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Patent Searching and Data


Title:
ANTENNA
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/028038
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an antenna. The radiator element of the antenna is provided with a plurality of windings or meanders. At least one winding or meander can be short-circuited by means of an electronic switch for adjusting the resonance frequency of the antenna. The antenna is constructed in a simple manner, preferably on a printed circuit board, and can thus be produced in a cost-effective manner.

Inventors:
BOLLENBECK JAN (DE)
PFANN PETER (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/001400
Publication Date:
April 19, 2001
Filing Date:
May 03, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BOLLENBECK JAN (DE)
PFANN PETER (DE)
International Classes:
H01Q1/24; H01Q1/36; H01Q5/00; H01Q9/14; H01Q9/40; (IPC1-7): H01Q5/00
Foreign References:
US5754143A1998-05-19
EP0869579A11998-10-07
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antenne, deren Strahlerelement (10) eine Vielzahl von Windungen bzw. Mander (11,12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daB mindestens eine Windung bzw. ein Maander (11,12) mittels ei nes elektronischen Schalters (21,22) zur Einstellung der Re sonanzfrequenz der Antenne uberbruckbar ist.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich ne t, da8 das Strahlerelement (10) auf einer gedruckten Lei terplatte aufgebracht ist.
3. Antenne nach einem der vorhergehenden Anspruche, da durch gekennzeichnet, daB die bzw. der einem Ein speisepunkt (51) des Strahlerelements (10) am nachsten lie gende Windung bzw. Maander uberbruckbar ist.
4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dans zur Uberbruckung einer Windung bzw. eines Maanders eine PINDiode (21) vorgesehen ist, deren Anode mit dem Ein speisepunkt (51) und deren Kathode mit einem dem Einspeise punkt (51) gegenuberliegenden Endpunkt (50) der Windung bzw. des Maander (12) verbunden ist.
5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, dans der Diodenstrom uber einen Widerstand (25), der die Anode der PINDiode (21) mit einer Spannung verbindet, eingestellt wird.
Description:
Beschreibung Antenne Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Funkanlagen, insbesondere Mobiltelefone, die innerhalb eines breiten Frequenzspektrums oder mehrerer breiter Frequenzspek- tren Funksignale senden und empfangen, benötigen entweder breitbandige (Multiband-) Antennen, oder Antennen mit veran- derbarer Resonanzfrequenz oder veranderbarer Anpassung. Sol- che Antennen werden als Multiband-oder Breitband-Antennen bezeichnet und kommen insbesondere bei Mobiltelefonen, die mit einem Frequenzsprungverfahren (Frequency-Hopping) zum Senden und Empfangen von Funksignalen arbeiten, zur Anwen- dung.

Bekannt ist beispielsweise die Verwendung von Antennen, die aufgrund ihrer Struktur, d. h. ihrer raumlichen Gestalt, in mehreren Frequenzbandern eine Resonanz aufweisen.

Es ist auch bekannt, mehrere Antennen zu verwenden, die in Abhangigkeit von der Frequenz eines Funksignals mittels Mul- tiplexern umgeschaltet werden. Multiband-Mobiltelefone, die beispielsweise fur GSM (Global System for Mobile Communia- tions) und fur DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone) ge- eignet sind, weisen haufig zwei Antennen aufgrund der unter- schiedlichen Sende-und Empfangsfrequenzen von GSM und DECT auf. Entsprechend dem gerade aktiven Frequenzband zum Senden und Empfangen wird auf die entsprechende Antenne umgeschal- tet.

Aus der EP 0 869 579 Al ist eine Antenne bekannt, die fur ein Mobiltelefon geeignet ist, das einen breiten Sende-bzw. Emp- fangsbereich uberstreicht. Dazu weist die Antenne eine Impe- danzanpabschaltung auf, die vorzugsweise zwischen Zuleitung

und Antenne angeordnet ist. Die Anpaßschaltung weist wenig- stens eine Parallelschaltung mindestens eines passiven Bau- elementes und eines Schaltelementes, insbesondere einer Diode, auf. Als passive Bauelemente werden vorzugsweise Kapa- zitäten oder Induktivitäten verwendet. Durch das Schalten der PIN-Diode ist die Impedanzanpassung der Antenne veranderbar.

Dazu wird bzw. werden durch ein An-oder Abschalten des Schaltelementes das oder die passiven Bauelemente überbrückt.

Vorzugsweise wird die Antenne auf einer gedruckten Leiter- platte aufgebaut und ist dadurch fur einen platzsparenden Einbau in ein Mobiltelefon geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere fur einen Multiband-Betrieb geeignete Antenne zu schaffen, die eine einfache, platzsparende und kostengünstige Struktur aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Antenne mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelost. Bevorzugte Ausfuh- rungsformen der Antenne sind Gegenstand der abhangigen Pa- tentanspruche.

Die erfindungsgemäße Antenne weist ein Strahlerelement auf, das eine Vielzahl von Windungen bzw. Mander umfaßt. Minde- stens eine Windung bzw. ein Maander ist zur Einstellung der Resonanzfrequenz der Antenne mittels eines Schalters uber- bruckbar.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist die AnpaHbarkeit der"elektrischen Lange"der Antenne. Dadurch ist insbeson- dere die Resonanzfrequenz der Antenne veranderbar. Die Uber- bruckung des oder der Windung (en) bzw. Maander des Strah- lerelements erfolgt vorzugsweise im"Strombauch"der Antenne.

Aufgrund der Windungen bzw. Maander ist eine Uberbruckung derselben im Vergleich zu beispielsweise einer mechanischen Veränderung der Lange einer Antenne sehr einfach ausführbar.

Ferner ist diese Antenne sehr platzsparend zum Beispiel fur den Einsatz in einem Mobiltelefon aufbaubar. Durch eine ge- eignete Auslegung der Antenne wird eine externe Impedanzan-

passung derselben unnotig, wodurch sich zudem mögliche Ver- luste verringern lassen. Die Umschaltung der Resonanzfrequenz der erfindungsgemäßen Antenne erfolgt elektronisch und damit im Vergleich zu einer mechanischen Veränderung der Antennenlänge sehr schnell. Durch die Umschaltung auf eine andere Resonanzfrequenz ist zudem ein schmalbandiges Strah- lerelement fur einen Multiband-Betrieb der Antenne ausrei- chend. Die erhöhte Selektivitat der Antenne kann bei der Sy- stemauslegung durch verminderten Filteraufwand im Sende-bzw.

Empfangspfad ausgenutzt werden.

Vorzugsweise ist das Strahlerelement auf einer gedruckten Leiterplatte aufgebracht. Gerade bei einer Anwendung der er- findungsgemäßen Antenne in einem Mobiltelefon erweist sich diese Ausfuhrungsform als sehr vorteilhaft, da dort beengte Platzverhaltnisse vorherrschen und fur eine aufwendige Anten- nenstruktur nicht ausreichend Platz vorhanden ist. Das Strah- lerelement kann beispielsweise auf der Ruckseite einer be- reits im Mobiltelefon vorhandenen Leiterplatte aufgebracht werden.

Ferner ist die bzw. der einem Einspeisepunkt des Strah- lerelements am nachsten liegende Windung bzw. Maander uber- bruckbar.

Eine Windung bzw. ein Maander wird bevorzugt durch eine PIN- Diode überbrückt. Die PIN-Diode eignet sich bekanntermaßen sehr gut als schneller Hochfrequenzschalter. Die Anode der PIN-Diode ist mit dem Einspeisepunkt und deren Kathode ist mit einem dem Einspeisepunkt gegenuberliegenden Punkt der Windung bzw. des Maanders verbunden. Eine Kapazitat, die in Serie mit dem Mander geschaltet ist, verhindert einen DC- Kurzschluß der Diode. Die Schaltspannung kann uber den Ein- speisepunkt auf die Anode der Diode gelegt werden. Die Ka- thode ist uber eine HF-Drossel fur Gleichspannung auf Masse- potential gelegt.

Vorzugsweise wird der Diodenstrom uber einen Vorwiderstand eingestellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Antenne.

Ein Strahlerelement 10, das mehrere Maander 11 aufweist, ist als Leiterbahn auf einer nicht dargestellten gedruckten Lei- terplatte (PCB: Printed Circuit Board) ausgebildet. Das Strahlerelement 10 kann beispielsweise auch als drahtförmiges Element ausgebildet sein. Eine Ausführung auf einer gedruck- ten Leiterplatte ist allerdings fur beengte Platzverhaltnisse wie in einem Mobiltelefon oder Schnurlos-Telefon vorteilhaft, da in diesen meistens bereits gedruckte Leiterplatten vorhan- den sind und auf einer solchen gedruckten Leiterplatte bei- spielsweise das Strahlerelement zusatzlich mit elektronischen Komponenten integriert werden kann. Diese Ausfuhrung ist zu- dem sehr kostengunstig und einfach in der Herstellung insbe- sondere im Gegensatz zu mechanisch veranderbaren Antennen.

Das dargestellte Strahlerelement 10 ist fur einen Tripleband- Betrieb der Antenne ausgelegt, d. h. es ermöglicht einen Be- trieb der Antenne innerhalb von drei verschiedenen Frequenz- bander. Ohne zusatzliche Beschaltung weist das Strahlerele- ment 10 zwei ,/4-Resonanzfrequenzen aufgrund der besonderen Form des Strahlers bzw. der Maander auf. Die Speisung des Strahlerelements 10 erfolgt hierbei im"Strombauch"an einem Einspeisepunkt 51.

Der Einspeisepunkt 51 ist hierzu uber eine Kapazitat 22 mit dem Innenleiter einer Koaxialleitung 30 verbunden, deren Au- ßenleiter, d. h. die Abschirmung, mit Erde 40 verbunden ist.

Die Koaxialleitung 30 dient einerseits zum Verbinden der An- tenne mit einer nicht dargestellten Transceiverschaltung und

andererseits als Zufuhrung der Dioden-Schaltspannung. Hier- durch wird beispielsweise eine ferngesteuerte Umschaltung der Antennenresonanz uber die Transceiverschaltung ermöglicht.

Die Umschaltung selbst erfolgt durch"Kurzschlieen"der Se- rienschaltung von Kapazität 22 und eines Mäanders 12 mittels einer PIN-Diode 21.

Die Kathode der PIN-Diode 21 ist mit dem dem Einspeisepunkt 51 gegenuberliegenden Endpunkt 50 des uberbruckbaren Mäanders 12 verbunden. Uber eine erste Induktivitat 20 wird ein Gleichstrompfad nach Erde 40 realisiert. Der Wechselstromwi- derstand der ersten Induktivität 20 steigt mit der Frequenz des Wechselstroms und sperrt fur hohe Frequenzen insbesondere fur die Nutzfrequenzbander, die Verbindung des Endpunkts 50 zur Erde 40.

Am Einspeisepunkt des Koaxialkabels 30 wird uber ein HF-Ent- kopplungsnetzwerk, bestehend aus einer zweiten Induktivität 24 und einer zweiten Kapazität 23, die Diodenschaltspannung zugefuhrt. Ein Widerstand 25, der mit dem Verbindungspunkt der zweiten Induktivität 24 und der zweiten Kapazität 26 ver- bunden ist, dient zur Einstellung des Diodenstroms der PIN- Diode 21. Die in Serie mit dem Mander geschaltete Kapazität 22 verhindert einen DC-KurzschluR der Diode 21. Die Schaltspannung kann uber den Einspeisepunkt auf die Anode der Diode 21 gelegt werden. Um die Entstehung von Verzerrungen bei größeren Sendeleistungen zu vermindern, kann an die PIN- Diode 21 eine negative Gleichspannung (Schaltspannung) an- gelegt werden.

Eine dritte Kapazität 26 dient schlielich als DC-Block in Richtung Transceiver.