WO2000065685A1 - Mobile funk-sende-/funk-empfangseinrichtung mit abstimmbarer antenne - Google Patents

Mobile funk-sende-/funk-empfangseinrichtung mit abstimmbarer antenne Download PDF

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WO2000065685A1
WO2000065685A1 PCT/DE2000/001248 DE0001248W WO0065685A1 WO 2000065685 A1 WO2000065685 A1 WO 2000065685A1 DE 0001248 W DE0001248 W DE 0001248W WO 0065685 A1 WO0065685 A1 WO 0065685A1
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mobile radio
transmission power
wire
ant
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PCT/DE2000/001248
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Inventor
Volker Detering
Dietmar Gapski
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—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
    • H01Q1/242—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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof
    • H01Q1/10—Telescopic elements

Definitions

  • messages for example voice, image information or other data
  • the electromagnetic waves are emitted by antennas, the carrier frequencies being in the frequency band provided for the respective system.
  • antenna systems which consist of several antennas, each of which covers a specific frequency range.
  • a disadvantage of such antenna systems is, on the one hand, the increased space requirement and, on the other hand, the suboptimal adaptation of the antennas to the individual frequencies from the respective frequency band.
  • the object on which the invention is based is to design a mobile radio transceiver in such a way that, when covering a large frequency range, it guarantees a constant, stable antenna gain.
  • the mobile radio transmitting / radio receiving device has
  • an antenna whose length can be changed and which is provided for transmitting and receiving radio signals of different frequencies or - the corresponding - wavelengths within a large frequency range, - means (device) for adjusting the antenna length,
  • a control device connected to the means, which emits at least one input variable and, as a function of this input variable, generates at least one output signal (control signal) with which the means for adjusting the antenna length is controlled until the antenna means is adjusted to a quarter of the world by the adjusting means - length is set to.
  • the main advantage of the mobile radio transmission / reception device according to the invention is a stable antenna gain, which is ensured by adapting the antenna length to a quarter of the wavelength of the current frequency, regardless of the size of the frequency range in which the mobile radio transmission / reception device is used becomes.
  • An essential advantage of the further development according to claim 4 is the simple implementation of the length-adjustable antenna necessary for the implementation of the mobile radio transmitting / receiving device according to the invention.
  • a significant advantage of the further development according to claim 5 is the possibility for the wire for retracting and extending the antenna to also be able to use materials which do not have to be particularly stiff but only have a high tensile strength and flexibility.
  • An essential advantage of the development according to claim 8 is the implementation of a simple device for adjusting the antenna length, which only requires a control signal.
  • An essential advantage of the development according to claim 9 is the implementation of simple adjustment means of the antenna length which only require a control signal, the adjustment being carried out in m defined steps (step angle).
  • the main advantages of the further development according to claim 10 are flexibility and the possibility of updating the implementation of the control, which is made possible by the use of (control) software, and the possibility of using existing processors for controlling the mobile radio transmission / radio according to the invention -Using the reception by using additional or adapting the existing software.
  • the main advantage of the further development according to claim 12 are the favorable material properties - high flexibility with high rigidity - of nylon.
  • the essential advantage of the further development according to claim 13 is the possible use of the mobile radio transmission / radio reception device in a frequency range in which the ratio of the highest to the lowest frequency is at least 1.5 octaves.
  • FIGS. 1 to 4. Show:
  • FIGURE 1 Mobile radio transceiver with telescopic antenna, which can be extended and retracted with a controlled electric motor,
  • FIGURE 2 Mobile radio transmit / receive device with
  • Wire antenna which - guided by a hollow body - can be retracted and extended with an electric motor
  • FIGURE 3 Mobile radio transmission / reception device with an antenna length setting dependent on the forward and / or returning transmission power
  • FIGURE 4 Mobile radio transmission / reception device with antenna length adjustment depending on the antenna impedance.
  • FIGURE 1 shows a mobile radio transmission / radio reception device SE with a transmission / reception antenna designed as a telescopic antenna ANT1, with a minimal radio antenna length 1- ⁇ of the telescopic antenna ANT1 due to the
  • a maximum radio-effective antenna length l_. a is determined by the length of the fully extended telescopic antenna ANTl.
  • An electrically non-conductive wire D1 for example a nylon wire, is fastened to the inside of the telescopic antenna ANT1 and is designed in such a way that it has sufficient rigidity to extend the telescopic antenna ANT1, and has sufficient flexibility to accommodate one electrically non-conductive coil former can be wound as well as a sufficient
  • nylon other materials exhibiting the properties described can also be used, wherein if the material used is not sufficiently rigid, a spring is attached to an innermost telescope segment and the antenna base point within the telescopic antenna ANT1 and in the relaxed state by pressure the innermost telescope segment - the maximum length l ma of the telescopic antenna ANTl is guaranteed, used, and the electrically non-conductive wire D1 used only has to have sufficient (tear) strength and flexibility.
  • the coil former SPl is rotated forwards or backwards by an electric motor VM, which is designed, for example, as a stepper motor, so that the wire Dl attached to the electrically non-conductive coil former SPl and the antenna tip the rotation of the coil body SPl m implements a linear movement and thereby enables the telescopic antenna ANTl to be extended or retracted.
  • the (step) angle and the direction of rotation are determined by the amount, the sign and / or the duration of a voltage (control signal) U ⁇ - applied to the electric motor VM.
  • This voltage U s - is a signal (control signal) present at the output of a control unit (microprocessor) ⁇ P, the amount, sign and / or signal duration of which is dependent on the input variable EG present at the control unit ⁇ P.
  • the control unit ⁇ P controls the electric motor VM by means of the signal U ⁇ ⁇ until the antenna length I ANT which is effective in terms of radio technology corresponds to a quarter of the wavelength ⁇ of the current transmission frequency.
  • the control it is possible to start the control additionally from a defined starting point, for example always from the retracted state of the telescopic antenna, and therefore first to ensure this starting point when starting the control.
  • the end of the regulation of the antenna length I ANT when this value is reached can be prevented if, for example, a suitable control software starts the regulation of the antenna length IANT at the minimum radio-effective antenna length IANT, min, and this ensures that the input variable EG when reached the ideal value always the fulfillment condition guaranteed.
  • the possibly prepared input variable EG receives the control unit ⁇ P from means EFM for the acquisition of physical input quantities EG dependent on an antenna length I ANT , which are transformed by these means into a form necessary for the control unit ⁇ P (see FIGURES 3 and 4) .
  • the means EFM also record several physical input variables EG and, if necessary, prepare them before they are forwarded to the control unit ⁇ P, the control unit ⁇ P correspondingly checking several input variables for reaching an ideal value.
  • the antenna connection of the telescopic antenna ANTl is located on the outermost telescope segment of the antenna.
  • FIG. 2 shows a wire antenna ANT2, the radio-technically effective length I ANT of which results from the diameter of an electrically conductive coil former SP2, on which an electrically conductive wire D2 is wound in an electrically conductively connected manner, and the length of the extended wire D2.
  • the electrically conductive wire D2 is guided through an electrically non-conductive, rotationally symmetrical hollow body HK, which is closed at one end, during the retraction and extension.
  • the minimum radio-effective antenna length IANT, min of the wire antenna ANT2 results from the diameter of the coil body SP2 and the distance between the coil body SP2 and the open side of the hollow body HK, which the electrically conductive wire D2 must cover.
  • the maximum radio-effective antenna length lAN ⁇ , max results from the diameter of the coil body SP2 and the distance between the coil body SP2 and the closed side of the hollow body HK, which the electrically conductive wire D2 must cover.
  • the antenna length I AT is regulated, for example, by the components known from FIGURE 1:
  • the hollow body HK additionally fulfills the function of laminating the wire antenna ANT2, i.e. the movement of the wire D2, which results from the regulation of the antenna length IANT, is not visible to the user, which increases the attractiveness of the mobile radio transceiver SE.
  • the hollow body HK protects the wire D2 from deformation.
  • the antenna connection of the wire antenna D2 is realized by a sliding contact SK contacting the electrically conductive coil former SP2, alternatively the sliding contact SK can also touch the electrically conductive wire D2 wound on the coil former SP2.
  • a radio transmitting / radio receiving device SE is shown schematically, with an arbitrary variable in their length I ANT antenna ANT, the adjusting VM to adjust the antenna length I ANT, the control unit .mu.P and means EFM for Detection of a transmission signal SIG, which is generated by a radio part FT.
  • the means EFM have a directional coupler RK, which decouples a forward transmission power P v and a returning transmission power P R from the transmission signal SIG.
  • the leading transmission power P v is then first rectified by a first rectifier Gl and the rectified leading transmission power P 'is then converted by a first analog / digital converter AD1 into a first digital signal P v ''.
  • the returning transmission power P R is rectified by a second rectifier G2 and the rectified returning transmission power P R 'is subsequently converted by a second analog / digital converter AD2 into a second digital signal P R ''.
  • the digital signals P v ′′, PR ′′ are present as an input signal at the control unit ⁇ P, the control unit ⁇ P being designed, for example, as a (micro) processor with associated software.
  • the processor ⁇ P checks whether the signals P V '', PR '' each have an ideal value - ' - achieved.
  • the current antenna length I ANT fulfills the condition In this case, no control signal U S ⁇ is generated, since no change in the antenna length I ANT is necessary.
  • the processor ⁇ P first generates a first control signal U s ⁇ , so that the adjusting device (VM) extends the antenna.
  • the input signals P v '', PR '' changed by this process, which are applied to the processor, the processor checks ⁇ P with regard to the ideal values to be achieved. If the values of the signals P ′′, PR ′′ have deteriorated with a view to reaching the ideal values, the direction of rotation of the means (VM) for adjusting the antenna length I AT is changed. This is achieved, for example, by reversing the sign of the signal U s ⁇ .
  • the signal U s ⁇ is generated after the determination of the correct direction until the input signals P v '', P R '' have reached their ideal values.
  • only one of the two variables - leading transmit power P v and returning transmit power P R - can be used as a controlled variable for this control loop, i.e. detected by the EFM means and by the processor ⁇ P when the ideal values are reached - minimum or no decreasing transmit power or maximum leading transmission power - to be checked.
  • the radio transceiver SE shown in FIG. 4 again has the means EFM for detecting the current antenna impedance Z ANT of the antenna ANT.
  • a current jumper connected to terminals KL Voltage U BR is first rectified by a rectifier and the rectified voltage U B R 'is converted into a digital signal U BR ''by means of an analog / digital converter AD3.
  • the antenna length I ANT fulfills the condition
  • the change in the antenna length I ANT is carried out by the adjusting device VM, the determination of the direction of the antenna length I ANT - ie whether the antenna is to be extended or retracted, carried out analogously to the previous exemplary embodiment.
  • control unit ⁇ P as a switching mechanism and to implement it as an integrated circuit in a special expansion module.
  • a first exemplary embodiment of the invention results from a combination of FIGURES 1 and 3, a second exemplary embodiment results from FIGURES 1 and 4, a third exemplary embodiment from FIGURES 2 and 3 and a fourth from FIGURES 2 and 4 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Um mit Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtungen (SE) eine Sende-/Empfangsfähigkeit in unterschiedlichen Frequenzbereichen zu realisieren, die einen gleichbleibend stabilen Antennengewinn gewährleisten, werden die Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtungen (SE) mit einer in ihrer Länge (lANT) verstellbaren Antenne (ANT) ausgestattet, wobei die Antennenlänge (lANT) durch, mittels Steuereinrichtung (νP) gesteuerte, Verstellmittel (VM) verändert wird. Die Steuereinrichtung (νP) steuert dabei die Verstellmittel (VM) in Abhängigkeit von physikalischen die Antennenlänge (lANT) darstellenden Eingangsgrößen (EG) solange, bis die Antennenlänge (lANT) einem Viertel der Wellenlänge μ entspricht.

Description

Beschreibung
Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseιnnchtung mit abstimmbarer Antenne
In Funk-Ko munikationssystemen werden Nachrichten (beispielsweise Sprache, Bildinfor ation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt durch Antennen, wobei die Tragerfrequenzen, m dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen .
Neben der Forderung, daß bei mobilen Funk-Sende-/Funk-Em- pfangsemrichtungen die Abmessungen der Antenne zu begrenzen sind, besteht auch in zunehmendem Maße die Forderung nach der Sende-/Empfangsfahιgkeιt m unterschiedlichen Frequenzbereichen. Aus diesem Grunde werden Antennen benotigt, dre m mehreren Frequenzbereichen nutzbar sind.
Mit herkömmlichen Antennen, beispielsweise stabformigen Antennen, die insbesondere m Mobilteilen eingesetzt werden, kann die geforderte Abdeckung eines möglichst großen Frequenzbereiches bzw. mehrerer Frequenzbander nicht gewährleistet werden, da die Impedanz der Antenne m Abhängigkeit der Frequenz stark variiert, was einen sich stark variierenden Antennengewinn zur Folge hat, so daß ein Einsatz der Antenne in bestimmten Frequenzbereichen nicht möglich ist.
Daher sind zur Losung dieses Problems bisher Antennensysteme im Einsatz, die aus mehreren Antennen bestehen, von denen jeweils eine einen bestimmten Frequenzbereich abdeckt.
Nachteilig bei derartigen bei derartigen Antennensystemen ist einerseits der erhöhte Platzbedarf sowie anderseits eine suboptimale Anpassung der Antennen an die einzelnen Frequenzen aus dem jeweiligen Frequenzband. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrιchtung derart auszugestalten, daß sie, bei Abdeckung eines großen Frequenzbereiches, einen gleichbleibenden stabilen Antennengewinn gewahrleistet.
Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Patentanspruches 1 gelost .
Die erfmdungsgemaße mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrich- tung gemäß Anspruch 1 weist
- eine m ihrer Lange veränderbare Antenne, die zum Senden und Empfangen von Funksignalen unterschiedlicher Frequenzen bzw. - den entsprechenden - Wellenlangen innerhalb eines großen Frequenzbereichs vorgesehen ist, - Mittel (Einrichtung) zum Verstellen der Antennenlange,
- Mittel zum Erfassen von mindestens einer physikalischen, eine Funktion der Antennenlange darstellenden Eingangsgroße
- eine mit den Mitteln verbundene Steuereinrichtung, die mindestens eine Eingangsgroße emliest und m Abhängigkeit von dieser Eingangsgroße solange mindestens ein Ausgangssignal (Steuersignal) erzeugt, mit dem die Mittel zum Verstellen der Antennenlange angesteuert wird, bis durch die Verstellmittel die Antennenlange auf ein Viertel der Wel- lenlange eingestellt ist, auf.
Der wesentliche Vorteil der erfmdungsgemaßen mobilen Funk- Sende/Empfangsemrichtung ist ein stabiler Antennengewinn, der durch die Anpassung der Antennenlange auf ein Viertel der Wellenlange der aktuellen Frequenz gewährleistet wird, unabhängig von der Große des Frequenzbereichs, m dem die mobile Funk- Sende/Empfangsemrichtung eingesetzt wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 2 ist die Erfassung und die - für eine digitale Signalverarbei- tung erforderliche - Aufbereitung von vor- und/oder rucklau- fender Sendeleistung des Funksignals, die eine einfache Erfassung des Erreichens der idealen Antennenlange (Antennenlange = Wellenlange/4) ermöglichen.
Ein wesentlicher Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 3 ist die Erfassung und - für eine digitale Signalverarbeitung erforderliche - Aufbereitung der Antennenimpedanz, die eine einfache Erfassung des Erreichens der idealen Antennenlange (Antennenlange = Wellenlange/4 ) ermöglichen.
Wesentlicher Vorteil der Weiterbildung gemäß Anspruch 4 ist die einfache Realisierung, der für die Umsetzung der erfin- dungsgemaßen mobilen Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung notwendigen langenverstellbaren Antenne.
Wesentlicher Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 5 ist die Möglichkeit für den Draht zum Ein- und Ausfahren der Antenne, auch Materialien verwenden zu können, die keine besondere Steifigkeit sondern nur eine hohe Reißfestigkeit und Flexibilität aufweisen müssen.
Vorteile der Weiterbildungen gemäß Anspruch 6 und 7 sind die einfache Realisierung, der für die Umsetzung der erfindungs- gemaßen mobilen Funk- Sende-/Funkempfangsemrichtung notwen- digen langenverstellbaren Antenne sowie die größere Attraktivität für den Kaufer bzw. Benutzer durch das Kaschieren der Antennenlangenanderung mittels eines elektrisch nicht leitenden Hohlkörpers.
Ein wesentlicher Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 8 ist die Realisierung einer einfachen Einrichtung zum Verstellen der Antennenlange, die nur ein Steuersignal benotigt.
Ein wesentlicher Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 9 ist die Realisierung einfacher Verstellmittel der Antennenlange, die nur ein Steuersignal benotigen, wobei die Verstellung m definierten Schritten (Schrittwinkel) erfolgt. Wesentliche Vorteile der Weiterbildung gemäß Anspruch 10 sind Flexibilität und Aktual sierungsmoglichkeit der Umsetzung der Steuerung, die durch den Einsatz von (Steuer-) Software ermog- licht wird sowie die Möglichkeit, bereits vorhandene Prozessoren für die Steuerung der erfmdungsgemaßen mobilen Funk- Sende-/Funk-Empfangsemrichtung durch den Einsatz von zusätzlicher bzw. Anpassung der vorhandenen Software zu nutzen.
Wesentliche Vorteile der Weiterbildung nach Anspruch 11 sind die einfache und gunstige Realisierung der Steuereinheit sowie die Möglichkeit, dieses Schaltwerk als integrierte Schaltung m einen Erweiterungsbaustein zu implementieren.
Der wesentliche Vorteil der Weiterbildung gemäß Anspruch 12 sind die günstigen Mateπaleigenschaften - hohe Flexibilität bei hoher Steifigkeit - von Nylon.
Der wesentliche Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 13, ist der damit mögliche Einsatz der mobilen Funk-Sende-/Funk- Empfangsemπchtung m einem Frequenzbereich, m dem das Verhältnis der höchsten zur niedrigsten Frequenz mindestens 1,5 Oktaven betragt.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der FIGUREN 1 bis 4 erläutert. Dabei zeigen:
FIGUR 1 Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung mit Teleskopantenne, die mit einem gesteuerten Elektromotor ein- und ausgefahren werden kann,
FIGUR 2 Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung mit
Drahtantenne, die - gefuhrt durch einen Hohlkörper - mit einem Elektromotor ein- und ausgefahren werden kann,
FIGUR 3 Mobile Funk-Sende-/Empfangsemrichtung mit von der vor- und/oder rucklaufenden Sendeleistung abhangigen Einstellung der Antennenlange, FIGUR 4 Mobile Funk-Sende-/Empfangsemrichtung mit von der Antennenimpedanz abhangigen Einstellung der Antennenlange .
FIGUR 1 zeigt eine mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung SE mit einer als Teleskopantenne ANTl ausgebildete Sen- de-/Empfangsantenne, wobei eine minimale funktechnisch wirk- same Antennenlange 1-^ der Teleskopantenne ANTl durch die
Lange eines äußersten Teleskopsegmentes bestimmt ist, und eine maximale funktechnisch wirksame Antennenlange l_.a, durch die Lange der vollständig ausgefahrenen Teleskopantenne ANTl bestimmt ist. Im Inneren der Teleskopantenne ANTl ist an lh- rer Spitze ein elektrisch nicht leitender Draht Dl, beispielsweise ein Nylondraht, befestigt, der so beschaffen ist, daß er eine ausreichende Steifigkeit aufweist, um die Teleskopantenne ANTl auszufahren, eine ausreichende Flexibilität aufweist, um auf einen elektrisch nicht leitenden Spulenkor- per SPl gewickelt werden zu können sowie eine ausreichende
Festigkeit aufweist, um die Teleskopantenne ANTl einfahren zu können.
Alternativ zu Nylon können auch andere, die beschriebenen Ei- genschaften aufweisende Materialien verwendet werden, wobei bei nicht ausreichender Steifigkeit eines verwendeten Materials eine Feder, die innerhalb der Teleskopantenne ANTl an einem innersten Teleskopsegment und dem Antennenfußpunkt befestigt ist und im entspannten Zustand - durch Druck auf das innerste Teleskopsegment - die maximale Lange lma der Teleskopantenne ANTl gewährleistet, verwendet wird und wobei der verwendete elektrisch nicht leitende Draht Dl zusätzlich nur noch eine ausreichende (Reiß-) Festigkeit und Flexibilität aufweisen muß.
Der Spulenkorper SPl wird von einem Elektromotor VM, der beispielsweise als Schrittmotor ausgebildet ist, vor- oder rückwärts gedreht, so daß der am elektrisch nicht leitenden Spulenkorper SPl sowie der Antennenspitze befestigte Draht Dl die Drehung des Spulenkorpers SPl m eine geradlinige Bewegung umsetzt und dadurch ein Ein- oder Ausfahren der Teleskopantenne ANTl ermöglicht. Der (Schritt- ) Winkel sowie die Drehrichtung sind durch den Betrag, das Vorzeichen und/oder die Dauer einer am Elektromotor VM anliegenden Spannung (Steuersignals) Uς- bestimmt.
Diese Spannung Us- ist eine am Ausgang einer Steuereinheit (Mikroprozessor) μP anliegendes Signal (Steuersignal), deren Betrag, Vorzeichen und/oder Signaldauer von an der Steuereinheit μP anliegenden Eingangsgroße EG abh ngig ist.
Die Steuereinheit μP steuert den Elektromotor VM durch das Signal UΞτ solange, bis die funktechnisch wirksame Antennen- lange IANT einem Viertel der Wellenlange λ der aktuellen Sendefrequenz entspricht. Ob die Bedingung lAtv-=λ/4 erfüllt ist, stellt die Steuereinheit μP indirekt über die Auswertung der Eingangsgroße EG fest, wobei die Eingangsgroße EG bei Erreichen eines Idealwertes die erfüllte Bedingung
Figure imgf000008_0001
anzeigt. Dabei wird zunächst der Spulenkorper SPl so angesteuert, daß er zu Beginn der Regelung immer in eine vorbestimmte Richtung (Default) gedreht wird. Ergibt die Auswertung, daß sich die Eingangsgroße EG vom Idealwert entfernt, wird Drehrichtung geändert und der Elektromotor VM wird solange angesteuert, bis die Eingangsgroße EG den Idealwert erreicht hat.
Alternativ ist es möglich, die Regelung zusatzlich von einem Definierten Startpunkt, beispielsweise immer vom eingefahrenen Zustand der Teleskopantenne, aus zu beginnen und daher bei Beginn der Regelung zunächst diesen Startpunkt sicher zu stellen. Diese Vorgehensweise ist besonders bei einem Einsatz der mobilen Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung SE m einem sehr breiten Frequenzbereich, in dem das Verhältnis der höchsten zur niedrigsten Frequenz mindestens 1,5 Oktaven betragt, erforderlich, da hier sonst - abhangig von der aktuellen Antennenlange IM.- - der Fall auftreten kann, daß die Regelung der Antennenlange !_• - bei 1M.~ =3 λ/4 beendet wird. Da für diesen Fall die Eingangsgröße EG ebenfalls den Idealwert erreicht, jedoch bei diesem Wert der Antennenlänge IANT die erfinderische Aufgabe nicht gelöst wird, ist dieser Wert der Antennenlänge IANT nicht erwünscht. Das Beenden der Regelung der Antennenlänge IANT bei Erreichen dieses Wertes kann man verhindern, wenn beispielweise eine geeignete Steuersoftware die Regelung der Antennenlänge IANT bei der minimalen funktechnisch wirksamen Antennenlänge IANT,min beginnen läßt, und damit sichergestellt ist, daß die Eingangsgröße EG bei Errei- chen des Idealwertes immer die Erfüllung Bedingung
Figure imgf000009_0001
gewährleistet.
Die ggf. aufbereitete Eingangsgröße EG erhält die Steuereinheit μP von Mitteln EFM zur Erfassung von physikalischen von einer Antennenlänge IANT abhängigen Eingangsgrößen EG, die von diesen Mitteln ggf. in eine für die Steuereinheit μP notwendige Form transformiert werden (vgl. FIGUR 3 und 4).
Alternativ erfassen die Mittel EFM auch mehrere physikalische Eingangsgrößen EG und bereiten diese ggf. auf, bevor sie an die Steuereinheit μP weitergeleitet werden, wobei die Steuereinheit μP entsprechend mehrere Eingangsgrößen auf das Erreichen eines Idealwertes überprüfen.
Der Antennenanschluß der Teleskopantenne ANTl befindet sich am äußersten Teleskopsegment der Antenne.
In FIGUR 2 ist eine Drahtantenne ANT2 dargestellt, deren funktechnisch wirksame Länge IANT sich aus dem Durchmesser ei- nes elektrisch leitenden Spulenkörpers SP2, auf dem ein elektrisch leitender Draht D2 elektrisch leitend verbunden aufgewickelt ist, sowie der Länge des ausgefahrenen Drahtes D2 ergibt.
Der elektrisch leitende Draht D2 wird beim Ein- und Ausfahren durch einen elektrisch nicht leitenden rotationssymmetrischen Hohlkörper HK, der an einem Ende geschlossen ist, geführt. Die minimale funktechnisch wirksame Antennenlänge IANT,min der Drahtantenne ANT2 ergibt sich dabei aus dem Durchmesser des Spulenkörpers SP2 sowie dem Abstand zwischen Spulenkörper SP2 und der offenen Seite des Hohlkörpers HK, den der elektrisch leitende Draht D2 zurücklegen muß. Die maximale funktechnisch wirksame Antennenlänge lANτ,max ergibt sich aus dem Durchmesser des Spulenkörpers SP2 sowie dem .Abstand zwischen Spulenkörper SP2 und der geschlossenen Seite des Hohlkörpers HK, den der elektrisch leitende Draht D2 zurücklegen muß.
Die Regelung der Antennenlänge IA T erfolgt beispielsweise durch die aus FIGUR 1 bekannten Komponenten:
Mittel EFM zum Erfassen und Aufbereiten von physikalischen von der Antennenlänge IANT abhängigen Eingangsgrößen EG, Steuereinheit μP zur Auswertung der Eingangsgrößen EG und Erzeugung des entsprechenden Steuersignals Usτ zur Ansteuerung des Elekromotors VM, der den Spulenkörper SP2 entsprechend in eine Richtung dreht, wobei der durch den Hohlkörper HK geführte Draht D2 die Drehbewegung des Spulenkörpers SP2 in eine geradlinige Bewegung umsetzt.
Der Hohlkörper HK erfüllt zusätzlich die Funktion des Ka- schierens der Drahtantenne ANT2, d.h. die Bewegung des Drahtes D2, die sich aufgrund der Regelung der Antennenlänge IANT ergibt, ist für den Benutzer nicht sichtbar, was die Attraktivität der mobilen Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung SE erhöht. Zudem schützt der Hohlkörper HK den Draht D2 vor Ver- formungen.
Der Antennenanschluß der Drahtantenne D2 ist durch einen den elektrisch leitenden Spulenkörper SP2 berührenden Schleifkontakt SK realisiert, wobei alternativ der Schleifkontakt SK auch den elektrisch leitenden, auf den Spulenkörper SP2 aufgewickelten Draht D2 berühren kann. In FIGUR 3 ist schematisch eine Funk-Sende-/Funk-Empfangs- einrichtung SE dargestellt, die mit einer beliebigen, in ihrer Länge IANT veränderbaren Antenne ANT, der Verstellmittel VM zum Verstellen der Antennenlänge IANT, der Steuereinheit μP sowie Mitteln EFM zum Erfassen eines Sendesignals SIG, das von einem Funkteil FT erzeugt wird.
Dazu weisen die Mittel EFM einen Richtkoppler RK auf, der aus dem Sendesignal SIG eine vorlaufende Sendeleistung Pv und ei- ne rücklaufende Sendeleistung PR auskoppelt. Die vorlaufende Sendeleistung Pv wird dann zunächst von einem ersten Gleichrichter Gl gleichgerichtet und die gleichgerichtete vorlaufende Sendeleistung P ' wird anschließend von einem ersten Analog/Digitalwandler AD1 in ein erstes digitales Signal Pv' ' gewandelt. Die rücklaufende Sendeleistung PR wird von einem zweiten Gleichrichter G2 gleichgerichtet und die gleichgerichtete rücklaufende Sendeleistung PR' anschließend von einem zweiten Analog/Digitalwandler AD2 in ein zweites digitales Signal PR' ' gewandelt.
Die digitalen Signale Pv' ' , PR' ' liegen als Eingangsignal an der Steuereinheit μP an, wobei die Steuereinheit μP beispielsweise als (Mikro-) Prozessor mit zugehöriger Software ausgebildet ist. Der Prozessor μP erzeugt bei anliegenden Si- gnalen Pv'', PR' ' überprüft, ob die Signale PV' ',PR' ' jeweils einen Idealwert -
Figure imgf000011_0001
' - erreicht haben.
Trifft dies zu, erfüllt die aktuelle Antennenlänge IANT die Bedingung
Figure imgf000011_0002
In diesem Fall wird kein Steuersignal USτ erzeugt, da keine Änderung der Antennenlänge IANT notwendig ist.
Trifft dies nicht zu, wird vom Prozessor μP zunächst ein er- stes Steuersignal Usτ erzeugt, so daß die Versteileinrichtung (VM) die Antenne ausfährt. Die durch diesen Vorgang geänderten Eingangsignale Pv' ' , PR' ', die am Prozessor anliegen, überprüft der Prozessor μP im Hinblick auf die zu erreichenden Idealwerte. Haben sich die Werte der Signale P '', PR' ' im Hinblick auf Erreichen der Idealwerte verschlechtert, so wird die Drehrichtung der Mittel (VM) zum Verstellen der An- tennenlänge IA T geändert. Dies wird beispielsweise durch Umkehrung des Vorzeichens des Signals Usτ erreicht.
Das Signal Usτ wird im Anschluß an die Ermittlung der korrekten Richtung solange erzeugt, bis die Eingangsignale Pv' ' , PR' ' ihre Idealwerte erreicht haben.
Alternativ kann für diesen Regelkreis auch nur eine der beiden Größen - vorlaufende Sendeleistung Pv und rücklaufende Sendeleistung PR - als Regelgröße verwendet werden, d.h. von den Mitteln EFM erfaßt und vom Prozessor μP auf Erreichen der Idealwerte - minimale bzw. keine rücklaufende Sendeleistung oder maximal vorlaufende Sendeleistung - überprüft werden.
Als Alternative zum Einsatz eines zusätzlichen Prozessors μP wäre es denkbar, daß bereits vorhandene Prozessoren durch eine geeignete Steuersoftware aufgerüstet werden, um diese Regelung durchführen zu können.
Bei Einsatz eines zusätzlichen Prozessors μP wäre auch eine Integration der Mittel EFM in den Prozessor μP denkbar.
Die in FIGUR 4 dargestellte Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung SE weist wieder die Mittel EFM zum Erfassen der aktuellen Antennenimpedanz ZANT der Antenne ANT auf.
Dazu sind die Mittel EFM als Wheatstone-Widerstandsmeßbrücke ausgestaltet mit einem Referenzwiderstand R0=50Ω, zwei den gleichen Widerstandswert aufweisenden Widerständen Rl, R2, als veränderliche Größe die Antennenimpedanz ZANT sowie eine Quelle (GNOISE) zum Erzeugen von Rauschen, beispielsweise realisiert durch eine an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Diode. Eine an Klemmen KL anliegende aktuelle Brücken- Spannung UBR wird dabei zunächst durch einen Gleichrichter gleichgerichtet und die gleichgerichtete Spannung UBR' mittels eines Analog/Digitalwandlers AD3 in ein digitales Signal UBR' ' gewandelt .
Das Signal UBR' ' wird an eine Steuereinheit μP weitergeleitet, die bei anliegendem Signal eine Regelung der Antennenlänge IANT startet, die beendet ist, wenn die das Signal UBR' ' minimal ist bzw. UBR' '=0 gilt. In diesem Fall erfüllt die An- tennlänge IANT die Bedingung
Figure imgf000013_0001
Die Änderung der Antennenlänge IANT erfolgt durch die Versteileinrichtung VM, wobei die Ermittlung der Richtung der Antennenlänge IANT - d.h. ob die Antenne ein- oder ausgefahren werden soll - analog zu vorherigen Ausführungsbeispiel erfolgt.
Alternativ ist es denkbar, die Steuereinheit μP als Schaltwerk auszugestalten und als integrierte Schaltung in einem speziellen Erweiterungsbaustein zu realisieren.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus einer Kombination der FIGUREN 1 und 3, ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel ergibt sich aus den FIGUREN 1 und 4, ein drit- tes Ausführungsbeispiel aus den FIGUREN 2 und 3 und ein viertes aus den FIGUREN 2 und 4.
Die genannten vier Ausführungsbeispiele stellen nur einen Teil der durch die Erfindung möglichen Ausführungsformen dar. So ist ein auf diesem Gebiet tätiger Fachmann in der Lage, durch vorteilhafte Modifikationen eine Vielzahl von weiteren Ausführungsformen zu schaffen, ohne daß dabei der Charakter (Wesen) der Erfindung verändert wird. Diese Ausführungsformen sollen ebenfalls durch die Erfindung mit erfaßt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) mit folgenden Merkmalen: a) Eine Antenne (ANT) zum Übertragen von Funksignalen (SIG) unterschiedlicher Wellenlänge ( λ ) , die in ihrer Länge veränderbar ist, b) Mittel (VM) zum Verstellen der Antennenlänge (IANT) r c) Mittel (EFM) zum Erfassen von mindestens einer physikali- sehen, eine Funktion der Antennenlänge (IANT) darstellenden
Eingangsgröße (EG) , d) eine mit den Erfassungsmitteln (EFM) verbundene Steuereinrichtung (μP) , die in Abhängigkeit von der Eingangsgröße (EG) bzw. von den Eingangsgrößen (EG) die Verstellmittel (VM) mittels mindestens eines Steuersignales (Usτ) solange steuert, bis die Antennenlänge (IANT) durch die Verstellmittel (VM) auf ein Viertel der Wellenlänge ( λ ) einge¬ stellt ist.
2. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Erfassungsmittel (EFM) einen Richtkoppler (RK) zur Messung einer vorlaufenden Sendeleistung (Pv) und/oder rücklaufenden Sendeleistung (PR) eines Sendesignals (SIG) aufweisen, b) die Erfassungsmittel (EFM) zum Gleichrichten der vom Richtkoppler (RK) gemessenen Werte der vorlaufenden Sendeleistung (Pv) und/oder rücklaufenden Sendeleistung (PR) mit mindestens einem Gleichrichter (Gl, G2) ausgestattet ist, die eine gleichgerichtete vorlaufende Sendeleistung (Pv') und/oder eine gleichgerichtete rücklaufende Sendeleistung (PR') erzeugen, c) die Erfassungsmittel (EFM) zur Digitalwandlung der gleich- gerichteten Werte der vorlaufenden Sendeleistung (Pv') und/oder rücklaufenden Sendeleistung (PR') mindestens einen A/D-Wandler (AD1, AD2) aufweisen, die eine digital ge- wandelte vorlaufende Sendeleistung (P ' ' ) und/oder eine digital gewandelte rucklaufende Sendeleistung (P ''), d) die Steuereinrichtung (μP) die digital gewandelten Werte der vorlaufenden Sendeleistung (P '') und/oder rucklaufenden Sendeleistung (PR' ') als Eingangssignale einliest und das davon abhangige Steuersignal (USτ) solange erzeugt, bis der Wert der digital gewandelten vorlaufenden Sendeleistung (P '') maximal und/oder der Wert der digital gewandelten rucklaufenden Sendeleistung ( PJ ') minimal ist.
3. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Erfassungsmittel (EFM) eine Wheatstone-Meßbrucke (WM) aufweisen, die eine zu einer Impedanz (ZANT) der Antenne (ANTl, ANT2) proportionale Bruckenspannung (UBR) erzeugt, b) die Erfassungsmittel (EFM) einen Rauschgenerator (GNO:SE) aufweisen, der der Wheatstone-Meßbrucke (WM) als Eingangs- signalquelle dient, c) die Erfassungsmittel (EFM) mit einem Gleichrichter (G3) zum Gleichrichten der Bruckenspannung (UBR) der Wheatstone-Meßbrucke (WM) ausgestattet sind, der eine gleichgerichtete Bruckenspannung (UBJ ) erzeugt, d) die Erfassungsmittel (EFM) zur Digitalwandlung des gleichgerichteten Wertes der Bruckenspannung (UBiJ ) der Wheatstone-Meßbrucke (WM) einen A/D-Wandler (AD3) aufweisen, der eine digital gewandelt Bruckenspannung (UBR'') erzeugt, e) die Steuereinheit (μP) , die den digital gewandelten Wert der Bruckenspannung (UBR' ' ) der Wheatstone-Meßbrucke (WM) als Eingangssignal emliest und ein davon abhangiges Steuersignal (Us~) solange erzeugt, bis die Wheatstone-Meßbrucke (WM) abgeglichen ist.
4. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nacn einem der vorhergehenden Ansprüche, αadurch gekennzeichnet, daß a) die Antenne (ANT) eine Teleskopantenne (ANTl) ist, an der innen an der Antennenspitze ein elektrisch nicht leitender Draht (Dl) befestigt ist, b) die Verstellmittel (VM) einen elektrisch nicht leitenden Spulenkorper SPl aufweisen, auf der der elektrisch nicht leitende Draht (Dl) aufgewickelt ist, c) der elektrisch nicht leitende Draht (Dl) so beschaffen ist, daß er die Drehbewegung des Spulenkorpers (SPl) m eine geradlinige Bewegung umsetzt, um Teleskopsegmente der Teleskopantenne (ANTl) ein- und/oder auszufahren.
5. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopantenne (ANTl) zur Unterstützung des Drahtes (Dl) zum Ausfahren der Teleskopantenne (ANTl) mit einer -Feder ausgestattet ist, die alle Teleskopsegmente der Teleskopantenne (ANTl) nach außen druckt, so daß die Teleskopantenne (ANTl) vollständig ausgefahren ist.
6. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Verstellmittel (VM) einen elektrisch leitenden Spulenkorper (SP2) aufweisen, auf der ein mit dem Spulenkorper (SP2) elektrisch leitend verbundener elektrisch leitender Draht (D2) aufgewickelt ist, b) der elektrisch leitende Draht (D2) so beschaffen ist, daß er eine Drehbewegung des Spulenkorpers (SP2), gefuhrt durch einen elektrisch nicht leitenden Hohlkörper (H) , m eine geradlinige Bewegung umsetzt, c) die Antenne (ANT) als Drahtantenne (ANT2) ausgestaltet ist, die sich aus dem ausgefahrenen Draht (D2) und dem elektrisch leitend verbundenen Spulenkorper (SP2) zusammensetzt, wobei ein Anschluß der Drahtantenne (ANT2) über einen elektrisch leitenden Schleifkontakt (SK) realisiert ist, der den Spulenkorper (SP2) am Fußpunkt berührt.
7. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Verstellmittel (VM) einen elektrisch nicht leitenden Spulenkorper (SP2) aufweisen, auf der ein mit dem Spulenkorper (SP2) elektrisch leitend verbundener elektrisch leitender Draht (D2) aufgewickelt ist, b) der elektrisch leitende Draht (D2) so beschaffen ist, daß er eine Drehbewegung des Spulenkorpers (SP2), gefuhrt durch einen elektrisch nicht leitenden Hohlkörper (HK) , eine geradlinige Bewegung umsetzt, c) die Antenne (ANT) als Drahtantenne (ANT2) ausgestaltet ist, die sich aus dem ausgefahrenen Draht (D2) und dem elektrisch verbundenen Spulenkorper (SP2) zusammensetzt, wobei ein Anschluß der Drahtantenne (ANT2) über einen elektrisch leitenden Schleifkontakt (SK) realisiert ist, der den auf den Spulenkorper (SP2) aufgewickelten Draht (D2) am Fußpunkt berührt.
8. Mobile Funk- Sende/Empfangsemrichtung (SE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellemπchtung (VM) ein Elektromotor ist.
9. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Elektromotor ein Schrittmotor ist.
10. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (μP) ein Prozessor mit einer für die Erzeugung des Steuersignals (Us?) bzw. der Steuersignale (U--) ausgestalteten Software ist.
11. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (μP) als Schaltwerk ausgestaltet ist.
12. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemrichtung (SE) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch nicht leitende Draht (Dl) als Nylon-Draht ausgebildet ist.
13. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangsemπchtung (SE) nach einem der vohergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (μP) derart ausgestaltet ist, daß sie zu Beginn der Einstellung der Antennenlange (IANT) , die Antennenlange (1M.-) auf einen minimalen Wert ( 1M^_ m n) einstellt.
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