EP1909357A1 - Reconfigurable fractal plasma antenna - Google Patents

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EP1909357A1
EP1909357A1 EP06020741A EP06020741A EP1909357A1 EP 1909357 A1 EP1909357 A1 EP 1909357A1 EP 06020741 A EP06020741 A EP 06020741A EP 06020741 A EP06020741 A EP 06020741A EP 1909357 A1 EP1909357 A1 EP 1909357A1
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EP
European Patent Office
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antenna
arrangement according
information
subscriber terminal
antenna structure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06020741A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Färber
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.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG filed Critical Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Priority to EP06020741A priority Critical patent/EP1909357A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01Q1/364—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor
    • H01Q1/366—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor using an ionized gas
    • 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
    • H01Q1/24—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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a broadband transmitting / receiving arrangement according to the preamble of patent claim 1.
  • Both radio communication terminals and base stations require an increasing bandwidth for transmitting / receiving antennas used in order to be able to operate broadband useful frequency bands or to be able to use carrier frequencies of different frequency bands for message transmission.
  • multistandard-capable radio communication terminals in addition to GSM transmission technologies in the range of 806/872 MHz - 960 MHz, multistandard-capable radio communication terminals also use UMTS transmission techniques in the range of 1710 MHz - 1900 MHz or so-called "Long Term Evolution, LTE" transmission techniques in the range of 2500 Hz. 2690 MHz.
  • a disadvantage of such antenna structures is that the antenna parameters of theticianswiderstands, the horizontal and vertical radiation patterns and their half-widths and/keulendämpfept, the antenna gain and possibly the cross polarization can be set only as a compromise depending on the combination of the respective carrier frequency bands.
  • fractal antenna structures are known, which are described in more detail, for example, on the Internet at the addresses www.fractuss.com and www.fractenna.com.
  • 3 shows by way of example three forms of a fractal antenna according to the prior art, which was designed according to the education law of a "von Koch" curve. With increasing degree of branching (shown here from left to right), the ability to broadband radiation also increases.
  • the broadband transmission / reception arrangement includes a fractal antenna structure for transmitting or receiving carrier-frequency signals.
  • This is designed according to the invention as a plasma antenna having switchable sections. Each subsection is selectable by a control signal, wherein a number of subsections is interconnected to form a resulting overall antenna by the control signals in dependence on a desired frequency range.
  • Plasma antennas are used in antenna structures for so-called "stealth” applications in shipbuilding or aircraft.
  • a plasma antenna structure consists of a noble gas, which is arranged in an electrically non-conductive housing. The housing itself thus determines the antenna shape or the shape of the antenna elements.
  • the noble gas When an electrical or magnetic field or an electrical voltage is applied, the noble gas becomes electrically conductive.
  • the structure of the housing shape determines the shape of the transmitting / receiving antenna, wherein the ionized noble gas advantageously forms the actual antenna excitation element.
  • parasitic radiators which influence the antenna excitation element as part of the plasma antenna. These can then also be switched by an electric or magnetic field or by an electrical voltage conductive or non-conductive.
  • the noble gas is not electrically conductive and a detection by enemy radar is prevented.
  • the ionization can also be activated by another energy supply, for example by using a laser beam.
  • the combination according to the invention of the fractal antenna form with the possibility of switchable sections makes it possible to provide an optimized resulting overall antenna shape for each frequency band or subfrequency band used or for combinations thereof.
  • Disturbing passive antenna elements or their coupling with a required active antenna structure are avoided in that in the present invention currently unneeded sections of the antenna structure are switched to an "inactive" state, so that they can no longer exert any influence on remaining active antenna elements.
  • broadband antenna structures can be realized in a very small space whose properties can be adapted to currently used frequency bands.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the arrangement according to the invention with a fractal antenna structure, which was designed by way of example with reference to a "von Koch” function or the “von Koch” structure.
  • a fractal antenna structure ANT is used to transmit or receive carrier-frequency signals.
  • the fractal antenna structure ANT is designed as a plasma antenna and is subdivided into switchable sections TA1 to TA21.
  • control logic CL the respective subsections TA1 to TA21 can be activated or selected via control signals.
  • the control signals are applied to connection points.
  • connection points to which the control signals can be applied.
  • the abbreviation "H” means applying a control voltage to the respective connection point and thus a selection of an associated section TAx, while the abbreviation “L” indicates that the assigned section TAx is not selected or switched.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a total of five resulting overall antenna shapes P1 to P5, which are related to FIG.
  • FIG. 2A shows a first overall antenna form P1, which results from the actively switched sections TA1, TA2, TA4, TA5, TA6, TA7, TA10, TA12, TA13, TA14, TA16, TA17, TA18, TA20 and TA21.
  • 2B shows a second overall antenna form P2, which consists of the actively switched sections TA1, TA3, TA5, TA7, TA9, TA10, TA12, TA13, TA16, TA17, TA19 and TA21 results.
  • FIG. 2C shows a third overall antenna shape P3, which results from the actively switched sections TA1, TA2, TA4, TA5, TA8, TA11, TA17, TA18, TA20 and TA21.
  • FIG. 2D shows a fourth overall antenna form P4, which results from the actively switched sections TA1, TA3, TA5, TA8, TA11, TA17, TA19 and TA21.
  • FIG. 2E shows a fifth overall antenna shape P5 resulting from the switched sections TA1, TA3, TA5 and TA8.
  • the resulting overall antenna as a broadband antenna structure during a so-called initialization phase at a first time in order to switch to a subsequent narrowband antenna structure at a subsequent second time.
  • the arrangement according to the invention can be used both in a subscriber terminal and in a fixed radio station.
  • the subscriber terminal is connected to a control unit via a broadcast channel, information about the desired frequency band and / or a desired subfrequency band being transmitted to the subscriber terminal via the broadcast channel. Depending on the information transmitted, the control signals for switching the sections are then formed.
  • the subscriber terminal included a means for analyzing or determining a usable by the subscriber terminal frequency band or of usable sub-frequency bands. Accordingly, information is determined to be able to form the respective control signals for switching the subsections.
  • the subscriber terminal is connected to a control unit via a dedicated transmission channel, information about the desired frequency band and / or a desired subfrequency band being transmitted to the subscriber terminal via the transmission channel, so that the control signals for switching the subsections depend on the information be formed.
  • the resulting overall antenna of the subscriber terminal has a changed antenna structure after a channel change or a handover or a handover.
  • the second subfrequency band could, for example, be one octave higher or lower than the first subfrequency band.
  • the radio station has information about the desired frequency band and / or on a desired sub-frequency band, so that in dependence the information the control signals for switching the sections can be formed.
  • the radio station is designed for a TDMA transmission, wherein the plasma antenna arranged there is completely switched off during predetermined guard times between information blocks of the TDMA transmission.
  • the subscriber terminal is designed for a TDMA transmission, wherein the plasma antenna is completely switched off during predetermined guard times between information blocks of the TDMA transmission.
  • the subscriber terminal or the radio base station is able to observe or determine interference. If the disturbances occur in a specific subfrequency band and if this is not used in a considered radio cell, it is advantageous to connect antenna elements through switchable subsections of the antenna arrangement in such a way that the subfrequency band superimposed by disturbances is suppressed by the resulting overall antenna.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

The arrangement has a fractal antenna structure (ANT) for transmission and/or reception of carrier-frequency signals, where the fractal antenna is designed as a plasma antenna. The plasma antenna is divided into sub sections (TA1-TA21), where each sub section is selectable by a control signal. A number of sub sections are interconnected to a resulting complete antenna by a control signal dependent on a desired frequency range. The complete antenna is arranged in a subscriber terminal or a fixed radio station.

Description

Die Erfindung betrifft eine breitbandige Sende-/Empfangs-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a broadband transmitting / receiving arrangement according to the preamble of patent claim 1.

Sowohl bei Funkkommunikationsendgeräten als auch bei Basisstationen wird eine zunehmende Bandbreite bei verwendeten Sende-/Empfangsantennen gefordert, um breitbandige Nutzfrequenzbänder bedienen zu können bzw. um Trägerfrequenzen unterschiedlicher Frequenzbänder zur Nachrichtenübertragung verwenden zu können.Both radio communication terminals and base stations require an increasing bandwidth for transmitting / receiving antennas used in order to be able to operate broadband useful frequency bands or to be able to use carrier frequencies of different frequency bands for message transmission.

So verwenden beispielsweise multistandardfähige Funkkommunikationsendgeräte neben GSM-Übertragungstechniken im Bereich von 806/872 MHz - 960 MHz zusätzlich UMTS-Übertragungstechniken im Bereich von 1710 MHz - 1900 MHz oder so genannte "Long-Term-Evolution, LTE"-Übertragungstechniken im Bereich von 2500 - 2690 MHz.For example, in addition to GSM transmission technologies in the range of 806/872 MHz - 960 MHz, multistandard-capable radio communication terminals also use UMTS transmission techniques in the range of 1710 MHz - 1900 MHz or so-called "Long Term Evolution, LTE" transmission techniques in the range of 2500 Hz. 2690 MHz.

Aufgrund der von der Wellenlänge bzw. Trägerfrequenz abhängigen Antennengröße ist es insbesondere bei Funkkommunikationsendgeräten oft schwierig, eine breitbandige Sende-/Empfangsantenne in einem Gehäuse mit oft kleinem Ausmaß unterzubringen.Due to the wavelength dependent on the carrier frequency or antenna size, it is often difficult, especially in radio communication terminals, to accommodate a broadband transmitting / receiving antenna in a housing, often small scale.

Dies gilt insbesondere für Teilnehmerendgeräte, die als zusätzliche Anforderungen beispielsweise ein RX-Diversity oder eine MIMO-Übertragung unterstützen.
Entsprechende Sende-/Empfangsantennen sind aufgrund ihres erhöhten Raumbedarfs nur schwer in die Gehäuse der Teilnehmerendgeräte integrierbar.This applies in particular to subscriber terminals which, for example, support RX diversity or MIMO transmission as additional requirements.
Corresponding transmit / receive antennas are difficult to integrate into the housing of the subscriber terminals due to their increased space requirements.

Es ist bekannt, für jedes Trägerfrequenzband eine eigene Sende-/Empfangsantenne zu verwenden und diese je nach verwendeter Übertragungstechnik auszuwählen. Ein Vorteil liegt hier in der Möglichkeit, jede einzelne Antenne für das zugewiesene Frequenzband entsprechend optimieren zu können. Nachteilig ist bei diesem Konzept der benötigte größere Raumbedarf bzw. im Falle einer engen Nachbarschaft von verschiedenen Antennenstrukturen deren gegenseitige Beeinflussung durch Kopplung.It is known to use a separate transmit / receive antenna for each carrier frequency band and to select these depending on the transmission technique used. One advantage here is the ability to assign each individual antenna for the assigned one To be able to optimize the frequency band accordingly. A disadvantage of this concept, the required larger space requirement or in the case of close proximity of different antenna structures whose mutual influence by coupling.

Es ist weiterhin bekannt, eine so genannte "breitbandige" Antennenstruktur einzusetzen, die sowohl für einen ersten Trägerfrequenzbereich als auch für einen im Allgemeinen benachbarten zweiten Trägerfrequenzbereich geeignet ist. Ein typischer Vertreter hierzu ist beispielsweise die bekannte "logarithmisch-periodische Antennen" oder auch die so genannten "Patch-Antenne".It is also known to use a so-called "wideband" antenna structure which is suitable both for a first carrier frequency range and for a generally adjacent second carrier frequency range. A typical example of this is, for example, the known "logarithmic-periodic antennas" or the so-called "patch antenna".

Ein Nachteil derartiger Antennenstrukturen liegt darin, dass sich die Antennenparameter des Fußpunktswiderstands, der horizontalen und vertikalen Strahlungsdiagramme bzw. deren Halbwertsbreiten und Rückkeulendämpfungen, des Antennengewinns und ggf. der Kreuzpolarisation nur als Kompromiss in Abhängigkeit der Kombination der jeweiligen Trägerfrequenzbänder einstellen lassen.A disadvantage of such antenna structures is that the antenna parameters of the Fußpunktswiderstands, the horizontal and vertical radiation patterns and their half-widths and Rückkeulendämpfungen, the antenna gain and possibly the cross polarization can be set only as a compromise depending on the combination of the respective carrier frequency bands.

Es sind außerdem so genannte "fraktale Antennenstrukturen" bekannt, die beispielsweise im Internet unter den Adressen www.fractuss.com bzw. www.fractenna.com näher beschrieben sind.In addition, so-called "fractal antenna structures" are known, which are described in more detail, for example, on the Internet at the addresses www.fractuss.com and www.fractenna.com.

Diese weisen verbesserte Breitbandeigenschaften auf. FIG 3 zeigt beispielhaft drei Formen einer fraktalen Antenne gemäß dem Stand der Technik, die nach dem Bildungsgesetz einer "von Koch"-Kurve entworfen wurde. Mit steigendem Verästelungsgrad (hier von links nach rechts aufgezeigt) nimmt auch die Fähigkeit zur breitbandigen Abstrahlung zu.These have improved broadband properties. 3 shows by way of example three forms of a fractal antenna according to the prior art, which was designed according to the education law of a "von Koch" curve. With increasing degree of branching (shown here from left to right), the ability to broadband radiation also increases.

Doch auch diese Strukturen weisen bei einer breitbandigen Dimensionierung nachteilig die oben genannte Abhängigkeit der Antenneneigenschaften auf.However, even these structures disadvantageously have the abovementioned dependence of the antenna properties on a broadband dimensioning.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum breitbandigen Senden bzw. Empfangen anzugeben, mit der optimierte Antenneneigenschaften bei geringem Raumbedarf realisierbar sind.It is an object of the present invention to provide an arrangement for broadband transmission or reception, with the optimized antenna properties with low space requirements can be realized.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is solved by the features of patent claim 1. Advantageous developments are specified in the subclaims.

Die erfindungsgemäße breitbandige Sende-/Empfangs-Anordnung beinhaltet eine fraktale Antennenstruktur zum senden bzw. empfangen von trägerfrequenten Signalen. Diese ist erfindungsgemäß als Plasma-Antenne ausgestaltet, die schaltbare Teilabschnitte aufweist. Jeder Teilabschnitt ist durch ein Steuersignal anwählbar, wobei durch die Steuersignale in Abhängigkeit eines gewünschten Frequenzbereichs eine Anzahl an Teilabschnitten zu einer resultierenden Gesamtantenne zusammengeschaltet wird.The broadband transmission / reception arrangement according to the invention includes a fractal antenna structure for transmitting or receiving carrier-frequency signals. This is designed according to the invention as a plasma antenna having switchable sections. Each subsection is selectable by a control signal, wherein a number of subsections is interconnected to form a resulting overall antenna by the control signals in dependence on a desired frequency range.

Plasma-Antennen werden bei Antennenstrukturen für so genannten "stealth"-Anwendungen im Schiffsbau oder im Flugzeugbau verwendet. Eine Plasma-Antennenstruktur besteht dabei aus einem Edelgas, das in einem elektrisch nichtleitenden Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse selbst bestimmt somit die Antennenform bzw. die Form der Antennenelemente.Plasma antennas are used in antenna structures for so-called "stealth" applications in shipbuilding or aircraft. A plasma antenna structure consists of a noble gas, which is arranged in an electrically non-conductive housing. The housing itself thus determines the antenna shape or the shape of the antenna elements.

Beim Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes bzw. einer elektrischen Spannung wird das Edelgas elektrisch leitend. Die Struktur der Gehäuseform bestimmt die Form der Sende-/Empfangsantenne, wobei das ionisierte Edelgas vorteilhaft das eigentliche Antennen-Erregerelement bildet.When an electrical or magnetic field or an electrical voltage is applied, the noble gas becomes electrically conductive. The structure of the housing shape determines the shape of the transmitting / receiving antenna, wherein the ionized noble gas advantageously forms the actual antenna excitation element.

Es ist jedoch auch möglich, parasitäre Strahler, die das Antennen-Erregerelement beeinflussen, als Teil der Plasma-antenne auszubilden. Diese können dann ebenfalls durch ein elektrisches oder magnetisches Feld bzw. durch eine elektrische Spannung leitend oder nichtleitend geschaltet werden.However, it is also possible to form parasitic radiators which influence the antenna excitation element as part of the plasma antenna. These can then also be switched by an electric or magnetic field or by an electrical voltage conductive or non-conductive.

Wird die elektrische Spannung bzw. das elektrische Feld entfernt, wird entsprechend das Edelgas nicht elektrisch leitend und eine Ortung durch gegnerisches Radar wird verhindert.If the electrical voltage or the electric field is removed, accordingly, the noble gas is not electrically conductive and a detection by enemy radar is prevented.

Alternativ zum beschriebenen Anlegen eines Feldes bzw. Spannung kann die Ionisation auch durch andere Energiezufuhr aktiviert werden, beispielsweise durch Verwendung eines Laserstrahls.As an alternative to the described application of a field or voltage, the ionization can also be activated by another energy supply, for example by using a laser beam.

Durch Veränderung der Dichte des Edelgases können Veränderungen der Antenneneigenschaften erzielt werden.By changing the density of the noble gas changes in the antenna properties can be achieved.

Durch die erfindungsgemäße Kombination der fraktalen Antennenform mit der Möglichkeit der schaltbaren Teilabschnitte ist es möglich, für jedes genutzte Frequenzband oder Teilfrequenzband oder für Kombinationen daraus eine optimierte resultierende Gesamtantennenform bereitzustellen.The combination according to the invention of the fractal antenna form with the possibility of switchable sections makes it possible to provide an optimized resulting overall antenna shape for each frequency band or subfrequency band used or for combinations thereof.

Störende passive Antennenelemente bzw. deren Kopplung mit einer benötigten aktiven Antennenstruktur werden dadurch vermieden, dass bei der vorliegenden Erfindung aktuell nicht benötigte Teilabschnitten der Antennenstruktur in einen "inaktiven" Zustand geschaltet werden, so dass diese keinerlei Einfluss mehr auf verbleibende aktive Antennenelemente ausüben können.Disturbing passive antenna elements or their coupling with a required active antenna structure are avoided in that in the present invention currently unneeded sections of the antenna structure are switched to an "inactive" state, so that they can no longer exert any influence on remaining active antenna elements.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung sind breitbandige Antennenstrukturen auf kleinstem Raum realisierbar, deren Eigenschaften an aktuell genutzte Frequenzbänder anpassbar sind.By means of the arrangement according to the invention, broadband antenna structures can be realized in a very small space whose properties can be adapted to currently used frequency bands.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

FIG 1
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung,
FIG 2
insgesamt fünf auf FIG 1 bezogene resultierende Gesamtantennenformen, und
FIG 3
die in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Formen der fraktalen Antenne gemäß dem Stand der Technik.
The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawing. Showing:
FIG. 1
an embodiment of the arrangement according to the invention,
FIG. 2
a total of five related to Figure 1 resulting Gesamtantennenformen, and
FIG. 3
the forms of the fractal antenna according to the prior art described in the introduction to the description.

FIG 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer fraktalen Antennen-Struktur, die beispielhaft anhand einer "von Koch"-Funktion bzw. die als "von Koch"-Struktur entworfen wurde.1 shows an embodiment of the arrangement according to the invention with a fractal antenna structure, which was designed by way of example with reference to a "von Koch" function or the "von Koch" structure.

Außer der hier beispielhaft geschilderten "von Koch"-Struktur sind auch zugeordnete Strukturen eines Sierpinski-Dreiecks, eines Cantor-Kammes oder andere Fraktalfunktionen möglich.Apart from the "von Koch" structure described here by way of example, associated structures of a Sierpinski triangle, a Cantor comb or other fractal functions are also possible.

Eine fraktale Antennenstruktur ANT wird zum senden bzw. empfangen von trägerfrequenten Signalen verwendet. Die fraktale Antennenstruktur ANT ist als Plasma-Antenne ausgestaltet und ist in schaltbare Teilabschnitte TA1 bis TA21 unterteilt.A fractal antenna structure ANT is used to transmit or receive carrier-frequency signals. The fractal antenna structure ANT is designed as a plasma antenna and is subdivided into switchable sections TA1 to TA21.

Mit Hilfe einer als "Control Logic" bezeichneten Steuerlogik CL sind die jeweiligen Teilabschnitte TA1 bis TA21 über Steuersignale ansteuerbar bzw. anwählbar. Die Steuersignale werden an Anschlusspunkte angelegt.With the aid of a control logic CL designated as "control logic", the respective subsections TA1 to TA21 can be activated or selected via control signals. The control signals are applied to connection points.

Durch die Steuersignale wird in Abhängigkeit eines verwendeten Frequenzbandes, eines Teilfrequenzbandes oder einer Kombination daraus eine Anzahl an Teilabschnitten TA1 bis TA21 zu einer resultierenden Gesamtantenne Px wie nachfolgend gezeigt zusammengeschaltet.As a result of the control signals, depending on a frequency band used, a subfrequency band or a combination thereof, a number of subsections TA1 to TA21 are interconnected to form a resulting overall antenna Px, as shown below.

Die nachfolgend gezeigte Tabelle zeigt horizontal als "Port No." bezeichnete Anschlusspunkte, an die die Steuersignale angelegt werden können. Dabei bedeutet die Abkürzung "H" ein anlegen einer Steuerspannung an den jeweiligen Anschlusspunkt und damit eine Auswahl eines zugeordneten Teilabschnitts TAx, während die Abkürzung "L" anzeigt, dass der zugeordnete Teilabschnitt TAx nicht ausgewählt bzw. geschaltet ist.The table below shows horizontally as "Port No." designated connection points to which the control signals can be applied. In this case, the abbreviation "H" means applying a control voltage to the respective connection point and thus a selection of an associated section TAx, while the abbreviation "L" indicates that the assigned section TAx is not selected or switched.

Vertikal sind in der Tabelle jeweilige resultierende Gesamtantennenanordnungen P1 bis P5 angegeben. Port No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Form P1 H H L H H H H L L H L H H H P2 H L H L H L H L H H L H H L P3 H H L H H L L H L L H L L L P4 H L H L H L L H L L H L L L P5 H L H L H L L H L L L L L L Port No. 15 16 17 18 19 20 21 Form P1 L H H H L H H P2 L H H L H L H P3 L L H H L H H P4 L L H L H L H P5 L L L L L L L Vertically, in the table, respective resulting overall antenna arrays P1 to P5 are indicated. Port no. 1 2 3 4 5 6 7 8th 9 10 11 12 13 14 shape P1 H H L H H H H L L H L H H H P2 H L H L H L H L H H L H H L P3 H H L H H L L H L L H L L L P4 H L H L H L L H L L H L L L P5 H L H L H L L H L L L L L L Port no. 15 16 17 18 19 20 21 shape P1 L H H H L H H P2 L H H L H L H P3 L L H H L H H P4 L L H L H L H P5 L L L L L L L

FIG 2 zeigt beispielhaft insgesamt fünf auf FIG 1 bezogene resultierende Gesamtantennenformen P1 bis P5.FIG. 2 shows, by way of example, a total of five resulting overall antenna shapes P1 to P5, which are related to FIG.

FIG 2A zeigt eine erste Gesamtantennenform P1, die aus den aktiv geschalteten Teilabschnitten TA1, TA2, TA4, TA5, TA6, TA7, TA10, TA12, TA13, TA14, TA16, TA17, TA18, TA20 und TA21 resultiert.2A shows a first overall antenna form P1, which results from the actively switched sections TA1, TA2, TA4, TA5, TA6, TA7, TA10, TA12, TA13, TA14, TA16, TA17, TA18, TA20 and TA21.

Verbleibende Teilabschnitte sind entsprechend nicht geschaltet bzw. nicht ausgewählt.Remaining sections are not switched or not selected accordingly.

FIG 2B zeigt eine zweite Gesamtantennenform P2, die aus den aktiv geschalteten Teilabschnitten TA1, TA3, TA5, TA7, TA9, TA10, TA12, TA13, TA16, TA17, TA19 und TA21 resultiert.2B shows a second overall antenna form P2, which consists of the actively switched sections TA1, TA3, TA5, TA7, TA9, TA10, TA12, TA13, TA16, TA17, TA19 and TA21 results.

Verbleibende Teilabschnitte sind entsprechend nicht geschaltet bzw. nicht ausgewählt.Remaining sections are not switched or not selected accordingly.

FIG 2C zeigt eine dritte Gesamtantennenform P3, die aus den aktiv geschalteten Teilabschnitten TA1, TA2, TA4, TA5, TA8, TA11, TA17, TA18, TA20 und TA21 resultiert.FIG. 2C shows a third overall antenna shape P3, which results from the actively switched sections TA1, TA2, TA4, TA5, TA8, TA11, TA17, TA18, TA20 and TA21.

Verbleibende Teilabschnitte sind entsprechend nicht geschaltet bzw. nicht ausgewählt.Remaining sections are not switched or not selected accordingly.

FIG 2D zeigt eine vierte Gesamtantennenform P4, die aus den aktiv geschalteten Teilabschnitten TA1, TA3, TA5, TA8, TA11, TA17, TA19 und TA21 resultiert.FIG. 2D shows a fourth overall antenna form P4, which results from the actively switched sections TA1, TA3, TA5, TA8, TA11, TA17, TA19 and TA21.

Verbleibende Teilabschnitte sind entsprechend nicht geschaltet bzw. nicht ausgewählt.Remaining sections are not switched or not selected accordingly.

FIG 2E zeigt eine fünfte Gesamtantennenform P5, die aus den geschalteten Teilabschnitten TA1, TA3, TA5 und TA 8 resultiert.FIG. 2E shows a fifth overall antenna shape P5 resulting from the switched sections TA1, TA3, TA5 and TA8.

Verbleibende Teilabschnitte sind entsprechend nicht geschaltet bzw. nicht ausgewählt.Remaining sections are not switched or not selected accordingly.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, während einer so genannten Initialisierungsphase zu einem ersten Zeitpunkt die resultierenden Gesamtantenne als breitbandige Antennenstruktur zu betreiben, um zu einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt in eine darauf bezogene schmalbandigere Antennenstruktur umzuschalten.With the aid of the arrangement according to the invention, it is possible to operate the resulting overall antenna as a broadband antenna structure during a so-called initialization phase at a first time in order to switch to a subsequent narrowband antenna structure at a subsequent second time.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist sowohl in einem Teilnehmerendgerät als auch in einer ortsfesten Funkstation anwendbar.The arrangement according to the invention can be used both in a subscriber terminal and in a fixed radio station.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Teilnehmerendgerät über einen Rundsendekanal mit einer Steuereinheit verbunden, wobei über den Rundsendekanal Informationen über das gewünschte Frequenzband und/oder über ein gewünschtes Teilfrequenzband an das Teilnehmerendgerät übertragen werden. In Abhängigkeit der übertragenen Informationen werden dann die Steuersignale zur Schaltung der Teilabschnitte gebildet.In a preferred embodiment, the subscriber terminal is connected to a control unit via a broadcast channel, information about the desired frequency band and / or a desired subfrequency band being transmitted to the subscriber terminal via the broadcast channel. Depending on the information transmitted, the control signals for switching the sections are then formed.

In einer bevorzugten Ausgestaltung beinhaltete das Teilnehmerendgerät ein Mittel zur Analyse bzw. Bestimmung eines durch das Teilnehmerendgerät nutzbaren Frequenzbandes bzw. von nutzbaren Teilfrequenzbändern. Entsprechend werden Informationen bestimmt, um die jeweiligen Steuersignale zur Schaltung der Teilabschnitte bilden zu können.In a preferred embodiment, the subscriber terminal included a means for analyzing or determining a usable by the subscriber terminal frequency band or of usable sub-frequency bands. Accordingly, information is determined to be able to form the respective control signals for switching the subsections.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Teilnehmerendgerät über einen dedizierten Übertragungskanal mit einer Steuereinheit verbunden, wobei über den Übertragungskanal Informationen über das gewünschte Frequenzband und/oder über ein gewünschtes Teilfrequenzband an das Teilnehmerendgerät übermittelt werden, so dass in Abhängigkeit der Informationen die Steuersignale zur Schaltung der Teilabschnitte gebildet werden.In a preferred refinement, the subscriber terminal is connected to a control unit via a dedicated transmission channel, information about the desired frequency band and / or a desired subfrequency band being transmitted to the subscriber terminal via the transmission channel, so that the control signals for switching the subsections depend on the information be formed.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die resultierende Gesamtantenne des Teilnehmerendgeräts nach einem Kanalwechsel oder einer Verbindungsübergabe oder einem Handover eine geänderte Antennenstruktur auf.
Dadurch ist es beispielsweise beim Handover von einem ersten Teilfrequenzband in ein anderes, zweites Teilfrequenzband möglich, die Antenneneigenschaften optimal anzupassen. dabei könnte das zweite Teilfrequenzband beispielsweise eine Oktave höher oder niedriger liegen als das erste Teilfrequenzband.In a preferred embodiment, the resulting overall antenna of the subscriber terminal has a changed antenna structure after a channel change or a handover or a handover.
As a result, it is possible, for example during the handover from a first subfrequency band to another, second subfrequency band, to optimally adapt the antenna characteristics. In this case, the second subfrequency band could, for example, be one octave higher or lower than the first subfrequency band.

In einer bevorzugten Ausgestaltung verfügt die Funkstation über Informationen über das gewünschte Frequenzband und/oder über ein gewünschtes Teilfrequenzband, so dass in Abhängigkeit der Informationen die Steuersignale zur Schaltung der Teilabschnitte gebildet werden können.In a preferred embodiment, the radio station has information about the desired frequency band and / or on a desired sub-frequency band, so that in dependence the information the control signals for switching the sections can be formed.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Funkstation für eine TDMA-Übertragung ausgebildet, wobei die dort angeordnete Plasma-Antenne während vorgegebener Schutzzeiten zwischen Informationsblöcken der TDMA-Übertragung vollständig ausschaltet ist. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass bei einem Schaltvorgang im Leistungsverstärker entstehende parasitäre transiente Signalanteile nicht ausgesendet werden.In a preferred embodiment, the radio station is designed for a TDMA transmission, wherein the plasma antenna arranged there is completely switched off during predetermined guard times between information blocks of the TDMA transmission. As a result, it is advantageously achieved that parasitic transient signal components arising during a switching operation in the power amplifier are not transmitted.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Teilnehmerendgerät für eine TDMA-Übertragung ausgebildet, wobei die Plasma-Antenne während vorgegebener Schutzzeiten zwischen Informationsblöcken der TDMA-Übertragung vollständig ausschaltet ist. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass bei einem Schaltvorgang im Leistungsverstärker entstehende parasitäre transiente Signalanteile nicht ausgesendet werden.In a preferred embodiment, the subscriber terminal is designed for a TDMA transmission, wherein the plasma antenna is completely switched off during predetermined guard times between information blocks of the TDMA transmission. As a result, it is advantageously achieved that parasitic transient signal components arising during a switching operation in the power amplifier are not transmitted.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist das Teilnehmerendgerät oder die Funkfeststation in der Lage, Interferenzen bzw. Störungen zu beobachten bzw. zu bestimmen. Treten die Störungen in einem spezifischen Teilfrequenzband auf und wird dieses in einer betrachteten Funkzelle nicht eingesetzt, werden vorteilhaft Antennenelemente durch schaltbare Teilabschnitte der Antennenanordnung derart geschaltet, dass das durch Störungen überlagerte Teilfrequenzband von der resultierenden Gesamtantenne unterdrückt wird.In a preferred embodiment, the subscriber terminal or the radio base station is able to observe or determine interference. If the disturbances occur in a specific subfrequency band and if this is not used in a considered radio cell, it is advantageous to connect antenna elements through switchable subsections of the antenna arrangement in such a way that the subfrequency band superimposed by disturbances is suppressed by the resulting overall antenna.

Claims (12)

Anordnung zum breitbandigen Senden bzw. Empfangen - mit einer fraktalen Antennenstruktur zum senden bzw. empfangen von trägerfrequenten Signalen, dadurch gekennzeichnet, - dass die fraktale Antennenstruktur als Plasma-Antenne ausgestaltet ist, - dass die Plasma-Antenne in schaltbare Teilabschnitte unterteilt ist, wobei jeder Teilabschnitt durch ein Steuersignal anwählbar ist, - dass durch die Steuersignale in Abhängigkeit eines gewünschten Frequenzbereiches eine Anzahl an Teilabschnitten zu einer resultierenden Gesamtantenne zusammengeschaltet ist. Arrangement for broadband transmission or reception with a fractal antenna structure for transmitting or receiving carrier-frequency signals, characterized, that the fractal antenna structure is designed as a plasma antenna, - That the plasma antenna is divided into switchable sections, each section is selectable by a control signal, - That the control signals in dependence of a desired frequency range, a number of subsections is connected together to form a resulting overall antenna. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierenden Gesamtantenne zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Antennenstruktur aufweist und zu einem zweiten Zeitpunkt eine zweite Antennenstruktur aufweist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the resulting overall antenna at a first time has a first antenna structure and at a second time has a second antenna structure. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierenden Gesamtantenne zum ersten Zeitpunkt als breitbandige Antennenstruktur ausgebildet ist und zum zweiten Zeitpunkt als eine darauf bezogene schmalbandigere Antennenstruktur ausgebildet ist.Arrangement according to claim 2, characterized in that the resulting overall antenna is formed as a broadband antenna structure at the first time and is formed at the second time as a related narrowband antenna structure. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Gesamtantenne in einem Teilnehmerendgerät oder in einer ortsfesten Funkstation angeordnet ist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the resulting overall antenna is arranged in a subscriber terminal or in a stationary radio station. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilnehmerendgerät über einen Rundsendekanal mit einer Steuereinheit verbunden ist, wobei über den Rundsendekanal Informationen über das gewünschte Frequenzband und/oder über ein gewünschtes Teilfrequenzbänd an das Teilnehmerendgerät übermittelt werden, so dass in Abhängigkeit der Informationen die Steuersignale zur Schaltung der Teilabschnitte gebildet werden.Arrangement according to claim 4, characterized in that the subscriber terminal is connected via a broadcast channel to a control unit, via the broadcast channel information about the desired frequency band and / or a desired Teilfrequenzbänd be transmitted to the subscriber terminal, so that in dependence on the information, the control signals are formed for switching the sections. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilnehmerendgerät ein Analysemittel beinhaltet, das Informationen über nutzbare Frequenzbänder und/oder über nutzbare Teilfrequenzbänder bestimmt, so dass in Abhängigkeit der Informationen die Steuersignale zur Schaltung der Teilabschnitte gebildet werden.Arrangement according to claim 4, characterized in that the subscriber terminal includes an analysis means which determines information about usable frequency bands and / or usable sub-frequency bands, so that in response to the information, the control signals for switching the subsections are formed. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilnehmerendgerät über einen dedizierten Übertragungskanal mit einer Steuereinheit verbunden ist, wobei über den Übertragungskanal Informationen über das gewünschte Frequenzband und/oder über ein gewünschtes Teilfrequenzband an das Teilnehmerendgerät übermittelt werden, so dass in Abhängigkeit der Informationen die Steuersignale zur Schaltung der Teilabschnitte gebildet werden.Arrangement according to claim 4, characterized in that the subscriber terminal is connected via a dedicated transmission channel with a control unit, being transmitted via the transmission channel information about the desired frequency band and / or a desired sub-frequency band to the subscriber terminal, so that depending on the information Control signals are formed for switching the sections. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Gesamtantenne des Teilnehmerendgeräts nach einem Kanalwechsel oder einer Verbindungsübergabe oder einem Handover eine geänderte Antennenstruktur aufweist.Arrangement according to claim 4, characterized in that the resulting overall antenna of the subscriber terminal has a changed antenna structure after a channel change or a handover or a handover. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkstation Informationen über das gewünschte Frequenzband und/oder über ein gewünschtes Teilfrequenzband aufweist, so dass in Abhängigkeit der Informationen die Steuersignale zur Schaltung der Teilabschnitte gebildet werden.Arrangement according to claim 4, characterized in that the radio station has information about the desired frequency band and / or over a desired sub-frequency band, so that, depending on the information, the control signals for switching the subsections are formed. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Funkstation für eine TDMA-Übertragung ausgebildet ist, und - dass die Plasma-Antenne während vorgegebener Schutzzeiten zwischen Informationsblöcken der TDMA-Übertragung vollständig ausschaltet ist. Arrangement according to claim 4, characterized - That the radio station is designed for a TDMA transmission, and - That the plasma antenna is completely off during predetermined guard times between blocks of information TDMA transmission. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass das Teilnehmerendgerät für eine TDMA-Übertragung ausgebildet ist, und - dass die Plasma-Antenne während vorgegebener Schutzzeiten zwischen Informationsblöcken der TDMA-Übertragung vollständig ausschaltet ist. Arrangement according to claim 4, characterized - That the subscriber terminal is designed for a TDMA transmission, and - That the plasma antenna is completely off during predetermined guard times between blocks of information TDMA transmission. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterdrückung von Störungen die resultierenden Gesamtantenne zusätzliche geschaltete Teilabschnitte aufweist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that for the suppression of interference, the resulting overall antenna has additional switched sections.
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