EP1138097A1 - Halfloop-antenne - Google Patents

Halfloop-antenne

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EP1138097A1
EP1138097A1 EP99964435A EP99964435A EP1138097A1 EP 1138097 A1 EP1138097 A1 EP 1138097A1 EP 99964435 A EP99964435 A EP 99964435A EP 99964435 A EP99964435 A EP 99964435A EP 1138097 A1 EP1138097 A1 EP 1138097A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
loop antenna
antenna according
bracket
parallel
Prior art date
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Application number
EP99964435A
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English (en)
French (fr)
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EP1138097B1 (de
Inventor
Ralf Schultze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1138097A1 publication Critical patent/EP1138097A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1138097B1 publication Critical patent/EP1138097B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • the invention relates to a half-loop antenna, in particular a half-loop antenna for use on a motor vehicle.
  • the half-loop antenna known from the literature consists of a semicircular metallic conductor or antenna ball guided over a ground plane, as is shown by way of example in FIG. 5.
  • the mode of operation of the known half-loop antenna corresponds to that of a folding monopoly.
  • their radiation diagram in the vertical and horizontal planes is approximately that of a monopole, for example a ⁇ / 4 radiator.
  • a half loop antenna designed for a resonance length of ⁇ / 2 has a height of 83% of a ⁇ / 4 antenna.
  • the antennas have an impedance above 100 ⁇ at their resonance frequency. Furthermore, the increase in the capacity of an antenna causes a radiation behavior which is broadband in the frequency band. Furthermore, the increase in the capacity of an antenna can be effectively achieved by increasing its dimension in its voltage maximum.
  • a ⁇ / 2 half-loop antenna has its maximum voltage on half the antenna length, i.e. in the highest point of the conductor bend above the ground plane. From EP-0 684 661 an antenna unit is known which has a substrate and a radiator attached to the substrate, the radiating part of which is a flat plate which is arranged parallel to the substrate. The radiating part has a supply connection and an earth connection.
  • a flat antenna arrangement for frequencies in the GHz range which consists of an antenna for satellite-based vehicle navigation (GPS) and at least one antenna for mobile radio, which is in a common housing on a conductive surface of greater extent, are arranged in particular on a vehicle body.
  • GPS satellite-based vehicle navigation
  • the GPS antenna is preferably designed as a stripline antenna with transverse radiation, consists of a plate made of a dielectric material that is continuously metallized on one side, as a ground plane, and on the other side, in the radiation direction, is provided with a partial metallization, and where the mobile radio antenna has all-round characteristics in the horizontal radiation diagram and the large conductive area for this antenna is used as the ground reference area.
  • a disadvantage of the known flat antennas is their need for space, especially when used on motor vehicles.
  • the invention is therefore based on the object of developing a half-loop antenna which can be used in particular in the motor vehicle sector for mobile radio, with the most compact and small-sized design possible being achieved while maintaining good antenna characteristics.
  • the object is achieved by the features of claim 1.
  • Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the antenna bracket is formed by a surface, the outer surface of which Edge forms a convex curve, ie is curved outwards.
  • the surface of the antenna bracket is preferably arranged either parallel to the base plane or curved outwards. Furthermore, the surface of the antenna bracket can also be arranged obliquely to the base surface.
  • the development of the antenna bow has the shape of an ellipse tapering at its ends.
  • an inductor is inserted on the antenna signal side of the antenna bracket. Furthermore, the connection between the antenna bracket and the base plane can be made by a further inductance.
  • the flat antenna ball preferably has a dielectric on its outside. Furthermore, the antenna can be protected by a radome, wherein the radome can be used as a dielectric.
  • the inductance or the inductances are preferably designed as a spring, the restoring force of which is the metallic one Flat area of the antenna bracket or parts thereof against the radome.
  • the metallic antenna ball can also be applied as a metallic surface on the inside of the radome.
  • the antenna area of the half-loop antenna can be implemented as a skeleton antenna, the area of the antenna bracket being formed by a thin metallic conductor which forms the outer edge of the antenna area.
  • the configuration of the antenna bow as a surface with a convex edge advantageously brings about an increase in the capacitance of the antenna with the smallest base area, as a result of which a radiation behavior which is broader in the frequency band is achieved. Furthermore, by increasing the self-capacitance of the antenna, the impedance at the resonance or operating frequency can be shifted to lower values, such as 50 ⁇ .
  • neither the horizontal nor the vertical radiation diagram are influenced by the selected geometry or only influenced to a small extent. Increasing the capacity offers the possibility of shortening the mechanical length of the conductor bend, so that with a corresponding reduction in the mechanical length of the conductor bend, the overall height is reduced to 50% of a ⁇ / 4 radiator.
  • a feed network is inserted between the antenna bracket and one of the antenna connections, the feed network having at least one first resonance circuit which comprises an inductance and a capacitance.
  • the half-loop antenna can transmit signals in at least two frequency ranges radiate and / or receive.
  • a half-band antenna capable of multiple bands is thus realized, which at the same time has the most compact and small-sized design possible.
  • the feed network comprises at least a first additional impedance, which is selected such that the impedance of the half-loop antenna is matched to a predetermined impedance at the feed point. In this way, the impedance of the half-loop antenna can be fine-tuned in the frequency bands used in each case.
  • the feed network has several resonance circuits of different resonance frequencies. In this way, more than two frequency ranges can be realized, in which the half-loop antenna can send and / or receive signals, while maintaining its compact and small-sized design.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the half-loop antenna according to the invention
  • 4 shows a fourth embodiment of the half-loop antenna according to the invention
  • 5 shows a known half-loop antenna
  • FIG. 6 shows a half-loop antenna with an inserted feed network in a first embodiment
  • FIG. 7 shows a feed network in a second embodiment
  • FIG. 8 shows a feed network in a third embodiment
  • FIG. 9 shows a feed network in a fourth embodiment
  • FIG. 10 shows a feed network in a fifth embodiment
  • FIG. 11 shows a feed network in a sixth embodiment
  • FIG. 12 shows a feed network in a seventh embodiment
  • FIG. 13 shows a feed network in an eighth embodiment
  • FIG. 14 shows a feed network in a ninth embodiment.
  • Fig. 1 shows the first embodiment of the half-loop antenna according to the invention, consisting of a flat metallic antenna bracket 1, which is arranged above a base plane 2, the antenna bracket 1 at point 3 having its feed, ie the antenna signal, while the other side in Point 4 contacted the basic level 2.
  • the Halfloop The antenna thus acts as a folding monopoly.
  • the surface 5 of the antenna bracket 1 has the shape of an ellipse tapering at its ends during processing.
  • the edge 6 delimiting the antenna area 5 is a concave, that is to say curved outward, closed curve.
  • This flat design results in an increase in the capacity of the antenna, so that a more broadband radiation behavior is achieved in the frequency band.
  • the impedance of the antenna at the resonance or operating frequency can be shifted to lower values, for example 50 ⁇ , but the horizontal and vertical radiation diagram of the flat, in the present case curved or not only slightly Measure is affected.
  • the increase in capacity offers the possibility of shortening the mechanical length of the conductor bend. For example, if the mechanical length of the conductor bow is shortened accordingly, the overall height is reduced to approximately 50% of a ⁇ / 4 radiator.
  • the antenna equipped with the flat geometry has an impedance adapted to the transmission source or to the receiver, a higher bandwidth and a lower overall height with an unchanged radiation diagram.
  • the effect of the broadening of the antenna geometry corresponds to the head capacity of a ⁇ / 4 radiator.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the half-loop antenna.
  • an inductor 7, ie extension coil can be inserted into the antenna bracket 1.
  • the Extension coil 7 inserted at the feed point 3.
  • the shape of the antenna bracket 1 in the development results in an ellipse that tapers only at one end.
  • the area 5 of the antenna bow 1 extends essentially obliquely (viewed at the ground point 4) to parallel (viewed in the figure at the rear edge of the area 6) to the base plane 1. Since the ⁇ / 2 half-loop antenna has its current maxima at the conductor ends, ie at the feed point 3 and at the contact point 4 to the ground plate 2, it has its greatest effect there.
  • Extension coil 7 at the feed point 3 of the antenna bracket 1 remains as the radiator only the remaining segment remaining due to the shortening, i.e. the area 5, the conductor bow 1 received. This means a further reduction in the overall height to 30% of a ⁇ / 4 radiator and one
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the half-loop antenna according to the invention, in which a further extension coil 8 (inductance) is inserted into the antenna bracket 1.
  • the further extension coil 8 is inserted at the point 4 of the antenna bracket 1 which contacts the base plane 2 and distributes the
  • the most effective way of increasing the antenna capacity is by increasing its dimension in its voltage maximum or by assigning it to a
  • the antennas can be covered with a dielectric on their upper side in order to increase the antenna capacity.
  • the effect of a radome as a dielectric can thus be optimally utilized.
  • the metallic surface of the antenna bracket is in direct contact with the radome, the action of the radome as a dielectric can further reduce the area of the bracket and thus the overall length and width.
  • an undefined detuning of the antenna is prevented, which is caused by a different distance of the
  • Radomes to the metallic surface of the conductor bow can arise due to manufacturing tolerances.
  • an embodiment is therefore favorable in terms of production technology, in which the metallic surface of the antenna bracket or parts thereof are fastened directly to the inside of the radome or, in the preferred case, vapor-deposited, and then contacted with the rest of the antenna bracket 1. Furthermore, it is possible to design the extension coils 7, 8 in accordance with the second or third embodiment in such a way that they function as a spring, the restoring force of which presses the metallic surface of the antenna bracket 1 or parts thereof against the radome.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the half-loop antenna according to the invention, in which the
  • Head capacity is designed in the form of a skeletal antenna.
  • Antenna bow 1 is replaced by a thin metallic conductor 9, which represents the outer edge 6 of the surface 5.
  • a skeleton antenna corresponding to the second embodiment is depicted here. With such an antenna, there is advantageously the possibility of arranging additional antennas, for example a GPS patch antenna, under the half-loop antenna.
  • Multi-band antennas are increasingly being used to meet the growing requirements of wireless communication.
  • two-band antennas In two-band operation, so-called two-band antennas are used, which can transmit and / or receive electromagnetic waves at two operating frequencies. Such a two-band antenna has a resonance at each of these two operating frequencies.
  • Flat antennas that are easy to integrate or are suitable for hidden installation, for example in a motor vehicle, are the trend for such multi-band applications.
  • either a plurality of resonator elements are required, which are in their Distinguish resonance frequency and either connected to a common feed point or coupled to a main resonator as parasite resonators, or radiator elements are used which can oscillate at several frequencies.
  • the antenna connections 3, 4 are on the one hand the feed point 3 and on the other hand the contact point 4 to the base plane 2, which forms a reference potential.
  • the feed network 10 is arranged between the antenna bracket 1 and the feed point 3. However, it could be inserted just as well between the antenna bracket 1 and the contact point 4 to the base plane 2.
  • the feed network 10 has a first parallel resonance circuit 40 as the first resonance circuit.
  • the first parallel resonance circuit 40 provides a parallel connection from a first inductance 15 and a first capacitance 20.
  • the first inductance 15 brings about a first resonance frequency f r ⁇ _ below the resonance frequency which was achieved when the antenna loop 1 was used alone for the half-loop antenna, ie without the feed network 10.
  • the first capacitance 20 produces a second resonance frequency f r 2 r which is greater than the first resonance frequency f r] _ and is above the resonance frequency which was achieved when the antenna loop 1 was used alone for the half-loop antenna, ie without a feed network 10.
  • the result is a two-band antenna which comprises a first frequency range with the first resonance frequency f r] _ as the center frequency and a second frequency range with the second resonance frequency f r 2 as the center frequency for transmitting and / or receiving signals, the resonance frequency being the half loop - Antenna when using the antenna bracket 1 alone, ie without the feed network 10, was between the two frequency ranges.
  • the first inductor 15 and the first Capacitance 20 must be dimensioned such that the resonance frequency of the first parallel resonance circuit 40 lies between the two realized frequency bands or between the two resonance frequencies f r ⁇ , f r 2.
  • the size of the antenna bracket 1 is reduced.
  • the impedance of the feed network 10 makes sense to dimension the impedance of the feed network 10 such that, together with the impedance of the antenna bracket 1, it results in a predetermined impedance at the feed-in point 3 in both frequency ranges used for transmitting and / or receiving signals.
  • an impedance specified for this contact point 4 must then be set accordingly by suitable dimensioning of the impedance of the feed network 10.
  • the desired impedance at the feed point 3 or at the contact point 4 to the base plane 2 can be achieved by dimensioning the first inductance 15 and the first capacitance 20, provided that the requirement that the resonance frequency of the first parallel resonance circuit 40 is between the first resonance frequency f r] _ and the second resonance frequency f r 2.
  • the first inductance 15 and the first capacitance 20 cannot be dimensioned in such a way that the desired impedance is reached at the feed-in point 3 or at the contact point 4 with the base plane 2, it can also be provided according to the invention to arrange at least one first additional impedance in the feed network 10 , which is selected so that the half-loop antenna is adapted to the predetermined impedance at the antenna connection 3, 4 connected to the feed network 10.
  • the at least one first additional impedance can be in a circuit branch of the first Parallel resonance circuit 40 or in series or parallel to the first parallel resonance circuit 40 may be arranged. According to FIG. 7, starting from the exemplary embodiment according to FIG. 6, the first parallel resonance circuit 40 is expanded, for example, in such a way that the first capacitance 20 has a
  • Adaptation inductance 25 is connected in series, which is dimensioned so that the predetermined impedance is set at the feed point 3.
  • such an adaptation inductance 25 can also be in series with the first
  • Parallel resonance circuit 40 may be connected to achieve the desired adaptation to the impedance at the feed point 3 according to Figure 6.
  • an appropriately dimensioned matching capacitor 26 can also be used for impedance matching, which in the example according to FIG. 9 is connected in series with the parallel resonance circuit 40, but could also be connected in series with the first inductance 15 in the parallel resonance circuit 40.
  • a predetermined impedance of 50 ⁇ can be provided.
  • the feed network 10 which in the example according to FIG. 6 comprises the first parallel resonance circuit 40 with the first inductance 15 and the first capacitance 20, represents a simple and inexpensive solution for realizing a half-loop antenna which transmit signals and / or in two different frequency ranges can receive.
  • the feed network 10 can also be designed as a series resonance circuit, as shown in FIG. 11 using a first series resonance circuit 50.
  • the first series resonant circuit 50 comprises a second
  • Inductance 16 which is connected in series to a second capacitance 21.
  • a tuning or fine-tuning of the impedance of the first series resonance circuit 50 to achieve the predetermined impedance of the half-loop antenna at the feed-in point 3 or at the contact point 4 to the base level 2 can now be achieved, starting from the first series resonance circuit 50, by one or more correspondingly dimensioned additional impedances in the Insert feed network 10. This can be done, for example, by connecting a further capacitance in parallel to the second
  • Inductance 16 or happen to the entire first series resonant circuit 50.
  • this can also be done by connecting a further inductance in parallel with the second capacitance 21 or the entire first series resonance circuit 50.
  • the feed network 10 has several resonance circuits of different types
  • the feed network 10 can comprise, for example, a parallel connection of two series resonance circuits 50, 55, as shown in FIG. According to FIG. 12, a second series resonance circuit 55 is connected in parallel with the first series resonance circuit 50, the second series resonance circuit 55 being formed from a fourth inductor 31 and a fourth capacitance 36 connected in series therewith.
  • the feed network 10 has two series connected Parallel resonance circuits 40, 45 includes. 10
  • a second parallel resonance circuit 45 is connected in series to the first parallel resonance circuit 40, which forms a parallel connection of a third inductor 30 and a third capacitance 35.
  • FIG. 13 a parallel connection of the first parallel resonance circuit 40 with the first series resonance circuit 50 is shown as a further example, this parallel connection forming the feed network 10.
  • three frequency ranges can be realized in which the half-loop antenna can send and / or receive signals.
  • the inductances and capacitances of the two respective resonance circuits are to be dimensioned such that the resonance frequencies of the individual resonance circuits lie between the frequency ranges of the half-loop antenna that can be used for transmitting and / or receiving.
  • n + 1 frequency ranges for transmitting and / or receiving for the half-loop antenna can be implemented in a feed network 10 with n resonant circuits.
  • FIG. 14 shows an example of a parallel connection of the first series resonance circuit 50 with a series connection of the first parallel resonance circuit 40 and the second parallel resonance circuit 45.
  • the first series resonance circuit 50 could also be connected in series, for example, from more than two parallel resonance circuits, or a series connection from several parallel resonance circuits and a series resonance circuit be switched.
  • Fine tuning of the impedance matching in such half-loop antennas with more than two frequency ranges for transmitting and / or receiving signals is carried out in the manner described by correspondingly inserting additional impedances, as was described in accordance with FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9.
  • additional impedances can be used. As described, these can be arranged in one or more circuit branches of each resonance circuit of the feed network 10 or in series or in parallel thereto.
  • the feed network 10 With such a two-band half-loop antenna or multi-band half-loop antenna, there is a strong mutual influence on the one hand between the feed network 10 and the antenna bracket 1 and on the other hand between the impedances of the feed network 10.
  • the feed network 10 generates a current occupancy on the antenna bracket 1 which emits good radiation in all Operating frequency ranges of the half loop antenna enables.
  • the antenna bracket 1 can be tuned in connection with the feed network 10 so that the power radiated by the half loop antenna in the operating frequency ranges compared to that of ⁇ / 4 Spotlights has extremely low losses.
  • the radiation pattern of the half-loop antenna in the vertical and horizontal plane is approximately that of a monopole, such as a ⁇ / 4 radiator.
  • the antennas according to the preferred embodiments have a tapering profile both in the side view and in the top view, which has aerodynamically favorable properties.
  • the angle of rise of the side profile can be determined or the shape of the profile itself can be changed. This means that both a straight rising profile and a profile rising with a curvature can be realized.
  • the entire antenna has an excellent suitability for mobile use on vehicles due to its good aerodynamic properties, preferably in an installation position on the vehicle roof or the trunk lid.
  • the antenna is also suitable as an on-glass antenna, since it forms a smooth transition to the body thanks to its wedge-shaped shape when installed on the upper edge of the front or rear window.
  • the area of application of the flat antennas described above is, among other things, for sending and receiving signals in the GSM band.
  • a rod antenna for radio reception in which there is another antenna for sending and receiving signals integrated in the GSM band, does not exist or is not available, for example because it was implemented in the form of a rear window antenna, it is possible to install such a GSM antenna separately.
  • Such flat antennas are preferably installed where antennas are to be integrated into the vehicle geometry. Furthermore, radiation to the occupants of an antenna with omnidirectional characteristics can be minimized if it is in an installation position on or directly on the vehicle roof.
  • the antenna By dimensioning the antenna appropriately, it can also be used to transmit or receive vertically polarized electromagnetic waves in other frequency bands, for example in the electrical network.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halfloop-Antenne mit einem Antennenbügel, der über einer Grundebene angeordnet ist, wobei der Antennenbügel eine Fläche bildet, deren äusserer Rand eine konvexe geschlossene Kurve bildet, d.h. nach aussen gekrümmt ist. Vorzugsweise hat die Abwicklung des Leiterbügels die Form einer an ihren Enden spitz zulaufenden Ellipse und an der Einspeisestelle des Leiterbügels kann eine Induktivität eingefügt werden, die als Feder ausgebildet ist.

Description

Halfloop-Antenne
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Halfloop-Antenne, insbesondere eine Halfloop-Antenne zur Verwendung an einem Kraftfahrzeug. Die aus der Literatur bekannte Halfloop-Antenne besteht aus einem halbkreisförmig über eine Grundplatte (groundplane) geführten metallischen Leiter- oder Antennenbugel, wie dies beispielhaft in der Fig. 5 dargestellt ist. Die Wirkungsweise der bekannten Halfloop-Antenne entspricht der eines Faltmonopols. Ferner ist ihr Strahlungsdiagramm in der vertikalen und der horizontalen Ebene naherungsweise das eines Monopols, beispielsweise eines λ/4-Strahlers . Eine auf eine Resonanzlange von λ/2 ausgelegte Halfloop-Antenne besitzt eine Bauhohe von 83% eines λ/4-Strahlsers . Speist man die eine Seite des Leiterbugeis und kontaktiert die andere Seite mit der Grundplatte oder Masseebene, so weist die Antennen bei ihrer Resonanzfrequenz eine Impedanz oberhalb von 100 Ω auf. Ferner bewirkt die Erhöhung der Kapazität einer Antenne ein im Frequenzband breitbandigeres Abstrahlverhalten. Ferner kann die Erhöhung der Kapazität einer Antenne wirksam durch die Vergrößerung ihrer Dimension in ihrem Spannungsmaximum erreicht werden. Eine λ/2 Halfloop-Antenne hat ihr Spannungsmaximum auf der halben Antennenlange, also in dem höchsten Punkt des Leiterbugeis über der Masseebene. Aus der EP-0 684 661 ist eine Antenneneinheit bekannt, die ein Substrat und einen auf dem Substrat befestigten Strahler aufweist, dessen strahlender Teil eine flache Platte ist, die parallel zum Substrat angeordnet ist. Der strahlende Teil weist einen Zufuhranschluß und einen Erdanschluß auf.
Ferner ist aus der DE 195 14 556 eine Flachantennen- Anordnung für Frequenzen im GHz-Bereich bekannt, die aus einer Antenne für satellitengestutzte Fahrzeugnavigation (GPS) und mindestens einer Antenne für Mobilfunk besteht, die in einem gemeinsamen Gehäuse auf einer leitenden Flache größerer Ausdehnung, insbesondere auf einer Fahrzeugkarosserie, angeordnet sind. Dabei ist die GPS- Antenne vorzugsweise als Streifenleiterantenne mit Querstrahlung ausgebildet, besteht aus einer Platte aus einem dielektrischen Material, die auf einer Seite, als Masseflache, durchgangig metallisiert und auf der anderen Seite, in Strahlungsrichtung, mit einer partiellen Metallisierung versehen ist, und wobei die Mobilfunk-Antenne Rundumcharakteristik im horizontalen Strahlungsdiagramm hat und die große leitende Flache für diese Antenne als Massebezugsflache verwendet wird.
Nachteilig bei den bekannten Flachantennen ist ihr notwendiger Flachenbedarf, insbesondere bei der Verwendung an Kraftfahrzeugen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halfloop-Antenne zu entwickeln, die insbesondere im Kfz- Bereich für den Mobilfunk eingesetzt werden kann, wobei unter Beibehaltung einer guten Antennencharakteristik eine möglichst kompakte und kleinflachige Bauform erzielt wird. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteranspruche .
Bei einer erfindungsgemaßen Halfloop-Antenne mit einem metallischen Antennenbugel, der gegenüber einer als Masse ausgelegten Grundebene angeordnet und der Antennenbugel auf der einen Seite mit der Grundebene verbunden ist und auf der anderen Seite das Antennensignal aufweist, wird der Antennenbugel durch eine Flache gebildet, deren äußerer Rand eine konvexe Kurve bildet, d.h. nach außen gewölbt ist.
Vorzugsweise ist die Flache des Antennenbugels zur Grundebene entweder parallel oder nach außen gewölbt angeordnet. Ferner kann die Flache des Antennenbugels auch schräg zur Grundflache angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform hat die Abwicklung des Antennenbugels die Form einer an ihren Enden spitz zulaufenden Ellipse.
Um die Bauhohe der Antenne weiter zu verringern, ist an der Antennensignalseite des Antennenbugels eine Induktivität eingefugt. Ferner kann die Verbindung zwischen dem Antennenbugel und der Grundebene durch eine weitere Induktivität erfolgen.
Vorzugsweise weist der flachige Antennenbugel an seiner Außenseite ein Dielektrikum auf. Ferner kann die Antenne durch einen Radom geschützt sein, wobei das Radom als Dielektrikum eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise sind die Induktivität bzw. die Induktivitäten als Feder ausgebildet, deren Ruckstellkraft die metallische Flache des Antennenbugels oder Teile davon gegen das Radom druckt .
Der metallische Antennenbugel kann auch als metallische Flache auf der Innenseite des Radoms aufgebracht sein.
Ferner kann die Antennenflache der Halfloop-Antenne als Skelletantenne realisiert sein, wobei die Flache des Antennenbugels durch einen dünnen metallischen Leiter gebildet wird, der den äußeren Rand der Antennenflache bildet.
Vorteilhafterweise wird durch die Ausgestaltung des Antennenbugels als Flache mit konvexem Rand eine Erhöhung der Kapazität der Antenne bei kleinster Grundflache bewirkt, wodurch ein im Frequenzband breitbandigeres Abstrahlverhalten erzielt wird. Ferner kann durch die Erhöhung der Eigenkapazitat der Antenne die Impedanz bei der Resonanz bzw. Betriebsfrequenz zu niedrigeren Werten, wie beispielsweise 50 Ω, verschoben werden. Vorteilhafterweise werden weder das horizontale noch das vertikale Strahlungsdiagramm durch die gewählte Geometrie beeinflußt bzw. nur in geringem Maße beeinflußt. Durch die Erhöhung der Kapazität bietet sich die Möglichkeit einer Verkürzung der mechanischen Lange des Leiterbugeis, so daß bei einer entsprechenden Verkürzung der mechanischen Lange des Leiterbugeis sich die Bauhohe auf 50% eines λ/4-Strahlers verringert .
Besonders vorteilhaft ist es, daß zwischen dem Antennenbugel und einem der Antennenanschlusse ein Speisenetzwerk eingefugt ist, wobei das Speisenetzwerk mindestens eine erste Resonanzschaltung aufweist, die eine Induktivität und eine Kapazität umfaßt. Auf diese Weise kann die Halfloop- Antenne in mindestens zwei Frequenzbereichen Signale abstrahlen und/oder empfangen. Somit wird eine mehrbandfahige Halfloop-Antenne realisiert, die gleichzeitig eine möglichst kompakte und kleinflachige Bauform aufweist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Speisenetzwerk mindestens eine erste zusatzliche Impedanz umfaßt, die so gewählt ist, daß die Impedanz der Halfloop-Antenne auf eine vorgegebene Impedanz am Speisepunkt angepaßt ist. Auf diese Weise laßt sich eine Feinabstimmung der Impedanz der Halfloop-Antenne in den jeweils verwendeten Frequenzbandern realisieren .
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Speisenetzwerk mehrere Resonanzschaltkreise unterschiedlicher Resonanzfrequenz aufweist. Auf diese Weise lassen sich mehr als zwei Frequenzbereiche realisieren, in denen die Halfloop-Antenne Signale senden und/oder empfangen kann, bei gleichzeitiger Beibehaltung ihrer kompakten und kleinflachigen Bauform.
Bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Halfloop-Antenne,
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Halfloop-Antenne,
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Halfloop-Antenne,
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Halfloop-Antenne, Fig. 5 zeigt eine bekannte Halfloop-Antenne,
Figur 6 zeigt eine Halfloop-Antenne mit einem eingefugten Speisenetzwerk in einer ersten Ausfuhrungsform,
Figur 7 zeigt ein Speisenetzwerk in einer zweiten Ausfuhrungsform,
Figur 8 zeigt ein Speisenetzwerk in einer dritten Ausfuhrungsform,
Figur 9 zeigt ein Speisenetzwerk in einer vierten Ausfuhrungsform,
Figur 10 zeigt ein Speisenetzwerk in einer fünften Ausfuhrungs form,
Figur 11 zeigt ein Speisenetzwerk in einer sechsten Ausfuhrungs form,
Figur 12 zeigt ein Speisenetzwerk in einer siebten Ausfuhrungs form,
Figur 13 zeigt ein Speisenetzwerk in einer achten Ausfuhrungsform,
Figur 14 zeigt ein Speisenetzwerk in einer neunten Ausfuhrungs form.
Fig. 1 zeigt die erste Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Halfloop-Antenne, bestehend aus einem flachigen metallischen Antennenbugel 1, der oberhalb einer Grundebene 2 angeordnet ist, wobei der Antennenbugel 1 am Punkt 3 seine Einspeisung, d.h. das Antennensignal, aufweist, wahrend die andere Seite im Punkt 4 die Grundebene 2 kontaktiert. Die Halfloop- Antenne wirkt somit als Faltmonopol. In der bevorzugten Ausfuhrungsform hat die Flache 5 des Antennenbugels 1 bei der Abwicklung die Form einer an ihren Enden spitz zulaufenden Ellipse. Allgemein ist der die Antennenflache 5 begrenzende Rand 6 eine konkave, d.h. nach außen gewölbte, geschlossene Kurve. Durch diese flachige Ausgestaltung wird eine Erhöhung der Kapazität der Antenne bewirkt, so daß ein im Frequenzband breitbandigeres Abstrahlverhalten erzielt wird. Ferner kann durch die Erhöhung der Eigenkapazitat die Impedanz der Antenne bei der Resonanz- bzw. Betriebsfrequenz zu niedrigeren Werten, beispielsweise 50 Ω, verschoben werden, wobei jedoch das horizontale wie vertikale Strahlungsdiagramm von der flächigen, im vorliegenden Fall gekrümmten Geometrie nicht oder nur in geringem Maß beeinflußt wird.
Ferner bietet die Erhöhung der Kapazität die Möglichkeit einer Verkürzung der mechanischen Lange des Leiterbugeis. Beispielsweise reduziert sich bei einer entsprechenden Verkürzung der mechanischen Lange des Leiterbugeis die Bauhohe auf ca. 50% eines λ/4-Strahlers .
Ferner weist die mit der flachigen Geometrie ausgestattete Antenne gegenüber den aus der Literatur bekannten Halfloop- Antennen eine an die Sendequelle bzw. an den Empfanger angepaßte Impedanz, eine höhere Bandbreite sowie eine geringere Bauhöhe bei einem unveränderten Strahlungsdiagramm auf. Die Antennengeometrieverbreiterung entspricht in ihrer Wirkung der Kopfkapazitat bei einem λ/4-Strahler .
Figur 2 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Halfloop- Antenne. Um die mechanische Lange des Antennenbugels 1 zu verkurzen, kann eine Induktivität 7, d.h. Verlangerungsspule, in den Antennenbugel 1 eingefugt werden. In der dargestellten zweiten Ausfuhrungsform wird die Verlangerungsspule 7 am Einspeisepunkt 3 eingefugt. Dabei ergibt sich als Form des Antennenbugels 1 in der Abwicklung eine Ellipse, die nur an einem Ende spitz zulauft. Ferner verlauft die Flache 5 des Antennenbugels 1 im wesentlichen schräg (am Massepunkt 4 betrachtet) bis parallel (in der Figur am hinteren Rand der Flache 6 betrachtet) zur Grundebene 1. Da die λ/2-Halfloop-Antenne ihre Strommaxima an den Leiterbugelenden, d.h. am Einspeisepunkt 3 und am Kontaktpunkt 4 zur Masseplatte 2 hat, so entfaltet sie dort ihre größte Wirkung. Durch die Einfügung der
Verlangerungsspule 7 an der Einspeisestelle 3 des Antennenbugels 1 bleibt als Strahler nur das durch die Verkürzung verbleibende Restsegment, d.h. die Flache 5, des Leiterbugels 1 erhalten. Damit ist eine weitere Verringerung der Bauhohe auf 30% eines λ/4-Strahlers sowie eine
Verkürzung der Baulange möglich. Das entspricht einer Bauhohe von 0,08 λ. Da durch die Kopfkapazitat die Bandbreite des Strahlers vorher erheblich vergrößert wurde, kann die durch die Verlangerungsspule eingetretene Bandbreitenverringerung in Kauf genommen werden. Zusatzlich weist die von dieser Antenne gemäß der zweiten Ausfuhrungsform abgestrahlte Leistung im Nutzfrequenzband gegenüber der eines λ/4-Strahlers keine deutlichen Einbußen auf .
Figur 3 zeigt eine dritte Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Halfloop-Antenne, bei der eine weitere Verlangerungsspule 8 (Induktivität) in den Antennenbugel 1 eingefugt ist. Die weitere Verlangerungsspule 8 ist an der die mit der Grundebene 2 kontaktierenden Stelle 4 des Antennenbugels 1 eingefugt und verteilt die
Gesamtinduktivitat auf die beiden Verlangerungsspulen an den Leiterbugelenden, wodurch man einen Strahler erhält, der so ausgebildet ist, daß er eine metallische Flache 5 größerer Ausdehnung über der Grundebene 2 (Masseplatte) mit einem gewissen Abstand von dieser besitzt.
Bei Verwendung einer Antenne im mobilen Einsatz ist es sinnvoll, diese mit einem Radom zum Schutz gegen Wettereinflusse zu schützen.
Ferner kann am wirksamsten die Erhöhung der Antennenkapazität durch die Vergrößerung ihrer Dimension in ihrem Spannungsmaximum bzw. durch die Belegung mit einem
Dielektrikum an dieser Stelle erreicht werden. Daher können die Antennen gemäß den drei Ausfuhrungsformen an ihrer Oberseite mit einem Dielektrikum belegt werden, um die Antennenkapazitat zu erhohen.
Bei einer Antenne entsprechend den obigen Ausfuhrungsformen kann somit die Wirkung eines Radoms als Dielektrikum optimal ausgenutzt werden. Um ferner die Bauhohe der Antenne möglichst niedrig zu halten, ist man bestrebt, den Abstand zwischen Antenne und Radom zu minimieren. Liegt nun die metallische Flache des Antennenbugels direkt am Radom an, so kann durch die Wirkung des Radoms als Dielektrikum die Bugelflache und somit Baulange und -breite weiter verringert werden. Zudem wird eine Undefinierte Verstimmung der Antenne verhindert, die durch einen unterschiedlichen Abstand des
Radoms zur metallischen Flache des Leiterbugels aufgrund von Fertigungstoleranzen entstehen kann.
Für alle obigen drei Aus fuhrungs formen ist daher eine Ausführung fertigungstechnisch gunstig, bei der die metallische Flache des Antennenbugels oder Teile davon direkt auf der Innenseite des Radoms befestigt oder im bevorzugtem Falle aufgedampft werden, und dann mit dem Rest des Antennenbugels 1 kontaktiert werden. Ferner ist es möglich, die Verlangerungsspulen 7, 8 entsprechend der zweiten oder dritten Ausfuhrungsform so auszubilden, daß sie als Feder funktionieren, deren Ruckstellkraft die metallische Flache des Antennenbugels 1 oder Teile davon gegen das Radom druckt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Halfloop-Antenne, bei der die
Kopfkapazitat in Form einer Skelettantenne ausgebildet ist. Mit anderen Worten, die metallische Flache 5 des
Antennenbugels 1 wird durch einen dünnen metallischen Leiter 9 ersetzt, der den äußeren Rand 6 der Flache 5 darstellt. Hier ist bildlich eine Skelettantenne entsprechend der zweiten Ausfuhrungsform dargestellt. Vorteilhafterweise besteht bei einer derartigen Antenne die Möglichkeit, unter der Halfloop-Antenne zusatzliche Antennen, beispielsweise eine GPS-Patchantenne, anzuordnen.
Um den wachsenden Anforderungen der drahtlosen Kommunikation gerecht zu werden, finden in zunehmendem Maße Mehrbandantennen Verwendung.
Im Zweibandbetrieb werden sogenannte Zweiband-Antennen eingesetzt, die bei zwei Betriebsfrequenzen elektromagnetische Wellen senden und/oder empfangen können. Eine solche Zweiband-Antenne weist bei diesen beiden Betriebsfrequenzen jeweils eine Resonanz auf.
Im Trend für solche Mehrbandanwendungen liegen vor allen Dingen Flachantennen, die leicht zu integrieren sind oder sich für einen versteckten Einbau, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eignen. Um bei solchen Flachantennen eine Abstrahlung und/oder einen Empfang von Signalen bei mehreren Betriebsfrequenzen zu erreichen, sind entweder mehrere Resonatorelemente erforderlich, die sich in ihrer Resonanzfrequenz unterscheiden und entweder mit einem gemeinsamen Einspeisepunkt verbunden oder als Parasitarresonatoren an einen Hauptresonator angekoppelt sind, oder es werden Strahlerelemente eingesetzt, die bei mehreren Frequenzen schwingfähig sind.
Sowohl bei der Verwendung mehrerer Resonatorelemente als auch bei der Verwendung von Strahlerelementen, die bei mehreren Frequenzen schwingfahig sind, wird Raum beansprucht, der häufig nicht m ausreichendem Maß zur Verfugung steht.
Daher stellt sich die Aufgabe, eine solche Flachantenne zu realisieren, die bei Verwendung nur eines Resonatorelementes, das nicht bei mehreren Frequenzen schwingfahig ist, dennoch einen Sende- und/oder Empfangsbetrieb bei mehreren Betriebsfrequenzen zu realisieren.
Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß zwischen dem
Antennenbugel 1 und einem der Antennenanschlusse 3, 4 ein Speisenetzwerk 10 eingefugt wird, wobei das Speisenetzwerk 10 mindestens eine erste Resonanzschaltung 40; 50 aufweist, die eine Induktivität 15; 16 und eine Kapazitat 20; 21 umfaßt. Die Antennenanschlusse 3, 4 sind dabei zum einen der Einspeisepunkt 3 und zum anderen der Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2, die ein Bezugspotential bildet.
Gemäß Figur 6 ist das Speisenetzwerk 10 zwischen dem Antennenbugel 1 und dem Einspeisepunkt 3 angeordnet. Es konnte jedoch genau so gut zwischen dem Antennenbugel 1 und dem Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 eingefugt sein. Dabei weist das Speisenetzwerk 10 als erste Resonanzschaltung einen ersten Parallelresonanzkreis 40 auf. Der erste Parallelresonanzkreis 40 stellt dabei eine Parallelschaltung aus einer ersten Induktivität 15 und einer ersten Kapazitat 20 dar.
Wie beschrieben kann man mittels einer in den Antennenbugel 1 eingefugten Induktivität die mechanische Lange des
Antennenbugels 1 bei gleichbleibender Resonanzfrequenz reduzieren. Umgekehrt ist es mittels einer in den Antennenbugel 1 eingefugten Kapazitat möglich, die mechanische Lange des Antennenbugels 1 bei gleichbleibender Resonanzfrequenz zu verlangern. Wie beschrieben, entfalten in den Antennenbugel 1 eingefügte Impedanzen ihre größte Wirkung im Strommaximum der Halfloop-Antenne. Dies ist bei der beschriebenen λ/2-Halfloop-Antenne am Einspeisepunkt 3 und am Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 der Fall. Somit hat auch das Speisenetzwerk 10 im Einspeisepunkt 3 bzw. im Kontaktpunkt 4 seine maximale Wirkung.
Beim Speisenetzwerk 10 gemäß Figur 6 bewirkt die erste Induktivität 15 eine erste Resonanzfrequenz frτ_ unterhalb der Resonanzfrequenz, die bei alleiniger Verwendung des Antennenbugels 1 für die Halfloop-Antenne, d.h. ohne Speisenetzwerk 10, erzielt wurde. Die erste Kapazitat 20 bewirkt eine zweite Resonanzfrequen fr2 r die großer als die erste Resonanzfrequenz fr]_ ist und oberhalb der Resonanzfrequenz liegt, die bei alleiniger Verwendung des Antennenbugels 1 für die Halfloop-Antenne, d.h. ohne Speisenetzwerk 10 erzielt wurde. Somit erhalt man eine Zweiband-Antenne, die einen ersten Frequenzbereich mit der ersten Resonanzfrequenz fr]_ als Mittenfrequenz und einen zweiten Frequenzbereich mit der zweiten Resonanzfrequenz fr2 als Mittenfrequenz zum Senden und/oder Empfangen von Signalen umfaßt, wobei die Resonanzfrequenz der Halfloop- Antenne bei alleiniger Verwendung des Antennenbugels 1, d.h. ohne Speisenetzwerk 10 zwischen den beiden Frequenzbereichen liegen wurde. Die erste Induktivität 15 und die erste Kapazitat 20 müssen dabei so dimensioniert werden, daß die Resonanzfrequenz des ersten Parallelresonanzkreises 40 zwischen den beiden realisierten Frequenzbandern bzw. zwischen den beiden Resonanzfrequenzen frχ, fr2 liegt.
Gegenüber einer auf die erste Resonanzfrequenz fr]_ ausgelegten Einband-Halfloop-Antenne findet eine Baugroßenverringerung des Antennenbugels 1 statt.
Weiterhin ist es sinnvoll, die Impedanz des Speisenetzwerks 10 so zu dimensionieren, daß sie zusammen mit der Impedanz des Antennenbugels 1 in beiden zum Senden und/oder zum Empfangen von Signalen genutzten Frequenzbereichen eine vorgegebene Impedanz am Einspeisepunkt 3 ergibt. Bei Anschluß des Speisenetzwerks 10 an den Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 ist dann entsprechend eine für diesen Kontaktpunkt 4 vorgegebene Impedanz durch geeignete Dimensionierung der Impedanz des Speisenetzwerks 10 einzustellen. Die gewünschte Impedanz am Einspeisepunkt 3 oder am Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 kann durch entsprechende Dimensionierung der ersten Induktivität 15 und der ersten Kapazitat 20 erfolgen, sofern dabei die Erfordernis eingehalten wird, daß die Resonanzfrequenz des ersten Parallelresonanzkreises 40 zwischen der ersten Resonanzfrequenz fr]_ und der zweiten Resonanzfrequenz fr2 liegt. Läßt sich die erste Induktivität 15 und die erste Kapzazitat 20 nicht so dimensionieren, daß die gewünschte Impedanz am Einspeisepunkt 3 bzw. am Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 erreicht wird, so kann es erfindungsgemaß auch vorgesehen sein, mindestens eine erste zusatzliche Impedanz im Speisenetzwerk 10 anzuordnen, die so gewählt ist, daß die Halfloop-Antenne auf die vorgegebene Impedanz am mit dem Speisenetzwerk 10 verbundenen Antenennenanschluß 3, 4 angepaßt ist. Dabei kann die mindestens eine erste zusatzliche Impedanz in einem Schaltungszweig des ersten Parallelresonanzkreises 40 oder in Serie oder parallel zum ersten Parallelresonanzkreis 40 angeordnet sein. Gemäß Figur 7 ist ausgehend von dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 6 der erste Parallelresonanzkreis 40 beispielsweise dahingehend erweitert, daß der ersten Kapazität 20 eine
Anpassungsinduktivitat 25 in Serie geschaltet ist, die so dimensioniert ist, daß die vorgegebene Impedanz am Einspeisepunkt 3 eingestellt wird. In einem weiteren Beispiel gemäß Figur 8 kann eine solche Anpassungsinduktivitat 25 auch in Serie zum ersten
Parallelresonanzkreis 40 geschaltet sein, um die gewünschte Anpassung an die Impedanz am Einspeisepunkt 3 gemäß Figur 6 zu erreichen. Zur Impedanzanpassung kann gemäß Figur 9 auch ein entsprechend dimensionierter Anpassungskondensator 26 verwendet werden, der im Beispiel gemäß Figur 9 in Serie zum Parallelresonanzkreis 40 geschaltet ist, aber auch in Serie zur ersten Induktivität 15 im Parallelresonanzkreis 40 geschaltet sein konnte.
Es kann auch vorgesehen sein, für die Impedanzanpassung mehr als eine zusatzliche Impedanz im Speisenetzwerk 10 vorzusehen und in der beschriebenen Weise mit dem Parallelresonanzkreis 40 zu verschalten. Auf diese Weise wird eine Feinabstimmung der Impedanz der Halfloop-Antenne an demjenigen Antennenanschluß 3, 4 erzielt, an dem das Speisenetzwerk 10 angeschlossen ist. Bei Anschluß am Einspeisepunkt 3 kann beispielsweise eine vorgegebene Impedanz von 50 Ω vorgesehen sein.
Das Speisenetzwerk 10, das im Beispiel nach Figur 6 den ersten Parallelresonanzkreis 40 mit der ersten Induktivität 15 und der ersten Kapazitat 20 umfaßt, stellt eine einfache und kostengünstige Losung zur Realisierung einer Halfloop- Antenne dar, die in zwei verschiedenen Frequenzbereichen Signale senden und/oder empfangen kann. In entsprechender Weise kann das Speisenetzwerk 10 auch als Serienresonanzkreis ausgebildet sein, wie in Figur 11 anhand eines ersten Serienresonanzkreises 50 dargestellt ist. Der erste Serienresonanzkreis 50 umfaßt dabei eine zweite
Induktivität 16, die in Serie zu einer zweiten Kapazitat 21 geschaltet ist. Eine Abstimmung oder Feinabstimmung der Impedanz des ersten Serienresonanzkreises 50 zur Erzielung der vorgegebenen Impedanz der Halfloop-Antenne am Einspeisepunkt 3 bzw. am Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 kann nun ausgehend vom ersten Serienresonanzkreis 50 dadurch erreicht werden, eine oder mehrere entsprechend dimensionierte zusatzliche Impedanzen in das Speisenetzwerk 10 einzufügen. Dies kann beispielsweise durch Parallelschalten einer weiteren Kapazitat zur zweiten
Induktivität 16 oder zum gesamten ersten Serienresonanzkreis 50 geschehen. Entsprechend kann dies auch dadurch geschehen, der zweiten Kapazitat 21 oder dem gesamten ersten Serienresonanzkreis 50 eine weitere Induktivität parallel zu schalten.
Zur Realisierung von mehr als zwei Frequenzbandern für das Senden und/oder Empfangen von Signalen mittels der Halfloop- Antenne kann es vorgesehen sein, daß das Speisenetzwerk 10 mehrere Resonanzschaltungen unterschiedlicher
Resonanzfrequenz aufweist. Dabei kann das Speisenetzwerk 10 beispielsweise eine Parallelschaltung aus zwei Serienresonanzkreisen 50, 55 umfassen, wie in Figur 12 dargestellt. Gemäß Figur 12 ist dabei dem ersten Serienresonanzkreis 50 ein zweiter Serienresonanzkreis 55 parallel geschaltet, wobei der zweite Serienresonanzkreis 55 aus einer vierten Induktivität 31 und einer dazu in Serie geschalteten vierten Kapazitat 36 gebildet ist. In einem weiteren Beispiel kann gemäß Figur 10 vorgesehen sein, daß das Speisenetzwerk 10 zwei in Serie geschaltete Parallelresonanzkreise 40, 45 umfaßt. Dabei ist dem ersten Parallelresonanzkreis 40 gemäß Figur 10 ein zweiter Parallelresonanzkreis 45 in Serie geschaltet, der eine Parallelschaltung aus einer dritten Induktivität 30 und einer dritten Kapazitat 35 bildet. Gemäß Figur 13 ist als weiteres Beispiel eine Parallelschaltung des ersten Parallelresonanzkreises 40 mit dem ersten Serienresonanzkreis 50 dargestellt, wobei diese Parallelschaltung das Speisenetzwerk 10 bildet.
In entsprechender Weise kann es auch vorgesehen sein, eine Dreiband-Halfloop-Antenne durch Serienschaltung eines Parallelresonanzkreises mit einem Serienresonanzkreis zu erzielen .
Bei der Verwendung von zwei Resonanzschaltungen gemäß Figur 10 oder Figur 12 lassen sich drei Frequenzbereiche realisieren, in denen die Halfloop-Antenne Signale senden und/oder empfangen kann. Dabei sind die Induktivitäten und Kapazitäten der beiden jeweiligen Resonanzschaltungen so zu dimensionieren, daß die Resonanzfrequenzen der einzelnen Resonanzschaltungen zwischen den zum Senden und/oder Empfangen nutzbaren Frequenzbereichen der Halfloop-Antenne liegen .
Noch mehr Frequenzbander zum Senden und/oder Empfangen mit der Halfloop-Antenne lassen sich durch Verwendung weiterer Resonanzschaltungen erzielen. So konnten auch mehr als zwei Parallelresonanzkreise in Reihe oder mehr als zwei Serienresonanzkreise parallel geschaltet werden. Auch können mehrere Serien- und Parallelresonanzkreise zueinander in Serie oder parallel geschaltet werden, wobei darauf zu achten ist, daß nicht zwei Serienresonanzkreise zueinander in Reihe geschaltet werden und daß nicht zwei Parallelresonanzkreise zueinander parallel geschaltet werden. Die Resonanzschaltungen sind dabei jeweils so zu dimensionieren, daß ihre Resonanzfrequenzen zwischen den einzelnen zum Senden und/oder Empfangen von Signalen genutzten Frequenzbereichen der Halfloop-Antenne liegen und sich untereinander unterscheiden. Allgemein lassen sich bei einem Speisenetzwerk 10 mit n Resonanzkreisen n+1 Frequenzbereiche zum Senden und/oder Empfangen für die Halfloop-Antenne realisieren. Figur 14 zeigt als Beispiel eine Parallelschaltung des ersten Serienresonanzkreises 50 mit einer Serienschaltung des ersten Parallelresonanzkreises 40 und des zweiten Parallelresonanzkreises 45. Dabei konnte der erste Serienresonanzkreis 50 beispielsweise auch einer Reihenschaltung aus mehr als zwei Parallelresonanzkreisen oder auch einer Reihenschaltung aus mehreren Parallelresonanzkreisen und einem Serienresonanzkreis parallel geschaltet sein.
Eine Feinabstimmung der Impedanzanpassung bei solchen Halfloop-Antennen mit mehr als zwei Frequenzbereichen zum Senden und/oder Empfangen von Signalen erfolgt dabei in der beschriebenen Weise durch entsprechendes Einfugen zusatzlicher Impedanzen, wie dies gemäß Figur 7, Figur 8 und Figur 9 beschrieben wurde. Dabei können eine oder mehrere zusatzliche Impedanzen verwendet werden. Diese können wie beschrieben in einem oder mehreren Schaltungszweigen einer jeden Resonanzschaltung des Speisenetzwerks 10 oder in Serie oder parallel dazu angeordnet sein.
Bei einer derartigen Zweiband-Halfloop-Antenne oder Mehrband-Halfloop-Antenne findet eine starke gegenseitige Beeinflussung zum einen zwischen dem Speisenetzwerk 10 und dem Antennenbugel 1 und zum anderen zwischen den Impedanzen des Speisenetzwerks 10 statt. Zudem erzeugt das Speisenetzwerk 10 auf dem Antennenbugel 1 eine Strombelegung, die eine gute Abstrahlung in allen Betriebsfrequenzbereichen der Halfloop-Antenne ermöglicht. Durch entsprechende Dimensionierung der beschriebenen flachigen Ausgestaltung des Antennenbugels 1 und der damit verbundenen Kapazitat des Antennenbugels 1 kann der Antennenbugel 1 in Verbindung mit dem Speisenetzwerk 10 so abgestimmt werden, daß die von der Halfloop-Antenne in den Betriebsfrequenzbereichen abgestrahlte Leistung gegenüber der von λ/4-Strahlern äußerst geringe Einbußen aufweist. Das Strahlungsdiagramm der Halfloop-Antenne in der vertikalen und horizontalen Ebene ist dabei naherungsweise das eines Monopols, wie beispielsweise eines λ/4-Strahlers .
Die Antennen gemäß der bevorzugten Ausfuhrungsformen weisen sowohl in der Seitenansicht als auch in der Draufsicht ein spitz zulaufendes Profil auf, welches aerodynamisch gunstige Eigenschaften hat. Bei Verwendung von zwei Verlangerungsspulen, deren Induktivität man unsymmetrisch verteilt, kann man den Anstiegswinkel des seitlichen Profils bestimmen bzw. die Form des Profils selbst verandern. Damit ist sowohl ein gerade ansteigendes wie auch ein mit einer Krümmung ansteigendes Profil realisierbar. Paßt man ferner den Radom dieser doppelten Keilform an, so weist die gesamte Antenne aufgrund ihrer guten aerodynamischen Eigenschaften eine hervorragende Eignung zum mobilen Einsatz auf Fahrzeugen auf, vorzugsweise bei einer Einbauposition auf dem Fahrzeugdach oder der Kofferraumklappe. Neben ihren guten aerodynamischen Eigenschaften eignet sich die Antenne auch als On-Glas-Antenne, da sie bei Einbaupositionen an der Oberkante der Front- oder Heckscheibe durch ihre keilförmige Formgebung einen fließenden Übergang zur Karosserie bildet.
Das Einsatzgebiet der oben beschriebenen Flachantennen liegt unter anderem beim Senden und Empfangen von Signalen im GSM- Band. Ist eine Stabantenne für Radioempfang, in die sich eine weitere Antenne zum Senden und Empfangen von Signalen im GSM-Band integrieren ließe, nicht vorhanden oder steht nicht zur Verfugung, beispielsweise, weil sie in Form einer Heckscheibenantenne realisiert wurde, besteht die Möglichkeit, eine derartige GSM-Antenne separat zu installieren. Vorzugsweise werden derartige Flachantennen dort installiert, wo Antennen in die Fahrzeuggeometrie integriert werden sollen. Desweiteren kann eine Bestrahlung der Insassen bei einer Antenne mit Rundstrahlcharakteristik minimiert werden, wenn diese sich in einer Einbauposition auf oder direkt am Fahrzeugdach befindet.
Durch eine entsprechende Dimensionierung der Antenne ist diese auch zum Senden oder Empfangen vertikal polarisierter elektro-magnetischer Wellen in anderen Frequenzbandern, beispielsweise im E-Netz, zu verwenden.

Claims

Ansprüche
1. Halfloop-Antenne mit einem metallischen Antennenbugel
(1), der gegenüber einer als Masse ausgelegten Grundebene (2) angeordnet ist, wobei der Antennenbugel (1) auf der einen Seite (4) mit der Grundebene (2) verbunden ist und auf der anderen Seite (3) die Verbindung zum Antennensignal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenbugel (1) durch eine Flache (5) gebildet wird, deren äußerer Rand (6) eine konvexe Kurve bildet, d.h. nach außen gewölbt ist.
2. Halfloop-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flache (5) des Antennenbugels (1) zur Grundebene
(2) nach außen gewölbt angeordnet ist.
3. Halfloop-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flache (5) des Antennenbugels (1) zur Grundebene
(2) schräg oder parallel angeordnet ist.
4. Halfloop-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flache (5) des Antennenbugels (1) zur Grundebene (2) schräg bis parallel angeordnet ist.
5. Halfloop-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwicklung des Antennenbugels (1) die Form einer an ihren Enden spitz zulaufenden Ellipse hat.
6. Halfloop-Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antennensignalseite (3) des Antennenbugels (1) eine Induktivität (7) eingefugt wird.
7. Halfloop-Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Antennenbugel (1) und der
Grundebene (2) durch eine weitere Induktivität (8) erfolgt .
8. Halfloop-Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flachige
Antennenbugel (1) an seiner Außenseite ein Dielektrikum aufweist .
9. Halfloop-Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne ein
Radom aufweist.
10. Halfloop-Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Radom als Dielektrikum wirkt.
11. Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (7) bzw. die Induktivitäten (7, 8) als Feder ausgebildet sind, deren Ruckstellkraft die metallische Flache (5) des Antennenbügels (1) oder Teile davon gegen das Radom druckt .
12. Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Antennenbugel (1) als metallische Flache (5) auf der Innenseite des
Radoms aufgebracht ist.
13. Halfloop-Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenflache (5) als Skelettantenne realisiert ist, wobei die Flache (5) des Antennenbugels (1) durch einen dünnen metallischen Leiter (9) gebildet wird, der den äußeren Rand (6) der Flache (5) bildet.
14. Halfloop-Antenne nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antennenbügel (1) und einem der Antennenanschlüsse (3, 4) ein Speisenetzwerk (10) eingefügt ist, wobei das Speisenetzwerk (10) mindestens eine erste Resonanzschaltung (40; 50) aufweist, die eine
Induktivität (15; 16) und eine Kapazität (20; 21) umfaßt,
15.Halfloop-Antenne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine erste Resonanzschaltung (40) als Parallelresonanzkreis ausgebildet ist.
16.Halfloop-Antenne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine erste Resonanzschaltung (50) als Serienresonanzkreis ausgebildet ist.
17.Halfloop-Antenne nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk (10) an einen Einspeisepunkt (3) angeschlossen ist.
18.Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk (10) mit der Grundebene (2) verbunden ist.
19.Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk (10) mindestens eine erste zusätzliche Impedanz (25, 26) umfaßt, die so gewählt ist, daß das Speisenetzwerk (10) auf eine vorgegebene Impedanz am mit dem Speisenetzwerk (10) verbundenen Antennenanschluß (3, 4) angepaßt ist.
20.Halfloop-Antenne nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine erste zusätzliche Impedanz (25, 26) in einem Schaltungszweig der mindestens einen ersten Resonanzschaltung (40; 50) oder in Serie oder parallel zur mindestens einen ersten Resonanzschaltung (40; 50) angeordnet ist.
21.Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk (10) mehrere Resonanzschaltungen (40, 45, 50, 55) unterschiedlicher Resonanzfrequenz aufweist .
22.Halfloop-Antenne nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Parallelresonanzkreise (40, 45) in Reihe geschaltet sind.
23.Halfloop-Antenne nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Serienresonanzkreise (50, 55) parallelgeschaltet sind.
24.Halfloop-Antenne nach Anspruch 21, 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Serienresonanzkreis (50, 55) und ein Parallelresonanzkreis (40, 45) parallel- oder in Serie geschaltet sind.
25.Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Serienresonanzkreis (50,
55) einer Reihenschaltung aus mehreren Parallelresonanzkreisen (40, 45) parallelgeschaltet ist.
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