EP1202384A1 - Funkantenne als Sendeantenne oder Empfangsantenne und Mobilfunksystem - Google Patents

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EP1202384A1
EP1202384A1 EP00123717A EP00123717A EP1202384A1 EP 1202384 A1 EP1202384 A1 EP 1202384A1 EP 00123717 A EP00123717 A EP 00123717A EP 00123717 A EP00123717 A EP 00123717A EP 1202384 A1 EP1202384 A1 EP 1202384A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
radio
radio antenna
mobile
bts
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00123717A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Reichelt
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.)
Moletherm Holding AG
Original Assignee
Moletherm Holding AG
Molekulare Energietechnik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moletherm Holding AG, Molekulare Energietechnik AG filed Critical Moletherm Holding AG
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Priority to JP2002540246A priority patent/JP2004513548A/ja
Priority to US10/415,392 priority patent/US6836251B2/en
Priority to CA002424991A priority patent/CA2424991A1/en
Priority to AU2002212210A priority patent/AU2002212210A1/en
Priority to PCT/EP2001/010273 priority patent/WO2002037604A1/de
Priority to CNA018182240A priority patent/CN1471746A/zh
Priority to EA200300526A priority patent/EA004526B1/ru
Publication of EP1202384A1 publication Critical patent/EP1202384A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
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    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
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    • 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
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • 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 radio antenna as a transmitting antenna or receiving antenna according to the preamble of claim 1 and a mobile radio system the preamble of claim 13.
  • Radio frequencies for radio communication start in a frequency range of a few kHz.
  • frequencies between 520 kHz and 1,605.5 kH in the shortwave range between 5.9 MHz and 26.1 MHz and in the ultra-shortwave range used between 87.5 MHz and 108 MHz.
  • frequencies between 124 MHz and 790 MHz are used.
  • Ultra-high frequency ranges are used, among other things, for mobile phones with analog Technology from 450 MHz to 465 MHz) and for digital GSM (Global System for Mobile Communication) from 890 MHz to 960 MHz and 1,710 MHz used up to 1.880 MHz.
  • Cordless phones work in an overlying one Frequency range from 1,180 MHz to 1,900 MHz. These ultra high frequencies allow relatively small antennas to be used and guarantee one comparatively reliable connection for mobile communication.
  • Directional microwave links currently use frequencies between 2 GHz to 40 GHz.
  • Radio frequencies are scarce resources and all useful radio frequencies can be used are practically already occupied nowadays. There is a constant task thus in that these radio frequencies are only available to a limited extent through improvements in transmission techniques and through improvements the modulation techniques for the highest possible rate of information transmission to use better with good transmission quality.
  • a mobile radio system comprises mobile stations in a generally known manner (MS, Mobile Station) as cell phones for participants.
  • a mobile radio system also includes Base stations (BTS, Base Transceiver Station) in one each local area as a radio cell, with larger local areas in adjacent Radio cells are divided.
  • the base stations handle radio communication with the Mobile stations.
  • Multiple base stations (BTS) are each a base station control station (BSC, Base Station Controller) assigned to it are connected via a data transfer and the assigned base stations (BTS) control and coordinate.
  • the data transfer can be done via Copper lines or by radio, in particular directional radio.
  • BSC base station control stations
  • MSC Mobile Switching Center
  • the data transfer can also be done here via lines or by radio relay.
  • the signal quality when sending and / or receiving can be conventional Antennas adversely affected by antenna noise, among other things be, since this is only partially selective and only with a certain sideband noise are operable. Among other things, this makes the previously required Protective distances cannot be reduced arbitrarily.
  • An object of the invention is to use a simply constructed radio antenna Propose broadband antenna that has a large usable radio frequency range covers and highly accurate in the transmit and receive mode can be operated frequency-selectively. Another object of the invention is in proposing a cellular system using one Radio antenna.
  • the first object has the features of claim 1 and the second Task solved with the features of claim 13.
  • the radio antenna is a surface antenna that consists of a Carrier part, a coating attached to it and two coating feed lines consists.
  • the carrier part consists of insulating material.
  • the coating feed lines are at least two spaced apart electrical conductors made of electrically highly conductive material, which is an electrical Have connection to the coating in the intermediate distance.
  • the coating leads are covered with other electromagnetic elements Connected resonant circuit, with the coating via the surface area of which can emit or receive electromagnetic waves are.
  • the binder comprises for applying a uniform coating distilled water, which makes the individual components work well together be mixed.
  • the sulfurized oil and possibly a leveling agent serve as Solution mediators and cause an even distribution of the individual Substances in the binder and good film formation of the coating material on the carrier part.
  • the phenols or benzisothiazolinone contained in the binder the accumulation of particles even in small quantities.
  • the casein is as To view the binder in the binder and causes the individual to accumulate Components within the binder.
  • the urea is in the binder also used as a solubilizer and favors the uniform Distribution of the individual components.
  • the basic substance comprises the main constituent of the binding agent accumulate the particles of the insulation agent.
  • the dispersant makes it easier the dispersion and thus the even distribution of the binder together with the particles of the insulating agent in the basic substance.
  • the admitted Graphite with its individual particles also attaches to that the binding agent binding binder. Together with the insulation agent a large number of the smallest electrical dipoles are thus formed evenly in the coating material and thus in the finished applied Coating are distributed.
  • the arrangement provides a large number of coupled, smallest harmonic and aharmonic oscillators in the form of Dipoles. This results in a high degree of transmission and reception for electromagnetic Radiation in the entire usable radio frequency range of a few KHz to the GHz range with extremely high frequency selectivity.
  • the radio antenna according to the invention surprisingly has a spherical radiation pattern without pronounced directivity. This too can lead to a reduction of the operating energy can be used. This leads to cell phones also advantageous to improve the electromagnetic compatibility, since a certain predetermined radiation power affects all spatial directions distributed and thus a concentration of radiation power on the Head area of a user is avoided.
  • the radio antenna according to the invention can be advantageous in all radio systems and radio systems with the advantages mentioned above, such as in radio or television, because of the broadband and the high frequency selectivity practically across the entire bandwidth all usable radio frequencies can be covered. Adjustments to different Achievements can be easily done through dimensional adjustments become.
  • the carrier part is simple and inexpensive from electrical insulating, stable plastic.
  • the radio antenna or the carrier part can have different shapes have, because the antenna effect over a variety in the coating contained dipoles is effected.
  • An active coating can then, depending on the circumstances be attached to one and / or both surface sides.
  • one Planar antenna has a spherical radiation pattern. The possible radiation and reception power is essentially determined by the between area of the coating lying to the assigned coating feed lines given, whereby the layer thickness has a smaller influence, however, also to be strengthened for larger performances.
  • the carrier part can be an integral part of a part Be outer wall of the housing, especially one made of plastic Mobile station housing, which is an advantageously compact structure and simple Manufacturing are possible. It is no longer necessary as before usual to protrude a rod antenna, for example from a cell phone housing to let.
  • sulfated oils can be used as sulfurized oils for the coating Olive oil, sulfated sesame oil or sulfated palm oil can be used.
  • sulfated castor oil is used is known as sulforicinate or as Turkish red oil. This is special well suited for its surfactant properties.
  • the phenols are preferably carbonized by cracking manufactured phenols, which are particularly suitable for particle attachment exhibit.
  • benzisothiazolinone should preferably be used.
  • the diluent is an aromatic-based solvent and / or alcohol base and / or ester base and / or ketone base, e.g. B. Terpenes.
  • the insulation is preferably an insulating Soot.
  • This soot is advantageously already in the ground state with a very small particle size added. This will create an even distribution of the soot in the basic substance and thus overall the training favored a variety of electrical dipoles in the coating material.
  • the coating material in a preferred embodiment contains a thixotropic agent.
  • This thixotropic agent has the effect that the coating material has a viscous consistency, ie it is easy to spread while being applied to the carrier part, but is so tough when at rest that no drops or tears form on the surface. This makes it possible to apply the coating material to the carrier part with precise contours.
  • the coating feed lines are copper foil tapes aligned in parallel and the coating is applied below or above the copper foil tapes for the purpose of establishing an electrical connection or these are embedded in the coating. An inductive and / or capacitive coupling is thus achieved in particular.
  • a protective layer thereon to install This can be the last top layer of the coating be or consist of a protective film known per se. The antenna effect Such a cover is not affected by this.
  • a mobile radio system as claimed in claim 13 consists of mobile stations (MS, Mobile Station) as cell phones for participants and from base stations (BTS, Base Transceiver Station) in each area as a radio cell that the Radio communications are handled by the mobile stations (MS).
  • Multiple base stations (BTS) is a base station controller (BSC) assigned. Data can be exchanged here via data lines or done by radio.
  • Multiple base station control stations (BSC) is in turn assigned a mobile switching center (MSC, Mobile Switching Center), here also the data exchange via stationary lines or is carried out via radio, in particular directional radio.
  • MSC Mobile Switching Center
  • the radio antenna designs specified above can be used particularly advantageously in connection with mobile stations (MS) in the manner of mobile telephones and cell phones. Such radio antennas with larger dimensions and approximately the same advantages can also be used with base stations (BTS), base station control stations (BSC) and, if appropriate, mobile radio switching centers (MSC). As already stated, the radio antennas specified above can, however, also be used with other radio systems, for example in radio or television mode and in satellite radio traffic, with excellent results.
  • BTS base stations
  • BSC base station control stations
  • MSC mobile radio switching centers
  • a base station BTS 1, BTS 2 and BTS 3 base transceiver station
  • a base station BTS 1, BTS 2 and BTS 3 base transceiver station
  • These base stations BTS 1, BTS 2 and BTS 3 handle the radio traffic with mobile stations (mobile stations) located in the assigned radio cells FZ 1, FZ 2 and FZ 3.
  • a mobile station MS 1 is shown in radio cell FZ 1 and two mobile stations MS 2 and MS 3 are shown schematically in radio cell FZ 2.
  • the base stations BTS 1, BTS 2 and BTS 3 are connected to a base station control station (Base Station Controller) BSC, which is followed by a mobile switching center (Mobile Switching Center) MSC.
  • Base Station Controller Base Station Controller
  • Mobile Switching Center Mobile Switching Center
  • Particularly frequency-selective antennas MS-A and BTS-A according to the invention are used here both on the mobile stations MS 1, MS 2 and MS 3 and on the base stations BTS 1, BTS 2 and BTS 3.
  • Fig. 2 is one of such a schematic with a solid line Antenna emitted, clean and frequency-selective carrier frequency signal shown.
  • a broken line is a signal with sideband noise shown how it is radiated with conventional antennas. Appropriate Conditions also exist at the reception.
  • a conventional type of mobile phone is shown as a mobile station MS a planar antenna MS-A with a structure described above. moreover the spherical radiation and reception characteristic KC is indicated.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the structure of the radio antenna MS-A:
  • a plate-shaped carrier part 1 made of plastic is one-sided applied a coating 2 from the specified coating material.
  • copper foil tapes are used as coating feed lines 3, 4 used with the coating 2 electrical contact to have.
  • the copper foil strips 3, 4 are connected to further lines 5, 6 downstream electronics connected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Funkantenne als Sendeantenne oder Empfangsantenne und ein Mobilfunksystem. Erfindungsgemäß ist die Funkantenne (MS-A, BTS-A) eine Flächenantenne und besteht aus einem Trägerteil (1) aus elektrisch isolierendem Material, aus einer darauf angebrachten Beschichtung (2) und aus zwei beabstandeten Beschichtungs-Zuleitungen (3, 4), die eine elektrische Verbindung zur im Zwischenabstand liegenden Beschichtung (2) aufweisen. Die Beschichtung ist hergestellt aus einem Beschichtungsmaterial, welches in angegebenen Stoffmengenanteilen bestimmter Stoffe aus einem Bindemittel, Isolationmittel, Dispergiermittel und destilliertem Wasser besteht. Mittels der Beschichtung (2) sind elektromagnetische Wellen aussendbar oder empfangbar, wobei vorteilhaft eine hohe Frequenzselektivität in Verbindung mit einer Kugelcharakteristik möglich ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkantenne als Sendeantenne oder Empfangsantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Mobilfunksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Funkfrequenzen für die Funkkommunikation beginnen in einem Frequenzbereich von wenigen kHz. Für die Übertragung von Radiosendungen werden beispielsweise im Mittelwellenbereich Frequenzen zwischen 520 kHz und 1.605,5 kH, im Kurzwellenbereich zwischen 5,9 MHz und 26,1 MHz und im Ultrakurzwellenbereich zwischen 87,5 MHz und 108 MHz verwendet. Für die Übertragung von Fernsehsendungen werden Frequenzen zwischen 124 MHz und 790 MHz verwendet.
Ultrahochfrequenzbereiche werden unter anderem für Mobiltelefone mit analoger Technik von 450 MHz bis 465 MHz) und für das digitale GSM (Global System for Mobile Communication) von 890 MHz bis 960 MHz und 1.710 MHz bis 1.880 MHz verwendet. Schnurlose Telefone arbeiten in einem darüber liegenden Frequenzbereich von 1.180 MHz bis 1.900 MHz. Diese Ultrahochfrequenzen erlauben es, relativ kleine Antennen einzusetzen und garantieren eine vergleichsweise zuverlässige Verbindung für die Mobilkommunikation.
Gerichtete Mikrowellenverbindungen benutzen derzeit Frequenzen zwischen 2 GHz bis 40 GHz.
Funkfrequenzen sind knappe Ressourcen und alle sinnvoll nutzbaren Funkfrequenzen sind heutzutage praktisch schon belegt. Eine ständige Aufgabe besteht somit darin, diese nur beschränkt zur Verfügung stehenden Funkfrequenzen durch Verbesserungen der Übertragungstechniken und durch Verbesserungen der Modulationstechniken für eine möglichst hohe Rate der Informationsübertragung bei guter Übertragungsqualität besser zu nutzen.
Weiter besteht bei Funksystemen die allgemeine Forderung nach einem einfachen, kostengünstigen Aufbau sowie einem umweltverträglichen und möglichst energiesparenden Betrieb. Diese Forderungen sind insbesondere bei einem Mobilfunksystem mit Mobiltelefonen (Handys) zu berücksichtigen.
Ein Mobilfunksystem umfasst in allgemein bekannter Weise Mobilstationen (MS, Mobile Station) als Handys für Teilnehmer. Weiter umfasst ein Mobilfunksystem Basisstationen (BTS, Base Transceiver Station) in jeweils einem lokalen Gebiet als Funkzelle, wobei größere lokale Gebiete in angrenzende Funkzellen aufgeteilt sind. Die Basisstationen wickeln den Funkverkehr mit den Mobilstationen ab. Mehreren Basisstationen (BTS) sind jeweils einer Basisstationen-Steuerstation (BSC, Base Station Controller) zugeordnet, mit der sie über einen Datentransfer verbunden sind und die die zugeordneten Basisstationen (BTS) steuern und koordinieren. Der Datentransfer kann dabei über Kupferleitungen oder durch Funk, insbesondere Richtfunk erfolgen.
Weiter ist mehreren Basisstationen-Steuerstationen (BSC) wiederum eine Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC, Mobile Switching Center) zugeordnet. Der Datentransfer kann auch hier über Leitungen oder durch Richtfunk erfolgen.
Für eine hohe Informationsübertragung werden eine Vielzahl unterschiedlicher Modulations- und Demodulationsverfahren eingesetzt, wie beispielsweise die Übertragung auf vielen kleinen Kanälen kleiner Bandbreite mit Frequenzmultiplex und/oder Zeitmultiplex, wobei jedoch insbesondere wegen Übertragungsungenauigkeiten zur Sicherheit des Informationsinhalts Schutzabstände, insbesondere auch Frequenz-Schutzabstände einzuhalten sind.
Die Signalqualität beim Senden und/oder Empfangen kann bei herkömmlichen Antennen unter anderem durch ein Antennenrauschen negativ beeinflusst sein, da diese nur bedingt frequenzselektiv und nur mit einem gewissen Seitenbandrauschen betreibbar sind. Unter anderem dadurch sind die bisher erforderlichen Schutzabstände nicht beliebig reduzierbar.
Besonders bei Mobiltelefonen (Handys) besteht die Forderung nach einem gewichtsgünstigen, kompakten Aufbau und einem energiesparenden Betrieb. Das derzeitige relativ große Gewicht und die Größe der Mobiltelefone sind im Wesentlichen durch den Akku und unter anderem durch Filter zur Verbesserung der Signalqualität bedingt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Funkantenne als Breitbandantenne vorzuschlagen, die einen großen verwertbaren Funkfrequenzbereich abdeckt und die im Sende- und Empfangsbetrieb hoch genau frequenzselektiv betreibbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mobilfunksystem vorzuschlagen unter Verwendung einer solchen Funkantenne.
Die erste Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die zweite Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist die Funkantenne eine Flächenantenne, die aus einem Trägerteil, einer darauf angebrachten Beschichtung und zwei Beschichtungs-Zuleitungen besteht.
Das Trägerteil besteht dabei aus isolierendem Material.
Die Beschichtung ist aus einem Beschichtungsmaterial folgender Zusammensetzung hergestellt:
  • a. 48 bis 65 % Stoffmengenanteile einer Grundsubstanz aus
    • 36 bis 46 % Stoffmengenanteile Bindemittel,
    • 12 bis 22 % Stoffmengenanteile Isolationsmittel,
    • 12 bis 24 % Stoffmengenanteile Dispergiermittel,
    • 8 bis 40 % Stoffmengenanteile destilliertes Wasser
         und
  • b. 35 bis 52 % Stoffmengenanteile Graphit,
    wobei das Bindemittel zusammengesetzt ist aus
    • 64 bis 79 % Stoffmengenanteile destilliertes Wasser,
    • 4 bis 6 % Stoffmengenanteile sulfuriertes Öl,
    • 0,16 bis 0,24 % Stoffmengenanteile Phenole oder 0,05 bis 0,5 % Stoffmengenanteile Benzisothiazolinon
    • 17 bis 22 % Stoffmengenanteile Kasein,
    • 0,8 bis 1,2 % Stoffmengenanteile Harnstoff,
    • 2 bis 6 % Stoffmengenanteile alkalisches Verdünnungsmittel, und
    • 2,3 bis 2,8 % Stoffmengenanteile Caprolactam.
    • Ähnliche elektrisch aktive Beschichtungsmaterialien sind in Verbindung mit Strahlungsheizungen bekannt, wobei durch Frequenzabstrahlungen im THz-Bereich über molekulare Resonanzphänomene Heizwirkungen in Materie erzeugt werden sollen. Das vorliegende Beschichtungsmaterial ist dagegen insbesondere auf den Einsatz im dagegen niederfrequenteren Funkantennenbereich abgestellt.
    Die Beschichtungs-Zuleitungen sind wenigstens zwei beabstandet angebrachte elektrische Leiter aus elektrisch gut leitendem Material, die eine elektrische Verbindung zur im Zwischenabstand liegenden Beschichtung aufweisen.
    Die Beschichtungs-Zuleitungen sind mit weiteren Elementen des elektromagnetischen Schwingkreises verbunden, wobei mittels der Beschichtung über deren Flächenerstreckung elektromagnetische Wellen aussendbar oder empfangbar sind.
    Für eine Aufbringung einer gleichmäßigen Beschichtung umfasst das Bindemittel destilliertes Wasser, wodurch die einzelnen Komponenten gut miteinander vermischt werden. Das sulfurierte Öl und ggf. ein Verlaufmittel dienen als Lösungsvermittler und bewirken eine gleichmäßige Verteilung der einzelnen Stoffe im Bindemittel sowie eine gute Filmbildung des Beschichtungsmaterials auf dem Trägerteil.
    Die im Bindemittel enthaltenen Phenole oder Benzisothiazolinon begünstigen bereits in kleinen Mengen die Anlagerung von Partikeln. Das Kasein ist als Bindemittel im Bindemittel anzusehen und bewirkt eine Anlagerung der einzelnen Komponenten innerhalb des Bindemittels. Der Harnstoff wird im Bindemittel ebenfalls als Lösungsvermittler verwendet und begünstigt die gleichmäßige Verteilung der einzelnen Komponenten. Zusätzlich ist im Bindemittel ein der Homogenisierung dienendes Verdünnungsmittel sowie Caprolactam als Aufbaustoff enthalten.
    Die Grundsubstanz umfasst als Hauptbestandteil das Bindemittel, an das sich die Partikel des Isolationsmittels anlagern. Das Dispergiermittel erleichtert dabei das Dispergieren und damit die gleichmäßige Verteilung des Bindemittels mitsamt den Partikeln des Isolationsmittels in der Grundsubstanz. Das zugegebene Graphit lagert sich mit seinen einzelnen Partikeln ebenfalls an das bereits das Isolationsmittel bindende Bindemittel an. Zusammen mit dem Isolationsmittel werden damit eine Vielzahl kleinster elektrischer Dipole gebildet, die gleichmäßig im Beschichtungsmaterial und damit in der fertig aufgebrachten Beschichtung verteilt sind. Die Anordnung stellt prinzipiell eine Vielzahl gekoppelter, kleinster harmonischer und aharmonischer Oszillatoren in Form von Dipolen dar. Damit ergibt sich ein hoher Sende- und Empfangsgrad für elektromagnetische Strahlung im gesamten nutzbaren Funkfrequenzbereich von wenigen KHz bis in den GHz-Bereich mit extrem hoher Frequenzselektivität.
    Durch die hohe Frequenzselektivität wird praktisch kein Seitenbandrauschen abgestrahlt. Dadurch wird es vorteilhaft möglich, Frequenzschutzabstände zu verringern, so dass vorhandene Frequenzbereiche besser nutzbar sind und damit eine höhere Informationsrate übertragbar ist. Gerätetechnisch können damit Filtereinrichtungen, insbesondere Aktivfilter eingespart oder zumindest reduziert werden. Da zudem ein sauberes Frequenzsignal ohne Rauschen abgestrahlt wird, können die für die Abstrahlung des Rauschens erforderliche Energie ebenso wie Energie für den Betrieb von Filtern zum Wegfiltern eines solchen Rauschens eingespart werden. Damit ist insbesondere bei Mobiltelefonen ein Betrieb mit geringer Leistungsaufnahme, ggf. kleineren Akkus und längerer Betriebszeit pro Akkuladung möglich.
    Die erfindungsgemäße Funkantenne hat überraschend eine Kugel-Abstrahlcharakteristik ohne ausgeprägte Richtwirkung. Auch dies kann zu einer Reduzierung der Betriebsenergie verwendet werden. Bei Mobiltelefonen führt dies vorteilhaft zudem zu einer Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit, da sich eine bestimmte vorgegebene Abstrahlleistung auf alle Raumrichtungen verteilt und damit eine Konzentration von Strahlungsleistung auf den Kopfbereich eines Benutzers vermieden wird.
    Die erfindungsgemäße Funkantenne kann vorteilhaft bei allen Funkanlagen und Funksystemen mit den vorstehend genannten Vorteilen eingesetzt werden, wie beispielsweise im Radio- oder Fernsehbetrieb, da durch die Breitbandigkeit und die hohe Frequenzselektivität über die gesamte Bandbreite praktisch alle nutzbaren Funkfrequenzen abdeckbar sind. Anpassungen an unterschiedliche Leistungen können einfach durch Dimensionsanpassungen durchgeführt werden.
    Gemäß Anspruch 2 ist das Trägerteil einfach und kostengünstig aus elektrisch isolierendem, stabilen Kunststoff herstellbar.
    Grundsätzlich kann die Funkantenne bzw. das Trägerteil unterschiedliche Formen aufweisen, da die Antennenwirkung über eine Vielzahl in der Beschichtung enthaltener Dipole bewirkt wird. Nach Anspruch 3 ist es jedoch zweckmäßig, das Trägerteil plattenförmig auszubilden, wodurch eine Planarantenne ausgebildet ist. Eine aktive Beschichtung kann dann je nach den Gegebenheiten auf einer und/oder beiden Flächenseiten angebracht sein. Auch eine solche Planarantenne hat eine Kugel-Abstrahlcharakteristik. Die mögliche Abstrahl- und Empfangsleistung ist dabei im Wesentlichen durch die zwischen den zugeordneten Beschichtungs-Zuleitungen liegende Fläche der Beschichtung gegeben, wobei die Schichtdicke hierbei einen geringeren Einfluss hat, jedoch ebenfalls bei größeren Leistungen zu verstärken ist.
    Nach Anspruch 4 kann das Trägerteil integrierter Bestandteil eines Teils einer Gehäuseaußenwand sein, insbesondere eines aus Kunststoff hergestellten Mobilstationgehäuses, wodurch ein vorteilhaft kompakter Aufbau und eine einfache Herstellung möglich sind. Damit ist es nicht mehr erforderlich, wie bisher üblich, eine Stabantenne beispielsweise aus einem Handygehäuse abragen zu lassen.
    Für die Beschichtung können als sulfurierte Öle beispielsweise sulfatiertes Olivenöl, sulfatiertes Sesamöl oder sulfatiertes Palmöl verwendet werden. Nach Anspruch 5 wird jedoch bevorzugt sulfatiertes Rizinusöl verwendet, das als Sulforicinat oder als Türkisch Rotöl bekannt ist. Dieses ist insbesondere wegen seiner grenzflächenaktiven Eigenschaften gut geeignet.
    Nach Anspruch 6 sind die Phenole vorzugsweise carbonisierte, durch Cracken hergestellte Phenole, die eine besondere Eignung für die Teilchenanlagerung aufweisen. Anstelle der Phenole ist vorzugsweise Benzisothiazolinon zu verwenden.
    Nach Anspruch 7 ist das Verdünnungsmittel ein Lösungsmittel auf Aromatenbasis und/oder Alkoholbasis und/oder Esterbasis und/oder Ketonbasis, z. B. Terpene.
    Als Isolationsmittel können an sich bekannte Isolatoren verwendet werden. Nach Anspruch 8 ist das Isolationsmittel jedoch bevorzugt ein isolierender Ruß. Dieser Ruß wird vorteilhaft bereits im gemahlenen Zustand mit einer sehr kleinen Partikelgröße zugegeben. Dadurch werden eine gleichmäßige Verteilung des Rußes in der Grundsubstanz und damit insgesamt die Ausbildung einer Vielzahl elektrischer Dipole im Beschichtungsmaterial begünstigt.
    Nach Anspruch 9 ist das Dispergieren und damit die gleichmäßige Verteilung des Bindemittels mitsamt den Partikeln des lsolationsmittels in der Grundsubstanz erleichternde Dispergiermittel eine organische, monomere und/oder polymere Substanz.
    Nach Anspruch 10 enthält das Beschichtungsmaterial in einer bevorzugten Ausführungsform ein Thixotropierungsmittel. Dieses Thixotropierungsmittel bewirkt, dass das Beschichtungsmaterial eine dickflüssige Konsistenz aufweist, d. h. während des Aufbringens auf das Trägerteil leicht streichbar ist, im Ruhezustand dagegen so zäh ist, dass es zu keiner Tropfen- oder Tränenbildung an der Oberfläche kommt. Dadurch wird eine konturengenaue Aufbringung des Beschichtungsmaterials auf das Trägerteil möglich.
    In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 11 sind die Beschichtungs-Zuleitungen parallel ausgerichtete Kupferfolienbänder und die Beschichtung ist zur Herstellung einer elektrischen Verbindung unter oder über den Kupferfolienbändern angebracht oder diese sind in die Beschichtung eingebetet. Damit wird insbesondere eine induktive und/oder Kapazitive Ankoppelung erreicht.
    Zum Schutz der Beschichtung und/oder der Beschichtungs-Zuleitungen gegen Umwelteinflüsse wird mit Anspruch 12 vorgeschlagen, darauf eine Schutzschicht anzubringen. Diese kann als letzte Deckschicht der Beschichtung ausgeführt sein oder aus einer an sich bekannten Schutzfolie bestehen. Die Antennenwirkung wird dadurch eine solche Abdeckung nicht beeinflusst.
    Ein mit Anspruch 13 beanspruchtes Mobilfunksystem besteht aus Mobilstationen (MS, Mobile Station) als Handys für Teilnehmer und aus Basisstationen (BTS, Base Transceiver Station) in jeweils einem Gebiet als Funkzelle, die den Funkverkehr mit den Mobilstationen (MS) abwickelt. Mehreren Basisstationen (BTS) ist jeweils eine Basisstationen-Steuerstation (BSC, Base Station Controller) zugeordnet. Der Datenaustausch kann hier über Datenleitungen oder durch Funk erfolgen. Mehreren Basisstationen-Steuerstationen (BSC) ist wiederum eine Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC, Mobile Switching Center) zugeordnet, wobei auch hier der Datenaustausch über stationäre Leitungen oder über Funk, insbesondere Richtfunk durchgeführt wird.
    Besonders vorteilhaft sind die vorstehend angegebenen Funkantennenausführungen in Verbindung mit Mobilstationen (MS) in der Art von Mobiltelefonen und Handys zu verwenden. Ebenso können solche Funkantennen mit größeren Dimensionen und etwa den gleichen Vorteilen bei Basisstationen (BTS), Basisstationen-Steuerstationen (BSC) und ggf. Mobilfunkvermittlungsstellen (MSC) eingesetzt werden.
    Wie bereits ausgeführt, sind die vorstehend angegebenen Funkantennen jedoch auch bei anderen Funksystemen wie beispielsweise im Radio oder Fernsehbetrieb sowie im Satellitenfunkverkehr mit hervorragenden Ergebnissen nutzbar.
    Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
    Es zeigen:
    Fig. 1
    eine Schemadarstellung eines Mobilfunksystems,
    Fig. 2
    eine Darstellung eines Sendesignals,
    Fig. 3
    eine Mobilstation als Mobiltelefon (Handy) mit einer Planarantenne mit Kugelcharakteristik, und
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung der Antenne aus Fig. 3.
    Die Fig. 1 ist eine Schema eines Mobilfunksystems dargestellt, wobei ein Mobilfunkgebiet in einzelne gebietsmäßige Funkzellen aufgeteilt ist, wovon hier schematisch drei aneinander grenzende Funkzellen FZ 1, FZ 2 und FZ 3 dargestellt sind. In jeder Funkzelle FZ 1, FZ 2 und FZ 3 ist eine Basisstation BTS 1, BTS 2 und BTS 3 (Base Transceiver Station) angeordnet. Diese Basisstationen BTS 1, BTS 2 und BTS 3 wickeln den Funkverkehr mit in den zugeordneten Funkzellen FZ 1, FZ 2 und FZ 3 befindlichen Mobilstationen (Mobile Station) ab. Hier sind in der Funkzelle FZ 1 eine Mobilstation MS 1 und in der Funkzelle FZ 2 zwei Mobilstationen MS 2 und MS 3 schematisch dargestellt. Die Basisstationen BTS 1, BTS 2 und BTS 3 sind mit einer Basisstationen-Steuerstation (Base Station Controller) BSC verbunden, der eine Mobilvermittlungsstelle (Mobile Switching Center) MSC nachgeschaltet ist.
    Sowohl an den Mobilstationen MS 1, MS 2 und MS 3 als auch an den Basis-stationen BTS 1, BTS 2 und BTS 3 sind hier jeweils erfindungsgemäße, besonders frequenzselektive Antennen MS-A und BTS-A eingesetzt.
    In Fig. 2 ist schematisch mit einer durchgezogenen Linie ein von einer solchen Antenne abgestrahltes, sauberes und frequenzselektives Trägerfrequenzsignal dargestellt. Mit strichlierter Linie ist dagegen ein Signal mit Seitenbandrauschen gezeigt, wie es mit herkömmlichen Antennen abstrahlt wird. Entsprechende Gegebenheiten liegen auch beim Empfang vor.
    In Fig. 3 ist ein Mobiltelefon üblicher Bauart als Mobilstation MS dargestellt mit einer Planarantenne MS-A mit einem vorstehend beschriebenen Aufbau. Zudem ist die kugelförmige Abstrahl- und Empfangscharakteristik KC angedeutet.
    Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau der Funkantenne MS-A: Auf einem plattenförmigen Trägerteil 1 aus Kunststoff ist hier einseitig eine Beschichtung 2 aus dem angegebenen Beschichtungsmaterial aufgetragen. Als Beschichtungszuleitungen sind hier parallel ausgerichtete Kupferfolienbänder 3, 4 verwendet, die mit der Beschichtung 2 elektrischen Kontakt haben. Die Kupferfolienbänder 3, 4 sind mit weiteren Leitungen 5, 6 mit einer nachgeschalteten Elektronik verbunden.

    Claims (13)

    1. Funkantenne als Sendeantenne oder Empfangsantenne, insbesondere für ein Mobilfunksystem (MFS),
      wobei die Funkantenne (MS-A, BTS-A) an eine Sendeeinheit oder Empfangseinheit anschließbar ist und dabei als Breitbandantenne Bestandteil eines frequenzselektiv auf einer jeweils aktuellen Funkfrequenz arbeitenden elektromagnetischen Schwingkreises ist,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Funkantenne (MS-A, BTS-A) eine Flächenantenne ist und aus einem Trägerteil (1), aus einer darauf angebrachten Beschichtung (2) und aus zwei Beschichtungs-Zuleitungen (3, 4) besteht,
      dass das Trägerteil (1) aus elektrisch isolierendem Material besteht,
      dass die Beschichtung (2) aus einem Beschichtungsmaterial folgender Zusammensetzung hergestellt ist
      a. 48 bis 65 % Stoffmengenanteile einer Grundsubstanz aus
      36 bis 46 % Stoffmengenanteile Bindemittel,
      12 bis 22 % Stoffmengenanteile Isolationsmittel,
      12 bis 24 % Stoffmengenanteile Dispergiermittel,
      8 bis 40 % Stoffmengenanteile destilliertes Wasser
      und
      b. 35 bis 52 % Stoffmengenanteile Graphit,
      wobei das Bindemittel zusammengesetzt ist aus
      64 bis 79 % Stoffmengenanteile destilliertes Wasser,
      4 bis 6 % Stoffmengenanteile sulfuriertes Öl,
      0,16 bis 0,24 % Stoffmengenanteile Phenole oder 0,05 bis 0,5 % Stoffmengenanteile Benzisothiazolinon
      17 bis 22 % Stoffmengenanteile Kasein,
      0,8 bis 1,2 % Stoffmengenanteile Harnstoff,
      2 bis 6 % Stoffmengenanteile alkalisches Verdünnungsmittel, und
      2,3 bis 2,8 % Stoffmengenanteile Caprolactam
      und
      dass die Beschichtungs-Zuleitungen (3, 4) wenigstens zwei beabstandet angebrachte elektrische Leiter aus elektrisch gut leitendem Material sind, die eine elektrische Verbindung zur im Zwischenabstand liegenden Beschichtung (2) aufweisen, und
      dass die Beschichtungs-Zuleitungen (3, 4) mit weiteren Elementen des elektromagnetischen Schwingkreises verbindbar (5, 6) sind, wobei mittels der Beschichtung (2) über deren Flächenerstreckung elektromagnetische Wellen aussendbar oder empfangbar sind.
    2. Funkantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (1) aus stabilem Kunststoff hergestellt ist.
    3. Funkantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (1) plattenförmig ausgebildet ist und die Funkantenne (MS-A, BTS-A) dadurch als Planarantenne ausgebildet ist, und dass auf einer und/oder auf beiden Flächenseiten eine Beschichtung (2) mit zugeordneten Beschichtungs-Zuleitungen (3, 4) angebracht ist.
    4. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (1) integrierter Bestandteil eines Teils einer Gehäuseaußenwand, insbesondere eines aus Kunststoff hergestellten Mobil-Station-Gehäuses (Handy-Gehäuses) ist.
    5. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das sulfurierte Öl bevorzugt sulfatiertes Rizinusöl ist.
    6. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Phenole carbonisierte, durch Cracken hergestellte Phenole sind oder vorzugsweise Benzisothiazolinon verwendet wird.
    7. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsmittel ein Lösungsmittel auf Aromatenbasis und/oder Alkoholbasis und/oder Esterbasis und/oder Ketonbasis ist.
    8. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmittel ein isolierender Ruß ist.
    9. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergiermittel eine anorganische und/oder organische, monomere und/oder polymere Substanz ist.
    10. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Thixotropierungsmittel enthält.
    11. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungs-Zuleitungen parallel ausgerichtete Kupferfolienbänder (3, 4) sind und die Beschichtung (2) unter oder über den Kupferfolienbändern (3, 4) anliegt oder diese in die Beschichtung eingebettet sind.
    12. Funkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass über der Beschichtung (2) und/oder den Beschichtungs-Zuleitungen (3, 4) eine Schutzschicht angebracht ist.
    13. Mobilfunksystem bestehend
      aus Mobilstationen (MS, Mobile Station) als Handys für Teilnehmer,
      aus Basisstationen (BTS, Base Transceiver Station) in jeweils einem Gebiet als Funkzelle (FZ), die jeweils den Funkverkehr mit den Mobilstationen (MS) abwickelt,
      mit Basisstationen-Steuerstationen (BSC, Base Station Controller), die jeweils mehreren Basisstationen (BTS) zugeordnet ist und mit diesen über einen Datentransver verbunden ist und die die zugeordneten Basisstationen (BTS) steuern und koordinieren, und
      mit Mobilfunkvermittlungsstellen (MSC, Mobile Switching Center), die jeweils mit mehren Basisstation-Steuerstationen (BSC) über einen Datentransfer verbunden sind und diese verwalten,
      dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Mobilstation (MS) und/oder in wenigstens einer Basisstation (BTS) und/oder in wenigstens einer Basisstationen-Steuerstation (BSC) und/oder wenigstens einer Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) eine Funkantenne (MS-A, BTS-A) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingesetzt ist.
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