DE19639642A1

DE19639642A1 - Antennenvorrichtung für eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE19639642A1
Application number: DE19639642A
Authority: DE
Inventors: David C Thompson; Jin D Kim; Jon J Powles
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1997-04-03
Also published as: FR2739498B1; IT1286324B1; CN1079589C; GB9619773D0; MX9604406A; CA2184878A1; CA2184878C; CN1152805A; BR9604323A; JP3409069B2; GB2305782A; FR2739498A1; ITRM960648A1; AR003723A1; JPH09130118A; US5812093A; GB2305782B

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Ge biet der drahtlosen Kommunikation und insbesondere auf eine Antennenvorrichtung für eine drahtlose Kommunikationsvorrich tung. Obwohl die Erfindung für viele Anwendungen geeignet ist, ist sie insbesondere für eine Verwendung in drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen, wie beispielsweise für in der Hand haltbaren Funktelefone geeignet, und sie wird insbeson dere in dieser Verbindung beschrieben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Üblicherweise umfassen drahtlose Kommunikationsvorrichtungen, beispielsweise schnurlose Telefone, zellulare Telefone oder persönliche digitale Assistenten, eine elektronische Schal tung, ein Gehäuse, das die elektronische Schaltung aufnimmt, und eine Form einer Antennenvorrichtung zur Ausstrahlung und zum Empfang von Radiofrequenzsignalen, die physikalisch auf dem Gehäuse montiert und elektrisch mit der elektronischen Schaltung verbunden ist. Für eine persönliche, in der Hand haltbare, drahtlose Kommunikationsvorrichtung hat eine wün schenswerte Antennenvorrichtung eine physikalische Größe, die im Einklang steht mit dem Gehäuse und üblicherweise zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position relativ zum Gehäuse bewegbar ist. Wenn die Vorrichtung in ei ne Hemdtasche, eine Handtasche oder eine Aktentasche gesteckt werden soll, wird die Antenne beispielsweise eingezogen, um die Gesamtgröße der Vorrichtung zu verkleinern. Da drahtlose Kommunikationsvorrichtungen zunehmend kleiner und leichter werden, weil dies der Benutzer so wünscht, muß die Antennen vorrichtung für diese kleineren Vorrichtungen entsprechend den kleineren Abmessungen des Gehäuses entsprechen.

Ein Beispiel für eine konventionelle Antennenvorrichtung für eine in der Hand haltbare drahtlose Kommunikationsvorrichtung ist die Vorrichtung, die im zellularen Funktelefon mit dem Namen Micro TAC Elite® der Firma Motorola verwendet wird. Fig. 1 zeigt die konventionelle Antennenvorrichtung dieses Funktelefons in der ausgefahrenen Position. Das Funktelefon 100 umfaßt ein Gehäuse 101, eine Antennenanordnung 102 und eine Schaltung 108. Die Antennenanordnung 102 ist auf dem Ge häuse 101 befestigt und elektrisch mit der Schaltung 108 ver bunden.

Die Antennenanordnung 102 enthält eine Schraubenspule 104 und ein abstrahlendes Element 106. Das abstrahlende Element 106 ist beweglich relativ zum Gehäuses 101 und der Schraubenspule 104 zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefah renen Position.

Die Schraubenspule 104 ist physikalisch vom abstrahlenden Element 106 beabstandet und befindet sich somit nicht in di rektem physischen Kontakt mit dem abstrahlenden Element 106. Sie sind jedoch elektrisch miteinander gekoppelt, sowohl in der ausgefahrenen Position als auch in der eingefahrenen Po sition durch eine Kombination einer kapazitiven und einer in duktiven Kopplung. Durch diese Kopplung ist, unabhängig da von, ob sich die Antennenanordnung in der ausgefahrenen Posi tion oder in der eingefahrenen Position befindet, eine ähnli che Impedanz der Antennenanordnung mit deren Schaltung 108 ver bunden. Dieses Merkmal vermindert die Komplexität der Schal tung 108, indem es die Notwendigkeit für mehr als eine in der Impedanz passende Schaltung eliminiert, die immer dann erfor derlich wäre, wenn sich die Impedanz der Antennenanordnung in der ausgefahrenen Position und in der eingefahrenen Position beträchtlich voneinander unterscheiden würde.

Obwohl die konventionelle Antennenanordnung für einige draht lose Kommunikationsvorrichtungen geeignet ist, ist sie nicht für alle drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen geeignet. Wenn drahtlose Kommunikationsvorrichtungen kleiner werden, umhüllt die menschliche Hand, die die drahtlose Kommunika tionsvorrichtung hält, mehr von der Vorrichtung, einschließ lich des Gehäusegebietes nahe der Stelle, an der die Anten nenanordnung aus dem Gehäuse herauskommt. Somit kann die menschliche Hand mit der kontaktlosen elektrischen Kopplung der vorher beschriebenen Antennenanordnung in Wechselwirkung treten, was zu einem verschlechterten Antennenwirkungsgrad führt.

Eine andere konventionelle Antennenanordnung für ein Funkte lefon ist im US-Patent Nr. 5,177, 492, erteilt am 5. Januar 1993 an Masahi Tomura et al. und auf die Firma Fujitsu über tragen, beschrieben. Diese Patent beschreibt einen Stabanten nenmontagemechanismus, wobei eine einzige Einspeisungsplatte, die mit einer Schaltung des Funktelefons verbunden ist, in direktem physischen Kontakt mit der Stabantennenvorrichtung steht. Dieses Patent behandelt jedoch weder die Fehlanpassung der Impedanz der Antennenvorrichtung in der eingefahrenen Po sition und der ausgefahrenen Position, noch die Anpassungs schaltung, die erforderlich ist, um die Impedanzfehlanpassung einzustellen.

Andere konventionelle Antennenanordnungen für Radios sind im japanischen Kokai-Patent (A) Nr. HEI 1-60101, veröffentlicht am 23. Juni 1989, erteilt an J. Takada und angemeldet für Matsushita Denki Sangyo K.K. beschrieben. Bei einer Antennen anordnung handelt es sich um eine stabförmige Antenne, die elektrisch mit einer Leiterplatte im Radio mit einem ersten Verbindungsanschluß verbunden ist, unabhängig davon, ob sich das Antennenelement in der ausgefahrenen oder in der einge fahrenen Position befindet. In der ausgefahrenen Position be findet sich der erste Verbindungsanschluß in direktem Kontakt mit dem unteren Teil der stabförmigen Antenne; in der einge fahrenen Position befindet sich der erste Verbindungsanschluß in direktem Kontakt mit dem oberen Teil der stabförmigen An tenne. Durch diesen direkten Kontakt hat diese Antennenanord nung nicht die Überlagerungsprobleme, die bei einer kontakt losen Verbindung mit dem Antennenelement auftreten können.

Die erste beschriebene Antennenanordnung hat jedoch ein Pro blem, wenn sich das Antennenelement in der eingezogenen Posi tion befindet, wobei das Antennenelement durch das Gehäuse des Radios und die Leiterplatte beeinflußt wird, was somit einen Verlust der Antennenleistung bewirkt.

Um dieses Problem zu lösen, ist eine zweite Antennenanordnung beschrieben, die zusätzlich eine Anpassungsschaltung liefert, die sich in elektrischem Kontakt mit dem unteren Teil der stabförmigen Antenne befindet, wenn sich die Antennenanord nung in der eingeschobenen Position befindet. Die Anpassungs schaltung vermindert angeblich die Fehlanpassung, die durch den Einfluß des Gehäuses und der Leiterplatte auf die Antenne erzeugt wird.

Obwohl diese zweite Antennenvorrichtung für einige drahtlose Kommunikationsvorrichtungen geeignet ist, so ist sie doch nicht für alle drahtlose Kommunikationsvorrichtungen geeig net. Die zusätzliche Anpassungsschaltung verbraucht bei spielsweise Leiterplattenraum. Dies kann bei zunehmend klei ner werdenden drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen, die entsprechend kleinere Leiterplatten und begrenzten Platz für das Aufbringen zusätzlicher Komponenten haben, ein Problem verursachen. Die zusätzliche Anpassungsschaltung ist auch aus zusätzlichen Teilen zusammengesetzt, die gehandhabt werden müssen und die auf der Leiterplatte installiert werden müs sen, was die Kosten für eine Herstellung erhöht. Darüberhin aus kann die Leiterplatte selbst durch Streukapazitäten die Anpassungsschaltung beeinflussen, wenn sie auf ihr montiert ist und somit die Antennenleistung verschlechtern.

Es existiert daher ein Bedürfnis für eine einfahrbare Anten nenvorrichtung für eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die die Überlagerung vermindert, die durch die menschliche Hand und die Leiterplatte verursacht wird, und die keine zu sätzliche Anpassungsschaltung auf der Leiterplatte erfordert, um die Antennenleistung in der eingefahrenen Position zu ver bessern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine allgemeine Vorderansicht eines Funktele fons, das eine konventionelle Antennenanordnung verwendet, in einer ausgefahrenen Anordnung.

Fig. 2 zeigt eine Gesamtansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Funktelefons, das eine erste Ausfüh rungsform einer Antennenvorrichtung verwendet, von der rech ten Seite aus, wobei die Antennenvorrichtung sich in der aus gefahrenen Position befindet, mit einem teilweisen Schnitt bild, das die Anordnung der Antennenvorrichtung relativ zum Funktelefon zeigt.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die in Fig. 2 gezeigte Anten nenvorrichtung mit teilweisen Schnittansichten, die ein li neares abstrahlendes Element und ein gewundenes abstrahlendes Element zeigen.

Fig. 4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der ersten Ausfüh rungsform der Antennenvorrichtung in der eingefahrenen Posi tion, wie sie relativ zu einer Leiterplatte angeordnet ist, die im in Fig. 2 gezeigten Funktelefon angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt eine rechte Seitenansicht der ersten Ausfüh rungsform der Antennenvorrichtung in der eingefahrenen Posi tion, wie sie relativ zur sich im Gehäuse des in Fig. 2 ge zeigten Funktelefons befindlichen Leiterplatte angeordnet ist.

Fig. 6 zeigt eine rechte Seitenansicht der ersten Ausfüh rungsform der Antennenvorrichtung in der ausgefahrenen Posi tion, wie sie relativ zur sich im Gehäuse des in Fig. 2 ge zeigten Funktelefons befindlichen Leiterplatte angeordnet ist.

Fig. 7 zeigt ein verallgemeinertes elektrisches Schema, das die Verbindung zwischen der ersten Ausführungsform der Anten nenvorrichtung und dem im Gehäuse des in Fig. 2 gezeigten Funktelefons befindlichen Leiterplatte zeigt, wenn sich die erste Ausführungsform der Antennenvorrichtung in der ausge fahrenen Position befindet.

Fig. 8 zeigt ein verallgemeinertes elektrisches Schema, das die Verbindung zwischen der ersten Ausführungsform der Anten nenvorrichtung und der im Gehäuse des in Fig. 2 gezeigten Funktelefons befindlichen Leiterplatte zeigt, wenn sich die erste Ausführungsform der Antennenvorrichtung in der einge fahrenen Position befindet.

Fig. 9 zeigt eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Antennenvorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfin dung konfiguriert ist, mit teilweisen Schnittbereichen, die ein lineares abstrahlendes Element und ein gewundenes ab strahlendes Element zeigen.

Fig. 10 zeigt eine rechte Seitenansicht der zweiten Ausfüh rungsform in der eingefahrenen Position, wie diese relativ zu einer im Gehäuse des in Fig. 2 gezeigten Funktelefons ange ordneten Leiterplatte angeordnet ist.

Fig. 11 zeigt eine rechte Seitenansicht der zweiten Ausfüh rungsform der Antennenvorrichtung in der eingefahrenen Posi tion, wie sie relativ zur sich im Gehäuse des in Fig. 2 ge zeigten Funktelefons befindlichen Leiterplatte angeordnet ist.

Fig. 12 zeigt ein verallgemeinertes elektrisches Schema, das die Verbindung zwischen der zweiten Ausführungsform der An tennenvorrichtung und dem im Gehäuse des in Fig. 2 gezeigten Funktelefons befindlichen Leiterplatte zeigt, wenn sich die erste Ausführungsform der Antennenvorrichtung in der ausge fahrenen Position befindet.

Fig. 13 zeigt ein verallgemeinertes elektrisches Schema, das die Verbindung zwischen der ersten Ausführungsform der Anten nenvorrichtung und dem im Gehäuse des in Fig. 2 gezeigten Funktelefons befindlichen Leiterplatte zeigt, wenn sich die erste Ausführungsform der Antennenvorrichtung in der einge fahrenen Position befindet.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Einfahrbare Antennenvorrichtungen für eine drahtlose Kommuni kationsvorrichtung, wie sie hierin beschrieben ist, liefern gegenüber anderen bekannten Antennenanordnungen den Vorteil, daß sie die Überlagerung vermindern, die durch die Leiter platte und die menschliche Hand verursacht wird, die sich na he an der Antennenvorrichtung befinden, und sie liefert eine wesentlich besser angepaßte Antennenimpedanz, unabhängig da von, ob sich die Antennenvorrichtung nun in der ausgefahrenen oder in der eingefahrenen Position befindet, so daß keine zu sätzliche Anpassungsschaltung auf der Leiterplatte benötigt wird. Diese Vorteile gegenüber konventionellen Antennenanord nungen werden prinzipiell durch einen Kondensator oder Kompo nenten eines Kondensators, die integral auf der Antennenvor richtung ausgebildet sind, erreicht. Der Kondensator liefert im wesentlichen eine zusätzliche Reaktanz zur Impedanz der Antennenvorrichtung, wenn sich diese im eingefahrenen Zustand befindet. Der Wert dieser zusätzlichen Reaktanz ist ein vor gewählter Wert, so daß die Impedanz der Antennenvorrichtung in der eingefahrenen Position im wesentlichen zur Impedanz der Antennenvorrichtung in der ausgefahrenen Position paßt.

In einer solchen Ausführungsform, die gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, wird ein Kondensator durch die Kombination eines linearen, abstrahlenden Elements, einer Um hüllung aus dielektrischem Material, die das lineare abstrah lende Element bedeckt, und einem Speisepunktkontakt, der ei nen direkten physischen Kontakt mit der Umhüllung am oberen Teil des linearen abstrahlenden Elements hat, gebildet. In einer zweiten Ausführungsform, die gemäß der vorliegenden Er findung konfiguriert ist, ist ein Kondensator integral durch ein lineares abstrahlendes Element, eine dielektrische Umhül lung, die das lineare abstrahlende Element bedeckt, und eine leitenden Hülse, die mindestens teilweise die dielektrische Umhüllung am Fußteil des linearen, abstrahlenden Elements um gibt, ausgebildet.

Es wird nun detailliert die erste Ausführungsform der vorlie genden Erfindung beschrieben.

Ein Funktelefon, das eine erste Ausführungsform einer Anten nenvorrichtung verwendet, ist in einer ausgefahrenen Position bin Fig. 2 gezeigt. Das Funktelefon 200 umfaßt ein Gehäuse 202, eine einfahrbare Antennenvorrichtung 206 und, wie in ei nem Teilschnitt gezeigt ist, eine Leiterplatte 204.

In der hier gezeigten Ausführungsform und unter Bezug auf Fig. 3 umfaßt eine erste Antennenvorrichtung 206 ein gewunde nes abstrahlendes Element 302, ein lineares abstrahlendes Element 304, eine Umhüllung 306, eine Hülse 308 und eine Buchse 310.

Das gewundene abstrahlende Element 302, das in einem teilwei sen Schnitt gezeigt ist, kann beispielsweise ein kompakter, spiralig gewundener Metalldraht sein, der beispielsweise aus Stahl mit einer Kupferbeschichtung besteht.

Das lineare abstrahlende Element 304, das in einem teilweisen Schnitt gezeigt ist, kann beispielsweise ein langer, gerader oder eng gewundener Metalldraht sein, der beispielsweise aus Nickeltitan hergestellt ist. Das lineare abstrahlende Element 304 hat einen unteren Teil und einen oberen Teil, wobei sich der obere Teil in direktem physikalischen und elektrischen Kontakt mit einem Ende des gewundenen abstrahlenden Elements 302 befindet.

Die Umhüllung 306 ist beispielsweise aus einem dielektrischen Material, wie Polyurethan, hergestellt und bedeckt zumindest den oberen Teil und den unteren Teil des linearen, abstrah lenden Elements 304. Die Umhüllung 306 ist am oberen Teil des linearen abstrahlenden Elements 304 aufgebaut, und bildet ei nen Umhüllungsteil 312 mit einer Dicke, die größer ist als die Dicke der dünnen Umhüllung des übrigen abstrahlenden Ele ments 304. Die Umhüllung 306 bedeckt auch das gewundene ab strahlende Element 302 und ist so aufgebaut, daß sie das ge wundene abstrahlende Element 302 mit einer im wesentlichen zylindrischen Masse dielektrischen Materials umgibt.

Die Hülse 308 kann aus einem dünnen Blatt leitenden Materi als, beispielsweise einer Nickellegierung, einer Goldlegie rung oder einer Kupferlegierung bestehen, die zumindest teil weise die Umhüllung oder den umhüllten unteren Teil des li nearen abstrahlenden Elements 304 bedeckt. Die Hülse 308 steht in direktem elektrischen Kontakt mit dem linearen, ab strahlenden Element 304 an dessen unterem Teil. Ein Rand 314 ist an der Hülse 308 ausgebildet, beispielsweise ungefähr in der Mitte der Hülse 308 durch einen Unterschied im Durchmes ser zwischen dem unteren Teil und dem oberen Teil der Hülse 308.

Eine Buchse 310 kann eine im wesentlichen zylindrisch geform te Form aus einem beliebigen, geeigneten Material, beispiels weise Metall oder vorzugsweise Plastik, sein, mit einem Ge windeabschnitt 316 auf ihrer äußeren Oberfläche. Der Gewinde abschnitt 316 kann verwendet werden, um die Buchse 310 am Ge häuse 202 zu montieren. Weiterhin hat die Buchse 310 einen inneren Durchmesser, der groß genug ist, um einem linearen abstrahlenden Element 304 mit seiner Umhüllung einen ver schiebbaren Kontakt mit der inneren zylindrischen Oberfläche der Buchse 310 zu gewähren. Somit ist, wenn die Buchse 310 am Gehäuse 202 montiert ist, das lineare abstrahlende Element 304 relativ zum Gehäuse 202 in eine ausgefahrene und eine eingefahrene Position beweglich.

Fig. 4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer ersten An tennenvorrichtung 206 und einer Leiterplatte 204, wobei sich die erste Antennenvorrichtung 206 in der eingefahrenen Posi tion befindet. Diese Figur zeigt deutlich die Leiterplatten komponenten, mit denen die erste Antennenvorrichtung 206 wechselwirkt. Die Leiterplatte 204 umfaßt einen Speisepunkt kontakt 402, einen Endkontakt 404 und einen Stab 406.

Die Leiterplatte 204 kann eine Leiterplatte einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung sein, beispielsweise eine Leiter platte, die weiter eine Erde oder eine Erdebene und die Funk frequenzschaltungen, die bei einer drahtlosen Kommunikation verwendet werden, wie beispielsweise einem Anpassungsschaltung zur Anpassung der Impedanz der Antenne an die Impedanz der Leiterplatte, enthält.

Der Speisepunktkontakt 402 leitet elektrische Signale von der ersten Antennenvorrichtung 206 und der Leiterplatte 204 weg und zu diesen hin. Es kann sich dabei um einen flexiblen elektrischen Kontakt jeder geeigneten Form und aus einem lei tenden Material, beispielsweise einer Nickellegierung, einer Goldlegierung oder einer Kupferlegierung handeln. In dieser beispielhaften Ausführungsform hat der Speisepunktkontakt 402 eine U-förmige Einfassung 408 und ein Paar Schultern 410, die sich davon weg erstrecken und die einen Falz in der Mitte der Länge der Schulter haben. Der Speisepunktkontakt 402 kann auf der Leiterplatte 204 montiert werden und die Schultern 410 können in verschiebbaren Kontakt mit der ersten Antennenvor richtung 206 an vorgewählten Orten der ersten Antennenvor richtung 206 gebracht werden, wenn die erste Antennenvorrich tung 206 sich in der ausgefahrenen oder in der eingefahrenen Position befindet.

Der Endkontakt 404 kann in direktem elektrischen Kontakt mit der Erde oder der Erdebene stehen, und er liefert einen Erd weg von der ersten Antennenvorrichtung 206 zur Leiterplatte 204. Es kann sich bei ihm um einen flexiblen elektrischen Kontakt in irgendeiner geeigneten Form und aus leitendem Ma terial, beispielsweise einer Nickellegierung, einer Goldle gierung oder einer Kupferlegierung handeln. Der Endkontakt 404 kann auf der Leiterplatte 204 montiert sein und einen di rekten physischen Kontakt mit der ersten Antennenvorrichtung 206 an einem vorgewählten Ort auf der ersten Antennenvorrich tung 206 herstellen, wenn sich die erste Antennenvorrichtung 206 in der eingefahrenen Position befindet.

Der Stab 406 ist ein langes, zumindest halbstarres, im we sentlichen zylindrisch geformtes Rohr aus irgend einem geeig neten Material, beispielsweise Plastik, Plastik mit einer leitenden Beschichtung oder Metall. Er kann sich in direktem physischen Kontakt mit der Leiterplatte befinden und über ihr durch irgendwelche geeignete Mittel gehalten werden. Der Stab 406 führt das lineare abstrahlende Element 304 in das Gehäuse 202, wenn die erste Antennenvorrichtung 206 aus ihrer ausge fahrenen Position in ihre eingefahrene Position gebracht wird, um somit zu gewährleisten, daß sich die Hülse 308 in direktem physischen Kontakt mit dem Endkontakt 404 befindet, wenn sich die erste Antennenvorrichtung 206 in ihrer einge fahrenen Position befindet.

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der ersten Antennenvorrich tung 206 und der Leiterplatte 204, wenn sich die erste Anten nenvorrichtung 206 in ihrer eingefahrenen Position befindet. In dieser Position steht das gewundene, abstrahlende Element 302 vom Gehäuse 202 vor und das lineare, abstrahlende Element 304 ist im Gehäuse 202 untergebracht. Diese Figur zeigt klar die physische Anordnung der Kontakte und der Antennenvorrich tung in der eingefahrenen Position. Das heißt, das gewundene, abstrahlende Element 302 stößt gegen die Buchse 310 und be grenzte die eingefahrene Position der ersten Antennenvorrich tung 206. In dieser Ruheposition ist der umhüllte Abschnitt 312 teilweise in die Buchse 310 eingeschoben, wobei sich ein Teil der Umhüllung etwas unterhalb der Buchse 310 erstreckt.

Weiterhin sind Schultern 410 in verschiebbarem und direktem physischen Kontakt mit der Umhüllung 306 nahe dem oberen Teil des linearen abstrahlenden Element 304. In dieser beispiel haften Ausführungsform stellen die Schultern 410 einen direk ten physischen und elektrischen Kontakt mit dem Umhüllungs teil 312 her, das sich unterhalb der Buchse 310 erstreckt, wohingegen die Schultern 410 in Kontakt mit dem dünnen Teil der Umhüllung 306 stehen können. Darüberhinaus ist ein we sentlicher Teil des linearen abstrahlenden Elements 304 in nerhalb des Stabes 406 verborgen, wobei die Hülse 308 sich teilweise oder vollständig über den Stab 406 hinaus er streckt. In dieser voll eingefahrenen Position befindet sich die Hülse 308 in verschiebbarem Kontakt mit dem Endkontakt 404.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht einer ersten Antennenvorrich tung 206 und einer Leiterplatte 204, wobei sich die erste An tennenvorrichtung 206 in ihrer ausgefahrenen Position befin det. Sowohl das gewundene, abstrahlende Element 302 als auch das lineare, abstrahlende Element 304 stehen aus dem Gehäuse 202 vor. Diese Figur zeigt die physische Anordnung der Kon takte und der Antennenvorrichtung in der ausgefahrenen Posi tion. Das heißt, der Rand 314 stößt gehen die Buchse 310, die die ausgefahrene Position der ersten Antennenvorrichtung 206 beschränkt. In dieser Ruheposition erstreckt sich im we sentlichen das ganze abstrahlende Element 304 oberhalb der Buchse 310. Ein schmaler Teil des unteren Teils des linearen abstrahlenden Elements und der oberen Teil der Hülse 308 sind jedoch durch die Buchse 310 umgeben. Schließlich befinden sich die Schultern 410 in verschiebbarem Kontakt mit dem un teren Teil der Hülse 308, die sich unterhalb der Buchse 310 erstreckt.

Die Fig. 7 und 8 zeigen teilweise elektrische Schemata, die die Verbindung zwischen der ersten Ausführungsform der Antennenvorrichtung und der Leiterplatte, die im in Fig. 2 gezeigten Funktelefon angeordnet ist, zeigen, wenn sich die erste Ausführungsform der Antennenvorrichtung in ihrer ausge fahrenen beziehungsweise eingefahrenen Stellung befindet.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, so stellt der Speisepunktkontakt 402 in der ausgefahrenen Position einen direkten elektrischen Kontakt mit der Hülse 308 her, so daß der untere Teil des li nearen, abstrahlenden Elements 304 elektrisch mit dem Speise punktkontakt 402 verbunden ist. Wenn man sie vom Speisepunkt kontakt 402 betrachtet, besteht die Antennenvorrichtung aus einem linearen abstrahlenden Element 304, das beispielsweise eine elektrische Länge von ungefähr einer Viertel Wellenlänge haben kann, und aus einem gewundenen abstrahlenden Element 302, das beispielsweise eine elektrische Länge von ungefähr einer Viertel Wellenlänge haben kann. In der ausgefahrenen Position fungiert die erste Antennenvorrichtung 206 als eine Antenne mit ungefähr eine halben Wellenlänge, die eine Impe danz (Z_e) aufweisen kann, wie man sie vom Speisepunktkontakt 402 sieht, die im allgemeinen im Bereich von ungefähr 300 bis 500 Ohm liegt. Z_e stimmt üblicherweise nicht mit der Impedanz (Z_o) der Schaltung auf der Leiterplatte 204 überein, die eine Impedanz im allgemeinen im Bereich von 30 bis 100 Ohm hat. Somit wird eine Anpassungsschaltung 712 zwischen dem Speise punktkontakt 402 und der übrigen Schaltung der Leiterplatte 204 benötigt, um im wesentlichen Z_e passend zu Z_o zu machen.

Betrachtet man nun das teilweise elektrische Schema der ein gefahrenen Position, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, so befin det sich die Hülse 308 in direktem elektrischen Kontakt mit dem Endkontakt 404, der mit einer Erd- oder Referenzspannung verbunden sein kann, die auf der Leiterplatte 204 angebracht ist. Dies verbindet den unteren Teil des linearen abstrahlen den Elements 304 mit Erde. Somit und teilweise auch durch die große Nähe des linearen abstrahlenden Elements 304 zur Erd ebene der Leiterplatte 204 nimmt in dieser eingefahrenen Po sition das mit Erde verbundene lineare abstrahlende Element 304 die Eigenschaften einer Radiofrequenzsendeleitung an. Wenn das lineare abstrahlende Element 304 eine elektrische Länge von ungefähr einer Viertel Wellenlänge hat, so werden Fachleute erkennen, daß am Punkt 716 die Impedanz (Z_t) des mit Erde verbundenen linearen abstrahlenden Elements 304 un gefähr wie eine offene Schaltung mit einem sehr großen Impe danzwert erscheint.

Im oberen Teil des linearen abstrahlenden Elements 304 sind die physische Anordnung des linearen abstrahlenden Elements 304 und des Umhüllungsteils 312 Teile eines Kondensators, der integral auf dem linearen abstrahlenden Element 304 ausgebil det ist. Diese Teile eines Kondensators bilden zusammen mit dem Speisepunktkontakt 402, der sich in direktem elektrischen Kontakt mit dem Umhüllungsteil 312 befindet, wenn sich die einfahrbare Antennenvorrichtung 206 in ihrer eingefahrenen Position befindet, den Kondensator, womit sie eine kapazitive Kopplung zwischen dem oberen Teil des linearen abstrahlenden Elements 304 und dem Speisepunktkontakt 402 bilden. Diese ka pazitive Kopplung wird durch einen Kondensator 714 darge stellt, der eine Impedanz Z_c aufweist. Dies ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, da dieser Kondensator 714 eine zusätzliche Serienimpedanz bei der Antennenvorrichtung in der eingefahrenen Position liefert, wenn man sie von der Anpassungsschaltung 712 aus betrachtet, wobei diese nicht vorhanden ist, wenn sich die Antennenvorrichtung in ihrer ausgefahrenen Position befindet.

Um die Bedeutung des Kondensators 714 in der eingefahrenen Position zu zeigen, sei die Impedanz Z_t der offenen Schaltung parallel zur Impedanz (Z_h) des gewundenen abstrahlenden Ele ments 302 im wesentlichen Z_h. Somit entspricht die Impedanz (Z_r) der Antennenvorrichtung in der eingefahrenen Position im wesentlichen der Impedanz der seriell verbundenen Impedanzen Z_h und Z_c. Wenn somit der Kondensator 714 so ausgesucht wird, daß er einen vorgewählten Wert aufweist, so daß die Summe von Z_h und Z_c im wesentlichen zu Z_e paßt, so kann eine einzige Anpassungsschaltung verwendet werden, um im wesentlichen Z_r und Z_e im Punkt 718 an Z_o anzupassen.

Die Technik zur Erzielung der Kapazität, die für den Konden sator 714 notwendig ist, ist eine wohlbekannte Technik des Standes der Technik und hängt von vielen Faktoren ab, bei spielsweise dem Bereich der Signalfrequenz, der Struktur der abstrahlenden Elemente, der Dicke und dielektrischen Kon stante der Umhüllung und der Konfiguration des Speisepunkt kontaktes und seines Kontaktpunktes auf der Antennenvorrich tung.

So konfiguriert liefert die erste Ausführungsform viele Vor teile gegenüber konventionellen Antennenanordnungen. Bei spielsweise vermindert der direkte physische Kontakt des Speisepunktkontakts 402 zur Antennenvorrichtung die Überlage rung, die durch die Leiterplatte 204 oder die menschliche Hand, die die drahtlose Kommunikationsvorrichtung hält, er zeugt wird. Ebenso kann die Impedanz der Antennenvorrichtung, ob sie sich nun in ihrer ausgefahrenen oder eingefahrenen Po sition befindet, durch eine einzige Anpassungsschaltung 712 im wesentlichen an die Impedanz der Leiterplatte 204 angepaßt werden.

Fachleute werden erkennen, daß verschiedene Modifikationen und Variationen bei der oben beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder der Idee die ser Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann, statt sich auf die Erdebene der Leiterplatte 204 zu stützen, um die Übertragungsleitungseigenschaften des linearen abstrahlenden Elements 304 zu unterstützen, der Stab 406 mindestens teil weise aus leitendem Material hergestellt sein und sich in di rektem Kontakt mit der Erde befinden, um eine koaxiale Lei tung mit dem in ihn geschobenen linearen abstrahlenden Ele ment 304 zu bilden. Auch kann statt des Speisepunktkontakts 402, der einen direkten physischen Kontakt mit der bedecken den Abdeckung des oberen Teils des linearen abstrahlenden Elements 304 herstellt, wenn dieses sich in seiner eingescho benen Stellung befindet, eine andere Hülse aus einem dünnen Blatt leitenden Materials, die mindestens teilweise die be deckende Abdeckung des oberen Teils umgibt, hinzugefügt wer den, um so auf dem oberen Teil einen Kondensator zu erzeugen. Der Speisepunktkontakt 402 kann sich in der eingefahrenen Stellung in direktem elektrischen Kontakt mit der anderen Hülse befinden, um so eine kapazitive Kopplung zwischen dem oberen Teil und dem Speisepunktkontakt zu bilden.

Andere Ausführungsformen der Erfindung sind möglich. Bei spielsweise ist eine zweite Ausführungsform, die gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, in Fig. 9 gezeigt. Wo es passend ist, wurden dieselben Bezugszahlen verwendet-, um eine unnötige Verdoppelung und eine Beschreibung ähnlicher Elemente, auf die oben schon Bezug genommen wurde und die oben schon beschrieben wurden, zu vermeiden. Nachfolgend wer den nur die entscheidenden Unterschiede der zweiten Ausfüh rungsform im Vergleich mit der ersten Ausführungsform, be schrieben.

Eine einfahrbare Antennenvorrichtung 900 umfaßt eine untere Hülse 904, eine obere Hülse 902 und eine Buchse 906.

Anstelle des umhüllenden Teils 312 am oberen Teil des linea ren abstrahlenden Elements 304 ist eine Umhüllung 306 im we sentlichen gleichmäßig über dem linearen abstrahlenden Ele ment 304 aufgebracht. Die obere Hülse 902 kann aus einem dün nen Blatt leitenden Materials, beispielsweise einer Nickelle gierung, einer Goldlegierung oder einer Kupferlegierung be stehen, die mindestens teilweise die Umhüllung oder den um hüllten oberen Teil des linearen, abstrahlenden Elements 304 umgibt, und die in direktem elektrischem Kontakt mit dem li nearen, abstrahlenden Element 304 steht.

Ebenso umgibt statt der Hülse 308, die sich in direktem elek trischen Kontakt mit dem linearen, abstrahlenden Element 304 in seinem unteren Teil befindet, eine untere Hülse 904, die aus einem dünnen Blatt leitenden Materials, beispielsweise einer Nickellegierung, einer Goldlegierung oder einer Kupfer legierung hergestellt sein kann, mindestens teilweise die Um hüllung oder den umhüllten unteren Teil des linearen, ab strahlenden Elements 304, aber sie befindet sich nicht in di rektem elektrischen Kontakt mit dem linearen, abstrahlenden Element 304. Somit sind der untere Teil des linearen abstrah lenden Elements 304 und die Umhüllung, die den unteren Teil umgibt, Teile eines Kondensators, der integral auf dem linea ren, abstrahlenden Element 304 ausgebildet ist, und bilden zusammen mit der unteren Hülse 904 einen Kondensator.

Darüberhinaus umfaßt die Buchse 906 nicht nur einen Gewinde teil 908, sondern auch einen verlängerten Teil 910 zylindri scher Form, der aus einem leitenden Material hergestellt ist.

Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Antennenvor richtung 900 und einer Leiterplatte 204, wenn sich die Anten nenvorrichtung 900 in ihrer eingefahrenen Position befindet. In dieser Position befindet sich der Endkontakt 404 in ver schiebbarem Kontakt mit der unteren Hülse 904; die obere Hülse 902 ist zumindest teilweise im verlängerten Teil 910 untergebracht und befindet sich in verschiebbarem Kontakt mit diesem; und der Speisepunktkontakt 402 befindet sich im Kon takt mit dem erweiterten Teil 910. Der Speisepunktkontakt 402 und der verlängerte Teil 910 bleiben in ständigem Kontakt, ob sich die Antennenvorrichtung 900 in der ausgefahrenen oder der eingefahrenen Position befindet.

Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Antennenvor richtung 900 und einer Leiterplatte 204, wobei sich die zwei te Antennenvorrichtung 900 in der ausgefahrenen Position be findet. Die untere Hülse 904 ist zumindest teilweise im ver längerten Teil 910 angeordnet und befindet sich in verschieb barem Kontakt mit ihm.

Die Fig. 12 und 13 zeigen elektrische Teilschaltungssche mata, die die Verbindung zwischen der zweiten Ausführungsform der Antennenvorrichtung und der Leiterplatte, die im in Fig. 2 gezeigten Funktelefon angeordnet ist, zeigen, wenn sich die zweite Ausführungsform der Antennenvorrichtung in der ausge fahrenen beziehungsweise der eingefahrenen Stellung befindet.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist in der ausgefahrenen Stellung das kapazitive Element, das durch die untere Hülse 904 (und zu einem gewissen Grad durch den verlängerten Teil 910), die Umhüllung 306 und das lineare, abstrahlende Element 304 ge bildet wird, durch einen Kondensator 1302 dargestellt. Somit ist der Speisepunktkontakt 402, wenn er sich über den verlän gerten Teil 910 in der ausgefahrenen Position in direktem elektrischen Kontakt mit der unteren Hülse 904 befindet, ka pazitiv mit dem unteren Teil des linearen, abstrahlenden Ele ments 304 verbunden.

Wendet man sich nun dem elektrischen Teilschema der eingefah renen Position zu, das in Fig. 13 gezeigt ist, so ist der Speisepunktkontakt 402 über den verlängerten Teil 910 und die obere Hülse 902 elektrisch mit dem oberen Teil des linearen abstrahlenden Elements 304 verbunden, das heißt, er befindet sich in direktem elektrischen Kontakt mit diesem. Weiterhin befindet sich der Endkontakt 404 in direktem elektrischen Kontakt mit der unteren Hülse 904, um eine kapazitive Kopp lung zwischen dem Endkontakt 404 und dem unteren Teil des ab strahlenden Elements 304 zu bilden.

Die Technik zur Erzielung der Kapazität, die für den Konden sator 1302 in dieser Anmeldung notwendig ist, ist aus dem Stand der Technik wohl bekannt. Um die Bedeutung des Konden sators 1302 zu zeigen, wenn das lineare abstrahlende Element 304 eine elektrische Länge von ungefähr einer Viertel Wellen länge aufweist und die Eigenschaften der Sendeleitung oder koaxialen Leitung in der eingefahrenen Position annimmt, wird die Impedanz des geerdeten Kondensators 1302 am Punkt 716 in eine Induktanz (Z_t) umgewandelt. Andererseits ist, wenn das gewundene abstrahlende Element 302 kürzer als eine Schrauben feder mit einer ungefähren Ausdehnung von einer Viertel Wel lenlänge ist, dessen Impedanz (Z_h) bei RF-Signalfrequenzen kapazitiv. Eine kapazitive Z_h parallel mit einer induktiven Z_t kann am Speisepunktkontakt 402 eine Impedanz (Z_r) erzeu gen, die größer ist als Z_h oder Z_t alleine. Somit kann für den Kondensator 1302 ein vorgewählten Wert gewählt werden, so daß Z_r und Z_e im wesentlichen passende Impedanzwerte haben, so daß eine einzige Anpassungsschaltung verwendet werden kann, um Z_r und Z_e am Punkt 718 an Z_o anzupassen.

Fachleute werden erkennen, daß verschiedene Modifikationen und Variationen bei der oben beschriebenen zweiten Ausfüh rungsform durchgeführt werden können, ohne vom Umfang oder der Idee der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann der verlängerte Teil 910 verkürzt werden, und der Speisepunktkon takt 402 kann statt dessen einen direkten physischen Kontakt mit der oberen Hülse 902 und der unteren Hülse 904 in der eingefahrenen beziehungsweise ausgefahrenen Position herstel len.

Claims

1. Einfahrbare Antennenvorrichtung für eine drahtlose Kommu nikationsvorrichtung, wobei die einfahrbare Antennenvorrich tung eine ausgefahrene und eine eingefahrene Position relativ zur drahtlosen Kommunikationsvorrichtung aufweist, und eine mit jeder Position verbundene Antennenimpedanz besitzt, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung einen Speisepunktkon takt hat und die einfahrbare Antennenvorrichtung folgendes umfaßt:
ein gewundenes abstrahlendes Element;
ein lineares abstrahlendes Element, das einen oberen Teil aufweist, der elektrisch mit dem gewundenen abstrahlen den Element verbunden ist; und
mindestens einen Teil eines Kondensators, der integral auf dem linearen, abstrahlenden Element ausgebildet ist, so daß, wenn sich die Antennenvorrichtung in ihrer eingefahrenen Position befindet, der Kondensator zur Antennenimpedanz bei trägt, derart daß die Antennenimpedanz, die am Speisepunkt kontakt geliefert wird, im wesentlichen passend ist, unabhän gig davon, ob sich die einfahrbare Antennenvorrichtung in ih rer ausgefahrenen oder eingefahrenen Position befindet.

2. Einfahrbare Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sie ferner eine Umhüllung aufweist, die den oberen Teil bedeckt, wobei in der eingefahrenen Position der Speisepunktkontakt in direktem elektrischen Kontakt mit der Umhüllung steht, so daß ein Kondensator durch den oberen Teil, die Umhüllung und den Speisepunktkontakt ausgebildet wird, der eine kapazitive Kopplung zwischen dem oberen Teil und dem Speisepunktkontakt bildet.

3. Einfahrbare Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sie weiter eine Umhüllung aufweist, die den oberen Teil bedeckt und eine Hülse, die mindestens teilweise die Umhüllung um gibt, so daß ein Kondensator durch den oberen Teil, die Um hüllung und die Hülse ausgebildet wird.

4. Einfahrbare Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei sich die Hülse in der eingefahrenen Position in direktem elektrischen Kontakt mit dem Speisepunktkontakt befindet und eine kapazitive Kopplung zwischen dem oberen Teil und dem Speisepunktkontakt bildet.

5. Einfahrbare Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lineare abstrahlende Element ferner einen unteren Teil hat, die einfahrbare Antennenvorrichtung ferner eine Umhüllung um faßt, die den unteren Teil bedeckt und eine untere Hülse, die mindestens teilweise die Umhüllung umgibt, die den unteren Teil bedeckt, so daß ein Kondensator durch den unteren Teil, die Umhüllung und die untere Hülse ausgebildet wird.

6. Einfahrbare Antennenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ferner einen Endkontakt hat, wobei in der eingefahrenen Position sich die untere Hülse in direktem elektrischen Kontakt mit dem Endkontakt be findet, und eine kapazitive Kopplung zwischen dem unteren Teil und dem Endkontakt bildet.

7. Einfährbare Antennenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei in der ausgefahrenen Position sich die untere Hülse in direktem elektrischen Kontakt mit dem Speisepunktkontakt befindet, und somit den unteren Teil kapazitiv mit dem Speisepunktkontakt verbindet.

8. Einfahrbare Antennenvorrichtung n:ach Anspruch 1, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ferner eine Erde und ei nen Endkontakt aufweist, der mit der Erde verbunden ist, wo bei das lineare, abstrahlende Element ferner eine elektrische Länge von ungefähr einem Viertel der Wellenlänge hat und ein unterer Teil elektrisch mit dem Endkontakt in der eingefahre nen Position verbunden ist, um somit eine elektrische Kopp lung zwischen dem unteren Teil und der Erde in der eingefah renen Position zu bilden.

9. Einfahrbare Antennenvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ferner eine Erdebene hat, wobei in der eingefahrenen Position das lineare, abstrahlende Element sich sehr dicht an der Erdebene befindet, womit das lineare, abstrahlende Element Sendeleitungseigenschaften in der eingefahrenen Position annimmt.

10. Einfahrbare Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ferner eine Erde und einen Stab hat, der zumindest teilweise aus leitendem Materi al aufgebaut und elektrisch mit der Erde verbunden ist, wobei in der eingefahrenen Position das lineare abstrahlende Ele ment in den Stab eingefahrenen wird, so daß das lineare ab strahlende Element und der Stab Eigenschaften einer koaxialen Leitung annehmen.