EP1575121A1 - Computergehäuse mit Antennenanordnung - Google Patents

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EP1575121A1
EP1575121A1 EP05003786A EP05003786A EP1575121A1 EP 1575121 A1 EP1575121 A1 EP 1575121A1 EP 05003786 A EP05003786 A EP 05003786A EP 05003786 A EP05003786 A EP 05003786A EP 1575121 A1 EP1575121 A1 EP 1575121A1
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EP
European Patent Office
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antenna element
computer housing
parasitic
excited
housing according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05003786A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kastl
Markus Braun
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.)
Fujitsu Technology Solutions GmbH
Original Assignee
Fujitsu Technology Solutions GmbH
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 Fujitsu Technology Solutions GmbH filed Critical Fujitsu Technology Solutions GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/28—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01Q1/2258—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used with computer equipment
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/22—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of a single substantially straight conductive element
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H—ELECTRICITY
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    • 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

Definitions

  • WLAN Wireless Local Area Network
  • ISM Industrial, Scientific, Medical
  • Electromagnetic radiation of 2.4 GHz has a wavelength ⁇ of about 120 mm.
  • antenna arrays to send or receive this radiation typically geometric dimensions of the order of the wavelength (e.g., ⁇ , ⁇ / 2, or ⁇ / 4).
  • Leave antennas of this size easy to accommodate to computer cases.
  • Metallic Objects equal to or greater than the wavelength of the radiation are highly absorbent. In the case of one at one metallic housing front of a computer case attached isotropically radiating antenna, this has the consequence that the entire, lying behind the housing half space largely for the radiation is shaded. Due to diffraction phenomena at the edges of the case this shading is not complete, the remaining radiation in the shaded Halfspace, however, is rarely strong enough to be a reliable one Allow operation of the network.
  • a way to enable radiation in all spatial directions is, on different sides of the housing, but at least two opposite sides of the housing, actively excited antennas provided.
  • the additional mechanical effort for z. B. Wiring, cable breakthroughs, plug-in systems and under certain circumstances additionally necessary electronics for controlling the Antennas makes this solution expensive and expensive.
  • the object of the invention is therefore a computer case to describe with an antenna arrangement in which only an active, excited antenna element, the shading effect the housing is reduced and one possible Uniform radiation characteristics in all room effects is reached.
  • This object is achieved by a computer case solved with an antenna arrangement fixed on the outside, characterized in that an excited antenna element and at least one parasitic antenna element are provided, wherein the at least one parasitic antenna element so positioned on the computer case is that the Radiation characteristic of the antenna arrangement selectively changed is.
  • the use of passive, parasitic antenna elements allows an improvement of the radiation with minimal additional mechanical effort and without the use additional electronics.
  • the parasitic antenna elements are to be attached to the housing so that interaction with the active, excited antenna element and simultaneously the radiation characteristic of the parasitic antenna elements extends to the regions that Radiation of the excited antenna element shaded by the housing are.
  • FIG. 1 as an example of a computer housing 1, a 19-inch plug-in housing, as for example for server applications used, shown. At the front housing front is located in the center of an excited antenna element 2. At the same housing front is laterally in each case near the edges of the housing a parasitic antenna element 3 is provided.
  • FIG. Figure 2 shows the result a mathematical simulation of the arrangement according to FIG. 1 in the form of a polar diagram, where as an excited antenna element 2 a ⁇ / 2 dipole was adopted in front of the housing front.
  • the illustrated plane is perpendicular to the dipole longitudinal axis through its middle.
  • the dipole is in the center of the Polar diagram located and the housing front runs in Direction 90 ° / 270 °.
  • the radial coordinate of the graph gives the amplitude of the electric field strength on a logarithmic Scale again.
  • the line is more constant relative amplitude of -3 dB.
  • FIG. 3 shows the simulation in the same way as the representation the arrangement of Figure 1, with the excited antenna element 2 in the middle of the housing front and two parasitic antenna elements 3 near the edges of the housing front.
  • the clear larger side lobes show increased radiation in the backward direction. Due to the parasitic antenna elements the emission characteristic is significantly more isotropic as shown in FIG. Parasitic antenna elements, the would extend beyond the side of the housing front reinforce this effect further.
  • the parasitic antenna elements 3 from a suitable conductive Shape of the computer case itself.
  • a suitable conductive Shape of the computer case itself In the case shown of a 19-inch built-in device, it lends itself to this, for example usually on the side of the housing front attached handles for the function as a parasitic antenna element embody.
  • Both the excited antenna element 2, as well as the parasitic antenna elements 3 can as monopoles or dipoles or in any other conventional embodiment be constructed of antennas.
  • the excited antenna element 2 and the parasitic antenna elements 3 must not be of the same type.
  • the intended modification The radiation characteristics depend on the type, number and position of the parasitic antenna element (s) 3.
  • the Number of parasitic antenna elements 3 is in principle any.
  • the resonance frequency of the parasitic antenna elements 3 equal to the resonant frequency of the excited Antenna element 2 to choose, which by suitable adaptation the lengths of the antenna elements can be done. Also is possible, the resonant frequency of the parasitic antenna elements 3 through passive components such as capacitors and coils to change. These additional passive components can also formed by suitable shaping of the housing itself be.
  • the described arrangement of excited antenna element. 2 and parasitic antenna elements 3 is for transmission and for Receiving signals suitable.
  • the described invention Can be used for both wireless and other known wireless Network systems, such as Bluetooth or GSM (Global System For Mobile Communication).

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  • Computer Hardware Design (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Computergehäuse (1) mit einer an der Außenseite befestigten Antennenanordnung, wobei die Antennenanordnung aus einem angeregten Antennenelement (2) und mindestens einem parasitären Antennenelement (3) besteht, wobei das oder die parasitären Antennenelemente (3) so am Computergehäuse angeordnet sind, dass die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gezielt verändert ist. <IMAGE>

Description

Beim Aufbau von Computernetzwerken finden zunehmend drahtlose Netzwerktechnologien Verbreitung. Dabei sind in ein solches Netzwerk üblicherweise auch nicht im eigentlichen Sinne tragbare Geräte eingebunden. Zum einen sind dies Computer, die die Grundarchitektur des Netzwerks bereitstellen, also beispielsweise Server oder Einwahlknoten (Access Points). Zum anderen werden vermehrt auch feststehende Anwendercomputer drahtlos in Netzwerke integriert, da dieses eine kostengünstige, flexible und bautechnisch unproblematische Realisierung eines Netzwerks erlaubt.
Eine häufig eingesetzte Netzwerktechnologie ist WLAN (Wireless Local Area Network). WLAN basiert auf dem IEEE 802.11-Standard, der das ISM (Industrial, Scientific, Medical) Band bei 2,4 GHz benutzt. Elektromagnetische Strahlung von 2,4 GHz hat eine Wellenlange λ von etwa 120 mm. Antennenanordnungen zum Senden oder Empfangen dieser Strahlung haben typischerweise geometrische Abmessungen von der Größenordnung der Wellenlänge (z.B. λ, λ/2 oder λ/4). Antennen dieser Größe lassen sich unschwer an Computergehäusen unterbringen. Metallische Objekte, die gleich oder größer der Wellenlänge der Strahlung sind, wirken stark absorbierend. Für den Fall einer an einer metallischen Gehäusefront eines Computergehäuses angebrachten isotrop abstrahlenden Antenne hat dieses zur Folge, dass der gesamte, hinter dem Gehäuse liegende Halbraum weitgehend für die Strahlung abgeschattet ist. Aufgrund von Beugungserscheinungen an den Gehäusekanten ist diese Abschattung nicht vollständig, die verbleibende Strahlung in den abgeschatteten Halbraum ist allerdings selten stark genug, um einen zuverlässigen Betrieb des Netzwerks zu erlauben.
Ein Weg, Abstrahlung in alle Raumrichtungen zu ermöglichen, ist, an verschiedenen Gehäuseseiten, zumindest aber an zwei sich gegenüberliegenden Gehäuseseiten, aktiv angeregte Antennen vorzusehen. Der zusätzliche mechanische Aufwand für z. B. Verkabelung, Kabeldurchbrüche, Stecksysteme und die unter Umständen zusätzlich notwendige Elektronik zur Ansteuerung der Antennen macht diese Lösung aufwändig und teuer.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Computergehäuse mit einer Antennenanordnung zu beschreiben, bei der bei nur einem aktiven, angeregten Antennenelement die Abschattungswirkung des Gehäuses vermindert wird und eine möglichst gleichförmige Abstrahlcharakteristik in alle Raumwirkungen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Computergehäuse mit einer an der Außenseite befestigten Antennenanordnung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein angeregtes Antennenelement und mindestens ein parasitäres Antennenelement vorgesehen sind, wobei das mindestens eine parasitäre Antennenelement so am Computergehäuse positioniert ist, dass die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gezielt verändert ist.
Die Verwendung von passiven, parasitären Antennenelementen ermöglicht eine Verbesserung der Abstrahlcharakteristik mit minimalem mechanischen Mehraufwand und ohne die Verwendung zusätzlicher Elektronik. Die parasitären Antennenelemente sind dabei so am Gehäuse anzubringen, dass Wechselwirkung mit dem aktiven, angeregten Antennenelement besteht und gleichzeitig die Abstrahlcharakteristik der parasitären Antennenelemente in die Regionen hineinreicht, die bezüglich der Strahlung des angeregten Antennenelements vom Gehäuse abgeschattet sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
  • Figur 1 eine Schrägansicht eines Computergehäuses mit einer an der Außenseite befestigten Antennenanordnung,
  • Figur 2 die Abstrahlcharakteristik eines angeregten Dipols vor einer Gehäusefront im Polardiagramm,
  • Figur 3 die Abstrahlcharakteristik einer Antennenanordnung, bestehend aus einem angeregten Dipol und zwei zusätzlichen, parasitären Antennenelementen, vor einer Gehäusefront im Polardiagramm.
    • In Figur 1 ist als Beispiel eines Computergehäuses 1 ein 19-Zoll-Einschubgehäuse, wie es beispielsweise für Serveranwendungen benutzt wird, gezeigt. An der vorderen Gehäusefront befindet sich mittig ein angeregtes Antennenelement 2. An der gleichen Gehäusefront ist seitlich jeweils in Nähe der Gehäusekanten ein parasitäres Antennenelement 3 vorgesehen.
    Die Abstrahlcharakteristik des angeregten Antennenelements 2, ohne die in Figur 1 dargestellten parasitären Antennenelemente 3, ist in Figur 2 dargestellt. Figur 2 zeigt das Ergebnis einer mathematischen Simulation der Anordnung gemäß Figur 1 in Form eines Polardiagramms, wobei als angeregtes Antennenelement 2 ein λ/2-Dipol vor der Gehäusefront angenommen wurde. Die dargestellte Ebene verläuft senkrecht zur Dipol-Längsachse durch dessen Mitte. Der Dipol ist im Zentrum des Polardiagramms lokalisiert und die Gehäusefront verläuft in Richtung 90°/270°. Die Radialkoordinate des Diagramms gibt die Amplitude der elektrischen Feldstärke auf einer logarithmischen Skala wieder. Zur Darstellung der Richtcharakteristik der Abstrahlung des Antennenelements 2 ist die Linie konstanter relativer Amplitude von -3 dB angegeben. In dieser Darstellung wäre die Abstrahlcharakteristik eines freien, nicht vor einer metallischen Gehäusefront stehenden Dipols durch einen zentrischen Kreis gegeben. Die abschattende Wirkung der Gehäusefront zeigt sich in Figur 2 an der Ausbildung einer Hauptstrahlungskeule senkrecht zur Gehäusefront nach vorne in Richtung 180°. Demgegenüber wird in rückwärtige Richtung, wie an den nur schwach ausgebildeten Nebenkeulen zu erkennen ist, nur geringe Leistung abgestrahlt.
    Figur 3 zeigt in gleicher Art der Darstellung die Simulation der Anordnung gemäß Figur 1, mit dem angeregten Antennenelement 2 in der Mitte der Gehäusefront und zwei parasitären Antennenelementen 3 nahe der Kanten der Gehäusefront. Die deutlich größeren Nebenkeulen zeigen eine verstärkte Abstrahlung in rückwärtige Richtung. Bedingt durch die parasitären Antennenelemente ist die Abstrahlcharakteristik deutlich isotroper als die in Figur 2 gezeigte. Parasitäre Antennenelemente, die über die Seite der Gehäusefront hinaus reichen würden, würden diesen Effekt weiter verstärken.
    In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung bestehen die parasitären Antennenelemente 3 aus einer geeigneten leitenden Ausformung des Computergehäuses selbst. Im dargestellten Fall eines 19-Zoll-Einbaugeräts bietet es sich an, hierfür beispielsweise die üblicherweise an der Seite der Gehäusefront angebrachten Tragegriffe für die Funktion als parasitäres Antennenelement auszugestalten.
    Die vorgestellte Anordnung ist flexibel auf verschiedene Typen von Antennen übertragbar. Sowohl das angeregte Antennenelement 2, wie auch die parasitären Antennenelemente 3 können als Monopole oder Dipole oder in jeder anderen üblichen Ausführungsform von Antennen aufgebaut sein. Das angeregte Antennenelement 2 und die parasitären Antennenelemente 3 müssen dabei nicht vom gleichen Typ sein. Die beabsichtige Modifikation der Abstrahlcharakteristik hängt von Typ, Anzahl und Position der oder des parasitären Antennenelemente/es 3 ab. Die Anzahl der parasitären Antennenelemente 3 ist dabei prinzipiell beliebig.
    Vorteilhaft ist es, die Resonanzfrequenz der parasitären Antennenelemente 3 gleich der Resonanzfrequenz des angeregten Antennenelements 2 zu wählen, was durch geeignete Anpassung der Längen der Antennenelemente geschehen kann. Ebenfalls ist möglich, die Resonanzfrequenz der parasitären Antennenelemente 3 durch passive Bauteile wie Kondensatoren und Spulen zu verändern. Diese zusätzlichen passiven Bauelemente können ebenfalls durch geeignete Ausformung des Gehäuses selbst gebildet sein.
    Die beschriebene Anordnung aus angeregtem Antennenelement 2 und parasitären Antennenelementen 3 ist zum Senden und zum Empfangen von Signalen geeignet. Die geschilderte Erfindung kann sowohl für WLAN als auch für andere bekannte drahtlose Netzwerksysteme, beispielsweise Bluetooth oder GSM (Global System For Mobile Communication) eingesetzt werden.
    Bezugszeichenliste
    1
    Computergehäuse
    2
    angeregtes Antennenelement
    3
    parasitäre Antennenelemente

    Claims (9)

    1. Computergehäuse mit einer an der Außenseite befestigten Antennenanordnung,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      ein angeregtes Antennenelement (2) und mindestens ein parasitäres Antennenelement (3) vorgesehen sind, wobei das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) so am Computergehäuse positioniert ist, dass die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gezielt verändert ist.
    2. Computergehäuse nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) so angeordnet ist, dass Abstrahlung verstärkt in Raumrichtungen erfolgt, die durch das Computergehäuse von der Strahlung des angeregten Antennenelements (2) abgeschattet sind.
    3. Computergehäuse nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) aus einer Ausformung des Computergehäuses besteht, die für die Funktion als parasitäres Antennenelement ausgestaltet ist.
    4. Computergehäuse nach Anspruch 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das angeregte Antennenelement (2) eine Dipolantenne ist.
    5. Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) eine Dipolantenne ist.
    6. Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Resonanzfrequenz des mindestens einen parasitären Antennenelements (3) gleich der Resonanzfrequenz des angeregten Antennenelements (2) ist.
    7. Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das mindestens eine parasitäre Antennenelement (3) kapazitive oder induktive passive Bauelemente zur Beeinflussung der Resonanzfrequenz enthält.
    8. Computergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Antennenanordnung sowohl als Empfangs- als auch als Sendeantenne betrieben wird.
    9. Computergehäuse näch einem der Ansprüche 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Antennenanordnung innerhalb eines WLAN (Wireless Local Area Network) im 2,4 GHz-Band verwendet wird.
    EP05003786A 2004-03-11 2005-02-22 Computergehäuse mit Antennenanordnung Withdrawn EP1575121A1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE102004012015 2004-03-11
    DE102004012015A DE102004012015A1 (de) 2004-03-11 2004-03-11 Computergehäuse mit Antennenanordnung

    Publications (1)

    Publication Number Publication Date
    EP1575121A1 true EP1575121A1 (de) 2005-09-14

    Family

    ID=34813663

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP05003786A Withdrawn EP1575121A1 (de) 2004-03-11 2005-02-22 Computergehäuse mit Antennenanordnung

    Country Status (2)

    Country Link
    EP (1) EP1575121A1 (de)
    DE (1) DE102004012015A1 (de)

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    Non-Patent Citations (1)

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    Title
    PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12 5 December 2003 (2003-12-05) *

    Also Published As

    Publication number Publication date
    DE102004012015A1 (de) 2005-10-06

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