EP1138097B1 - Halfloop-antenne - Google Patents

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EP1138097B1
EP1138097B1 EP99964435A EP99964435A EP1138097B1 EP 1138097 B1 EP1138097 B1 EP 1138097B1 EP 99964435 A EP99964435 A EP 99964435A EP 99964435 A EP99964435 A EP 99964435A EP 1138097 B1 EP1138097 B1 EP 1138097B1
Authority
EP
European Patent Office
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antenna
loop antenna
half loop
antenna according
bracket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99964435A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1138097A1 (de
Inventor
Ralf Schultze
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1138097A1 publication Critical patent/EP1138097A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1138097B1 publication Critical patent/EP1138097B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • the invention relates to a half-loop antenna, in particular a half loop antenna for use on a motor vehicle.
  • the half-loop antenna known from the literature consists of a semicircular over a ground plane guided metallic conductor or antenna bracket, like this is shown by way of example in FIG. 5.
  • the Mode of operation of the known half-loop antenna corresponds to that of a folding monopoly.
  • their radiation diagram is in the vertical and the horizontal plane approximately that a monopoly, for example a ⁇ / 4 radiator.
  • One on a resonance length of ⁇ / 2 half loop antenna has a height of 83% of a ⁇ / 4 radiator.
  • a ⁇ / 2 Halfloop antenna has its maximum voltage on half Antenna length, i.e. in the highest point of the conductor bracket above the ground plane.
  • An antenna unit is known from EP-0 684 661 which a substrate and an emitter mounted on the substrate whose radiating part is a flat plate, which is arranged parallel to the substrate.
  • the radiant Part has a feed connection and an earth connection.
  • GPS satellite-based vehicle navigation
  • the GPS antenna preferably as a stripline antenna Cross radiation formed, consists of a plate a dielectric material on one side, as Ground surface, completely metallized and on the other Side, in the direction of radiation, with a partial Metallization is provided, and being the cellular antenna Has all-round characteristics in the horizontal radiation diagram and the large conductive area for this antenna as Ground reference surface is used.
  • a half loop antenna according to the generic term of claim 1 is known from US 3,015,101.
  • the invention is therefore based on the object Halfloop antenna to develop, especially in the automotive field can be used for mobile communications, whereby while maintaining good antenna characteristics compact and small-area design is achieved.
  • a half loop antenna with a metallic antenna bracket, opposite one as a mass laid out basic level and the antenna bracket on on one side is connected to the basic level and on the other side has the antenna signal, the Antenna bracket formed by a surface, the outer edge of which forms a convex curve, i.e. is curved outwards, and wherein the area of the antenna bracket Ground plane sloping and parallel is arranged.
  • the handling of the Antenna bracket the shape of a pointed at its ends tapering ellipse.
  • the Antenna signal side of the antenna bracket an inductance inserted. Furthermore, the connection between the Antenna bracket and the base level by another Inductance take place.
  • the flat antenna bracket preferably has on it On the outside a dielectric. Furthermore, the antenna be protected by a radome, the radome being Dielectric can be used.
  • the inductance or inductances are preferred designed as a spring, the restoring force of the metallic Surface of the antenna bracket or parts thereof against the radome suppressed.
  • the metallic antenna bracket can also be used as a metallic one Surface to be applied on the inside of the radome.
  • the antenna area of the half-loop antenna can be used as Skelletantenne be realized, the area of the Antenna bracket through a thin metallic conductor is formed, the outer edge of the antenna area forms.
  • the design of the Antenna bracket as a surface with a convex edge an increase the capacity of the antenna with the smallest footprint, whereby a broadband in the frequency band Radiation behavior is achieved. Furthermore, by the Increasing the antenna's own capacitance reduces the impedance at the Resonance or operating frequency to lower values, such as for example 50 ⁇ . advantageously, become neither the horizontal nor the vertical Radiation diagram influenced by the selected geometry or only influenced to a small extent. By increasing the There is the possibility of shortening the capacity mechanical length of the conductor bracket, so that at a corresponding shortening of the mechanical length of the Ladder bracket the height to 50% of a ⁇ / 4 radiator reduced.
  • the feed network at least one has first resonance circuit which has an inductance and includes a capacity.
  • the half-loop antenna signals in at least two frequency ranges radiate and / or receive.
  • one Multi-band capable half-loop antenna realized at the same time is as compact and small-area as possible.
  • the dining network comprises at least a first additional impedance, so is chosen that the impedance of the half-loop antenna to a predetermined impedance at the feed point is adapted. To this way you can fine tune the impedance of the Half loop antenna in the frequency bands used realize.
  • Another advantage is that the dining network several resonance circuits different Has resonance frequency. This way you can do more realize as two frequency ranges in which the Halfloop antenna can send and / or receive signals at while maintaining their compact and small-area design.
  • Fig. 1 shows the first embodiment of the invention
  • Half-loop antenna consisting of a flat metallic Antenna bracket 1, which is arranged above a base level 2 is, the antenna bracket 1 at point 3 its feed, i.e. the antenna signal, while the other side contacted the basic level 2 in point 4.
  • the half-loop antenna thus acts as a folding monopoly.
  • the surface 5 of the antenna bracket 1 the unwinding the shape of a pointed at its ends tapering ellipse. In general, this is the antenna area 5 bounding edge 6 a concave, i.e. domed, closed curve.
  • This flat design causes an increase in the capacity of the antenna, so that a Broadband radiation behavior achieved in the frequency band becomes.
  • the horizontal and vertical Radiation diagram of the flat in the present case curved geometry not or only to a small extent being affected.
  • the one equipped with the flat geometry Antenna compared to the half-loop antennas known from the literature one to the sending source or to the receiver matched impedance, a higher bandwidth and a lower height with an unchanged radiation diagram on.
  • the widening of the antenna geometry corresponds in its Effect of the head capacity with a ⁇ / 4 radiator.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the half loop antenna.
  • an inductance 7 i.e. Extension coil
  • the Extension coil 7 inserted at entry point 3.
  • the surface 5 of the antenna bracket 1 runs essentially obliquely (viewed at earth point 4) to parallel (in the Figure viewed at the rear edge of the surface 6) Ground plane 1. Since the ⁇ / 2 half-loop antenna has its current maxima at the conductor bracket ends, i.e. at entry point 3 and at Has contact point 4 to the ground plate 2, so it unfolds there their greatest impact.
  • Figure 3 shows a third embodiment of the Halloop antenna according to the invention, in which a further Extension coil 8 (inductance) in the antenna bracket 1 is inserted.
  • the further extension coil 8 is on the the contacting with the base level 2 4 of the Antenna bracket 1 inserted and distributed the Total inductance on the two extension coils on the Ladder bracket ends, which gives you a spotlight that so is formed that it has a metallic surface 5 larger Expansion above the base level 2 (ground plate) with a has a certain distance from it.
  • an antenna according to the above embodiments can optimize the effect of a radome as a dielectric be exploited.
  • the goal is to keep the distance as low as possible between antenna and radome.
  • the metallic surface of the antenna bracket directly on the radome see above can act through the effect of the radome as a dielectric Ironing area and thus overall length and width reduced further become.
  • There is also an undefined detuning of the antenna prevented by a different distance of the Radome to the metallic surface of the conductor bracket due to Manufacturing tolerances can arise.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the Halloop antenna according to the invention, in which the Head capacity is designed in the form of a skeletal antenna.
  • the metallic surface 5 of the Antenna bracket 1 is through a thin metallic conductor 9 replaced, which represents the outer edge 6 of the surface 5.
  • a skeletal antenna according to the fig shown second embodiment advantageously, with such an antenna there is the possibility of the half-loop antenna additional antennas, for example a GPS patch antenna.
  • So-called two-band antennas are used in two-band operation used at two operating frequencies can send and / or receive electromagnetic waves. Such a two-band antenna shows in these two Operating frequencies each have a resonance.
  • the feed network 10 between the Antenna bracket 1 and one of the antenna connections 3, 4 Feed network 10 is inserted, the feed network 10 at least one first resonance circuit 40; 50 has the one inductor 15; 16 and a capacity 20; 21 includes.
  • the antenna connections 3, 4 are on the one hand Entry point 3 and on the other hand the contact point 4 to Ground level 2, which forms a reference potential.
  • the feed network 10 is between the Antenna bracket 1 and the feed point 3 arranged. It could just as well be between the antenna bracket 1 and the contact point 4 to the basic level 2 be inserted.
  • the feed network 10 as the first resonance circuit a first parallel resonance circuit 40.
  • the first Parallel resonance circuit 40 provides a parallel connection a first inductance 15 and a first capacitance 20 represents
  • the first inductance 15 brings about a first resonance frequency f r1 below the resonance frequency, which would be achieved if the antenna bracket 1 were used alone for the half-loop antenna, ie without the feed network 10.
  • the first capacitance 20 brings about a second resonance frequency f r2 , which is greater than the first resonance frequency f r1 and is above the resonance frequency which would be achieved if the antenna bracket 1 were used alone for the half-loop antenna, ie without the feed network 10.
  • the result is a two-band antenna which comprises a first frequency range with the first resonance frequency f r1 as the center frequency and a second frequency range with the second resonance frequency f r2 as the center frequency for transmitting and / or receiving signals
  • the resonance frequency of the half-loop antenna at sole use of the antenna bracket 1, ie without the feed network 10 would lie between the two frequency ranges.
  • the first inductance 15 and the first capacitance 20 must be dimensioned such that the resonance frequency of the first parallel resonance circuit 40 lies between the two realized frequency bands or between the two resonance frequencies f r1 , f r2 .
  • the size of the antenna bracket 1 is reduced.
  • the impedance of the feed network 10 makes sense to dimension the impedance of the feed network 10 such that, together with the impedance of the antenna bracket 1, it results in a predetermined impedance at the feed-in point 3 in both frequency ranges used for transmitting and / or receiving signals.
  • an impedance specified for this contact point 4 must then be set accordingly by suitable dimensioning of the impedance of the feed network 10.
  • the desired impedance at the feed point 3 or at the contact point 4 to the base plane 2 can be achieved by dimensioning the first inductance 15 and the first capacitance 20 accordingly, provided that the requirement is met that the resonance frequency of the first parallel resonance circuit 40 between the first resonance frequency f r1 and the second resonance frequency f r2 .
  • the first inductance 15 and the first capacitance 20 cannot be dimensioned in such a way that the desired impedance is reached at the feed-in point 3 or at the contact point 4 with the base plane 2, it can also be provided according to the invention to arrange at least one first additional impedance in the feed network 10 , which is chosen so that the half-loop antenna is matched to the predetermined impedance at the antenna connection 3, 4 connected to the feed network 10.
  • the at least one first additional impedance can be arranged in a circuit branch of the first parallel resonance circuit 40 or in series or parallel to the first parallel resonance circuit 40. According to FIG. 7, starting from the exemplary embodiment according to FIG.
  • the first parallel resonance circuit 40 is expanded, for example, in such a way that a matching inductor 25 is connected in series to the first capacitance 20, which is dimensioned such that the predetermined impedance is set at the feed-in point 3.
  • a matching inductor 25 can also be connected in series with the first parallel resonance circuit 40 in order to achieve the desired adaptation to the impedance at the feed point 3 according to FIG. 6.
  • an appropriately dimensioned matching capacitor 26 can also be used for impedance matching, which in the example according to FIG. 9 is connected in series with the parallel resonance circuit 40, but could also be connected in series with the first inductance 15 in the parallel resonance circuit 40.
  • the dining network 10, which in the example according to FIG first parallel resonance circuit 40 with the first inductance 15 and the first capacitance 20 comprises a simple and inexpensive solution for the realization of a half loop antenna represents that in two different frequency ranges Can send and / or receive signals.
  • the feed network 10 can also be used as Series resonance circuit be formed, as in Figure 11 based of a first series resonant circuit 50 is shown.
  • the first series resonant circuit 50 comprises a second one Inductor 16, which is in series with a second capacitance 21 is switched.
  • a vote or fine-tuning of the Impedance of the first series resonant circuit 50 to achieve the predetermined impedance of the half-loop antenna on Entry point 3 or at contact point 4 to base level 2 can now start from the first series resonant circuit 50 be achieved, one or more accordingly dimensioned additional impedances in the feed network 10 insert.
  • This can be done, for example, by Parallel connection of another capacity to the second Inductance 16 or to the entire first series resonance circuit 50 happen. Accordingly, this can also be done by the second capacitance 21 or the entire first Series resonant circuit 50 a further inductance in parallel turn.
  • the feed network 10 for example a parallel connection of two Series resonant circuits 50, 55 comprise, as in FIG. 12 shown.
  • the first Series resonance circuit 50, a second series resonance circuit 55 connected in parallel, the second series resonant circuit 55 from a fourth inductor 31 and one in series switched fourth capacitance 36 is formed.
  • the dining network 10 two connected in series Parallel resonance circuits 40, 45 includes.
  • Parallel resonance circuit 45 connected in series, one Parallel connection from a third inductor 30 and a third capacitance 35 forms.
  • Figure 13 is as another example a parallel connection of the first Parallel resonance circuit 40 with the first Series resonance circuit 50 shown, these Parallel connection forms the feed network 10.
  • a Three-band half-loop antenna by connecting a series Parallel resonance circuit with a series resonance circuit achieve.
  • three frequency ranges can be realize in which the half-loop antenna send signals and / or can receive.
  • the inductors and Capacities of the two respective resonance circuits dimension that the resonance frequencies of each Resonance circuits between those for transmission and / or Receive usable frequency ranges of the half-loop antenna lie.
  • Even more frequency bands for sending and / or receiving with the half loop antenna can be used by using further Achieve resonance circuits. So could more than two Parallel resonance circuits in series or more than two Series resonance circuits are connected in parallel. Can too several series and parallel resonance circuits to each other in Can be connected in series or in parallel, towards it make sure that there are not two series resonance circuits to each other be connected in series and that not two Parallel resonance circuits connected in parallel to each other become.
  • the resonance circuits are each so closed dimension that their resonance frequencies between the individual for sending and / or receiving signals used frequency ranges of the half loop antenna are and differ from each other.
  • Figure 14 shows an example a parallel connection of the first series resonant circuit 50 with a series connection of the first parallel resonance circuit 40 and the second parallel resonance circuit 45 the first series resonant circuit 50, for example, also one Series connection from more than two parallel resonance circuits or a series connection of several Parallel resonance circuits and a series resonance circuit be connected in parallel.
  • Fine-tuning the impedance matching in such Half loop antennas with more than two frequency ranges for Sending and / or receiving signals takes place in the described way by appropriate insertion additional impedances, as shown in Figure 7, Figure 8 and Figure 9 has been described.
  • additional impedances can be used. These can be like described in one or more circuit branches of a each resonance circuit of the feed network 10 or in series or be arranged in parallel.
  • the antennas according to the preferred embodiments have both in the side view and in the top view tapered profile, which is aerodynamically favorable Has properties.
  • Has properties When using two Extension coils whose inductance is asymmetrical distributed, you can see the slope angle of the side profile determine or change the shape of the profile itself. In order to is both a straight ascending and one with a Curvature increasing profile can be realized.
  • the antenna is suitable for good aerodynamic properties also as an on-glass antenna, since it is installed at the Upper edge of the front or rear window due to its wedge-shaped Forming forms a smooth transition to the body.
  • the area of application of the flat antennas described above is among other things, when sending and receiving signals in the GSM band.
  • a rod antenna for radio reception in which another antenna for sending and receiving signals could be integrated in the GSM band, does not exist or stands not available, for example because it is in the form of a Rear window antenna was realized, there is Possibility to separate such a GSM antenna to install.
  • Such flat antennas are preferred installed where antennas in the vehicle geometry should be integrated.
  • radiation can the occupant with an omnidirectional antenna be minimized if these are in an installation position located on or directly on the vehicle roof.
  • the antenna By dimensioning the antenna accordingly these also for vertically polarized transmission or reception electromagnetic waves in other frequency bands, for example in the e-network.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Halfloop-Antenne, insbesondere eine Halfloop-Antenne zur Verwendung an einem Kraftfahrzeug. Die aus der Literatur bekannte Halfloop-Antenne besteht aus einem halbkreisförmig über eine Grundplatte (groundplane) geführten metallischen Leiter- oder Antennenbügel, wie dies beispielhaft in der Fig. 5 dargestellt ist. Die Wirkungsweise der bekannten Halfloop-Antenne entspricht der eines Faltmonopols. Ferner ist ihr Strahlungsdiagramm in der vertikalen und der horizontalen Ebene näherungsweise das eines Monopols, beispielsweise eines λ/4-Strahlers. Eine auf eine Resonanzlänge von λ/2 ausgelegte Halfloop-Antenne besitzt eine Bauhöhe von 83% eines λ/4-Strahlsers. Speist man die eine Seite des Leiterbügels und kontaktiert die andere Seite mit der Grundplatte oder Masseebene, so weist die Antennen bei ihrer Resonanzfrequenz eine Impedanz oberhalb von 100 Ω auf. Ferner bewirkt die Erhöhung der Kapazität einer Antenne ein im Frequenzband breitbandigeres Abstrahlverhalten. Ferner kann die Erhöhung der Kapazität einer Antenne wirksam durch die Vergrößerung ihrer Dimension in ihrem Spannungsmaximum erreicht werden. Eine λ/2 Halfloop-Antenne hat ihr Spannungsmaximum auf der halben Antennenlänge, also in dem höchsten Punkt des Leiterbügels über der Masseebene.
Aus der EP-0 684 661 ist eine Antenneneinheit bekannt, die ein Substrat und einen auf dem Substrat befestigten Strahler aufweist, dessen strahlender Teil eine flache Platte ist, die parallel zum Substrat angeordnet ist. Der strahlende Teil weist einen Zuführanschluß und einen Erdanschluß auf.
Ferner ist aus der DE 195 14 556 eine Flachantennen-Anordnung für Frequenzen im GHz-Bereich bekannt, die aus einer Antenne für satellitengestützte Fahrzeugnavigation (GPS) und mindestens einer Antenne für Mobilfunk besteht, die in einem gemeinsamen Gehäuse auf einer leitenden Fläche größerer Ausdehnung, insbesondere auf einer Fahrzeugkarosserie, angeordnet sind. Dabei ist die GPS-Antenne vorzugsweise als Streifenleiterantenne mit Querstrahlung ausgebildet, besteht aus einer Platte aus einem dielektrischen Material, die auf einer Seite, als Massefläche, durchgängig metallisiert und auf der anderen Seite, in Strahlungsrichtung, mit einer partiellen Metallisierung versehen ist, und wobei die Mobilfunk-Antenne Rundumcharakteristik im horizontalen Strahlungsdiagramm hat und die große leitende Fläche für diese Antenne als Massebezugsfläche verwendet wird.
Eine Halfloop-Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US 3 015 101 bekannt.
Nachteilig bei den bekannten Flachantennen ist ihr notwendiger Flächenbedarf, insbesondere bei der Verwendung an Kraftfahrzeugen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halfloop-Antenne zu entwickeln, die insbesondere im Kfz-Bereich für den Mobilfunk eingesetzt werden kann, wobei unter Beibehaltung einer guten Antennencharakteristik eine möglichst kompakte und kleinflächige Bauform erzielt wird.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer erfindungsgemäßen Halfloop-Antenne mit einem metallischen Antennenbügel, der gegenüber einer als Masse ausgelegten Grundebene angeordnet und der Antennenbügel auf der einen Seite mit der Grundebene verbunden ist und auf der anderen Seite das Antennensignal aufweist, wird der Antennenbügel durch eine Fläche gebildet, deren äußerer Rand eine konvexe Kurve bildet, d.h. nach außen gewölbt ist, und wobei die Fläche des Antennenbügels zur Grundebene schräg und parallel angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Abwicklung des Antennenbügels die Form einer an ihren Enden spitz zulaufenden Ellipse.
Um die Bauhöhe der Antenne weiter zu verringern, ist an der Antennensignalseite des Antennenbügels eine Induktivität eingefügt. Ferner kann die Verbindung zwischen dem Antennenbügel und der Grundebene durch eine weitere Induktivität erfolgen.
Vorzugsweise weist der flächige Antennenbügel an seiner Außenseite ein Dielektrikum auf. Ferner kann die Antenne durch einen Radom geschützt sein, wobei das Radom als Dielektrikum eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise sind die Induktivität bzw. die Induktivitäten als Feder ausgebildet, deren Rückstellkraft die metallische Fläche des Antennenbügels oder Teile davon gegen das Radom drückt.
Der metallische Antennenbügel kann auch als metallische Fläche auf der Innenseite des Radoms aufgebracht sein.
Ferner kann die Antennenfläche der Halfloop-Antenne als Skelletantenne realisiert sein, wobei die Fläche des Antennenbügels durch einen dünnen metallischen Leiter gebildet wird, der den äußeren Rand der Antennenfläche bildet.
Vorteilhafterweise wird durch die Ausgestaltung des Antennenbügels als Fläche mit konvexem Rand eine Erhöhung der Kapazität der Antenne bei kleinster Grundfläche bewirkt, wodurch ein im Frequenzband breitbandigeres Abstrahlverhalten erzielt wird. Ferner kann durch die Erhöhung der Eigenkapazität der Antenne die Impedanz bei der Resonanz bzw. Betriebsfrequenz zu niedrigeren Werten, wie beispielsweise 50 Ω, verschoben werden. Vorteilhafterweise werden weder das horizontale noch das vertikale Strahlungsdiagramm durch die gewählte Geometrie beeinflußt bzw. nur in geringem Maße beeinflußt. Durch die Erhöhung der Kapazität bietet sich die Möglichkeit einer Verkürzung der mechanischen Länge des Leiterbügels, so daß bei einer entsprechenden Verkürzung der mechanischen Länge des Leiterbügels sich die Bauhöhe auf 50% eines λ/4-Strahlers verringert.
Besonders vorteilhaft ist es, daß zwischen dem Antennenbügel und einem der Antennenanschlüsse ein Speisenetzwerk eingefügt ist, wobei das Speisenetzwerk mindestens eine erste Resonanzschaltung aufweist, die eine Induktivität und eine Kapazität umfaßt. Auf diese Weise kann die Halfloop-Antenne in mindestens zwei Frequenzbereichen Signale abstrahlen und/oder empfangen. Somit wird eine mehrbandfähige Halfloop-Antenne realisiert, die gleichzeitig eine möglichst kompakte und kleinflächige Bauform aufweist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Speisenetzwerk mindestens eine erste zusätzliche Impedanz umfaßt, die so gewählt ist, daß die Impedanz der Halfloop-Antenne auf eine vorgegebene Impedanz am Speisepunkt angepaßt ist. Auf diese Weise läßt sich eine Feinabstimmung der Impedanz der Halfloop-Antenne in den jeweils verwendeten Frequenzbändern realisieren.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Speisenetzwerk mehrere Resonanzschaltkreise unterschiedlicher Resonanzfrequenz aufweist. Auf diese Weise lassen sich mehr als zwei Frequenzbereiche realisieren, in denen die Halfloop-Antenne Signale senden und/oder empfangen kann, bei gleichzeitiger Beibehaltung ihrer kompakten und kleinflächigen Bauform.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
  • Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halfloop-Antenne,
  • Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halfloop-Antenne,
  • Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halfloop-Antenne,
  • Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halfloop-Antenne,
  • Fig. 5 zeigt eine bekannte Halfloop-Antenne,
  • Figur 6 zeigt eine Halfloop-Antenne mit einem eingefügten Speisenetzwerk in einer ersten Ausführungsform,
  • Figur 7 zeigt ein Speisenetzwerk in einer zweiten Ausführungsform,
  • Figur 8 zeigt ein Speisenetzwerk in einer dritten Ausführungsform,
  • Figur 9 zeigt ein Speisenetzwerk in einer vierten Ausführungsform,
  • Figur 10 zeigt ein Speisenetzwerk in einer fünften Ausführungsform,
  • Figur 11 zeigt ein Speisenetzwerk in einer sechsten Ausführungsform,
  • Figur 12 zeigt ein Speisenetzwerk in einer siebten Ausführungsform,
  • Figur 13 zeigt ein Speisenetzwerk in einer achten Ausführungsform,
  • Figur 14 zeigt ein Speisenetzwerk in einer neunten Ausführungsform.
    • Fig. 1 zeigt die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halfloop-Antenne, bestehend aus einem flächigen metallischen Antennenbügel 1, der oberhalb einer Grundebene 2 angeordnet ist, wobei der Antennenbügel 1 am Punkt 3 seine Einspeisung, d.h. das Antennensignal, aufweist, während die andere Seite im Punkt 4 die Grundebene 2 kontaktiert. Die Halfloop-Antenne wirkt somit als Faltmonopol. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Fläche 5 des Antennenbügels 1 bei der Abwicklung die Form einer an ihren Enden spitz zulaufenden Ellipse. Allgemein ist der die Antennenfläche 5 begrenzende Rand 6 eine konkave, d.h. nach außen gewölbte, geschlossene Kurve. Durch diese flächige Ausgestaltung wird eine Erhöhung der Kapazität der Antenne bewirkt, so daß ein im Frequenzband breitbandigeres Abstrahlverhalten erzielt wird. Ferner kann durch die Erhöhung der Eigenkapazität die Impedanz der Antenne bei der Resonanz- bzw. Betriebsfrequenz zu niedrigeren Werten, beispielsweise 50 Ω, verschoben werden, wobei jedoch das horizontale wie vertikale Strahlungsdiagramm von der flächigen, im vorliegenden Fall gekrümmten Geometrie nicht oder nur in geringem Maß beeinflußt wird.
    Ferner bietet die Erhöhung der Kapazität die Möglichkeit einer Verkürzung der mechanischen Länge des Leiterbügels. Beispielsweise reduziert sich bei einer entsprechenden Verkürzung der mechanischen Länge des Leiterbügels die Bauhöhe auf ca. 50% eines λ/4-Strahlers.
    Ferner weist die mit der flächigen Geometrie ausgestattete Antenne gegenüber den aus der Literatur bekannten Halfloop-Antennen eine an die Sendequelle bzw. an den Empfänger angepaßte Impedanz, eine höhere Bandbreite sowie eine geringere Bauhöhe bei einem unveränderten Strahlungsdiagramm auf. Die Antennengeometrieverbreiterung entspricht in ihrer Wirkung der Kopfkapazität bei einem λ/4-Strahler.
    Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Halfloop-Antenne. Um die mechanische Länge des Antennenbügels 1 zu verkürzen, kann eine Induktivität 7, d.h. Verlängerungsspule, in den Antennenbügel 1 eingefügt werden. In der dargestellten zweiten Ausführungsform wird die Verlängerungsspule 7 am Einspeisepunkt 3 eingefügt. Dabei ergibt sich als Form des Antennenbügels 1 in der Abwicklung eine Ellipse, die nur an einem Ende spitz zuläuft. Ferner verläuft die Fläche 5 des Antennenbügels 1 im wesentlichen schräg (am Massepunkt 4 betrachtet) bis parallel (in der Figur am hinteren Rand der Fläche 6 betrachtet) zur Grundebene 1. Da die λ/2-Halfloop-Antenne ihre Strommaxima an den Leiterbügelenden, d.h. am Einspeisepunkt 3 und am Kontaktpunkt 4 zur Masseplatte 2 hat, so entfaltet sie dort ihre größte Wirkung. Durch die Einfügung der Verlängerungsspule 7 an der Einspeisestelle 3 des Antennenbügels 1 bleibt als Strahler nur das durch die Verkürzung verbleibende Restsegment, d.h. die Fläche 5, des Leiterbügels 1 erhalten. Damit ist eine weitere Verringerung der Bauhöhe auf 30% eines λ/4-Strahlers sowie eine Verkürzung der Baulänge möglich. Das entspricht einer Bauhöhe von 0,08 λ. Da durch die Kopfkapazität die Bandbreite des Strahlers vorher erheblich vergrößert wurde, kann die durch die Verlängerungsspule eingetretene Bandbreitenverringerung in Kauf genommen werden. Zusätzlich weist die von dieser Antenne gemäß der zweiten Ausführungsform abgestrahlte Leistung im Nutzfrequenzband gegenüber der eines λ/4-Strahlers keine deutlichen Einbußen auf.
    Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halfloop-Antenne, bei der eine weitere Verlängerungsspule 8 (Induktivität) in den Antennenbügel 1 eingefügt ist. Die weitere Verlängerungsspule 8 ist an der die mit der Grundebene 2 kontaktierenden Stelle 4 des Antennenbügels 1 eingefügt und verteilt die Gesamtinduktivität auf die beiden Verlängerungsspulen an den Leiterbügelenden, wodurch man einen Strahler erhält, der so ausgebildet ist, daß er eine metallische Fläche 5 größerer Ausdehnung über der Grundebene 2 (Masseplatte) mit einem gewissen Abstand von dieser besitzt.
    Bei Verwendung einer Antenne im mobilen Einsatz ist es sinnvoll, diese mit einem Radom zum Schutz gegen Wettereinflüsse zu schützen.
    Ferner kann am wirksamsten die Erhöhung der Antennenkapazität durch die Vergrößerung ihrer Dimension in ihrem Spannungsmaximum bzw. durch die Belegung mit einem Dielektrikum an dieser Stelle erreicht werden. Daher können die Antennen gemäß den drei Ausführungsformen an ihrer Oberseite mit einem Dielektrikum belegt werden, um die Antennenkapazität zu erhöhen.
    Bei einer Antenne entsprechend den obigen Ausführungsformen kann somit die Wirkung eines Radoms als Dielektrikum optimal ausgenutzt werden. Um ferner die Bauhöhe der Antenne möglichst niedrig zu halten, ist man bestrebt, den Abstand zwischen Antenne und Radom zu minimieren. Liegt nun die metallische Fläche des Antennenbügels direkt am Radom an, so kann durch die Wirkung des Radoms als Dielektrikum die Bügelfläche und somit Baulänge und -breite weiter verringert werden. Zudem wird eine undefinierte Verstimmung der Antenne verhindert, die durch einen unterschiedlichen Abstand des Radoms zur metallischen Fläche des Leiterbügels aufgrund von Fertigungstoleranzen entstehen kann.
    Für alle obigen drei Ausführungsformen ist daher eine Ausführung fertigungstechnisch günstig, bei der die metallische Fläche des Antennenbügels oder Teile davon direkt auf der Innenseite des Radoms befestigt oder im bevorzugtem Falle aufgedampft werden, und dann mit dem Rest des Antennenbügels 1 kontaktiert werden.
    Ferner ist es möglich, die Verlängerungsspulen 7, 8 entsprechend der zweiten oder dritten Ausführungsform so auszubilden, daß sie als Feder funktionieren, deren Rückstellkraft die metallische Fläche des Antennenbügels 1 oder Teile davon gegen das Radom drückt.
    Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halfloop-Antenne, bei der die Kopfkapazität in Form einer Skelettantenne ausgebildet ist. Mit anderen Worten, die metallische Fläche 5 des Antennenbügels 1 wird durch einen dünnen metallischen Leiter 9 ersetzt, der den äußeren Rand 6 der Fläche 5 darstellt. Hier ist bildlich eine Skelettantenne entsprechend der zweiten Ausführungsform dargestellt. Vorteilhafterweise besteht bei einer derartigen Antenne die Möglichkeit, unter der Halfloop-Antenne zusätzliche Antennen, beispielsweise eine GPS-Patchantenne, anzuordnen.
    Um den wachsenden Anforderungen der drahtlosen Kommunikation gerecht zu werden, finden in zunehmendem Maße Mehrbandantennen Verwendung.
    Im Zweibandbetrieb werden sogenannte Zweiband-Antennen eingesetzt, die bei zwei Betriebsfrequenzen elektromagnetische Wellen senden und/oder empfangen können. Eine solche Zweiband-Antenne weist bei diesen beiden Betriebsfrequenzen jeweils eine Resonanz auf.
    Im Trend für solche Mehrbandanwendungen liegen vor allen Dingen Flachantennen, die leicht zu integrieren sind oder sich für einen versteckten Einbau, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eignen. Um bei solchen Flachantennen eine Abstrahlung und/oder einen Empfang von Signalen bei mehreren Betriebsfrequenzen zu erreichen, sind entweder mehrere Resonatorelemente erforderlich, die sich in ihrer Resonanzfrequenz unterscheiden und entweder mit einem gemeinsamen Einspeisepunkt verbunden oder als Parasitärresonatoren an einen Hauptresonator angekoppelt sind, oder es werden Strahlerelemente eingesetzt, die bei mehreren Frequenzen schwingfähig sind.
    Sowohl bei der Verwendung mehrerer Resonatorelemente als auch bei der Verwendung von Strahlerelementen, die bei mehreren Frequenzen schwingfähig sind, wird Raum beansprucht, der häufig nicht in ausreichendem Maß zur Verfügung steht.
    Daher stellt sich die Aufgabe, eine solche Flachantenne zu realisieren, die bei Verwendung nur eines Resonatorelementes, das nicht bei mehreren Frequenzen schwingfähig ist, dennoch einen Sende- und/oder Empfangsbetrieb bei mehreren Betriebsfrequenzen zu realisieren.
    Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen dem Antennenbügel 1 und einem der Antennenanschlüsse 3, 4 ein Speisenetzwerk 10 eingefügt wird, wobei das Speisenetzwerk 10 mindestens eine erste Resonanzschaltung 40; 50 aufweist, die eine Induktivität 15; 16 und eine Kapazität 20; 21 umfaßt. Die Antennenanschlüsse 3, 4 sind dabei zum einen der Einspeisepunkt 3 und zum anderen der Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2, die ein Bezugspotential bildet.
    Gemäß Figur 6 ist das Speisenetzwerk 10 zwischen dem Antennenbügel 1 und dem Einspeisepunkt 3 angeordnet. Es könnte jedoch genau so gut zwischen dem Antennenbügel 1 und dem Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 eingefügt sein. Dabei weist das Speisenetzwerk 10 als erste Resonanzschaltung einen ersten Parallelresonanzkreis 40 auf. Der erste Parallelresonanzkreis 40 stellt dabei eine Parallelschaltung aus einer ersten Induktivität 15 und einer ersten Kapazität 20 dar.
    Wie beschrieben kann man mittels einer in den Antennenbügel 1 eingefügten Induktivität die mechanische Länge des Antennenbügels 1 bei gleichbleibender Resonanzfrequenz reduzieren. Umgekehrt ist es mittels einer in den Antennenbügel 1 eingefügten Kapazität möglich, die mechanische Länge des Antennenbügels 1 bei gleichbleibender Resonanzfrequenz zu verlängern. Wie beschrieben, entfalten in den Antennenbügel 1 eingefügte Impedanzen ihre größte Wirkung im Strommaximum der Halfloop-Antenne. Dies ist bei der beschriebenen λ/2-Halfloop-Antenne am Einspeisepunkt 3 und am Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 der Fall. Somit hat auch das Speisenetzwerk 10 im Einspeisepunkt 3 bzw. im Kontaktpunkt 4 seine maximale Wirkung.
    Beim Speisenetzwerk 10 gemäß Figur 6 bewirkt die erste Induktivität 15 eine erste Resonanzfrequenz fr1 unterhalb der Resonanzfrequenz, die bei alleiniger Verwendung des Antennenbügels 1 für die Halfloop-Antenne, d.h. ohne Speisenetzwerk 10, erzielt würde. Die erste Kapazität 20 bewirkt eine zweite Resonanzfrequen fr2, die größer als die erste Resonanzfrequenz fr1 ist und oberhalb der Resonanzfrequenz liegt, die bei alleiniger Verwendung des Antennenbügels 1 für die Halfloop-Antenne, d.h. ohne Speisenetzwerk 10 erzielt würde. Somit erhält man eine Zweiband-Antenne, die einen ersten Frequenzbereich mit der ersten Resonanzfrequenz fr1 als Mittenfrequenz und einen zweiten Frequenzbereich mit der zweiten Resonanzfrequenz fr2 als Mittenfrequenz zum Senden und/oder Empfangen von Signalen umfaßt, wobei die Resonanzfrequenz der Halfloop-Antenne bei alleiniger Verwendung des Antennenbügels 1, d.h. ohne Speisenetzwerk 10 zwischen den beiden Frequenzbereichen liegen würde. Die erste Induktivität 15 und die erste Kapazität 20 müssen dabei so dimensioniert werden, daß die Resonanzfrequenz des ersten Parallelresonanzkreises 40 zwischen den beiden realisierten Frequenzbändern bzw. zwischen den beiden Resonanzfrequenzen fr1, fr2 liegt.
    Gegenüber einer auf die erste Resonanzfrequenz fr1 ausgelegten Einband-Halfloop-Antenne findet eine Baugrößenverringerung des Antennenbügels 1 statt.
    Weiterhin ist es sinnvoll, die Impedanz des Speisenetzwerks 10 so zu dimensionieren, daß sie zusammen mit der Impedanz des Antennenbügels 1 in beiden zum Senden und/oder zum Empfangen von Signalen genutzten Frequenzbereichen eine vorgegebene Impedanz am Einspeisepunkt 3 ergibt. Bei Anschluß des Speisenetzwerks 10 an den Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 ist dann entsprechend eine für diesen Kontaktpunkt 4 vorgegebene Impedanz durch geeignete Dimensionierung der Impedanz des Speisenetzwerks 10 einzustellen. Die gewünschte Impedanz am Einspeisepunkt 3 oder am Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 kann durch entsprechende Dimensionierung der ersten Induktivität 15 und der ersten Kapazität 20 erfolgen, sofern dabei die Erfordernis eingehalten wird, daß die Resonanzfrequenz des ersten Parallelresonanzkreises 40 zwischen der ersten Resonanzfrequenz fr1 und der zweiten Resonanzfrequenz fr2 liegt. Läßt sich die erste Induktivität 15 und die erste Kapzazität 20 nicht so dimensionieren, daß die gewünschte Impedanz am Einspeisepunkt 3 bzw. am Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 erreicht wird, so kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, mindestens eine erste zusätzliche Impedanz im Speisenetzwerk 10 anzuordnen, die so gewählt ist, daß die Halfloop-Antenne auf die vorgegebene Impedanz am mit dem Speisenetzwerk 10 verbundenen Antenennenanschluß 3, 4 angepaßt ist. Dabei kann die mindestens eine erste zusätzliche Impedanz in einem Schaltungszweig des ersten Parallelresonanzkreises 40 oder in Serie oder parallel zum ersten Parallelresonanzkreis 40 angeordnet sein. Gemäß Figur 7 ist ausgehend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 der erste Parallelresonanzkreis 40 beispielsweise dahingehend erweitert, daß der ersten Kapazität 20 eine Anpassungsinduktivität 25 in Serie geschaltet ist, die so dimensioniert ist, daß die vorgegebene Impedanz am Einspeisepunkt 3 eingestellt wird. In einem weiteren Beispiel gemäß Figur 8 kann eine solche Anpassungsinduktivität 25 auch in Serie zum ersten Parallelresonanzkreis 40 geschaltet sein, um die gewünschte Anpassung an die Impedanz am Einspeisepunkt 3 gemäß Figur 6 zu erreichen. Zur Impedanzanpassung kann gemäß Figur 9 auch ein entsprechend dimensionierter Anpassungskondensator 26 verwendet werden, der im Beispiel gemäß Figur 9 in Serie zum Parallelresonanzkreis 40 geschaltet ist, aber auch in Serie zur ersten Induktivität 15 im Parallelresonanzkreis 40 geschaltet sein könnte.
    Es kann auch vorgesehen sein, für die Impedanzanpassung mehr als eine zusätzliche Impedanz im Speisenetzwerk 10 vorzusehen und in der beschriebenen Weise mit dem Parallelresonanzkreis 40 zu verschalten. Auf diese Weise wird eine Feinabstimmung der Impedanz der Halfloop-Antenne an demjenigen Antennenanschluß 3, 4 erzielt, an dem das Speisenetzwerk 10 angeschlossen ist. Bei Anschluß am Einspeisepunkt 3 kann beispielsweise eine vorgegebene Impedanz von 50 Ω vorgesehen sein.
    Das Speisenetzwerk 10, das im Beispiel nach Figur 6 den ersten Parallelresonanzkreis 40 mit der ersten Induktivität 15 und der ersten Kapazität 20 umfaßt, stellt eine einfache und kostengünstige Lösung zur Realisierung einer Halfloop-Antenne dar, die in zwei verschiedenen Frequenzbereichen Signale senden und/oder empfangen kann.
    In entsprechender Weise kann das Speisenetzwerk 10 auch als Serienresonanzkreis ausgebildet sein, wie in Figur 11 anhand eines ersten Serienresonanzkreises 50 dargestellt ist. Der erste Serienresonanzkreis 50 umfaßt dabei eine zweite Induktivität 16, die in Serie zu einer zweiten Kapazität 21 geschaltet ist. Eine Abstimmung oder Feinabstimmung der Impedanz des ersten Serienresonanzkreises 50 zur Erzielung der vorgegebenen Impedanz der Halfloop-Antenne am Einspeisepunkt 3 bzw. am Kontaktpunkt 4 zur Grundebene 2 kann nun ausgehend vom ersten Serienresonanzkreis 50 dadurch erreicht werden, eine oder mehrere entsprechend dimensionierte zusätzliche Impedanzen in das Speisenetzwerk 10 einzufügen. Dies kann beispielsweise durch Parallelschalten einer weiteren Kapazität zur zweiten Induktivität 16 oder zum gesamten ersten Serienresonanzkreis 50 geschehen. Entsprechend kann dies auch dadurch geschehen, der zweiten Kapazität 21 oder dem gesamten ersten Serienresonanzkreis 50 eine weitere Induktivität parallel zu schalten.
    Zur Realisierung von mehr als zwei Frequenzbändern für das Senden und/oder Empfangen von Signalen mittels der Halfloop-Antenne kann es vorgesehen sein, daß das Speisenetzwerk 10 mehrere Resonanzschaltungen unterschiedlicher Resonanzfrequenz aufweist. Dabei kann das Speisenetzwerk 10 beispielsweise eine Parallelschaltung aus zwei Serienresonanzkreisen 50, 55 umfassen, wie in Figur 12 dargestellt. Gemäß Figur 12 ist dabei dem ersten Serienresonanzkreis 50 ein zweiter Serienresonanzkreis 55 parallel geschaltet, wobei der zweite Serienresonanzkreis 55 aus einer vierten Induktivität 31 und einer dazu in Serie geschalteten vierten Kapazität 36 gebildet ist. In einem weiteren Beispiel kann gemäß Figur 10 vorgesehen sein, daß das Speisenetzwerk 10 zwei in Serie geschaltete Parallelresonanzkreise 40, 45 umfaßt. Dabei ist dem ersten Parallelresonanzkreis 40 gemäß Figur 10 ein zweiter Parallelresonanzkreis 45 in Serie geschaltet, der eine Parallelschaltung aus einer dritten Induktivität 30 und einer dritten Kapazität 35 bildet. Gemäß Figur 13 ist als weiteres Beispiel eine Parallelschaltung des ersten Parallelresonanzkreises 40 mit dem ersten Serienresonanzkreis 50 dargestellt, wobei diese Parallelschaltung das Speisenetzwerk 10 bildet.
    In entsprechender Weise kann es auch vorgesehen sein, eine Dreiband-Halfloop-Antenne durch Serienschaltung eines Parallelresonanzkreises mit einem Serienresonanzkreis zu erzielen.
    Bei der Verwendung von zwei Resonanzschaltungen gemäß Figur 10 oder Figur 12 lassen sich drei Frequenzbereiche realisieren, in denen die Halfloop-Antenne Signale senden und/oder empfangen kann. Dabei sind die Induktivitäten und Kapazitäten der beiden jeweiligen Resonanzschaltungen so zu dimensionieren, daß die Resonanzfrequenzen der einzelnen Resonanzschaltungen zwischen den zum Senden und/oder Empfangen nutzbaren Frequenzbereichen der Halfloop-Antenne liegen.
    Noch mehr Frequenzbänder zum Senden und/oder Empfangen mit der Halfloop-Antenne lassen sich durch Verwendung weiterer Resonanzschaltungen erzielen. So könnten auch mehr als zwei Parallelresonanzkreise in Reihe oder mehr als zwei Serienresonanzkreise parallel geschaltet werden. Auch können mehrere Serien- und Parallelresonanzkreise zueinander in Serie oder parallel geschaltet werden, wobei darauf zu achten ist, daß nicht zwei Serienresonanzkreise zueinander in Reihe geschaltet werden und daß nicht zwei Parallelresonanzkreise zueinander parallel geschaltet werden. Die Resonanzschaltungen sind dabei jeweils so zu dimensionieren, daß ihre Resonanzfrequenzen zwischen den einzelnen zum Senden und/oder Empfangen von Signalen genutzten Frequenzbereichen der Halfloop-Antenne liegen und sich untereinander unterscheiden. Allgemein lassen sich bei einem Speisenetzwerk 10 mit n Resonanzkreisen n+1 Frequenzbereiche zum Senden und/oder Empfangen für die Halfloop-Antenne realisieren. Figur 14 zeigt als Beispiel eine Parallelschaltung des ersten Serienresonanzkreises 50 mit einer Serienschaltung des ersten Parallelresonanzkreises 40 und des zweiten Parallelresonanzkreises 45. Dabei könnte der erste Serienresonanzkreis 50 beispielsweise auch einer Reihenschaltung aus mehr als zwei Parallelresonanzkreisen oder auch einer Reihenschaltung aus mehreren Parallelresonanzkreisen und einem Serienresonanzkreis parallel geschaltet sein.
    Eine Feinabstimmung der Impedanzanpassung bei solchen Halfloop-Antennen mit mehr als zwei Frequenzbereichen zum Senden und/oder Empfangen von Signalen erfolgt dabei in der beschriebenen Weise durch entsprechendes Einfügen zusätzlicher Impedanzen, wie dies gemäß Figur 7, Figur 8 und Figur 9 beschrieben wurde. Dabei können eine oder mehrere zusätzliche Impedanzen verwendet werden. Diese können wie beschrieben in einem oder mehreren Schaltungszweigen einer jeden Resonanzschaltung des Speisenetzwerks 10 oder in Serie oder parallel dazu angeordnet sein.
    Bei einer derartigen Zweiband-Halfloop-Antenne oder Mehrband-Halfloop-Antenne findet eine starke gegenseitige Beeinflussung zum einen zwischen dem Speisenetzwerk 10 und dem Antennenbügel 1 und zum anderen zwischen den Impedanzen des Speisenetzwerks 10 statt. Zudem erzeugt das Speisenetzwerk 10 auf dem Antennenbügel 1 eine Strombelegung, die eine gute Abstrahlung in allen Betriebsfrequenzbereichen der Halfloop-Antenne ermöglicht. Durch entsprechende Dimensionierung der beschriebenen flächigen Ausgestaltung des Antennenbügels 1 und der damit verbundenen Kapazität des Antennenbügels 1 kann der Antennenbügel 1 in Verbindung mit dem Speisenetzwerk 10 so abgestimmt werden, daß die von der Halfloop-Antenne in den Betriebsfrequenzbereichen abgestrahlte Leistung gegenüber der von λ/4-Strahlern äußerst geringe Einbußen aufweist. Das Strahlungsdiagramm der Halfloop-Antenne in der vertikalen und horizontalen Ebene ist dabei näherungsweise das eines Monopols, wie beispielsweise eines λ/4-Strahlers.
    Die Antennen gemäß der bevorzugten Ausführungsformen weisen sowohl in der Seitenansicht als auch in der Draufsicht ein spitz zulaufendes Profil auf, welches aerodynamisch günstige Eigenschaften hat. Bei Verwendung von zwei Verlängerungsspulen, deren Induktivität man unsymmetrisch verteilt, kann man den Anstiegswinkel des seitlichen Profils bestimmen bzw. die Form des Profils selbst verändern. Damit ist sowohl ein gerade ansteigendes wie auch ein mit einer Krümmung ansteigendes Profil realisierbar. Paßt man ferner den Radom dieser doppelten Keilform an, so weist die gesamte Antenne aufgrund ihrer guten aerodynamischen Eigenschaften eine hervorragende Eignung zum mobilen Einsatz auf Fahrzeugen auf, vorzugsweise bei einer Einbauposition auf dem Fahrzeugdach oder der Kofferraumklappe. Neben ihren guten aerodynamischen Eigenschaften eignet sich die Antenne auch als On-Glas-Antenne, da sie bei Einbaupositionen an der Oberkante der Front- oder Heckscheibe durch ihre keilförmige Formgebung einen fließenden Übergang zur Karosserie bildet.
    Das Einsatzgebiet der oben beschriebenen Flachantennen liegt unter anderem beim Senden und Empfangen von Signalen im GSM-Band. Ist eine Stabantenne für Radioempfang, in die sich eine weitere Antenne zum Senden und Empfangen von Signalen im GSM-Band integrieren ließe, nicht vorhanden oder steht nicht zur Verfügung, beispielsweise, weil sie in Form einer Heckscheibenantenne realisiert wurde, besteht die Möglichkeit, eine derartige GSM-Antenne separat zu installieren. Vorzugsweise werden derartige Flachantennen dort installiert, wo Antennen in die Fahrzeuggeometrie integriert werden sollen. Desweiteren kann eine Bestrahlung der Insassen bei einer Antenne mit Rundstrahlcharakteristik minimiert werden, wenn diese sich in einer Einbauposition auf oder direkt am Fahrzeugdach befindet.
    Durch eine entsprechende Dimensionierung der Antenne ist diese auch zum Senden oder Empfangen vertikal polarisierter elektro-magnetischer Wellen in anderen Frequenzbändern, beispielsweise im E-Netz, zu verwenden.

    Claims (23)

    1. Halfloop-Antenne mit einem metallischen Antennenbügel (1), der gegenüber einer als Masse ausgelegten Grundebene (2) angeordnet ist, wobei der Antennenbügel (1) auf der einen Seite (4) mit der Grundebene (2) verbunden ist und auf der anderen Seite (3) die Verbindung zum Antennensignal aufweist, wobei der Antennenbügel (1) eine, insbesondere metallische, Fläche (5) umschließt, deren äußerer Rand (6) eine konvexe Kurve bildet, d.h. nach außen gewölbt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Antennenbügel umschlossene Fläche (5) zur Grundebene (2) schräg und parallel angeordnet ist.
    2. Halfloop-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Antennenbügel umschlossene Fläche (5) zur Grundebene (2) nach außen gewölbt angeordnet ist.
    3. Halfloop-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwicklung des Antennenbügels (1) die Form einer an ihren Enden spitz zulaufenden Ellipse hat.
    4. Halfloop-Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antennensignalseite (3) des Antennenbügels (1) eine Induktivität (7) eingefügt wird.
    5. Halfloop-Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Antennenbügel (1) und der Grundebene (2) durch eine weitere Induktivität (8) erfolgt.
    6. Halfloop-Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne ein Radom aufweist.
    7. Halfloop-Antenne nach Anspruch 4 und 6 oder 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (7) bzw. die Induktivitäten (7, 8) als Feder ausgebildet sind, deren Rückstellkraft die vom Antennenbügel (1) umschlossene metallische Fläche (5) oder Teile davon gegen das Radom drückt.
    8. Halfloop-Antenne nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Radom als Dielektrikum wirkt.
    9. Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom metallische Antennenbügel (1) umschlossene metallische Fläche (5) auf der Innenseite des Radoms aufgebracht ist.
    10. Halfloop-Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Antennenbügel (1) umschlossene Fläche (5) an ihrer Außenseite ein Dielektrikum aufweist.
    11. Halfloop-Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halfloop-Antenne als Skelettantenne realisiert ist, wobei die Fläche (5) von einem dünnen metallischen Leiter (9) umgeben ist, der den äußeren Rand (6) der Fläche (5) bildet.
    12. Halfloop-Antenne nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antennenbügel (1) und einem der Antennenanschlüsse (3, 4) ein Speisenetzwerk (10) eingefügt ist, wobei das Speisenetzwerk (10) mindestens eine erste Resonanzschaltung (40; 50) aufweist, die eine Induktivität (15; 16) und eine Kapazität (20; 21) umfaßt.
    13. Halfloop-Antenne nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine erste Resonanzschaltung (40) als Parallelresonanzkreis ausgebildet ist.
    14. Halfloop-Antenne nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine erste Resonanzschaltung (50) als Serienresonanzkreis ausgebildet ist.
    15. Halfloop-Antenne nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk (10) an einen Einspeisepunkt (3) angeschlossen ist.
    16. Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk (10) mit der Grundebene (2) verbunden ist.
    17. Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk (10) mindestens eine erste zusätzliche Impedanz (25, 26) umfaßt, die so gewählt ist, daß das Speisenetzwerk (10) auf eine vorgegebene Impedanz am mit dem Speisenetzwerk (10) verbundenen Antennenanschluß (3, 4) angepaßt ist.
    18. Halfloop-Antenne nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine erste zusätzliche Impedanz (25, 26) in einem Schaltungszweig der mindestens einen ersten Resonanzschaltung (40; 50) oder in Serie oder parallel zur mindestens einen ersten Resonanzschaltung (40; 50) angeordnet ist.
    19. Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk (10) mehrere Resonanzschaltungen (40, 45, 50, 55) unterschiedlicher Resonanzfrequenz aufweist.
    20. Halfloop-Antenne nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Parallelresonanzkreise (40, 45) in Reihe geschaltet sind.
    21. Halfloop-Antenne nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Serienresonanzkreise (50, 55) parallelgeschaltet sind.
    22. Halfloop-Antenne nach Anspruch 19, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Serienresonanzkreis (50, 55) und ein Parallelresonanzkreis (40, 45) parallel- oder in Serie geschaltet sind.
    23. Halfloop-Antenne nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Serienresonanzkreis (50, 55) einer Reihenschaltung aus mehreren Parallelresonanzkreisen (40, 45) parallelgeschaltet ist.
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