DE29703841U1 - Mobilfunk-Planarantenne - Google Patents
Mobilfunk-PlanarantenneInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Landscapes
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- Waveguide Aerials (AREA)
Description
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-Bezeichnung der Erfindung:
Mobüfunk-Planarantenne
Mobüfunk-Planarantenne
Ziel der Erfindung:
Das Ziel der Erfindung besteht in der Konfigurierung einer extrem miniaturisierten
und in erster Linie flächenhaft ausgedehnten Antennenkomponente mit der Eigenschaft der Erzeugbarkeit einer linear polarisierten und koordinatenseitig
breiten Sektorstrahlung sowohl in der Horizontal- als auch in der Vertikalebene vorzugsweise in den Spektralbereichen zwischen 890 MHz und 960 MHz sowie
zwischen 1710 MHz und 1890 MHz. Weiterhin besteht das Ziel der Erfindung in
der Entwicklung einer planaren Strahleranordnung mit einer ausgeprägten Rückstrahlungsdämpfung
und damit einer Nutzstrahlung ausschließlich innerhalb einer Raumhemisphäre, so daß insbesondere fur den Bereich der Fahrzeuganwendungen
eine Antennenkomponente entsteht, die es bei Anbringung der Antenne an den verglasten Flächen des Fahrzeuges ermöglicht, den Fahrgastraum aus dem
Strahlungsraum des Strahlers auszublenden und hiermit die elektromagnetische Strahlungsbelastung des Nutzers gegenüber bekannten Antennenlösungen für
diesen Bereich zu minimieren. Im weiteren verfolgt die Erfindung das Ziel der unmittelbaren Montagemöglichkeit des Planarstrahlers auf den verglasten Flächen
und damit vorausgehend der konzeptions- bzw. dimensionierungsseitigen Berücksichtigung
der elektromagnetisch relevanten Eigenschaften der dem Antennenmodul räumlich vorgeordneten dielektrischen Schichten oder Räume, vorzugsweise
der entsprechenden Verglasungen des Fahrgastraumes. Das Ziel der Erfindung besteht weiterhin darin, die für die Konfigurierung des
Planarstrahlers erforderlichen dielektrischen Strukturträger durch Verwendung ausschließlich elektrisch leitfähiger und selbsttragender dünner Platten, vorzugsweise
metallischer Platten oder Folien, zu ersetzen und die durch die Verwendung dielektrischer Basismateriaslien mit einer vom evakuierten Raum abweichenden
Dielektrizitätszahl bedingte geometrische Verkürzung mittels verteilter kapazitiver Strukturelemente zu erwirken.
• Anwendungsgebiet der Erfindung:
Das Anwendungsgebiet der Erfindung bezieht sich vordergründig auf den Mobilfunkbereich
innerhalb des Mobilfunk-D-Netzes sowie des Mobilfunk-E-Netzes. Hierbei bildet der Planarstrahler eine optionale Antennenkomponente bzw. Er-.
satzkomponente der Fahrzeugaußenantenne mit der Montagemöglichkeit innerhalb
des Fahrgastraumes. Weitergehend bezieht sich der Anwendungsbereich auf allgemeine Innenraumanwendungen, indem die Strahlerkomponente eine räumlich
abgesetzte Komponente vom jeweiligen Endgerät bildet und an der betreffenden Raumverglasung innenseitig und flächig montiert wird.
Die Strahlerkomponente ist vorteilhaft in den Fällen anwendbar, in denen der rückwärtig zur Antennenapertur gelegene Raum strahluzngsfrei bzw. strahlungsarm
gehalten und damit die elektromagnetische Strahlungsbelastung des Nutzers minimiert werden soll.
Darüber hinausgehend bildet die erfindungsgemäße Strahlerkomponente ein
Basismodul für Kurz- oder Mittelstreckenübertragungssysteme für kommunikations-,
sensor- oder sicherheitstechnische Anwendungen.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik:
Bekannte Antennenlösungen fur den Bereich der Mobilfunkanwendungen beruhen
auf Linearantennenkonzeptionen in Form von Monopolanordnungen in verkürzter oder unverkürzter Ausführung. Diese Linearantennen sind sowohl als
extern montierbare Bordantennen als auch als unmittelbar mit dem Endgerät gekoppelte
Komponenten bekannt sowie mit unterschiedlichem Richtfaktor und Wirkungsgrad behaftet, wobei diese Komponenten in der Azimutalebene ausschließlich
rundstrahlend sind. Bekannte Flachantennenlösungen beruhen auf flächenhaft angeordneten, dipolähnlichen Konfigurationen, deren Richtdiagramm
unregelmäßig und in Verbindung mit dem jeweiligen Untergrund die Merkmale einer signifikanten Strahlungsfelddeformation aufweisen. Die auf den Anwendungsbereich
bezogenen Strahlungseigenschaften sind denen der klassischen Linearantennen deutlich unterlegen. Gleichfalls sind gezielte Ausblendungseigenschaften
des Strahlungsdiagrammes nicht nachweisbar. Gleichfalls sind keine Lösungen bekannt, deren elektromagnetische bzw. Strahlungseigenschaften
auf der Basis unsymmetrischer und offener Wellenleitertechniken, insbesondere der Microstriptechnik, unter Verwendung selbsttragender leitfähiger Folienleiter
oder folienähnlicher Leitflächen erzielt werden.
Die elektrischen sowie Gebrauchseigenschaften bekannter Antennenlösungen
schließen die Erlangung der Ziele der gegenständhchen Erfindung aus, so daß mit der gegenständlichen Erfindung die für die benannten Anwendungsfelder
einsetzbare Technik gegebüber dem bekannten Stand der Technik erweitert wird.
■ Darstellung des Wesens der Erfindung:
Die erfinderische Aufgabe besteht in der Konfigurierung einer extrem miniaturisierten
und flächenhaften Strahlerkomponente mit der Eigenschaft der Erzeugbarkeit einer linear polarisierten und räumlich breiten Sektorstrahlung
.sowohl in der Azimutal- als auch in der Elevationsebene sowie einer ausgeprägten
Rückstrahlungsdämpfung und damit einer Nutzstrahlung ausschließlich innerhalb einer Raumhemisphäre vorzugsweise in den Spektralbereichen
zwischen 890 MHz und 960 MHz bzw. 1710 MHz und 1890 MHz.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem zwei leitfähige Platten oder Folien in einem definierten Abstand flächenparallel zueinander angeordnet
werden, wobei die leitfähige Platte oder Folie (1) mit einer kreisförmigen Berandung
ausgebildet sowie die Funktion einer Massefläche erfüllt und die leitfahige Platte oder Folie (2) gleichfalls mit einer kreisförmigen Berandung ausgebildet
wird, wobei die leitfahige Platte oder Folie (2) gegenüber der Vollkreisfläche um
einen Sehnenabschnitt reduziert wird und somit die zum Sehnenabschnitt komplementäre
Fläche darstellt und die Sehne eine geradlinige Kante (3) der leitfahigen Platte oder Folie (2) bildet. Gegenüber der geradlinigen Kante (3) wird die kreisabschnittförmige
Platte oder Folie (2) erfindungsgemäß leitfähig mit der kreisförmigen Platte oder Folie verbunden, wobei die Verbindungselemente (4) punktuell
angeordnet werden und der Querschnitt sowie Ort und Anzahl der Verbindungselemente
die Schwingungsbedingung des Strahlers beeinflussen. Erfindungsgemäß wird die kreisabschnittförmige Platte oder Folie (2) in einer
parallel zur geradlinigen Kante (3) verlaufenden Linie mit kreisförmigen Blenden
(5) versehen, wobei Position, Anzahl und Durchmesser der eingebrachten Blenden (5) in gleicher Weise wie die leitfahigen Verbindungselemente (4) die
Schwingungsbedingung des Resonanzstrahlers beeinflussen. Die Anregung bzw. Speisung der elektromagnetisch resonant schwingenden Anordnung erfolgt
mittels einer koaxialen Wellenleitung, indem der Innenleiter des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der kreisabschnittförmigen Platte oder Folie (2)
verbunden und der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der kreisförmigen Platte oder Folie (1) verbunden wird. Der Innenleiter des koaxialen
Wellenleiters wird durch eine elektromagnetische Blende (6), die als kreisförmige
Öffnung innerhalb der kreisförmigen Platte oder Folie (1) ausgeführt ist,
axialsymmetrisch zur Blendenberandung und ohne galvanische Verbindung zu dieser gefuhrt, wobei zur Gewährleistung der Axialsymmetrie der Innenleiter über
der Länge der Distanz zwischen den Platten (1) und (2) mit einer dielektrischen Buchse (7), deren Außendurchmesser dem Blendendurchmesser und deren
Innendurchmesser dem Durchmesser des Innenleiters des koaxialen Wellenleiters angemessen ist, umschlossen wird. Hierbei wird der Blendendurchmesser impedanzrichtig
gewählt, wobei die Eingangsimpedanz durch den Ort der Ein- bzw. Auskopplung (8) innerhalb der Fläche der kreisabschnittförmigen Platte oder
Folie (2) bestimmt ist bzw. festgelegt wird.
Die Anordnung wird geometrieseitig fur den Resonanzfall dimensioniert, wobei
die der Apertur vorgeordnete dielektrische Montageebene bzw. -schicht, die hierbei durch die entsprechende Raum- oder Fahrzeugverglasung oder auch
anderweitige dielektrische Körperebenen vergegenständlicht wird, in ihrer elektromagnetischen, primär kapazitiven Wirkung mittels einer induktiven
.Verstimmung der dielektrischen Störung äquivalenten Grades berücksichtigt
wird. Die für den gegenständlichen Anwendungsfall erforderliche relative spektrale Bandbreite wird insbesondere durch die antiparallele Ausbildung der
Verbindungslinie der leitfähigen Verbindungen (4) sowie der Sehnenkante (3) zueinander erzielt.
Ausflihrungsbeispiel:
Die gegenständliche Erfindung soll mittels eines Ausfuhrungsbeispiels für den
Frequenzbereich zwischen 890 MHz und 960 MHz näher erläutert werden. Gemäß der Abbildung 1 wird eine leitfähige metallische Platte (1) mit kreisförmiger
Berandung und dem Durchmesser von 90 mm über eine Distanz von 4,8 mm mit einer zweiten leitfähigen metallischen Platte (2), die als Kreisabschnitt
ausgeführt ist, flächenparallel gekoppelt, wobei die Mittelpunkte sowohl
der Vollkreisfläche als auch der Kreisabschnittsfläche auf einer identischen Achse
angeordnet werden und gemäß der Abbildung 2 die leitfähige Platte (2) in einer parallel zur Sehne verlaufenden Linie mit vier kreisförmigen Blenden (5) versehen
wird und an drei Punkten, wobei einer der drei Punkte auf der in der Ebene der Kreisabschnittsfläche verlaufenden Symmetrielinie der Anordnung positioniert
wird, mit der leitfähigen Platte (1) leitfähig gekoppelt wird, indem leitfähige Verbindungselemente
(4) gemäß der Abbildung 3 an den in der Abbildung 1 gekennzeichneten Positionen zwischen der leitfähigen Platte (1) und der leitfähigen
Platte (2) eingebracht werden. Zwecks mechanischer Stabilisierung wird zwischen der leitfähigen Platte (1) und der leitfähigen Platte (2) ein auf der
Symmetrielinie der Anordnung positionierter Stützzylinder (9) gemäß der Abbildung
3 mit dem Durchmesser von 6 mm eingeführt. Die galvanische Kopplung
des Innenleiters des koppelnden koaxialen Wellenleiters erfolgt mit der leitfähigen
Platte (2) im Punkt (8). Hierbei wird der Innenleiter mittels einer dielektrischen
Buchse (7), vorzugsweise PTFE-Buchse, zentrisch zwischen den leitfähigen
Platten (1) und (2) zur sowie durch die Blende (6) innerhalb der leitfähigen Platte (1) gefuhrt. Die PTFE-Buchse wird hierbei als Zylindermantel der
Länge von 4.8+/-0.1 mm ausgeführt, dessen Außendurchmesser mit 1.4-0.1 mm
sowie dessen Innendurchmesser über einer Länge von 3.8-0.1 mm mit 1.4 mm sowie über einer Länge von 1 mm mit einem Innendurchmesser von 2.2 mm
bemessen werden. Der Außenleiter des signalkoppelnden koaxialen Wellenleiters wird mit der flächenparallel zur Platte (2) angeordneten leitfähigen Platte (1) in
unmittelbarer Umgebung der Blende (6) gekoppelt.
Claims (5)
1. Mobilftink-Planarantenne, bestehend aus einer Anordnung geometrisch
definierter und leitfahiger Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß
- zwei leitfahige Platten oder Folien in einem definierten Abstand flächenparallel
zueinander angeordnet werden, indem die leitfahige Platte oder Folie (1) mit einer
kreisförmigen Berandung ausgebildet und die leitfahige Platte oder Folie (2) gleichfalls mit einer kreisförmigen Berandung ausgebildet wird, wobei die leitfahige
Platte oder Folie (2) gegenüber der Vollkreisfläche um einen Sehnenabschnitt reduziert und die zum Sehnenabschnitt komplementäre Fläche erstellt wird
sowie die Sehne eine geradlinige Kante (3) der leitfähigen Platte oder Folie (2)
bildet;
- die kreisabschnittförmige Platte oder Folie (2) gegenüber der geradlinig verlaufenden
Kante (3) leitfähig mit der kreisförmigen Platte oder Folie (1) verbunden wird, wobei die leitfahige Verbindung mittels punktuell angeordneter
Verbindungselemente (4) erzielt wird;
- die kreisabschnittförmige Platte oder Folie (2) in einer parallel zur geradlinigen
Kante (3) verlaufenden Linie mit kreisförmigen Blenden (5) versehen wird;
- die Anordnung mit einem koaxialen Wellenleiter gekoppelt wird, indem der
Innenleiter des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der kreisabschnittföraiigen
Platte oder Folie (2) verbunden und der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der kreisförmigen Platte oder Folie (1) verbunden wird, wobei der
Innenleiter des koaxialen Wellenleiters durch eine kreisförmige Blende (6), die als kreisförmige Öffnung innerhalb der kreisförmigen Platte oder Folie (1) ausgeführt
ist, axialsymmetrisch zur Blendenberandung und ohne galvanische Verbindung zu dieser gefuhrt wird;
2. Mobilfunk-Planarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitfahige Verbindung zwischen den leitfähigen Platten (1) und (2) mittels geschlossener
leitfahiger und flächenhaft, vorzugsweise streifenförmig, ausgebildeter
Materialien erfolgt.
3. Mobilfunk-Planarantenne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Berandung der leitfahigen Platten oder Folien (1),(2) kreisförmig, elliptisch, dreieckförmig oder hexagonal ausgebildet wird, wobei die Anordnung
der Verbindungselemente (4) geradlinig derart verläuft, daß die beiden Halblängen
unter einem Winkel, ausgenommen die Winkelwerte von 0 Winkelgrad sowie 90 bis 359 Winkelgrad, gemessen zwischen einer Halblänge und der
Winkelhalbierenden, zueinander angeordnet werden.
4. Mobilfunk-Planarantenne nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die leitfahige Platte oder Folie (2) als geschlossene Fläche ohne Einbringung von
Blenden (6) ausgebildet wird.
5. Mobilfunk-Planarantenne nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontur der Blenden (6) kreisförmig, elliptisch, dreieckförmig, hexagonal, pentagonal, rechteckig, quadratisch oder unregelmäßig ausgeführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=26034113
Family Applications (1)
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DE29703841U Expired - Lifetime DE29703841U1 (de) | 1997-02-19 | 1997-02-19 | Mobilfunk-Planarantenne |
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Country | Link |
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DE (1) | DE29703841U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998040929A1 (de) * | 1997-03-12 | 1998-09-17 | Pates Technology Patentverwertungsgesellschaft Für Satelliten- Und Moderne Informationstechnologien Mbh | Mobilfunk-sektorstrahler |
-
1997
- 1997-02-19 DE DE29703841U patent/DE29703841U1/de not_active Expired - Lifetime
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WO1998040929A1 (de) * | 1997-03-12 | 1998-09-17 | Pates Technology Patentverwertungsgesellschaft Für Satelliten- Und Moderne Informationstechnologien Mbh | Mobilfunk-sektorstrahler |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970828 |
|
R087 | Non-binding licensing interest withdrawn | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20010129 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20030313 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20050304 |
|
R071 | Expiry of right |