastic, for example.
- Reflector 3 itself is not subject to high mechanical demands, it can therefore also be formed, for example, from a metal braid which is cast into cover 9.
- FIG. 2 shows the top of the hand-held radio device 1 shown in FIG. 1, the reference numbers already given in connection with FIG. 1 being used.
- FIG. 3 shows a basic illustration of an antenna radiation diagram for a radio device shown in FIGS. 1 and 2 with an antenna 2 and an antenna element 3.
- the distance d between the antenna 2 and the antenna element 3 is designated by d.
- the distance d between the antenna 2 and the reflector 3 is preferably of the order of a quarter wavelength ( ⁇ / 4) of the transmission frequency.
- a distance d of the order of one twentieth to one tenth of the wavelength of the transmission frequency can be achieved under certain circumstances. But even at these distances, due to the achievable forward gain of the antenna of 2dB - 3dB, the transmission power can be reduced accordingly, so that the electromagnetic energy radiated in the direction of the head 7 of the user is correspondingly lower than that of an omnidirectionally radiating antenna.
- the arrangement of the further antenna element 3 at a distance d from the antenna 2 creates an antenna radiation diagram 11 with a heart-shaped directivity (cardiode).
- an antenna radiation diagram 12 is compared to an omnidirectionally radiating antenna.
- FIG. 4 shows a further embodiment of a handheld radio in side view and FIG. 5 shows the top of the handheld radio shown in FIG. 4.
- antenna 2 and reflector are encased by a common cover 9, which consists, for example, of plastic.
- the reflector is formed, for example, from a metal braid 10 which is cast into the cover 9.
- the cover 9 can, for example, also be coated with an electrically conductive surface by vapor deposition of a metal layer 10 as a reflector. As shown in FIGS. 4 and 5, such a coating 10 is applied to the inside of the hollow cover 9, since the coating is thus better protected against abrasion.
- a cover 9 Another advantage of such a cover 9 is that it can be made detachable. In this way, the radio device 1 can be easily equipped with a reflector 10 simply by placing the cover 9 on the antenna 2.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Funkgerät mit einer Antenne.The invention relates to a radio with an antenna.
Tragbare Funkgeräte werden mittlerweile in einer so kleinen Bauform realisiert, daß sowohl elektroakustische Wandler wie Mikrofon und Hörkapsel, als auch Hochfrequenzsender und Antenne in ein und dem selben Gehäuse angeordnet werden können. Bei Benutzung eines solchen kleinen tragbaren Funkgerätes befindet sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch die Antenne des Funkgerätes in der Nähe des Kopfes des Benutzers. In letzter Zeit häufen sich jedoch die Besorgnisse, daß die Ausstrahlung elektromagnetischer Felder in unmittelbarer Nähe des Kopfes eines Benutzers eines solchen tragbaren Funkgerätes zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen könnte.Portable radio devices are meanwhile being realized in such a small design that both electroacoustic transducers such as microphone and earpiece, as well as high-frequency transmitter and antenna can be arranged in one and the same housing. When using such a small portable radio, the antenna of the radio is located near the user's head when used as intended. Recently, however, concerns have increased that the emission of electromagnetic fields in the immediate vicinity of the head of a user of such a portable radio device could lead to health problems.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Funkgerät der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem die Gefahr von gesundheitlichen Beeinträchtigungen gering sein soll.The object of the invention is to provide a radio of the type mentioned, in which the risk of adverse health effects should be low.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem tragbarem Funkgerät im wesentlichen paralell zu der Antennenachse mindestens ein weiteres Antennenelement angeordnet ist, welches im Betrieb des Funkgerätes dem Kopf eines Benutzers des Funkgerätes zugewandt ist.This object is achieved in that, in a portable radio device, at least one further antenna element is arranged essentially parallel to the antenna axis and which, during operation of the radio device, faces the head of a user of the radio device.
Dieses zusätzliche Antennenelement kann beispielsweise als passiver Reflektor oder beispielsweise auch als phasenrichtig aktiv gespeistes Element (zum Beispiel wie bei der als HB9CV-Antenne bekannten Antennenform) ausgeführt sein. Mit einem derartigen Antennenelement wird erreicht, daß die Abstrahlung von elektromagnetischer Energie in Richtung des Kopfes des Benutzers vermindert wird. Im Gegensatz zu Abschirmungsmaßnahmen, die zu einer Dämpfung des Hochfrequenzfeldes führen würden, ergibt sich bei dieser Lösung ein asymetrisches horizontales Strahlungsdiagramm der Antenne mit einer dem Kopf des Benutzers abgewandten Keule. Mit dem asymetrischen Hochfrequenzfeld kann sogar in den Richtungen, die dem Kopf des Benutzers abgewandt sind, bei gleicher Senderleistung eine höhere Feldstärke erzielt werden. Im Gegensatz zu Abschirmmaßnahmen kann auf diese Weise die Sendeenergie reduziert werden, so daß mit dieser Maßnahme bei gleicher Kapazität der Stromversorgung auch die Standzeit der als Stromversorgung benutzten Batterie bzw. des Akkus verlängert werden kann.This additional antenna element can be designed, for example, as a passive reflector or, for example, as an element that is actively fed in the correct phase (for example, as in the antenna form known as HB9CV antenna). With such an antenna element it is achieved that the radiation of electromagnetic energy in the direction of the user's head is reduced. In contrast to shielding measures, which would lead to a damping of the high-frequency field, this solution results in an asymmetrical horizontal radiation diagram of the antenna with a lobe facing away from the user's head. With the asymmetrical high-frequency field, a higher field strength can be achieved even in the directions facing away from the user's head with the same transmitter power. In contrast to shielding measures, the transmission energy can be reduced in this way, so that with this measure the service life of the battery or rechargeable battery used as the power supply can be extended with the same capacity of the power supply.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Antenne auf der dem Benutzer abgewandten Gehäuseseite montiert. Auf diese Weise erhält man zum einen einen größeren Abstand zwischen Antenne und Kopf des Benutzers.In a preferred embodiment, the antenna is mounted on the side of the housing facing away from the user. In this way, on the one hand, there is a greater distance between the antenna and the user's head.
Bereits ein nur stabförmig ausgebildetes Antennenelement führt zu einer meßtechnisch erfaßbaren Verringerung der in Richtung des Kopfes des Benutzers abgestrahlten Energie. Die mechanische Festigkeit von Antenne und Antennenelement kann durch eine gemeinsame Abdeckung in vorteilhafter Weise erhöht werden.Already a rod-shaped antenna element leads to a measurable reduction in the energy radiated in the direction of the user's head. The mechanical strength of the antenna and antenna element can advantageously be increased by a common cover.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Antenne von einer Abdeckung umfaßt ist, wobei das aus leitfähigem Material gebildete Antennenelement als Teil dieser Abdeckung ausgebildet ist. Das Antennenelement kann als Teil der Abdeckung besonders preiswert ausgeführt werden, beispielsweise als eine Metallisierung der inneren Wandung der Abdeckung.A further advantageous embodiment provides that the antenna is covered by a cover, the antenna element formed from conductive material being formed as part of this cover. The antenna element can be made particularly inexpensive as part of the cover, for example as a metallization of the inner wall of the cover.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.The invention is described and explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures.
Es zeigen:
- Fig. 1
- ein erstes Ausführungsbeispiel eines Handfunkgeräts in der Seitenansicht mit zugehörigem Benutzer,
- Fig. 2
- die Oberseite des in Fig. 1 dargestellten Handfunkgerätes,
- Fig. 3
- eine prizipielle Darstellung eines Antennenstrahlungsdiagramms,
- Fig. 4
- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Handfunkgerätes in der Seitenansicht und
- Fig. 5
- die Oberseite des in Fig. 4 dargestellten Handfunkgerätes.
- Fig. 1
- a first embodiment of a handheld radio in side view with associated user,
- Fig. 2
- the top of the handheld radio shown in Fig. 1,
- Fig. 3
- a basic representation of an antenna radiation diagram,
- Fig. 4
- another embodiment of a handheld radio in side view and
- Fig. 5
- the top of the handheld radio shown in Fig. 4.
Figur 1 zeigt ein tragbares Funkgerät 1 (= Handfunkgerät) und dessen Position in Gebrauchslage zum Kopf 7 eines Benutzers. Die Gebrauchslage wird bestimmt durch Schallaustrittsöffnungen 5 eines Lautsprechers, die zum Ohr des Benutzers ausgerichtet sind und Schalleintrittsöffnungen 6 für ein Mikrofon, welche zum Mund des Benutzers ausgerichtet sind. Besonders kleine tragbare Funkgeräte sind so ausgebildet, daß in Gebrauchslage das Funkgerät so gehalten wird, daß die Schallaustrittsöffnungen am Ohr des Benutzers anliegen. Abweichend von dieser Darstellung sind vor allem etwas größere tragbare Funkgeräte so ausgebildet, daß sie vom Benutzer vor dessen Kopf gehalten werden.Figure 1 shows a portable radio 1 (= handheld radio) and its position in the use position to the
Unabhängig ob sich in Gebrauchslage das Funkgerät freitragend vor dem Kopf des Benutzers befindet oder wie in Figur 1 seitlich am Kopf des Benutzers, das heißt am Ohr des Benutzers anliegt, existiert somit immer eine Gehäuseseite bzw. eine oberste Kante der Gehäusefläche, die in Gebrauchslage dem Kopf des Benutzers am nächsten steht. Diese Gehäusefläche, beziehungsweise Gehäusekante wird im folgenden als die beim Betrieb des Funkgerätes 1 dem Kopf 7 des Benutzer zugewandte Gehäuseseite 4 bezeichnet. Die dieser Gehäusefläche, beziehungswiese Gehäusekante gegenüberstehende Gehäuseseite hat zum Kopf des Benutzers den weitesten Abstand und wird im folgenden daher als die dem Kopf 7 des Benutzers abgewandte Gehäuseseite 8 bezeichnet.Regardless of whether in the use position the radio is cantilevered in front of the head of the user or, as in Figure 1, on the side of the user's head, that is, on the user's ear, there is always a housing side or an uppermost edge of the housing surface, which in the position of use The user's head is closest. This housing surface or housing edge is referred to below as the
Im Ausführungsbeispiel ist die Antenne 2 auf der in Gebrauchslage nach oben zeigenden Gehäusefläche auf der dem Benutzer 7 abgewandten Gehäuseseite 8 angebracht. Zwischen dem Fußpunkt der Antenne 2 und der dem Kopf 7 des Benutzers zugewandten Gehäuseseite 4 ist paralell zur Antenne 2 ein elektrisch leitfähiger Stab, d.h. ein weiteres Antennenelement 3 als Reflektor angeordnet, das kleiner oder gleich lang wie die Antenne 2 selbst ausgebildet sein kann. Durch den Reflektor 3 wird die Strahlungscharakteristik der Antenne 2 derart verbogen, daß der Kopfbereich des Benutzers 7 von elektromagnetischer Strahlung weitestgehend freigehalten wird (vgl. Fig. 3). Hierdurch kann eine Ausstrahlung elektromagnetischer Felder in Richtung des Kopfes 7 des Benutzers des Funkgeräts 1 vermieden oder zumindest deutlich verringert werden.In the exemplary embodiment, the
Bei dem in den Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Antenne 2 und Reflektor 3 von einer gemeinsamen Abdeckung 9, die beispielsweise aus Kunsstoff besteht, umhüllt. Hierdurch brauchen an den Reflektor 3 selbst keine hohen mechanischen Ansprüche gestellt werden, er kann also beispielsweise auch aus einem Metallflechtband gebildet werden, welches in die Abdeckung 9 eingegossen wird.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2,
Fig. 2 zeigt die Oberseite des in Fig. 1 dargestellten Handfunkgerätes 1, wobei die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 angegebenen Bezugszeichen verwendet werden.FIG. 2 shows the top of the hand-held
Fig. 3 zeigt eine prizipielle Darstellung eines Antennenstrahlungsdiagramms für ein in den Figuren 1 und 2 dargestelltes Funkgerät mit einer Antenne 2 und einem Antellenelement 3. Mit d ist der Abstand zwischen der Antenne 2 und dem Antennenelement 3 bezeichnet. Vorzugsweise liegt der Abstand d zwischen der Antenne 2 und dem Reflektor 3 in der Größenordnung von einer viertel Wellenlänge (λ/4) der Sendefrequenz.FIG. 3 shows a basic illustration of an antenna radiation diagram for a radio device shown in FIGS. 1 and 2 with an
Je nach verwendeter Sendefrequenz und angestrebter Baugröße des Funkgerätes 1 läßt sich unter Umständen nur ein Abstand d in der Größenordnung von einem zwanzigstel bis einem zehntel der Wellenlänge der Sendefrequenz erreichen. Aber auch bei diesen Abständen kann aufgrund des erzielbaren Vorwärtsgewinns der Antenne von 2dB - 3dB die Sendeleistung entsprechend reduziert werden, so daß die in Richtung des Kopfes 7 des Benutzers abgestrahlte elektromagnetische Energie entsprechend geringer ausfällt als gegenüber einer omnidirektional abstrahlenden Antenne.Depending on the transmission frequency used and the desired size of the
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, entsteht durch die Anordnung des weiteren Antennenelements 3 im Abstand d von der Antenne 2 ein Antennenstrahlungsdiagramm 11 mit einer herzförmigen Richtwirkung (Kardiode). Zum Vergleich ist ein Antennenstrahlungsdiagramm 12 einer omnidirektional abstrahlenden Antenne gegenübergestellt. Als Beispiel für einen bevorzugten Abstand d zwischen Antenne 2 und Antennenelemnet 3 ergeben sich für ein im 900 MHz-Band arbeitendes Funkgerät, wie es z.B. beim paneuropäischen GSM-System verwendet wird, für eine Wellenlänge von λ = 32 cm als mögliche Abstandswerte: λ/4 = 8 cm, 3/8λ = 12 cm und
λ/8 = 4 cm.As can be seen from FIG. 3, the arrangement of the
λ / 8 = 4 cm.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Handfunkgerätes in der Seitenansicht und Fig. 5 die Oberseite des in Fig. 4 dargestellten Handfunkgerätes. Dabei werden die bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 eingeführten Bezugszeichen verwendet. Auch bei dem in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Antenne 2 und Reflektor von einer gemeinsamen Abdeckung 9, die beispielsweise aus Kunsstoff besteht, umhüllt. Der Reflektor wird beispielsweise bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Metallflechtband 10 gebildet, welches in die Abdeckung 9 eingegossen wird. Die Abdeckung 9 kann beispielsweise auch durch Aufdampfung einer Metallschicht 10 als Reflektor, mit einer elektrisch leitfähigem Fläche beschichtet sein. Wie in Figur 4 und 5 dargestellt, wird eine solche Beschichtung 10 an der Innenseite der hohlen Abdeckung 9 aufgebracht, da die Beschichtung so besser gegen Abrieb geschützt ist.FIG. 4 shows a further embodiment of a handheld radio in side view and FIG. 5 shows the top of the handheld radio shown in FIG. 4. The reference symbols already introduced in connection with FIGS. 1 and 2 are used here. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 4 and 5, too,
Ein weiterer Vorteil einer solchen Abdeckung 9 ist, daß sie lösbar ausgeführt werden kann. Auf diese Weise kann das Funkgerät 1 einfach durch Aufsetzen der Abdeckung 9 auf die Antenne 2 auf einfache Weise auch erst nachträglich mit einem Reflektor 10 ausgerüstet werden.Another advantage of such a
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem tragbarem Funkgerät (1) im wesentlichen paralell zu der Antennenachse (2) mindestens ein weiteres Antennenelement (3, 10) angeordnet ist, welches im Betrieb des Funkgerätes dem Kopf (7) eines Benutzers des Funkgerätes (1) zugewandt ist.Radio with one antenna,
characterized by
that in a portable radio (1) essentially parallel to the antenna axis (2) at least one further antenna element (3, 10) is arranged, which faces the head (7) of a user of the radio (1) during operation of the radio.
dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Antennenelement (3, 10) zur Reduzierung einer Ausstrahlung elektromagnetischer Felder in Richtung des Kopfes (7) eines Benutzers des Funkgeräts (1) vorgesehen ist.Radio according to claim 1,
characterized by
that the further antenna element (3, 10) is provided for reducing radiation of electromagnetic fields in the direction of the head (7) of a user of the radio device (1).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antenne (2) auf der dem Benutzer abgewandten Gehäuseseite (8) montiert ist.Radio device according to one of claims 1 or 2,
characterized by
that the antenna (2) is mounted on the side of the housing (8) facing away from the user.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antennenelement (3) stabförmig ausgebildet ist.Radio device according to one of Claims 1 to 3,
characterized by
that the antenna element (3) is rod-shaped.
dadurch gekennzeichnet,
daß Antenne (2) und Antennenelement (10) von einer gemeinsamen Abdeckung (9) umfaßt sind, wobei das Antennenelement (10) als Teil der Abdeckung ausgebildet ist.Radio device according to one of Claims 1 to 4,
characterized by
that antenna (2) and antenna element (10) are covered by a common cover (9), the antenna element (10) being formed as part of the cover.
dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Antennenelement (10) als aus leitfähigem Material gebildetes Teil einer Abdeckung (9) für die Antenne (2) ausgebildet ist.Radio according to one of claims 1 to 5,
characterized by
that the further antenna element (10) is formed as a part of a cover (9) made of conductive material for the antenna (2).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antennenelement (3) als passiver Reflektor ausgebildet ist.Radio device according to one of Claims 1 to 6,
characterized by
that the antenna element (3) is designed as a passive reflector.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antennenelement (3) als aktiv gespeistes Antennenelement ausgebildet ist.Radio device according to one of Claims 1 to 6,
characterized by
that the antenna element (3) is designed as an actively fed antenna element.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung (9) ein weiteres Antennenelement (10) enthält, das zur Vermeidung einer Ausstrahlung elektromagnetischer Felder in Richtung des Kopfes (7) eines Benutzers des Funkgeräts (1) vorgesehen ist.Cover (9) for the antenna (2) of a radio (1),
characterized by
that the cover (9) contains a further antenna element (10) which is provided in order to avoid the emission of electromagnetic fields in the direction of the head (7) of a user of the radio (1).
dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Antennenelement (10) als aus leitfähigem Material gebildetes Teil der Abdeckung (9) für die Antenne (2) ausgebildet ist.Cover according to claim 9,
characterized by
that the further antenna element (10) is formed as a part of the cover (9) made of conductive material for the antenna (2).
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