DE69432548T2

DE69432548T2 - Antenne für tragbares Funkgerät, Verfahren zur Herstellung einer derartigen Antenne und tragbares Funkgerät mit einer derartigen Antenne

Info

Publication number: DE69432548T2
Application number: DE69432548T
Authority: DE
Inventors: Jose Baro
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2014-10-13
Also published as: JPH07176929A; US5668559A; EP0649181A1; FR2711277B1; FI944798A; DE69432548D1; FI944798A0; ATE238614T1; EP0649181B1; NZ264417A; AU683907B2; CA2118082A1; FR2711277A1; AU7291794A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antenne für tragbares Funkgerät und insbesondere für Funktelefone sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Antenne und tragbares Funkgerät mit einer derartigen Antenne. Mit dieser Antenne sollen Funksignale ausgesendet und empfangen werden.
Die Antennen, die derzeit in tragbaren Funkgeräten und insbesondere in Funktelefonen verwendet werden, besitzen im allgemeinen

– eine Viertelwellen-Spiralantenne am oberen Teil des Funktelefongehäuses, die für den Einsatz unter normalen Bedingungen von einer konzentrischen Leitung gespeist wird, die an den Sende-Empfänger des Funkgerätes gekoppelt ist, wobei die Wendel im allgemeinen aus einem Metalldraht besteht, der um einen Auflagedorn aus Isoliermaterial herum gewickelt ist;
– für den Einsatz des Funkgerätes unter stark gestörten Bedingungen eventuell eine ausziehbare Halbwellen-Litze außen am Funkgerätgehäuse, die in eingefahrener Position innerhalb des Gehäuses von der Spiralantenne praktisch völlig abgekoppelt ist und in ausgefahrener Position außen am Gehäuse kapazitiv mit der Spiralantenne verbunden ist.

Derartige Antennen werden zum Beispiel in der Patentanmeldung EP-0 367 609 und in dein Patent US-4 121 218 beschrieben.
Auch wenn die Funkleistungen derartiger Antennen für die Zwecke. für die sie eingesetzt werden, akzeptabel sind, sind sie dennoch nicht optimal, insbesondere hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Bandbreite. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ihre Strahlungsimpedanz – das Merkmal für ihr Strahlungsvermögen und demzufolge ihre Leistungsfähigkeit als Antenne – gering ist (in der Praxis weit unter 50Ω liegt).
Da die aktuellen tragbaren Funktelefone relativ klein sind, ist es andererseits wünschenswert, den Platzbedarf für die ausziehbare Litze so gering wie möglich zu halten, damit sie im Funktelefongehäuse so wenig wie möglich Platz einnimmt; diese Litze befindet sich im Gehäuseinnern, wenn sie eingezogen ist. Der Raum, der nämlich im Gehäuseinnern von der ausziehbaren Litze eingenommen wird, steht dann den anderen Elementen, die für den Betrieb des Funktelefons erforderlich sind (Sende-Empfänger, Modem, Codec. Steckverbinder für Chipkarte etc. ...) nicht mehr zur Verfügung.
Die derzeit bekannten, ausziehbaren Litzen sind aber im allgemeinen nahezu zylinderförmig, so dass sie im Funktelefongehäuse zu viel Platz beanspruchen.
Außerdem sind die Leistungen hinsichtlich Strahlungsgewinn und Rundstrahlungsfähigkeit von Antennen des bekannten, vorerwähnten Typs, bei denen eine ausziehbare Litze verwendet wird, schlecht, weil die Litze und das Funktelefongehäuse voneinander abhängen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge darin, eine Antenne für tragbares Funkgerät mit höherer Leistungsfähigkeit herzustellen als man von Antennen dieser Art bisher kennt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antenne des vorgenannten Typs herzustellen, die im Innern des tragbaren Funkgeräts so wenig wie möglich Platz benötigt.
Schließlich ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Antenne des vorgenannten Typs herzustellen, bei der die ausziehbare Litze von dem Gehäuse des damit verbundenen Funkgeräts weitgehend unabhängig ist.
Die vorliegende Erfindung stellt deshalb eine Antenne für tragbares Funkgerät gemäß Anspruch 1 vor.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung der möglichen Ausführungsarten einer Antenne gemäß der Erfindung aufgeführt, wobei diese Ausführungsarten lediglich veranschaulichenden Charakter haben und keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben.
In den nachfolgenden Abbildungen:

– zeigt die 1 in einem Teilausschnitt einen Teil eines Funktelefons, in das eine Antenne gemäß der Erfindung eingebaut ist,
– ist 2 ein Querschnitt der ausziehbaren Litze, die in 1 dargestellt ist.
– zeigt 3A in schematischer Darstellung die Spiralantenne von 1 und 3B die entsprechende Kurve mit der Stromstärke in Abhängigkeit von der Höhe ab dem Fußpunkt der Wendel,
– ist 4 das äquivalente Schema der Antenne aus 1, wenn die ausziehbare Litze eingefahren ist,
– ist 5 das äquivalente Schema der Antenne aus 1, wenn die ausziehbare Litze ausgefahren ist,
– zeigt 6A in schematischer Darstellung eine herkömmliche Spiralantenne. 6B die entsprechende Kurve mit der Stromstärke in Abhängigkeit von der Höhe ab dem Fußpunkt der Wendel und 6C das äquivalente Schema dieser Antenne;
– zeigt 7A in schematischer Darstellung eine Spiralantenne mit variabler Steigung, aber konstanter Breite, die nicht der Erfindung entspricht, 7B die entsprechende Kurve mit der Stromstärke in Abhängigkeit der Höhe ab dem Fußpunkt der Wendel und 7C das äquivalente Schema dieser Antenne,
– zeigt 8A in schematischer Darstellung eine andere Spiralantenne mit variabler Steigung, aber konstanter Breite, die nicht der Erfindung entspricht, 8B die entsprechende Kurve mit der Stromstärke in Abhängigkeit von der Höhe ab dem Fußpunkt der Wendel und 8C das äquivalente Schema dieser Antenne,
– zeigt 9 die ausziehbare Litze der Antenne aus 1 im Aufriss und in einem Teilausschnitt,
– zeigt 10 eine erste Variante der ausziehbaren Litze der Antenne aus 1 im Aufriss und in einem Teilausschnitt mit ihrem Schutzüberzug,
– zeigt 11 eine zweite Variante der ausziehbaren Litze der Antenne aus 1 im Aufriss und in einem Teilausschnitt mit ihrem Schutzüberzug,
– zeigt 12 in der Perspektive eine mögliche Variante für die ausziehbare Litze aus 9,
– zeigt 13A eine mögliche Variante für die Spiralantenne aus 1 im Aufriss,
– ist 13B eine Schnittansicht von der Wand der Spiralantenne aus 13A,
– zeigt 13C die Kurve mit der Stromstärke in Abhängigkeit von der Höhe ab dem Fußpunkt der Wendel der Antenne aus 13A,
– zeigt 14A, was man nach einer Stufe einer möglichen Herstellungsmethode einer Spiralantenne, wie sie in 1 gezeigt ist, erhält,
– zeigt 4B, wie man vorgeht, um das zusammenzubauen, was man in 14A erhalten hat.

In allen diesen Abbildungen haben die gemeinsamen Elemente die gleichen Bezugsnummern.
Wir werden uns in erster Linie auf 1 beziehen.
In dieser 1 ist eine Antenne gemäß der Erfindung gezeigt. Die Antenne 1 weist eine Spiralantenne 2 und eine ausziehbare Litze 3 auf.
Die Spiralantenne 2 ist teilweise in einer Aussparung 4 eines Gehäuses 5 des Funktelefons untergebracht, das teilweise in 1 dargestellt ist. Das Gehäuse 5 besteht aus Isoliermaterial, eventuell mit einer Metallschicht überzogen, und ist im wesentlichen quaderförmig. Um die Spiralantenne 2 zu stützen und zu schützen, wird ein Antennengehäuse 6 (gestrichelt gezeichnet), dessen Fußpunkt die Aussparung 4 vervollständigt, verwendet.
Die Spiralantenne 2 ist vollständig in dem Antennengehäuse 6 untergebracht und ragt mit ungefähr dreiviertel seiner Höhe über das Gehäuse 5 des Funktelefons hinaus.
Sie besteht insbesondere aus einem Auflagedorn 7 aus Isoliermaterial in nahezu zylindrischer Form, an dessen Außenfläche mittels eines herkömmlichen Metallüberzugsverfahrens eine Wendel 8 angebracht wurde. Gemäß der Erfindung ist die Steigung der Wendel 8 variabel und sie nimmt vom Fußpunkt 8B bis zu ihrer Spitze 8A ab. Ebenso ist die Breite der Leiterbahn, die die Wendel 8 darstellt, gemäß der Erfindung variabel und nimmt vom Fußpunkt 8B bis zur Spitze 8A ab. Die Gründe für eine solche Konstruktion und die Vorteile, die sie bietet, werden nachfolgend beschrieben.
Die elektrische Länge der Wendel 8 ist nahezu gleich der Hälfte der verwendeten Mittelwellenlänge.
Der Fußpunkt 8B von Wendel 8, der sich am Fußpunkt von Dorn 7 befindet, ist mittels einer Verbindungslasche 9 mit einem Koaxial-Anschlusskabel 10 der Spiralantenne 2 verbunden, das sich im Funktelefongehäuse 5 befindet, und ist im übrigen an den Sende-Empfänger des letzteren angeschlossen (nicht gezeigt).
In dem Antennengehäuse 6 befindet sich ebenfalls ein Positionierung 11 (gestrichelt gezeichnet) aus Isoliermaterial, der zur Zentrierung und zum Stützen der Spiralantenne 2 dient.
Die ausziehbare Litze 3 besteht aus einem Metallband 12 mit einem sehr abgeflachten Querschnitt in Form eines C (siehe die 2 und 9). Die elektrische Länge des Bandes 12 ist nahezu gleich der Hälfte der verwendeten Mittelwellenlänge. Das Band 12 weist darüber hinaus einen Überzug 13 aus Isoliermaterial auf durch den es geschützt werden soll.
Von Vorteil ist auch, dass die ausziehbare Litze 3 darüber hinaus in ihrer Spitze 3A ein Metallelement 15 aufweist, das orthogonal zur X-Achse der Wendel 8 verläuft (das Band 12 verläuft weitgehend parallel zur X-Achse). Das Metallelement 15 weist ebenfalls eine Beschichtung 13 auf und kann wahlweise an das Metallband 12 elektrisch angeschlossen werden oder nicht. Seine Verwendbarkeit wird weiter unten erläutert.
Die ausziehbare Litze 3 funktioniert in 2 Positionen. In der ersten Position (die in 1 dargestellt ist) ist sie im Antennengehäuse 6 praktisch völlig eingezogen und befindet sich in einer Aufnahme 14 im Funktelefongehäuse 5. In dieser Position ist Antenne 1 eine Viertelwellenantenne (d. h. sie benutzt das Gehäuse 5 als elektrisches Gegengewicht) und nur die Spiralantenne 2 dient in diesem Fall der Aussendung und dem Empfang von Funksignalen. Die Wände von Aufnahme 14 sind metallüberzogen 141, so dass sie für die ausziehbare Litze 3 in eingezogener bzw. eingefahrener Position eine Abschirmung darstellen.
In einer zweiten Position (nicht gezeigt) ist die ausziehbare Litze 3 außen am Antennengehäuse 6 ganz ausgefahren. In diesem Fall kommt es zu einer kapazitiven Kopplung zwischen der Litze 3 und der Spitze der Spiralantenne 2, so dass die Gesamthöhe de Antenne 1 und ihr Strahlungswiderstand erhöht sind. In dieser Position der ausziehbaren Litze 3 ist Antenne 1 immer noch eine Viertelwellenantenne.
Um den Weg der ausziehbare Litze 3 zu begrenzen, während sie ausgefahren wird. besitzt das untere Ende 13B des Überzugs eine kegelstumpfartige Form, wobei sein Fußpunkt mit größerem Durchmesser in Richtung Antennenspitze gerichtet ist. Das Ende 13B stößt an die obere Wand 14A von Aufnahme 14 an.
Wie bereits weiter oben erwähnt, ist es ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass eine Spiralantenne verwendet wird, deren Wendel eine variable Steigung besitzt, wobei diese Steigung in Richtung Spitze der Spiralantenne abnimmt, d. h. in dem Maße wie der theoretische Strom bei einer herkömmlichen Spiralantenne (d. h. mit konstanter Steigung und konstanter Breite) mit gleichen Abmessungen abnimmt. Mit einer solchen Konstruktion kann einerseits die Leistungsfähigkeit von Antenne 1 verbessert werden, weil die Energieübertragung besser gewährleistet ist, und andererseits die Bandbreite von Antenne 1 erhöht werden.
Mit dieser Konstruktion kann nämlich in der Spiralantenne 2 eine weitgehend trapezförmige Verteilung des Stroms erreicht werden. So werden der Strahlungswiderstand der Antenne und demzufolge ihre Leistungsfähigkeit und ihre Bandbreite erhöht.
In dem in 1 gezeigten Beispiel stehen die Windungen von Wendel 8 in der Spitze 8A miteinander in Berührung, so dass man in der Spitze 8A eine kontinuierliche, metallische Fläche erhält. So wird die Spitze 8A kapazitiv, so dass eine nahezu trapezförmige Verteilung des Stroms und die damit verbundenen Vorteile erreicht werden können. Unmittelbar vor der Spitze 8A verlaufen die Windungen von Wendel 8 sehr eng, ohne sich jedoch gegenseitig zu berühren. Die realisierte Kapazität wird somit induktiv, was ihren scheinbaren Wert erhöht. Außerdem werden dadurch, dass an der Spitze der Spiralantenne 2 eine Kapazität erzeugt wird, die kapazitive Kopplung und die Anpassung zwischen der kapazitiven Kopplung und der ausziehbaren Litze 3 erleichtert und verbessert.
Somit erhält man mit der Wendel mit variabler Steigung optimale Anpassungs- und Kopplungsbedingungen in den beiden Betriebsarten (eingefahrene oder ausgefahrene Litze).
Als Beispiel ist in 6A sehr schematisch eine Spiralantenne 62 mit konstanter Steigung und Breite nach dein bisherigen Stand der Technik gezeigt. Die Kurve 63 in 6B zeigt die Stromstärke i in Abhängigkeit von der Höhe h entlang der X-Achse der Spiralantenne 62. Man sieht, dass die Stromverteilung i weitgehend die Form eines Dreiecks besitzt. Schließlich zeigt 6C das äquivalente Schema von Antenne 62 diese Antenne entspricht einer reinen Induktivität 64.
In 7A sieht man sehr schematisch eine Spiralantenne 72, die anstelle der Spiralantenne 2 von 1 verwendet werden könnte. Die Windungen von Antenne 72 sind in der Spitze der Antenne miteinander in Kontakt, so dass ein kontinuierliches Metallisieren erreicht wird. Die Kurve 73 aus 7B, die die Stromstärke i in Abhängigkeit von der Höhe h entlang der X-Achse zeigt, verdeutlicht sehr gut, dass die Stromverteilung zu einer Trapezform tendiert. 7C, die das äquivalente Schema von Antenne 72 darstellt, veranschaulicht, dass letztere einer Reiheninduktivität 74 mit einer Kapazität 75 entspricht.
Ebenso sieht man in 8A sehr schematisch eine Spiralantenne 82, die anstelle der Spiralantenne 2 von 1 verwendet werden könnte. Die Windungen von Antenne 82 stehen an der Spitze der Antenne miteinander in Berührung, so dass ein kontinuierliches Metallisieren erreicht wird, und verlaufen unmittelbar vor Erreichen der Spitze in engem Abstand zueinander, ohne jedoch einander zu berühren. Der Rest der Wendel weist eine konstante Steigung auf. Die Kurve 83 von 8B, die die Stromstärke i in Abhängigkeit von der Höhe h entlang der X-Achse zeigt, verdeutlicht sehr gut, dass die Stromverteilung (im Vergleich zu 7B) mehr und mehr zu einer Trapezform tendiert. 8C, die das äquivalente Schema der Antenne 82 zeigt, veranschaulicht, dass die Antenne einer ersten Induktivität 84 (entsprechend dem Teil der Wendel mit konstanter Steigung) in Reihe mit einer zweiten Induktivität 85 (entsprechend dem Teil der Wendel mit enger Steigung) und einer Kapazität 86 (entsprechend der Spitze der Wendel, in der sich die Windungen berühren) entspricht.
Entsprechend einer vorteilhaften Perfektionierung der vorliegenden Erfindung und um den Strahlungswiderstand einer Spiralantenne wie jener, die in 7A oder in 8A gezeigt ist, noch zu erhöhen, d. h. ihre Überspannung noch zu steigern, optimiert man die Breite der Leiterbahn, die die Wendel darstellt, um die Fläche zu vergrößern, die von der Stromverteilung gebildet wird. So erhält man eine noch höhere Leistungsfähigkeit und Bandbreite für die Antenne gemäß der Erfindung.
Die in 1 gezeigte Spiralantenne 2 veranschaulicht die Prinzipien, die dargelegt wurden. Sie ist schematisch in 3A veranschaulicht und in 3B durch die entsprechende Kurve 33 ergänzt, die die Stromstärke i in Abhängigkeit von der Höhe entlang der X-Achse zeigt. Es ist zu bemerken, dass die Fläche zwischen der Kurve 33 und den Koordinatenachsen im Vergleich zu der entsprechenden Fläche in den 7B oder 8B noch größer ist. Damit erhöhen sich der Strahlungswiderstand und somit die Leistungsfähigkeit und die Bandbreite der Antenne.
In den Abbildungen 4 und 5 sind die äguivalenten Schemata von Antenne 1 gezeigt, wenn sich die ausziehbare Litze 3 in eingezogener bzw. ausgefahrener Position befindet.
In 4:

– zeigt C₁ die kumulierte, ergänzte Kapazität einerseits durch Element 15 in der Spitze 3A der ausziehbaren Litze 3 und andererseits durch den kapazitiven Teil in der Spitze 8A von Wendel 8; Teil C₁ entsprechend Element 15 der Litze 3 ergänzt bzw. vervollständigt die Wirkung der kapazitiven Spitze 8A von Wendel 8,
– zeigt L_H die erhöhte Induktivität aufgrund der engen Anordnung der Windungen unmittelbar vor der Spitze 8A von Wendel 8,
– zeigt L_B die geringe Induktivität des unteren Teils von Wendel 8; L_B ist gegenüber L_H , vernachlässigbar,
– ist C₂ eine Streukapazität am unteren Teil von Wendel 8; sie ist vernachlässigbar, weil L_B gegenüber L_H sehr klein ist ;

In 5 hat der Teil C₁ , der durch Element 15 in der Spitze 3A der ausziehbaren Litze 3 hinzukommt, keine Auswirkungen mehr, wenn sich die Litze 3 in ausgefahrener Position befindet und der Teil von C₁ , der durch die Spitze 8A von Wendel 8 hinzukommt, wurde in der Koppelkapazität C₃ der ausziehbaren Litze 3 mit der Spiralantenne 2 berücksichtigt; diese Kopplung ist hoch und neigt dazu, die Wirkung von L_H zu reduzieren, was die Kapazität Ca kompensiert, die durch die ausgefahrene Litze 3 ergänzt wurde, und dem Effekt der Antenne von Litze 3 im Verhältnis zur Außenumgebung entspricht.
Dadurch, dass die Höhe von Antenne 1 durch Ausfahren der ausziehbaren Litze 3 vergrößert wird, verbessern sich bekannterweise die Leistungsfähigkeit der Antenne und ihr Strahlungswiderstand.
Es ist festzustellen, dass sich die ausziehbare Litze 3 nicht unbedingt außen an der Spiralantenne 2 befinden muss; wenn der Auflagedorn hohl ist, kann sich die ausziehbare Litze nämlich auch innen im Dorn 7 befinden, was den Vorteil hat, dass zusätzlicher Platz eingespart wird.
In den 10 und 11 sind darüber hinaus mögliche Varianten für die ausziehbare Litze 3 zu sehen.
10 zeigt genauer gesagt eine brauchbare Variante anstelle von Band 12 der ausziehbaren Litze 3 der 1, 2 und 9 (das Element 15 ist in 10 nicht gezeigt). Anstelle eines Metallbandes 12 wird eine stromführende Metallleitung 1012 verwendet, die so angeordnet ist, dass sie eine gezackte Linie auf einem Film aus Isoliermaterial bildet, das einen Teil des Überzugs 13 bildet. Die Leitung 1012 ist in den Überzug 13 eingebettet. Durch einen solchen Aufbau kann die effektive Länge der ausziehbaren Litze 3 gekürzt werden, wobei man gleichzeitig eine elektrische Länge gleich der halben Wellenlänge beibehält. So kann der Platzbedarf für die ausziehbare Litze 3 im Gehäuseinnern 5 des Funktelefons verringert werden. Wie bei dem Band 12, kann man darüber hinaus Element 15 im oberen Teil von Litze 3 eventuell benutzen, um den gleichen Effekt wie oben beschrieben zu erhalten.
Nach einer anderen, möglichen Variante für die ausziehbare Litze 3, die in Abbildung 11 veranschaulicht ist (Element 15 ist auf diesen Abbildungen nicht gezeigt, kann aber ebenfalls mit der Variante, die darin gezeigt ist, verwendet werden), kann man anstelle von Band 12 einen Metalldraht 1112 in Form einer flachgedrückten Feder verwenden, der den Effekt einer Ziegel ohne Kontakt zwischen den Windungen hervorruft.
Die Feder 1112 ist ebenfalls in einen Überzug 13 aus einem Isoliermaterial eingebettet und die Vorteile, die dies bringt, sind identisch mit den Vorteilen, die man im Zusammenhang mit der Leitung 1012 erhält.
Alle diese Konstruktionen für die ausziehbare Litze 3 (Band 12, Leitung 1012, Feder 1112) ermöglichen es, den Platzbedarf für die ausziehbare Litze 3 im Funktelefongehäuse 5 mehr oder weniger zu reduzieren, so dass für andere, unerlässliche Elemente des Funktelefons mehr Raum bleibt. Das Isoliermaterial, das den Überzug 13 darstellt, wird ausgewählt, so dass es der Litze 3 eine gewisse Elastizität verleiht und um eine ausreichende mechanische Festigkeit zu gewährleisten, damit der Metallteil, den sie umschließt, geschützt ist.
Nach einer möglichen Perfektionierung der ausziehbaren Litze 3, insbesondere bei Verwendung des Bandes 12, wird der Metallteil oben an der Litze 3 unmittelbar vor dem kapazitiven Element 15 durch eine induktive Konstruktion 16 mit letzterem verbunden. Dadurch kann die Effektivität der ausziehbaren Litze in ausgefahrener Position verbessert werden.
Wir werden nun die Herstellung einer Spiralantenne gemäß der Erfindung näher erläutern.
Wie bereits angegeben, können die Spiralantenne 2 sowie sämtliche beschriebenen Varianten durch Metallüberzug über einem Auflagedorn 7 hergestellt werden. Die Wendel kann man dabei durch jede herkömmliche Methode erreichen (Metallisieren und anschließend Serigraphie, Metallisieren und anschließend Abdecken und Photolithographie entsprechend der in der Patentanmeldung EP-0 465 658 etc .... beschriebenen Methode).
Die Wendel kann auf der Außenfläche oder Innenfläche eines Dorns aus Isoliermaterial ausgeführt werden (wenn es sich dabei um einen röhrenförmigen Dorn handelt). Wenn die Wendel 8 auf der Außenfläche des Dorns 7 (wie in 1 gezeigt) ausgeführt wird, wird das Metallisieren vorzugsweise mit einem Schutzüberzug (nicht abgebildet) abgeschlossen.
Wenn man im Innern eines Auflagedorns ein Metallisieren vornimmt, sollte die Wandstärke des Dorns vorzugsweise gering sein, um eine eventuelle kapazitive Kopplung mit einer ausziehbaren Litze zu erleichtern. Außerdem könnte es erforderlich sein, die Widerstandsfähigkeit der Spiralantenne, die man auf diese Art und Weise erhalten hat, zu gewährleisten, indem man in den Dorn ein beliebiges Verstärkungsteil aus Isoliermaterial einschiebt.
Die vorgeschlagene Herstellungsmethode für die Wendel 8 durch Metallisieren ist vorteilhaft, da die Spiralantenne 2 damit sehr kompakt wird und ihr Platzbedarf im Innern des Funktelefongehäuses 5 sehr gering ist. Außerdem ist der auf diese Art und Weise realisierte Streubereich der Wendel im Vergleich zur Verwendung eines Wickeldrahtes besser.
Außerdem ist der Einsatz dieser Methode im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhaft, da man damit leicht eine Wendel mit variabler Steigung und variabler Breite herstellen kann. Man muss nämlich verstehen, dass die Herstellung einer solchen Wendel mit Hilfe eines Wickeldrahtes aus Metall wesentlich komplexer, wenn auch durchführbar ist.
Nach einer gemäß dieser Erfindung für das Herstellungsverfahren der Spiralantenne vorgeschlagenen Variante kann man anstelle eines Metallisierens direkt auf einem Dorn, der die erforderliche Form hat, über einer glatten, weichelastischen, dünnen Schicht 20 einen Metallüberzug anbringen (siehe 14A). Die weichelastische, dünne Schicht 20 kann insbesondere aus Kapton, Mylar oder Duroid (eingetragene Marken) bestehen. Ihre Form entspricht dabei der endgültigen Form, die aus jener Form entwickelt wurde. die die Spiralantenne haben soll. Anschließend werden die nicht benötigten Teile des Metallisierens durch Serigraphie, Photolithographie oder auf andere Art und Weise entfernt, so dass man ein Muster 21 erhält: durch Zusammenfügen der beiden einander gegenüberliegenden Seiten 20C und 20D der Schicht 20 erhält man sodann eine Wendel der gewünschten Steigung und Breite.
Die dünne Schicht 20 weist zu diesem Zweck metallisierte Bohrungen 22 und auf der das Muster 21 tragenden, gegenüberliegenden Seite um die metallisierten Bohrungen 22 herum metallisierte Plättchen 23 (siehe 14B) auf, die den Stromdurchgang durch die Einheit gewährleisten sollen.
Die dünne Schicht wird durch Schweißen an einen Dorn (nicht abgebildet) in der gewünschten Form (siehe 14B) aufgetragen.
Diese Methode hat den Vorteil, dass sie leicht umgesetzt werden kann (der Überzug auf einer ebenen Fläche ist leichter anzubringen als auf einer Rotationsfläche bzw. Umdrehungsfläche) und dass man der Spiralantenne eine beliebige Form verleihen kann (kegelstumpfartig. zylindrisch, mit rechteckigem Querschnitt, etc. ...).
In 14A sieht man darüber hinaus, dass die dünne Schicht 20 in ihrem oberen Teil eine rechteckige "Nase" 24 mit einer Fläche unterhalb der Schicht 24 aufweist, auf der man ebenfalls ein Metallisierungsmuster 25 erkennen kann, das einen ausgefüllten Mittelteil 26 besitzt, der von Windungen 27 umgeben ist. Diese Nase 24 wird beim Aufbringen der dünnen Schicht 20 auf einer Quaderform mit abgerundeten Kanten im rechten Winkel umgebogen. Der ausgefüllte Mittelteil 26 stellt somit die kapazitive Spitze der Spiralantenne dar und die Windungen stellen den Teil mit der erhöhten Induktivität dar.
Wenn man nur eine Kapazität in der Spitze verwenden will (siehe 7A), kann die Nase 24 durch ein Vollmetallisieren ganz metallisiert werden.
Mit der unteren Abweichung 28 in der dünnen Schicht 20 soll die Verbindungslasche mit dein Koaxial-Anschlusskabel realisiert werden.
Sämtliche Varianten, die für die Antenne gemäß der Erfindung beschrieben worden sind. weisen eine Versorgung mittels Koaxialkabel auf wobei dieses Koaxialkabel einerseits an die Spiralantenne und andererseits an den Sende-/Empfänger des Funktelefons angeschlossen ist, mit dem die Antenne gemäß der Erfindung in Verbindung steht.
Die Versorgung der Antenne gemäß der Erfindung kann auch auf andere Art und Weise erfolgen. So ist in den 13A und 13B eine mögliche Variante für die Spiralantenne 2 von 1 gezeigt. Hier besitzt die Wendel 138 zwei Teile 138A und 138B. Der Teil 138A besteht aus einem Metallüberzug 1381 – zum Beispiel an der Außenfläche von Dorn 7 – mit variabler Breite und Steigung, so dass genauso wie in 1 eine kapazitive Spitze und eine erhöhte Induktivität realisiert werden können. Teil 138B besitzt auf der Außenfläche einen Metallüberzug 1382, der die Verlängerung des Metallüberzugs 1381 darstellt, allerdings mit konstanter Steigung und Breite, und einen entsprechenden Metallüberzug 1383 an der Innenfläche von Dorn 7 (röhrenförmig) gegenüber Metallüberzug 1382 und breiter als letzterer.
Die elektrische Länge von Teil 138A beträgt ungefähr ein Viertel der Wellenlänge; ebenso verhält es sich für den Teil 138B.
Die entsprechende Kurve 133, die die Stromstärke i in Abhängigkeit von der Höhe h entlang der X-Achse für die Spiralantenne 132 liefert, ist in 13C gezeigt.
Der untere Teil der Spiralantenne 132 dient somit gleichzeitig als Strahlungselement (Metallisierungen 1381 und 1382) und als Versorgungsleitung (1382 und 1383), wobei der Metallüberzug 1383 der Masseleitung, d. h. dem Außenleiter des Koaxial-Anschlusskabels, und der Metallüberzug 1382 dem Kern des Koaxial-Anschlusskabels entspricht (wenn sich der Metallüberzug 1381–1382 an der Innenfläche von Dorn 7 befindet, befindet sich der Metallüberzug 1383 natürlich an der Außenfläche).
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Spiralantenne gemäß den 13A und 13B kann es sich um eines der oben beschriebenen Verfahren handeln. Man kann die Antenne 132 auch durch Bewicklung herstellen, obwohl dies wesentlich schwieriger ist.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsarten beschränkt.
Insbesondere muss die Antenne gemäß der Erfindung nicht unbedingt eine ausziehbare Litze besitzen. Eine solche Litze hat nämlich nur den Zweck, dass die Antenne unter jeglichen Bedingungen funktioniert und eine solche Spezifikation ist nicht immer gegeben.
Außerdem stellt die Anordnung der Antenne gemäß der Erfindung im Verhältnis zum Funktelefongehäuse nur ein Beispiel dar. Andere Anordnungen sind möglich, ohne dass man sich dadurch aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung entfernt.
Dadurch, dass man ein Metallüberzugsverfahren zur Herstellung der Spiralantenne gemäß der Erfindung verwendet, können in der Antennenspitze außerdem leicht Stromkreise mit nicht stationären oder eingegrenzten Leitungskonstanten oder auch zusätzliche Impedanzkorrekturelemente realisiert werden.
Bei dieser Erfindung geht es im wesentlichen um die Herstellung einer Wendel mit variabler Steigung, die in Richtung der Spitze der Spiralantenne abnimmt, und mit einem Draht, dessen Breite in Richtung Spitze abnimmt.

Claims

Antenne (1) für tragbares Funkgerät, insbesondere mit einer Spiralantenne (2), die an ihrem Fußpunkt an einen Sende-Empfänger gekoppelt ist, wobei die Steigung der Wendel (8) aus einem leitenden Material, das die genannte Spiralantenne (2) darstellt, je nach Höhe der Wendel variabel ist, und vom Fußpunkt (8B) der genannten Spiralantenne bis zu ihrer Spitze (8A) abnimmt, und die elektrische Länge der Wendel (8) im wesentlichen gleich der Hälfte der Wellenlänge ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel (8) aus einem Draht aus leitendem Material besteht, dessen Breite von dem Fußpunkt der Spiralantenne bis zu ihrer Spitze abnimmt.
Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Wendel (8) an der Spitze der Spiralantenne (2) derart miteinander in Berührung stehen, dass eine kontinuierliche Fläche an leitendem Material entsteht, so dass die Spitze (8A) kapazitiv ist.
Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Wendel unmittelbar vor der kapazitiven Spitze (8A) sehr eng sind, ohne sich dabei zu berühren, so dass eine höhere Induktivität erzeugt wird, als sie in der restlichen Wendel (8) herrscht.
Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Teil der Wendel (8) eine konstante Steigung besitzt.
Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel an ihrer Spitze einen Stromkreis aus nicht stationären oder eingegrenzten Leitungskonstanten besitzt.
Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel (138) an einer Stelle ein Koaxialelement (138B) mit einem zentralen Kern (1382) und einem Außenleiter (1383) aufweist, wobei das Koaxialelement (138B) von dem Fußpunkt der Wendel (138) ausgeht und eine elektrische Länge nahezu gleich einem Viertel der Wellenlänge hat, der Kern (1382) sich bis zur Spitze der Wendel (1381) hin verlängert und das Koaxialelement (138B) mit dem Koaxial-Anschlusskabel der Spiralantenne (132) verbunden ist.
Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie neben der Spiralantenne eine ausziehbare Halbwellen-Litze (3) besitzt, die an dem tragbaren Funkgerät montiert ist und kapazitiv an die Spiralantenne (2) gekoppelt werden kann, wenn sie ausgefahren ist, und von der Spiralantenne (2) abgekoppelt werden kann, wenn sie eingezogen bzw. eingefahren ist, wobei die Richtung der Litze (3) im wesentlichen parallel zur Achse (X) der Wendel (8) verläuft.
Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ausziehbare Litze (3) in ihrem oberen Teil (3A) vor dem Litzenende (3) ein kurzes Ende (15) aus leitendem Material aufweist.
Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das metallische Ende (15) orthogonal zur Richtung der Litze (3) erstreckt und durch einen induktiven Teil (16) mit der Litze elektrisch verbunden ist, wobei das Ganze in einen Überzug aus Isoliermaterial (13) eingebettet ist.
Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Litze (3) aus einem Band (12) aus leitendem Material mit abgeflachtem Querschnitt besteht und in einen Überzug aus Isoliermaterial (13) eingebettet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Litze (3) aus einer weichelastischen, dünnen Isoliermaterialschicht (13) besteht, in die eine stromführende Leitung mit gezackter Struktur (1012) eingebettet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Litze (3) aus einer weichelastischen, dünnen Isoliermaterialschicht (13) besteht in die ein stromführender Leiter (1112) in Form einer flachgedrückten Feder eingebettet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ausziehbare Litze (3) im Innern der Wendel (8), die die Spiralantenne (2) bildet, angeordnet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese ausziehbare Litze (3) außen an der Wendel (8), die die Spiralantenne (2) bildet, angeordnet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ausziehbare Litze (3) in eingezogener Position innerhalb des Funkgerätes von einem Abschirmblech aus Metall (141) vollständig umgeben ist.
Verfahren zur Herstellung einer Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wendel (8) durch einen Metallüberzug auf der Außenfläche eines Auflagedorns (7) aus Isoliermaterial erhält.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Metallüberzug mit einer Schutzschicht überzogen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wendel durch einen Metallüberzug auf der Innenfläche eines röhrenförmigen Auflagedorns aus Isoliermaterial erhält.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagedorn eine geringe Stärke hat.
Verfahren zur Herstellung einer Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wendel (8) durch das Anbringen von Metallstegen (21) an einer nahezu ebenen, weichelastischen, dünnen Schicht erhält. die der Form entspricht, die aus der endgültigen Form, die die Wendel erhalten soll, entwickelt wird, anschließend Zusammenfügung der beiden einander gegenüberliegenden Enden (20C, 20D) der weichelastischen, dünnen Schicht (20) durch Schweißen, so dass man eine Spiralform der Metallstege und einen Stromdurchgang erhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn zylindrisch, kegelstumpfartig oder quaderförmig ist und abgerundete Kanten hat.
Tragbares Funkgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Antenne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 besitzt, wobei diese Spiralantenne (2) im oberen Teil eines Gehäuses (5), das zu diesem tragbaren Funkgerät gehört, angeordnet ist.
Tragbares Funkgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Antenne (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 15 besitzt, wobei diese Spiralantenne (2) im oberen Teil eines Gehäuses (5), das zu diesem tragbaren Funkgerät gehört, angeordnet ist, und die ausziehbare Litze (3) sich in eingezogener Position in einer Aufnahme (14), die zu dem Gehäuse (5) gehört, befindet und im oberen Teil des Gehäuses (5) erscheint, wenn sie ausgefahren ist.