DE10010936B4

DE10010936B4 - antenna

Info

Publication number: DE10010936B4
Application number: DE10010936A
Authority: DE
Inventors: Horst Prof. Dr. Ziegler; Horst Dipl.-Ing. Behlen (Fh)
Original assignee: Horst Prof. Dr. Ziegler
Current assignee: PROF. DR. ZIEGLER & PARTNER GBR ( VERTRETUNGSB, DE
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2020-03-07
Also published as: CZ2001787A3; DE10010936A1; EP1134840A2; HU0100955D0; SK2762001A3; PL346283A1; EP1134840B1; EP1134840A3; HUP0100955A2

Abstract

Antenne mit einem eine Antennenfläche (A) umschliessenden Leiterstück (10), dessen Länge einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der Stromverteilung im Leiterstück (10) entspricht, bei der das Leiterstück (10) eine Länge hat, die mindestens dem 1,5-Fachen des Umfanges der Antennenfläche (A) entspricht und bei der sich axial und/oder radial gesehen überlappende Abschnitte (12) des Leiterstückes (10) einander so nahe benachbart sind, daß die Wellenlänge der Stromverteilung im Leiterstück (10) durch Feldverkopplung höchstens dem 0,8-fachen der Vakuumwellenlänge des durch die Stromverteilung erzeugten elektromagnetischen Feldes entspricht.antenna with an antenna surface (A) enclosing conductor piece (10) whose length is one integer multiples of the half wavelength of the current distribution in the conductor piece (10), in which the conductor piece (10) has a length, at least 1.5 times the circumference of the antenna surface (A) corresponds to and overlapping in the axially and / or radially seen Sections (12) of the conductor piece (10) are so close to each other that the wavelength of the Power distribution in the conductor piece (10) by field coupling at most 0.8 times the vacuum wavelength of the electromagnetic field generated by the current distribution equivalent.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to an antenna according to the preamble of the claim 1.

Unter den Antennen, die für kleine Funkmodems verwendet werden, befinden sich insbesondere die magnetischen Loop-Antennen: Diese umfassen ein geschlossenes, meist kreisförmiges oder rechteckiges Leiterstück, dessen Länge deutlich kleiner ist als die Wellenlänge. Das Leiterstück ist an einem Eingang an einen Senderausgang angeschlossen und sein anderes Ende wird mit einer Kopfkapazität abgeschlossen, derart, daß Leiterschleife und Kopfkapazität einen Resonanzkreis bilden, dessen Resonanzfrequenz mit der Arbeitsfrequenz des Senders übereinstimmt. Die Kopfkapazität kann auch durch einen mit Luft oder einem Dielektrikum gefüllten Spalt am entsprechenden Ende des Leiterstückes gebildet sein.Under the antennas for small radio modems are used, are in particular the magnetic Loop Antennas: These comprise a closed, usually circular or rectangular conductor piece whose Length clearly less than the wavelength. The conductor piece is connected to an input to a transmitter output and its another end is terminated with a head capacitance such that conductor loop and head capacity form a resonant circuit whose resonant frequency with the working frequency matches the sender. The head capacity may also be due to a gap filled with air or a dielectric be formed at the corresponding end of the conductor piece.

Eine derartige Loop-Antenne ist in der DE 195 45 394 A1 beschrieben. Sie zeichnet sich durch sehr geringe Abmessungen aus. Nun ist aber bei einer magnetischen Loop-Antenne der Strahlungswiderstand und damit die Effektivität der Abstrahlung proportional zum Quadrat der vom Leiterstück umschlossenen Fläche (Antennenfläche), klein und liegt typischerweise bei 10 mOhm. Um bei einer solchen Antenne einen guten Wirkungsgrad zu erhalten, müssen alle Verlustwiderstände in der Antenne sehr klein sein. Schwierig ist dabei der kritische HF-Widerstand des Leitstückes und auch der HF-Widerstand der Kopfkapazität.Such a loop antenna is in the DE 195 45 394 A1 described. It is characterized by very small dimensions. However, in the case of a magnetic loop antenna, the radiation resistance and thus the effectiveness of the radiation is proportional to the square of the area enclosed by the conductor piece (antenna area), small and is typically 10 mOhm. In order to obtain a good efficiency in such an antenna, all loss resistances in the antenna must be very small. Difficult is the critical RF resistance of the Leitstückes and also the RF resistance of the head capacity.

In einem Aufsatz von K.H. Hille mit dem Titel "Die maximale Schleifenantenne", erschienen in DE-Z.funk, 12/98, Seiten 38-40 wird eine weitere Schleifenantenne beschrieben, bei welcher die Antenne ein Rohr ist, welches zu zwei Windungen einer Wendel gebogen ist. Die Windungen bilden zugleich eine Induktivität und eine Kapazität. Die Antenne benötigt somit keinen gesonderten Kondensator. Bei dieser bekannten Antenne ist aber die gesamte Länge des die Antenne bildenden Rohres nicht auf die Wellenlänge abgestimmt.In an article by K.H. Hille entitled "The Maximum Loop Antenna", published in DE-Z.funk, 12/98, pages 38-40 describes another loop antenna, in which the antenna is a tube which leads to two turns a helix is bent. The turns form both an inductance and a Capacity. The antenna is needed thus no separate capacitor. In this known antenna but is the entire length the tube forming the antenna is not tuned to the wavelength.

In der JP 5-275918 A (Patent Abstracts of Japan, E-1498, 27. Januar 1994, Vol. 18/No. 53) ist ferner eine Schleifenantenne beschrieben, die zwei sich im wesentlichen längs der Kanten zweier verschachtelter Quadrate erstreckende Antennenarme aufweist, die bei ihren benachbarten Enden mit einer Speiseleitung verbindbar sind. Die Antennenarme haben zusammengenommen eine Länge von 7/4 der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung.In JP 5-275918 A (Patent Abstracts of Japan, E-1498, January 27 1994, Vol. 18 / No. 53) a loop antenna is further described, the two are essentially longitudinal antenna arms extending at the edges of two nested squares having at its adjacent ends with a feed line are connectable. The antenna arms taken together have a length of 7/4 of the wavelength the electromagnetic radiation.

Antennen der in der DE 195 45 394 A1 angesprochenen Art werden typischerweise für die Funkfernauslesung von elektronischen Verbrauchszählern (Heizkostenverteiler, Wasserzähler, Wärmemengenzähler, Gaszähler, Stromzähler, usw.) verwendet. Die Funkfernauslesung erfolgt meist in den in fast ganz Europa hierfür zugelassenen Funkbändern bei 433,92 MHz oder 868 bis 870 MHz. Sieht man von diesen zulassungsbedingten Kriterien ab, wären auch Frequenzbänder im Bereich zwischen 200 und 3000 MHz verwendbar.Antennas in the DE 195 45 394 A1 The types mentioned are typically used for the radio remote reading of electronic utility meters (heat cost allocators, water meters, heat meters, gas meters, electricity meters, etc.). The radio remote reading is usually carried out in the almost all of Europe approved radio bands at 433.92 MHz or 868-870 MHz. Apart from these admission-related criteria, frequency bands in the range between 200 and 3000 MHz would also be usable.

Bei derartigen Frequenzen betragen schon die Widerstände üblicher kapazitiver Bauelemente einige -zig mOhm. Wegen des recht niedrigen Strahlungswiderstandes der Antenne müßten auch alle anderen Widerstände des Leiterstückes und der Kopfkapzität im Bereich von wenigen mOhm liegen, was breite Leiterabmessungen notwendig macht.at Such frequencies are already the resistances of conventional capacitive components a few-mOhms. Because of the very low radiation resistance the antenna should also all other resistances of the conductor piece and the headcapacity in the range of a few mOhm, which is broad conductor dimensions necessary.

Nun sollen aber derartige Antennen möglichst klein sein, in der Praxis deutlich kleiner als ein Viertel der Wellenlänge. Oft sind auch die zur Funkfernauslesung verwendeten Geräte in der Nachbarschaft größerer Metallflächen angeordnet, etwa Zählergehäuse bei Gas/Stromzählern, Heizkörper bei Heizkostenverteilern, Wasserleitungen bei Wasser- und Wärmemengen-Zählern. Auch dies wirkt sich nachteilig auf die Abstrahlung aus. Weitere Beeinflussungen der Abstrahlung erfolgen durch Möbel, Vorhänge und Personen. Die Verbrauchsmessgeräte sind in der Regel batteriegetrieben, wobei eine Funktionsfähigkeit der Langzeitbatterie über die gesamte Eichdauer hinweg (5 bis 12 Jahre) gewünscht wird.Now but should such antennas as possible be small, in practice significantly smaller than a quarter of the wavelength. Often are also the devices used for remote reading in the Arranged neighborhood of larger metal surfaces, about counter housing at Gas / electricity meters, radiator for heat cost allocators, water pipes for water and heat meters. Also this has a detrimental effect on the radiation. Further influences the radiation takes place through furniture, curtains and persons. The consumption meters are usually battery-powered, being a functional capability the long-life battery over throughout the calibration period (5 to 12 years) is desired.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Antenne angegeben werden, die bei kleinen Abmessungen einen hohen Wirkungsgrad aufweist.By the present invention is therefore intended to specify an antenna, which has a high efficiency with small dimensions.

Diese Aufgabe ist erfindunngsgemäß gelöst durch eine Antenne mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.These Task is solved according erfindunngsgemäß by an antenna having the features specified in claim 1.

Eine erfindungsgemäße Antenne ist eine magnetische Loop-Antenne, sie kommt jedoch, anders wie die Antenne nach der DE 195 45 394 A1 ohne Kopfkapazität aus. Die Länge des Leiterstückes, welches die Antennenfläche begrenzt, beträgt mindestens das 1,5-fache des Umfanges der Antennenfläche. Damit erhält man in Umfangsrichtung verlaufende Abschnitte des Leiterstückes, die einander benachbart sind. Das Benachbartsein kann in bezogen auf die Begrenzung der Antennenfläche radialer Richtung oder in bezogen auf die Antennenfläche senkrechter Richtung oder in einer Kombination dieser beiden Richtungen gegeben sein.An antenna according to the invention is a magnetic loop antenna, but it comes, unlike the antenna after the DE 195 45 394 A1 without head capacity. The length of the conductor piece which delimits the antenna surface is at least 1.5 times the circumference of the antenna surface. This results in circumferentially extending portions of the conductor piece, which are adjacent to each other. The adjacency may be in the radial direction with respect to the boundary of the antenna surface or in the direction perpendicular to the antenna surface or in a combination of these two directions.

Die benachbarte Führung von Abschnitten des Leiterstückes werden nachstehend auch kurz als "Überlappung" angesprochen, wobei dieser Begriff beinhaltet, daß die entsprechenden Leiterstückabschnitte einander nicht zu berühren brauchen. Wichtig ist nur, daß die Leiterabschnitte einander so dicht benachbart sind, daß es zu Feldverkopplungen zwischen den Leiterabschnitten kommt.The neighboring leadership of sections of the conductor piece also briefly referred to as "overlap" below, with this term implies that the corresponding conductor piece sections each other not to touch need. The important thing is that the Conductor sections are so closely adjacent to each other that it Field couplings between the conductor sections comes.

Die angesprochene Feldverkopplung führt dazu, daß sich das Leiterstück im Überlappungsbereich eher wie eine Doppelleitung verhält. Dadurch sinkt die Ausbreitungsgeschwindigkeit erheblich unter die Lichtgeschwindigkeit ab. Die Absenkung der Ausbreitungsgeschwindigkeit (bzw. der Wellenlänge der Stromverteilung im Leiterstück) richtig sich im einzelnen nach dem Abstand der Leiterabschnitte und der Windungszahl der Antenne (Verhältnis zwischen Länge des Leiterstückes und dem Umfang der Antennenfläche). Erfindungsgemäß werden die überlappenden Leiterabschnitte so geführt, daß man eine Herabsetzung der Ausbreitungsgeschwindigkeit auf etwa das 0,8-Fache derjenigen Ausbreitungsgeschwindigkeit erhält, die sich ohne überlappende Leitungsabschnitte im Leiterstück einstellt.The addressed field coupling leads to that the conductor piece in the overlap area rather how a double line behaves. As a result, the propagation speed drops significantly below the Speed of light. The lowering of the propagation speed (or the wavelength the current distribution in the conductor piece) in detail according to the distance of the conductor sections and the number of turns of the antenna (ratio between length of the conductor piece and the circumference of the antenna surface). According to the invention the overlapping Ladder sections so guided, that he a reduction of the propagation speed to about 0.8 times the propagation velocity that extends without overlapping Line sections in the conductor section established.

Durch die Eintstellung der Windungszahl und die Art und Weise der Überlappung der Leiterabschnitte (und den hierdurch erhaltenen Verkürzungsfaktor) kann man dann Antennen realisieren, deren Durchmesser nur 1/20 bis 1/30 der Wellenlänge beträgt. Die Größe einer solchen Antenne ist somit ähnlich klein wie die einer klassischen Loop-Antenne mit Kopfkapazität, wobei aber eine die Güte der Antenne beeinträchtigende Kopfkapazität nicht benötigt wird, vielmehr die magnetische Verkopplung der überlappenden Leiterabschnitte für die Einstellung der Resonanzbedingungen bei kleinen Antennenabmessungen verantwortlich ist.By the adjustment of the number of turns and the way of overlapping the conductor sections (and the resulting shortening factor) Can you then realize antennas whose diameter is only 1/20 to 1/30 of the wavelength is. The size of a such antenna is thus similar small like that of a classic loop antenna with head capacity, taking but a goodness interfering with the antenna head capacity not required is, rather, the magnetic coupling of the overlapping conductor sections for the Adjustment of the resonance conditions with small antenna dimensions responsible for.

In der Praxis kann man mit erfindungsgemäßen Antennen so eine Betriebs-Resonanzgüte von 10 bis 300 erhalten.In In practice, with antennas according to the invention such an operating resonance quality of 10 to get 300.

Damit kann eine erfindungsgemäße Antenne bei Einsatz als Empfangsantenne als verlustarmes Vorfilter mit hoher Betriebs-Resonanzgüte dienen oder bei Einsatz als Sendeantenne als Filter zur Unterdrückung der Ausstrahlung von Ober- und Nebenwellen der Sendefrequenz dienen.In order to may be an antenna according to the invention when used as a receiving antenna as a low-loss pre-filter with high Operating resonance quality serve or when used as a transmitting antenna as a filter to suppress the Broadcasting of the upper and lower waves of the transmission frequency serve.

Im Vergleich mit einer Ringantenne ist der Abstrahlwiderstand der erfindungsgemäßen Antenne deutlich höher (im Ohm-Bereich), so daß der Leiterwiderstand lange nicht mehr so kritisch ist. Damit kann man die Antenne auch einfach aus Draht realisieren. Geometrische Toleranzen sind aus dem gleichen Grunde nicht kritisch.in the Comparison with a ring antenna is the radiation resistance of the antenna according to the invention significantly higher (in the ohm range), so that the Conductor resistance is not so critical for a long time. You can do that The antenna also easy to realize from wire. Geometric tolerances are not critical for the same reason.

Aufgrund ihrer Eigenschaften läßt sich eine erfindungsgemäße Antenne gut auch noch unter kleinem Abstand (wenige Millimeter) vor einer Metallfläche verwenden, und auch kapazitive Beeinflussungen der Antenne (z.B. durch eine Hand) sind nur klein.by virtue of their properties can be an antenna according to the invention good even at a small distance (a few millimeters) in front of one metal surface and capacitive influences on the antenna (e.g. by a hand) are only small.

Die Realisierung des im wesentlichen eine Schleife darstellenden Leiterstückes kann durch entsprechend gebogenen Draht, durch gefräste Leiterstücke oder durch gedruckte Leiterbahnen erfolgen, wobei letztere auf einem isolierenden Träger angeordnet sind, der z.B. auch ein Kunststoffgehäuse oder eine Kunststoff-Gehäusedeckel sein kann.The Realization of essentially a loop performing conductor piece can by appropriately bent wire, by milled conductor pieces or be done by printed conductors, the latter on a insulating carrier are arranged, the e.g. also a plastic housing or a plastic housing cover can be.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in subclaims.

Bemißt man die Länge des Leiterstückes gemäß Anspruch 2, so erhält man eine gute Herabsetzung der Ausbreitungs geschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen längs des Leiterstückes und damit eine sehr kompakte Geometrie der Antenne bei mechanisch noch einfachem Aufbau der Antenne, die sich somit preisgünstig herstellen läßt.Are you kidding those Length of the conductor piece according to claim 2, so receives a good reduction of the propagation speed of the electromagnetic Waves along of the conductor piece and thus a very compact geometry of the antenna in mechanical still simple structure of the antenna, which thus produce inexpensive leaves.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 dient dem Erhalten kompakter Abmessungen der Antenne.Also The development of the invention according to claim 3 is used to obtain compact dimensions of the antenna.

Eine Beabstandung der einander überlappenden Abschnitte des Leiterstückes, wie sie im Anspruch 4 angegeben ist, hat sich in der Praxis besonders bewährt. Man erhält eine gute Herabsetzung der Ausbreitungsgeschwindigkeit. Zugleich ist die Antennenstruktur kompakt und die nebeneinander geführten Leiterabschnitte lassen sich präzise führen.A spacing of the overlapping portions of the conductor piece, as in claim 4 is specified, has proven particularly useful in practice. A good reduction of the propagation speed is obtained. At the same time, the antenna structure is compact and the adjacent conductor sections can be guided precisely.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ermöglicht auch die Realisierung von Antennen, bei denen die Gesamtlänge des Leiterstückes ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist. Durch Änderung des Wicklungssinnes jeweils nach der halben Wellenlänge wird erreicht, daß die Magnetfelder, die von den verschiedenen Abschnitten des Leiterstückes erzeugt werden, betragsmäßig addiert werden.The Development of the invention according to claim 5 allows also the realization of antennas, where the total length of the conductor piece is an integer multiple of half the wavelength. By change the winding sense in each case after half the wavelength achieved that the Magnetic fields generated by the different sections of the conductor piece be added in absolute terms become.

Bei der erfindungsgemäßen Antenne fließt bei den Enden des Leiterstückes kein Strom, so daß man diese Enden wahlweise verbinden (Anspruch 6) oder elektrisch offenlassen kann (Anspruch 7), wie dies aus anderen Gesichtspunkten, z.B. Einfachheit der Herstellung, mechanische Festigkeit der Antenne, wünschenswert ist.at the antenna according to the invention flows at the ends of the conductor piece no electricity, so that one Optionally connect ends (claim 6) or leave them electrically open can (claim 7), as from other points of view, e.g. simplicity manufacturing, mechanical strength of the antenna, desirable is.

Gemäß Anspruch 8 braucht das Leiterstück zur Einspeisung der Sendeenergie bzw. zum Auskoppeln der empfangenen Energie nicht zusätzlich unterbrochen zu werden. Eine induktive Kopplung mit dem Sender bzw. Empfänger, der mit der Antenne zusammenarbeitet, ist auch im Hinblick auf eine Restanpassung von Antenne und Sender bzw. Empfänger von Vorteil.According to claim 8 needs the conductor piece for feeding in the transmission energy or for decoupling the received Energy not additional to be interrupted. An inductive coupling with the transmitter or Receiver, which cooperates with the antenna is also with regard to a Residual adjustment of antenna and transmitter or receiver of advantage.

Die Geometrien für die Antennenfläche, die im Anspruch 9 angegeben sind, eignen sich besonders gut für die Realsierung von Antennen, die keine ausgeprägte Richtcharakteristik aufweisen, wie dies bei der Funkfernauslesung von Verbrauchsmessern gewünscht wird, da die Einbauorientierung der mit Funkfernauslesung versehenen Verbrauchsmesser im Hinblick auf lokale Erfordernisse (Heizkörperfläche, Wandfläche) erfolgen muß und nicht an die Übertragungsverhältnisse zu einer Fernauslesezentrale angepaßt werden kann.The Geometries for the antenna surface, which are specified in claim 9, are particularly suitable for Realsierung of antennas that are not pronounced Directional characteristics, as in the remote radio reading desired by consumption meters is because the installation orientation of the provided with radio remote reading Consumption meter with regard to local requirements (radiator area, wall surface) done must and not to the transmission conditions can be adapted to a remote reading center.

Alternativ kann man mit den im Anspruch 10 angegebenen Geometrien der Antennenfläche eine Richtcharakteristik der Antenne erzielen.alternative can be with the specified in claim 10 geometries of the antenna surface a directional characteristic achieve the antenna.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:below The invention will be described with reference to embodiments with reference closer to the drawing explained. In this show:

1: eine perspektivische Ansicht einer ersten Antenne mit zugeordneter Speiseeinrichtung, wobei Abschnitte des die Antenne bildenden Leiterstückes, dessen Gesamtlänge einer halben Wellenlänge entspricht, axial beabstandet geführt sind; 1 a perspective view of a first antenna with associated feeding device, wherein portions of the antenna piece forming the conductor piece whose total length corresponds to half a wavelength, are guided axially spaced;

2: eine ähnliche Ansicht wie 1, in welcher jedoch eine abgewandelte Antenne gezeigt ist, bei welcher Abschnitte des die Antenne bildenden Leiterstückes radial beabstandet sind; 2 : a similar view as 1 in which, however, a modified antenna is shown in which portions of the conductor piece forming the antenna are radially spaced;

3: eine ähnliche Ansicht wie 1, bei welcher jedoch die Gesamtlänge des die Antenne bildenden Leiterstückes gleich einer Wellenlänge ist; und 3 : a similar view as 1 in which, however, the total length of the conductor piece forming the antenna is equal to one wavelength; and

4: eine ähnliche Ansicht wie 3, in welche jedoch die Bemaßung eines praktischen Ausführungsbespieles eingetragen ist. 4 : a similar view as 3 , in which, however, the dimension of a practical execution example is entered.

In 1 ist eine magnetische Loop-Antenne eingetragen, welche ein Leiterstück 10 aufweist. Dieses umfaßt 1,75 Windungen, die in axialer Richtung gesehen eine quadratisches Antennenfläche A umschließen. Die Kantenlänge der Antennenfläche A ist mit a bezeichnet.In 1 is entered a magnetic loop antenna, which is a conductor piece 10 having. This comprises 1.75 turns which, viewed in the axial direction, enclose a square antenna surface A. The edge length of the antenna surface A is designated by a.

Die verschiedenen den Kanten der Antennenfläche A zugeordneten Abschnitte 12 des Leiterstückes 10 sind ähnlich geführt, wobei die Ganghöhe der Windungen mit p bezeichnet ist.The various sections associated with the edges of the antenna surface A. 12 of the conductor piece 10 are performed similarly, wherein the pitch of the turns is denoted by p.

Man erkennt, daß sich jeweils zwei Abschnitte 12 des Leiterstückes 10 in axialer Richtung gesehen überlappen, mit Ausnahme des vorne liegenden Abschnittes, der einzeln ist und die Windungsebenen überbrückt.It can be seen that in each case two sections 12 of the conductor piece 10 in the axial direction, except for the forward section, which is single and bridges the winding planes.

Der axiale Abstand p der Leiterabschnitte 12 liegt im Bereich von 1 bis 5 Drahtdurchmessern. Damit ergibt sich im Bereich dreier Seiten der Antennenfläche A eine magnetische Kopplung der Leiterabschnitte 12 und damit eine Herabsetzung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Strahlung längs des Leiterstückes 10. Der entsprechende Verkürzungsfaktor k (Wellenlänge der Stromverteilung im Leiterstück 10/Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung im Vakuum) kann zwi schen 0,2 und 0,8 gewählt werden, je nach dem, wie klein der Abstand p gewählt wird und wie weit sich die Leiterabschnitte 12 in Umfangsrichtung überlappen.The axial distance p of the conductor sections 12 is in the range of 1 to 5 wire diameters. This results in the area of three sides of the antenna surface A, a magnetic coupling of the conductor sections 12 and thus a reduction of the propagation velocity of the electromagnetic radiation along the conductor piece 10 , The corresponding shortening factor k (wavelength of the current distribution in the conductor piece 10 / Wavelength of the electromagnetic radiation in vacuum) can be chosen between 0.2 and 0.8, depending on how small the distance p is selected and how far the conductor sections 12 overlap in the circumferential direction.

Damit kann die in 1 gezeigte Antenne kleine Abmessungen aufweisen, obwohl es sich um eine ohne Kapazität in Resonanz arbeitende W/2-Antenne (W = Wellenlänge) handelt.Thus, the in 1 Although this is a non-resonant W / 2 antenna (W = wavelength), it has small dimensions.

Zur Speisung der durch das Leiterstück 10 gebildeten Antennenschleife ist eine Koppelschleife 14 vorgesehen, die ebenfalls eine quadratische Fläche begrenzt, die jedoch deutlich kleiner ist als die Antennenfläche A.To feed the through the conductor piece 10 formed antenna loop is a coupling loop 14 provided, which also limits a square area, but which is significantly smaller than the antenna area A.

Das eine Ende der Koppelschleife 14 ist direkt mit dem einen Anschluß eines Senders 16 verbunden. Der andere Anschluß der Koppelschleife 14 ist über einen Koppelkondensator 18 mit dem zweiten Anschluß des Senders 16 verbunden.The one end of the coupling loop 14 is directly to the one port of a transmitter 16 connected. The other connection of the coupling loop 14 is via a coupling capacitor 18 with the second connection of the transmitter 16 connected.

Der Sender 16 wird von einem Verbrauchsmesser 20 her angesteuert und übermittelt in größeren zeitlichen Abständen den Zählerstand des Verbrauchsmessers 20 in serieller binärer Darstellung. Einzelheiten über das Arbeiten eines derartigen Verbrauchsmessers können der DE 195 45 394 A1 , der DE 30 44 262 A1 , der DE 42 25 042 A1 oder der DE 44 22 281 A1 entnommen werden, auf die diesbezüglich verwiesen wird.The transmitter 16 is from a consumption meter 20 Her controlled and transmitted in longer time intervals, the meter reading of the consumption meter 20 in serial binary representation. Details about the operation of such a consumption meter, the DE 195 45 394 A1 , of the DE 30 44 262 A1 , of the DE 42 25 042 A1 or the DE 44 22 281 A1 to which reference is made in this regard.

Das Leiterstück 10 ist formstabil und kann z.B. über ein Isolierstück (nicht gezeigt), das die mittleren der doppelt vorgesehenen Leiterabschnitte 12 packt, an einer nicht gezeigten Tragstruktur (z.B. Leiterplatte oder Gehäuse) festgelegt sein.The conductor piece 10 is dimensionally stable and can, for example, an insulating piece (not shown), which are the middle of the doubly provided conductor sections 12 packs, on a support structure, not shown (eg PCB or housing) to be determined.

In 2 ist eine abgewandelte Antennen für die Funkfernauslesung von Verbrauchsmessern gezeigt, die sich von derjenigen nach 1 dadurch unterscheidet, daß die Leiterabsschnitte 12 unter radialem Abstand angeordnet sind. Eine derartige Anordnung eignet sich besonders gut zur Realisierung auf Leiterplatten. Die Leiterstücke 10 können dort einfach aus einer durchgehenden Kupferschicht herausgeätzt werden, ebenso die Koppelschleife 14.In 2 a modified antenna for remote radio reading of consumption meters is shown, which differs from the one according to 1 characterized in that the Leiterabsschnitte 12 are arranged at a radial distance. Such an arrangement is particularly well suited for implementation on printed circuit boards. The conductor pieces 10 can be simply etched out of a continuous copper layer there, as well as the coupling loop 14 ,

Die Antenne nach 3 unterscheidet sich von derjenigen nach 1 dadurch, daß die Gesamtlänge des Leiterstückes 10 einer Wellenlänge entspricht. Um eine positive Überlagerung der von den Leiterabschnitten 12 erzeugten Teilmagnetfelder zu erzielen, ist das Leiterstück 10 zunächst gefaltet worden und die so erhaltene faltete Leiteranordnung ist dann zusätzlich so geformt, wie in 1 für ein einfaches Leiterstück dargestellt. Damit wechselt die Stromrichtung an den Stromknoten.The antenna after 3 differs from the one after 1 in that the total length of the conductor piece 10 corresponds to a wavelength. To a positive overlay of the of the conductor sections 12 To achieve generated partial magnetic fields is the conductor piece 10 was first folded and the resulting folded conductor assembly is then additionally shaped as in 1 shown for a simple conductor piece. This changes the current direction to the current node.

4 gibt präzise Abmessungen eines praktischen Ausführungsbeispieles. Die Kenngrößen der dort gezeigten W-Antenne sind folgende: Kantenlänge a: 25,00 mm Drahtdurchmesser d: 0,63 mm Ganghöhe p: 6,40 mm Kantenlänge der Koppelschleife: 8,50 mm Abstand der Koppelschleife: 6,60 mm Koppelkondensator: 6,20 pF. 4 gives precise dimensions of a practical embodiment. The characteristics of the W antenna shown there are as follows: Edge length a: 25.00 mm Wire diameter d: 0.63 mm Pitch p: 6,40 mm Edge length of the coupling loop: 8,50 mm Distance of the coupling loop: 6,60 mm Coupling capacitor: 6.20 pF.

Damit werden folgende Eigenschaften erhalten: Güte Q₀: 430 Betriebsgüte Q_B: 215 (R_i = 50 Ohm) Eingangsimpedanz Ze/Ohm: 56 + j × 0 Resonanzfrequenz: 433,9 MHz Strahlungswiderstand R_s: 2,79 Ohm Verlustwiderstand R_a: 0,55 Ohm Wirkungsgrad: 83% Freiraumwellenlänge l: 690 mm Längenverhältnis a/l: 1/27.6. This gives the following properties: Quality Q ₀ : 430 Operating quality Q _B : 215 (R _i = 50 ohms) Input impedance Ze / Ohm: 56 + j × 0 Resonance frequency: 433.9 MHz Radiation resistance R _s : 2.79 ohms Loss resistance R _a : 0.55 ohms efficiency: 83% Free space wavelength l: 690 mm Aspect ratio a / l: 1 / 27.6.

Die oben beschriebenen Antennen sind somit typische W/2-Antennen, haben aber erheblich geringere Abmessungen als typische bekannte W/2-Antennen. Von den durch Kopfapazitäten abgeschlossenen Loop-Antennen unterscheiden sie sich durch das Fehlen einer Kopfkapazität und durch eine erheblich verbesserte Güte.The antennas described above are thus typical W / 2 antennas, but have much lower Dimensions as typical known W / 2 antennas. Of the head antennas terminated loop antennas, they differ by the lack of head capacity and a significantly improved quality.

Von den herkömmlichen Helixantennen, die eine Vielzahl von Windungen aufweisen, unterscheiden sie sich dadurch, daß ihre Gesamtlänge ein ganzzahliges Vielfaches von W ist, daß eine symmetrische Einspeisung erfolgt (bei Helix-Antennen einseitige Einspeisung) und daß der Windungsabstand klein ist, so daß man eine magnetische Verkopplung benachbarter Leiterabschnitte erhält.From the conventional one Helix antennas, which have a multitude of turns, distinguish them by the fact that their overall length an integer multiple of W is that a symmetrical feed takes place (with helix antennas one-sided feed) and that the winding distance is small, so that one receives a magnetic coupling of adjacent conductor sections.

Dabei zeichnen sich die oben beschriebenen Antennen durch einen mechanisch einfachen kompakten Aufbau aus.there The antennas described above are characterized by a mechanical simple, compact construction.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen war die Antennenfläche A im wesentlichen quadratisch. Es versteht sich, daß die Begrenzung der Antennenfläche stattdessen auch kreisförmig gewählt sein kann. Solche Antennen haben eine in Umfangsrichtung im wesentlichen konstante Charakterisitk. wählt man die Antennenfläche A rechteckig oder oval, kann man eine in Umfangsrichtung veränderliche Richtcharakteristik erzielen.at the embodiments described above was the antenna surface A substantially square. It is understood that the limitation the antenna surface instead also circular chosen can be. Such antennas have one in the circumferential direction substantially constant character. chooses one the antenna surface A rectangular or oval, you can change a circumferentially Achieve directional characteristic.

Claims

Antenna with a conductor piece enclosing an antenna surface (A) ( 10 ) whose length is an integer multiple of half the wavelength of the current distribution in the conductor piece ( 10 ), in which the conductor piece ( 10 ) has a length that corresponds to at least 1.5 times the circumference of the antenna surface (A) and in the axially and / or radially overlapping portions ( 12 ) of the conductor piece ( 10 ) are so close to each other that the wavelength of the current distribution in the conductor piece ( 10 ) by field coupling at most 0.8 times the vacuum wavelength of the electromagnetic field generated by the current distribution.

Antenna according to Claim 1, characterized in that the length of the conductor piece ( 10 ) is 1.75 to 3.5 times the circumference of the antenna surface (A).

Antenna according to Claim 1 or 2, characterized in that the wavelength of the current distribution in the conductor piece ( 10 ) is not less than 0.2 times the vacuum wavelength of the electromagnetic field generated by the current distribution.

Antenna according to one of claims 1 to 3, characterized in that the radial and / or axial distance between the radially and / or axially spaced sections ( 12 ) of the conductor piece ( 10 ) 1 to 5 times the dimension of the conductor piece ( 10 ) is in the considered distance direction.

Antenna according to one of Claims 1 to 4, in which the integer multiple is> 1, characterized in that the conductor piece ( 10 ) in each case after a distance which corresponds to half a wavelength of the current distribution, the winding direction changes.

Antenna according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the ends of the conductor piece ( 10 ) are conductively connected to each other.

Antenna according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the ends of the conductor piece ( 10 ) are electrically open.

Antenna according to one of Claims 1 to 7, characterized by an inductive feed device ( 14 ) connected to the conductor piece ( 10 ) works together.

Antenna according to one of Claims 1 to 8, characterized that the antenna area (A) square or circular is.

Antenna according to one of Claims 1 to 8, characterized that the antenna area A is rectangular or oval.