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Die Erfindung betrifft Kommunikationsgeräte, insbesondere
Radiosignal-Kommunikationsgeräte,
die in Verbindung mit Geräten
genutzt werden, welche Radiofrequenz-Interferenz emittieren.
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Der gegenwärtige Trend bei elektronischen Produktlinien
besteht in einer reduzierten Größe und verbesserten
Transportabilität.
Laptop- und Palmtop-Computer sind Beispiele für diesen Trend. Kleinere Geräte sind
für Verbraucher
typischerweise attraktiver. Die Transportabilität, beispielsweise mit Hilfe
von Batterieenergiequellen, unterstützt in Kombination mit der
kleinen Größe ein breites
Spektrum von persönlichen
Anwendungen. Viele solcher Geräte
arbeiten jedoch bei ausreichend hohen Frequenzen und Energieniveaus,
so daß Radiofrequenz-Interferenz oder
Radiofrequenz-Rauschen erzeugt wird, welches eine Radiosignal-Kommunikation in der
Nähe beeinflußt. Solche
Geräte
werden per Gesetz geregelt und müssen
oft abgeschirmt sein, um die Emission von Radiosignal-Interferenz
zu vermeiden. Auch mit einer Abschirmung ist es in praktischer Hinsicht
schwierig, Radiofrequenz-Interferenz in unmittelbarerer Nähe einer
Computereinrichtung zu eliminieren.
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Tragbare Computereinrichtungen können Teil
eines Kommunikationssystems sein, welches mit Hilfe eines Radiosignals
arbeitet. Die Nutzung von Radiosignalen als eine Kommunikationsverbindung unterstützt weiter
die Transportabilität
und vergrößert den
Bereich von Anwendungen, die für
solche Geräte verfügbar sind.
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Wenn ein Radiosignal-Interferenz
erzeugendes Gerät,
zum Beispiel mit einer tragbaren Computereinrichtung, die ein Radiosignal-Empfangsgerät umfaßt, beispielsweise
zum Ausbilden einer drahtlosen Fernverbindung zu der tragbaren Computereinrichtung,
kombiniert wird, muß die
Interferenz mit der Radiosignal-Kommunikation minimiert werden,
um ein nützliches
und zuverlässiges
Produkt auszubilden.
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Weil für viele Computereinrichtungen
der überwiegende
Teil der Energie eher elektrisch als magnetisch ist, ist eine Streukapazität oft das
primäre Medium
zum Koppeln der Energie von der Hochfrequenz-Computereinrichtungsschaltung
auf die Antenne. Eine Computereinrichtung umfaßt interne Schaltungstechnik
mit Leitern bzw. Drähten
und Elementen mit variierender Spannung, die bei Radiosignal-Frequenzen
arbeiten. Solche Schaltungsaktivität erzeugt Radiofrequenz-Interferenz,
das heißt
RF-Energie, in der Nähe
der Computereinrichtung. Eine Lösung
für dieses
Problem der Streukapazität
besteht in der physikalischen Trennung der Antenne, das heißt des aktiven
Teils der Antenne, relativ von der Computereinrichtung. Dieses minimiert
die Streukapazität,
wodurch die Größe der kapazitiven
Kopplung zwischen der Computereinrichtung und der Antenne minimiert
wird. Leider ist die erforderliche Längenausdehnung der Antenne
oft größer als
dies für
ein tragbares Gerät
gewünscht
ist.
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Eine zweite potentielle Lösung des
Problems der Radiofrequenz-Interferenz ist die Nutzung einer elektrischen
Dipolantenne mit Differenzeinspeisungen. Eine geeignete Positionierung
der Dipolantenne relativ zu der umgebenden Radiofrequenz-Interferenz
beseitigt Interferenz mittels des Ausgleichens der Streukapazität. Leider
kann dieses nicht für
jede Richtung gemacht werden, und einige Quellen elektrischer Feldenergie
verbleiben als Quellen von Interferenz. Die Notwendigkeit, daß der Nutzer
der Computereinrichtung die Orientierung der Dipolantenne exakt
einstellt, kann jedoch eine ungewünschte Produktanforderung sein.
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Herkömmliche Schleifenantennen können genutzt
werden, leiden jedoch unter Interferenz aufgrund von kapazitiver
Kopplung von RF-Energie als Folge der Orientierung und der Position
relativ zu der Computereinrichtung.
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Bei der Vorgabe eines Produkts mit
einer kleinen Gesamtgröße ist es
wünschenswert,
große Elemente,
beispielsweise herkömmliche
Antennen, das heißt
große
Antennen, zu vermeiden. Leider verhindert die Nutzung einer Radiosignal-Kommunikationsverbindung
und der zugehörigen
Antenne oft diese Designkriterien, das heißt, das unvermeidliche Vorhandensein
von Radiosignal-Interferenz verlangt eine große Trennung zwischen der Computereinrichtung
und der Antenne. Es wäre
deshalb wünschenswert,
eine kleine, kostengünstige
Antenne zu haben, die bei der Anwesenheit von Radiofrequenz-Interferenz
im elektrischen Feld, die in und um Computereinrichtungen registriert
wird, zuverlässig
arbeitet.
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US-A-5,225,847 und
DE 9201543U1 offenbaren jeweils eine Antenne
zum Empfangen einer Radiofrequenz bei einer gewünschten Frequenz, mit einer
Flächenantennen-Schleifenstruktur,
die für
die gewünschte
Frequenz abgestimmt ist, und einem magnetischen Aufnahmegerät, welches
koplanar zu der Antennen-Schleifenstruktur und innerhalb der Antennen-Schleifenstruktur
angeordnet ist, um an Anschlüssen
des magnetischen Aufnahmegeräts
ein Radiosignal zu liefern.
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Nach einem Aspekt der Erfindung ist
eine Antenne zum Empfangen eines Radiosignals bei einer gewünschten
Frequenz mit den folgenden Merkmalen geschaffen: einer Flächenanten nen-Schleifenstruktur,
die auf die gewünschte
Frequenz abgestimmt ist; und einer magnetischen Abnahmeeinrichtung,
die koplanar zu der Antennen-Schleifenstruktur und innerhalb der
Antennen-Schleifenstruktur zum magnetischen Koppeln an die Antennen-Schleifenstruktur
angeordnet ist, um an Anschlüssen
der magnetischen Abnahmeeinrichtung ein Radiosignal zu liefern.
Die Antenne ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen-Schleifenstruktur
zwei Reihen-Kapazitäten
umfaßt,
die in diametral entgegengesetzten Positionen um die Antennen-Schleifenstruktur
angeordnet sind.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat jeder
der Kondensatoren den doppelten Wert des Werts einer ausgewählten Kapazität, die zum
Abstimmen der Antennen-Schleifenstruktur auf die gewünschte Frequenz
notwendig ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist jeder der Kondensatoren ein Varaktor, und die
Antennen-Schleifenstruktur ist mit Hilfe des Anlegens einer Abstimmspannung
an die Varaktoren auf eine gewünschte
Frequenz selektiv abgestimmt.
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Zweckmäßig ist die magnetische Abnahmeeinrichtung
mit Hilfe von Induktoren induktiv an die Antennen-Schleifenstruktur
gekoppelt, welche die Leitung von Radiofrequenzenergie zwischen
der Antennen-Schleifenstruktur und der magnetischen Abnahmeeinrichtung
blokkieren, und die Abstimmspannung ist an die Anschlüsse der
magnetischen Abnahmeeinrichtung angelegt.
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Vorzugsweise ist das magnetische
Abnahmegerät
eine magnetische Abnahmeschleife, die relativ zu der Antennen-Schleifenstruktur
zentral angeordnet ist.
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Die Antennen-Schleifenstruktur und
die magnetische Abnahmeeinrichtung können als Leiterbahnen auf einer
Leiterplatte implementiert sein.
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Die Erfindung stellt weiterhin ein
Radiosignal-Empfangsgerät
mit einer erfindungsgemäßen Antenne
und einem Radioempfänger
zur Verfügung, der
an die Anschlüsse
der magnetischen Abnahmeeinrichtung gekoppelt ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine
Computereinrichtung, welche störende
elektrische Feldenergie erzeugt, und eine Antenne mit verminderter
Empfindlichkeit für
die störende
elektrische Feldenergie;
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2 weitere
Details der Antenne nach 1,
die auf einer Leiterplatte implementiert ist;
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3A-3C eine
herkömmliche
Antennenstruktur und verschiedene relative Orientierungen zu einem
störende
elektrischen Feld, wie es beispielsweise von einer benachbarten
Computereinrichtung erzeugt wird;
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4 einen
leitenden Ring innerhalb eines tangentialen elektrischen Feldes
und eine Abschirmung, die hierdurch in der inneren, planaren Fläche des
leitenden Rings gebildet ist;
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5 eine
schematische Darstellung einer Antennenstruktur mit einer Antennenschleife
mit einer Reihenkapazität,
die eine ausgewählte
Resonanzfrequenz erzeugt, und einer magnetischen Abnahmeschleife
innerhalb und koplanar zu der Antennenschleife;
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6 eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Antenne,
einschließlich
der Nutzung einer Trennkapazität
beim Ausbilden einer festen Resonanz- oder Abstimmfrequenz; und
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7 eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung, einschließlich
einer variablen Trennkapazität zum
Ausbilden einer ausgewählten
Resonanzfrequenz mit Hilfe des Anlegens einer Gleichstrom-Abstimmspannung.
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1 zeigt
eine kleine, tragbare Computereinrichtung 10, beispielsweise
eine tragbare Laptop-Computereinrichtung, mit einer Anzeige 12 und einer
Tastatur 14. Die Schaltungstechnik der Einrichtung 10 arbeitet
bei einer ausreichend hohen Frequenz, um Radiofrequenz-Interferenz (RFI) 16 zu
erzeugen, primär
elektrische Feldinterferenz. Die Einrichtung 10 umfaßt weiterhin
Radiosignal-Empfangsschaltungstechnik, das heißt einen Empfänger 18 und
eine kleine Hoch-Q-Schleifenantenne 20.
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In 2 ist
eine Antenne 20 auf einer Leiterplatte 22 implementiert
und koppelt an den Empfänger 18 mit
Hilfe eines Koaxialkabels 24, was in 2 zur besseren Darstellung der Schleifenantenne 20 abgekoppelt
ist. Die Antenne 20 umfaßt eine Antennenschleife 30 und
eine innere magnetische Abnahmeschleife 32. Die magnetischen
Flüsse
des auftreffenden Radiosignals, die durch das Innere der Antennenschleife 30 gelangen,
erregen einen gleichmäßigen oszillierenden
Strom um die Antennenschleife 30, was zur Erzeugung eines
konzentrierten magnetischen Flusses innerhalb und um die Antennenschleife 30 führt. Die
Antennenschleife 30 schirmt ihre planare Innenfläche gegen
störende
tangentiale elektrische Felder ab. Ein konzentrierter magnetischer
Fluß,
der von dem von der Antennenschleife 30 empfangenen Radiosignal
abgeleitet ist, existiert jedoch innerhalb des elektrisch abgeschirmten,
planaren Inneren der Antennenschleife 30. Eine magnetische
Abnahmeschleife 32 innerhalb der Ebene der Antennenschleife 30 reagiert
auf den konzentrierten magnetischen Fluß und koppelt RF-Energie in
das Koaxialkabe124.
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Obwohl die Einrichtung 10 primär unter
Bezugnahme auf das Empfangen von Radiosignalen dargestellt und diskutiert
wird, kann sie genutzt werden, um ein Radiosignal auch zu senden.
Wenn die RF-Energie an die Schleife 32 angelegt wird, beispielsweise
mit Hilfe des Kabels 24, wird sie zum Übertragen an die Antennenschleife 30 magnetisch gekoppelt.
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Die Schleifen 30 und 32 sind
Leiterbahnen auf der Leiterplatte 22. Es ist als Vorteil
erkennbar, daß die
Herstellung der Antenne 20 auf der Leiterplatte 22 relativ
kostengünstig
ist. Darüber
hinaus hat der Konstrukteur die wesentliche Kontrolle über Merkmale,
beispielsweise die Größe und die
relative Anordnung, sowohl der Schleife 30 als auch der Schleife 32 auf
der Leiterplatte 22. Die Antennenschleife 30,
eine Kreisstruktur auf der planaren Oberfläche 22a der Leiterplatte 22,
liegt symmetrisch relativ zu einer Symmetrieachse 34. Im
allgemeinen ist die Antennenschleife 30 für VHF oder
niedrigere Frequenzen im Durchmesser so groß wie möglich, wobei Gesamtgröße- und
Gesamtkonstruktionsbedingungen der Computereinrichtung 10 zu
beachten sind. Die magnetische Abnahmeschleife 32 liegt
auch auf der planaren Oberfläche 22a,
das heißt
sie ist koplanar mit der Antennenschleife 30 und liegt
außerhalb der
Achse 34, was später
im Detail diskutiert wird. Eine Größenvariation der magnetischen
Abnahmeschleife 32 erfüllt
eine Impedanzanpassung zwischen der Antennenschleife 30 und
dem Koaxialkabe124 mit Hilfe des Variierens der Anzahl der magnetischen
Flußlinien,
die durch das Innere der magnetischen Abnahmeschleife 32 gelangen.
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Die Antennenschleife 30 umfaßt einen
Nullpunkt 30a und eine Unterbrechung 30b, die
beide entlang der Symmetrieachse 34 gebildet sind. Eine ausgewählte Reihenkapazitätsgröße über die
Unterbrechung 30b stimmt die Antenne 20 ab. Speziell
ist ein Hoch-Q-Kondensator 40 in Reihe über der Unterbrechung 30b angeordnet
und begrenzt den Bereich einer Kapazitätsveränderung über die Unterbrechung 30b und
verbessert das Q für
die Antenne 20. Ein Paar an gepaßter variabler Spannungskondensatoren
(Varaktoren) 42, die im einzelnen mit 42a und 42b bezeichnet
sind, liegt ebenfalls in Reihe über
der Unterbrechung 30b, wobei eine Leiterbahn 44 dazwischen
angeordnet ist. Eine ausgewählte
Gleichstrom-Spannung, die an der Bahn 44 geliefert wird, stimmt
die Antenne 20 auf eine ausgewählte Radiosignal-Frequenz ab.
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Die Gleichstrom-Abstimmspannung kommt mit
Hilfe des Mittelleiters 24a des Koaxialkabels 24 an.
Eine Leiterbahn 46 koppelt die Bahn 44 an einen Induktor 48,
und eine Leiterbahn 50 koppelt die entgegengesetzte Seite
des Induktors 48 an die magnetische Abnahmeschleife 32.
Jede der Bahnen 46 und 48 als auch ein Induktor 50 liegen
entlang der Symmetrieachse 34. Der Induktor 48 blockiert
Radiosignal-Energie, die in der Bahn 44 vorhanden ist und von
einer Asymmetrie der Varaktoren 42 resultiert, von dem
Eindringen in die magnetische Abnahmeschleife 32, erlaubt
jedoch das Liefern der Gleichstrom-Abstimmspannung an der Bahn 44.
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Die magnetische Abnahmeschleife 32 umfaßt eine
Unterbrechung 32a. Eine erste Seite der Unterbrechung 32a definiert
einen Anschluß 60,
der entlang der Symmetrieachse 34 liegt. Die zweite Seite
der Unterbrechung 32a koppelt durch einen Kondensator 62 an
einen Anschluß 64,
der in 2 als zwei Kopplungspunkte 64a und 64b dargestellt
ist, die die Symmetrieachse 34 überbrücken. Der Kondensator 62 blockiert
die Gleichstrom-Abstimmspannung, jedoch nicht das Radiosignal mit
hoher Frequenz. Zum Koppeln des Koaxialkabels an die Antenne 20 liegt
das Kabel 24 entlang der Symmetrieachse 34, wobei
der Mittelleiter 24a an den Anschluß 60 und der Abschirmkondensator 24b an
den Anschluß 64 elektrisch
angelegt sind, speziell mit Hilfe eine invertierten U-förmigen Volleiters,
der an die Kopplungspunkte 64a und 64b angelötet ist.
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Die magnetische Abnahmeschleife 32 ist nicht
mittig innerhalb der Schleife 30 angeordnet, um die effektive
Kapazität
zwischen den Schleifen 30 und 32 zu minimieren.
Tatsächlich
kann die Positionierung der Offset-Anordnung der magnetischen Abnahmeschleife 32 experimentell
oder mit Hilfe der Nutzung von Computer-Modelierungswerkzeugen erreicht
werden, welche Endliche-Elemente-Techniken nutzen. Das Ziel einer
solchen Offset-Positionierung
besteht darin, die kapazitive Kopplung von RF-Energie zwischen den
Schleifen 30 und 32 mit Hilfe der Berücksichtigung
der Orte der relativ stärkeren
Signalspannung jeder Schleifenstruktur, das heißt der maximalen Signalspannung
am Anschluß 60 und
keiner Spannung am Anschluß 64 in
Schleife 1 und der maximalen Signalspannung an der Unterbrechung 30b und
keiner Signalspannung im Nullpunkt 30a in Schleife 30,
zu minimieren.
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Die 3A-3C zeigen
eine Wechselwirkung zwischen einer herkömmlichen Schleifenantenne 80 und
einem umgebenden elektrischen Feld 82, welches beispielsweise
von einer in der Nähe
angeordneten Computereinrichtung ausgeht, für drei orthogonale Orientierungen
hierzwischen. In 3A sind Linien des
Feldes 82 senkrecht zu der Schleife 80, das heißt senkrecht
zu der Ebene der Schleife 80. In einer solchen Orientierung
fließen
Ströme
von einer Oberfläche
der Schleife zu der entgegengesetzten Oberfläche, beispielsweise quer von
vorn nach hinten, und als ein Ergebnis des Felds 82 fließen keine Ströme um die
Schleife 80. Bezüglich
von Kontakten 80a und 80b der Schleife 80 ergibt
sich kein Nettostrom. In 3B liegt
das Feld 82 tangential relativ zu der Schleife 80 und
parallel zu einer Symmetrieachse 80c der Schleife 80.
In einer solchen Orientierung fließen Ströme 83a und 83b auf
und ab, aber es ergibt sich zwischen den Kontakten 80a und 80b als Folge
des elektrischen Felds 82 kein Nettostrom. Deshalb stellen
die relativen Orientierungen für
die Schleife 80 und das Feld 82 nach den 3A und 3B keine
Radiofrequenz-Interferenz dar, das heißt durch die elektrischen Felder 82 wird
an den Anschlüssen 80a und 80b kein
Nettostrom induziert.
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3C zeigt
eine Quelle einer Radiofrequen-Interferenz innerhalb der Schleife 80 infolge
eines umgebenden tangentialen elektrischen Feldes 82. Speziell
zeigt 3C eine tangentiale Orientierung
des Felds 82 relativ zu der Schleife 80 und eine senkrechte
Orientierung relativ zu der Symmetrieachse 80c. Ein Stromfluß 84,
im einzelnen Stromflüsse 84a und 84b,
innerhalb der Schleife 80 erzeugen einen Nettostrom durch
die Anschlüsse 80a und 80b, das
heißt
durch einen Empfänger,
wenn sie hieran angeschlossen sind. Der Stromfluß 84b, welcher über eine
Unterbrechung 80b der Schleife 80 gezwungen wird,
verursacht einen Nettostromfluß relativ
zu den Anschlüssen 80a und 80b.
Dementsprechend erzeugt das elektrische Feld 82 für die in 3c dargestellte relative
Orientierung Radiofrequenz-Interferenz in einem Radiosignal, welches
an den Anschlüssen 80a und 80b abgegriffen
wird.
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Deshalb leidet die Schleife 80 nach 3C unter Radiofrequenz-Interferenz relativ
zu dem elektrischen Feld 82, das tangential zu seiner Ebene
und senkrecht zu seiner Symmetrieachse 80 ist. Es wird darauf
hingewiesen, daß jedoch
das Innere der Schleife 80 gemäß 3C gegen
dieses tangentiale, elektrische Störfeld 82 abgeschirmt
ist.
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4 zeigt
einen leitenden Ring in einem tangentialen elektrischen Feld 92 und
im Wege der Analogie die Schirmungswirkung, welche von der Antennenschleife 30 relativ
zu dem störenden
elektrischen Feld 16 geliefert wird. Stromfluß im Außenrand eines
leitenden Rings 90 bis zu einer Ladungsverteilung entlang
des Außenrands
des Rings 90 beseitigt das elektrische Feld innerhalb des
Rings 90, das heißt
innerhalb des Rings 90 existiert kein tangentiales elektrisches
Feld. Dieses bedeutet mit anderen Worten, daß innerhalb der inneren planaren
Fläche 94 des
leitenden Rings 90 kein störendes elektrisches Feld existiert,
wobei alle Orte auf dem Ring 90 auf dem selben Potential
sind. Im Wege der Analogie ergibt sich, daß die Antennenschleife 30 die
magnetische Abnahmeschleife 32 von jeglichen externen elektrischen
Feldern, die hierzu tangential sind, abschirmt, das heißt innerhalb
der Ebene der Schleife 30. Aus Symmetriegründen ergibt
sich, daß senkrechte
elektrische Feldlinien so lange keine Wirkung entfalten wie ein
Differenzsignal erhalten wird.
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Die Antenne stellt somit einen abgeschirmten
Bereich zur Verfügung,
das heißt
eine Abschirmung gegen Störung,
das heißt
Radiofrequenz (RF)-Interferenz eines tangentialen, elektrischen
Feldes, während
innerhalb des abgeschirmten Bereichs ein von dem gewünschten
Radiosignal abgeleiteter konzentrierter magnetischer Fluß zur Verfügung gestellt
wird. Die magnetische Abnahmeschleife 32 innerhalb und
koplanar zu der Antennenschleife 30 kreuzt den konzentrierten
magnetischen Fluß und
liefert Anschlüsse
zum Sammeln der Radiosignal-Energie.
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5 zeigt
schematisch die Nutzung einer umgebenden Antennenschleife 130,
die als eine Abschirmung relativ zu einem äußeren elektrischen Feld 116 wirkt.
Ein Kondensator 140, welcher als eine Unterbrechung in
die Schleife 130 eingebracht ist, wird ausgewählt, um
die Antennenschleife 130 bei einer gewünschten Frequenz zur Resonanz
zu bringen. Die Antennenschleife 130 ist elektrisch klein, das
heißt,
sie ist wesentlich kleiner als die Wellenlänge der gewünschten Frequenz. Eine magnetische Abnahmeschleife 132 liegt
relativ zu der Ebene der Antennenschleife 30 zentral und
innerhalb der Ebene der Antennenschleife 30.
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Der Kondensator 140 ersetzt
die herkömmlichen
Antenneneinspeisepunkte, beispielsweise die Anschlüsse 80a und 80b in
den 3A-3C. Ein ausgewählter kapäzitiver
Wert bildet in Verbindung mit der Induktivität der Schleife 130 eine
ausgewählte Resonanz
für die
Antennenschleife 130 aus. Der innerhalb der Antennenschleife 130 konzentrierte
Magnetfluß ge-langt durch die magnetische
Abnahmeschleife 132 zum Koppeln an Anschlüssen 132a und 132b an
den Empfänger 18,
beispielsweise mit Hilfe eines symmetrischen Kabels. Die Schlei fe 32 kann als
eine lose gekoppelte, sekundäre
Windung eines Transformators betrachtet werden. In dieser Hinsicht ist
die Schleife 132 an die Antennenschleife 130 magnetisch
gekoppelt. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß die Antennenschleife 130 das
Radiosignal empfängt
und infolge der Hoch-Q-Resonanz den Magnetfluß hiervon zum Sammeln mittels
der magnetischen Abnahmeschleife 132 konzentriert.
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Die Anordnung des Kondensators 140 in Reihe
mit der Antennenschleife 130 führt zu einer gewissen Unsymmetrie
des Stromflusses, der aus einem umgebenden tangentialen elektrischen
Feld resultiert. Insbesondere resultieren ein Stromfluß 131a und
ein Stromfluß 131b aus
dem umgebenden elektrischen Feld 116. Weil der Kondensator 140 im
Weg des Stromflusses 131a jedoch nicht im Weg des Stromflusses 131b ist,
ergibt sich eine Stromfluß-Unsymmetrie. Die
Ströme 131a und 131b sind
deshalb wegen des Kondensators 140 bezüglich Phase und Größe nicht
immer gleich. Dieses kann zu einem Netto-Magnetfluß durch
die Schleife 132 führen,
so daß ungewünschter
Weise eine Spannung induziert wird, das heißt eine Interferenz, über den
Anschlüssen 132a und 132b.
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6 zeigt
eine erste Ausführungsform
der Erfindung als eine Lösung
für die
Unsymmetrie eines Stromflusses in der Antenne nach 5. Es ergibt sich als Vorteil, daß sowohl
die Ausführungsform
der Erfindung nach 6 als
auch die Ausführungsform der
Erfindung nach 7 auf
einer Leiterplatte implementiert werden können, wie dieses oben unter
Bezugnahme auf die Antenne nach 2 beschrieben wurde.
In 6 wird eine Abstimmkapazität 240 bei Kondensatoren 240a und 240b geteilt.
Jeder der Kondensatoren 240a und 240b hat einen
doppelten Wert einer ausgewählten
Kapazität,
beispielsweise der des Kondensators 140 in 5, die notwendig ist, um eine Antennenschleife 230 auf
eine ausgewählte
Radiosignal-Frequenz abzustimmen. Eine magnetische Abnahmeschleife 232 ist
symmetrisch, das heißt
mittig, innerhalb der Antennenschleife 230 angeordnet.
Ein in der Schleife 230 induzierter Stromfluß als Folge
des umgebenden elektrischen Felds 216, im einzelnen Stromflüsse 229a und 229b, gelangt
symmetrisch durch die Kapazität 240,
im einzelnen durch die Kondensatoren 240a und 240b.
Der durch die Stromflüsse 229a und 229b erzeugte
Netto-Magnetfluß durch
die magnetische Abnahmeschleife 232 ist deshalb null, und
es existiert keine magnetische Kopplung zwischen der magnetischen Abnahmeschleife 232 und
dem von dem störenden elektrischen
Feld 216 erzeugten Strom 229.
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Ein symmetrisches doppeladriges Kabel 224,
das heißt
ein Kabel mit zwei identischen Signalleitern 224a und 224b,
koppelt einen Empfänger 218 an
Anschlüsse 232a und 232b der
mag netischen Abnahmeschleife 232. In dieser Konfiguration
ist die magnetische Abnahmeschleife 232 zentriert innerhalb
der Schleife 230 und liefert ein von den Anschlüssen 232a und 232b abgegriffenes
Differenzsignal Radiosignalenergie. Diese Antennenanordnung hat
den Vorteil einer Orientierungsfreiheit relativ zu dem störenden elektrischen
Feld 216 und liefert ein Radiosignal, welches wesentlich
weniger empfindlich für
ein störendes
umgebendes elektrisches Feld ist.
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Zusammenfassend erzeugt aus Symmetriegründen ein
senkrechtes elektrisches Feld keine Differenzspannung an den Anschlüssen 232a und 232b.
Das tangentiale elektrische Feld 216 ist gegen die Wechselwirkung
mit der inneren magnetischen Abnahmeschleife 232 mit Hilfe
der äußeren Antennenschleife 230 abgeschirmt,
und deshalb erzeugt das Feld 216 keine Spannungsänderung
an den Anschlüssen 232a und 232b.
Die Ströme 229a und 229b,
die in der Antennenschleife 230 durch das tangentiale elektrische
Feld 216 induziert werden, sind symmetrisch und erzeugen
deshalb keinen Nettofluß durch
die magnetische Abnahmeschleife 232, so daß keine
Spannungsdifferenz an den Anschlüssen 232a und 232b erzeugt
wird.
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7 zeigt
die Einbeziehung variabler Kondensatoren (Varaktoren) und die Anwendung
einer Gleichstrom-Abstimmspannung über das doppeladrige Kabel 224 zum
selektiven Abstimmen der Antennenkonfiguration nach 6. In 7 ersetzen
Varaktoren 237a und 237b die Kondensatoren 240a und 240b,
um eine variabler Kapazität
und hierdurch eine selektiv variable Resonanz in der Antennenschleife 231 auszubilden.
Induktoren 239a und 239b bilden eine Gleichstromkopplung
der magnetischen Abnahmeschleife 233 mit der äußeren Antennenschleife 231 aus.
Die Induktoren 239a und 239b blockieren Radiofrequenz-Energieleitung
zwischen der Antennenschleife 231 und der magnetischen
Abnahmeschleife 233. Ein Kondensator 238, der
symmetrisch entgegengesetzt relativ zu den Anschlüssen 225a und 225b der
magnetischen Abnahmeschleife 233 eingebracht ist, blockiert
Gleichstrom zwischen den Anschlüssen 225a und 225b.
Der Anschluß 225a empfängt über das
zweiadrige Kabel 224 eine positive Varaktor-Steuerspannung,
und der Anschluß 225b empfängt eine
negative Varaktor-Steuerspannung. Die magnetische Abnahmeschleife 233 ist symmetrisch,
das heißt
mittig, relativ zu der äußeren Antennenschleife 231 angeordnet.
Deshalb stimmt die Antennenkonfiguration nach 7 mittels des Anlegens einer Gleichstrom-Abstimmspannung über die
Doppeladern 224a und 224b des Kabels 224, welches
an die Anschlüsse 225a und 225b gekoppelt ist,
für einen
verbesserten Empfang auf eine ausgewählte Radiosignalfrequenz ab.
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Somit wurde eine verbesserte Schleifenantenne
mit verminderter elektrischer Feldempfindlichkeit beschrieben und
gezeigt. Die erfindungsgemäße Antenne
schirmt störende,
das heißt
tangentiale, elektrische Feldlinien ab und konzentriert magnetische
Flußlinien
innerhalb einer Antennenschleife. Die konzentrierten magnetischen
Flußlinien
kreuzen eine koplanare magnetische Abnahmeschleife innerhalb der
Antennenschleife. Ein von der magnetischen Abnahmeschleife abgegriffenes
Radiosignal ist weniger empfindlich für Interferenz, die von einer benachbarten
Quelle für
Radiofrequen-Interferenz eines elektrischen Feldes, das heißt von einer
benachbarten Computereinrichtung verursacht wird. Die erfindungsgemäße Antenne
kann ausreichend klein sein, um Produktdesignkriterien zu erfüllen, einschließlich einer
kleinen Gesamtpaketform, während sie
ein Radiosignal beim Ausbilden einer drahtlosen Verbindung für eine Computereinrichtung
immer noch zuverlässig
empfängt.
Die erfindungsgemäße Antenne
ist insbesondere für
Anwendungen wie eine kleine Hoch-Q-Antenne geeignet, wobei der Umfang der
Schleifenantenne wesentlich kleiner als die Wellenlänge des
interessierenden Radiosignals ist.
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Es ergibt sich, daß die Erfindung
nicht auf das spezielle beschriebene und dargestellte Ausfiihrungsbeispiel
beschränkt
ist. Veränderungen
können vorgenommen
werden, ohne daß der
Bereich der Erfindung verlassen wird, wie er in den zugehörigen Ansprüchen definiert
ist.