DE69612598T2

DE69612598T2 - Mehrbandantenne mit einem dielektrischen Resonanzkreis mit verteilten Konstanten und tragbares Mehrband-Funkgerät mit einer derartigen Antenne

Info

Publication number: DE69612598T2
Application number: DE69612598T
Authority: DE
Inventors: Ryo Ito; Kazuo Minegishi; Kenji Takamoro; Shigeyoshi Yoshida
Original assignee: NEC Corp; Tokin Corp
Current assignee: NEC Corp; Tokin Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: EP0772255B1; JP3243595B2; DE69612598D1; EP0772255A1; US6011516A; JPH09130129A

Description

Hintergrund der Erfindung:

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung für die Verwendung in einer mobilen Radio- bzw. Funkkommunikation und insbesondere auf eine Mehrbandantenne, die in der Lage ist, eine Übertragung und einen Empfang auf mehreren unterschiedlichen Frequenzbändern durchzuführen, und auf eine tragbare Mehrbandradio- bzw. -funkvorrichtung, die die Mehrbandantenne verwendet.
Im Allgemeinen ist eine einzelne Antennenvorrichtung auf einem einzigen Frequenzband betriebsfähig. Um ein Radio- bzw. Funkgerät auf unterschiedlichen Frequenzbändern zu verwenden muss das Radio- bzw. Funkgerät im Allgemeinen mehrere Antennenvorrichtungen haben. Ein typisches Beispiel ist ein FM/AM-Radioempfänger.
Andererseits ist eine Trap-Antenne bekannt, die über eine Vielzahl getrennter Frequenzbänder betriebsbereit ist. Die Trap-Antenne wird oftmals in einer Amateurradio- bzw. - funkverbindung als Mehrbandantenne verwendet.
Eine herkömmliche Trap-Antenne dieser Art ist beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (A2) Nr. 5- 121924 (121924/1993) offenbart.
Die herkömmliche Trap-Antenne weist zwei Streifenantennenelemente und einen Resonanzschaltkreis oder einen Sperrschaltkreis auf, der dazwischen angeordnet ist. Der Resonanzschaltkreis weist ein Induktionselement (L) und ein kapazitives Element (C) auf, die parallel geschaltet sind und auf die als ein LC-paralleler Resonanzschaltkreis Bezug genommen wird. Der LC-parallele Resonanzschaltkreis, der in der herkömmlichen Trap-Antenne verwendet wird, ist einer aus einer konzentrierten konstanten Bauart.
Jedoch hat die herkömmliche Trap-Antenne unvermeidlich eine gleitende Kapazität infolge der Ladung des Sperrschaltkreises. Daraus resultiert eine Differenz zwischen einer theoretischen Resonanzfrequenz und einer tatsächlichen oder gemessenen Resonanzfrequenz.
Die herkömmliche Trap-Antenne bringt auch ein anderes Problem mit sich. Genauer gesagt weist der Sperrschaltkreis jeweils einen Kondensator und eine Spule als kapazitives Element und als Induktionselement auf. Zusätzlich sind jeweils ein Substrat und ein Abschirmungsgehäuse erforderlich, um den Kondensator und die Spule zu tragen und abzuschirmen. Somit erfordert die herkömmliche Trap-Antenne eine Anzahl an Komponenten und Montageschritten und baut unvermeidlich groß, obwohl jede einzelne Komponente klein ist.
In dem Fall, in dem die herkömmliche Trap-Antenne mit dem oben beschriebenen Aufbau als eine externe Antenne eines Radiogerätes verwendet wird, hat die externe Antenne eine unzureichende Festigkeit aufgrund des Einschlusses des Sperrschaltkreises, der die Spule und den Kondensator aufweist. Wenn das Radiogerät einen mechanischen Stoß erfährt, neigt die externe Antenne dazu, beschädigt zu werden. Ein solcher Nachteil resultiert in einem ernsthaften Problem, insbesondere im Fall eines tragbaren Gerätes.
Die EP 0634806 A offenbart eine Mehrbandantenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Mehrbandantenne, die ähnlich zu der oben diskutierten Antenne ist, kann vom konzentrierten konstanten Typ sein.
Die JP 7-086823 A offenbart eine Antenne, die einen dielektrischen Resonator verwendet, der einen dielektrischen Block mit einer Mittelbohrung hat, einen ersten Leiter, der die innere Oberfläche des dielektrischen Blockes bedeckt, und einen zweiten Leiter, der die äußere Umfangsoberfläche des dielektrischen Blockes abdeckt.

Zusammenfassung der Erfindung:

Es ist eine allgemeine Aufgabe dieser Erfindung, eine Mehrbandantenne zu schaffen, die eine geringe Größe hat, die verbesserte Eigenschaften hat, und die widerstandsfähig gegen eine mechanischen Stoß ist, durch die Verwendung eines Sperrschaltkreises, der frei von einer gleitenden Kapazität ist, leicht herzustellen und klein in seiner Baugröße ist.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Mehrbandantenne zu schaffen, die eine reduzierte Anzahl an Komponenten und Montageschritten erfordert und die ökonomisch in einem einfachen Prozess mit einer hohen Effizienz hergestellt werden kann.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, eine Mehrbandantenne zu schaffen, deren mechanische Festigkeit hervorragend ist.
Es ist noch eine andere Aufgabe dieser Erfindung, eine Mehrbandantenne zu schaffen, die eine verbesserte Antennencharakteristik mit einem reduzierten Verlust hat, und, die abhängig von der Bauart in der Lage ist, eine Streuung einer elektromagnetischen Welle ohne Verwendung eines Metallgehäuses zu verhindern.
Es ist noch eine andere Aufgabe dieser Erfindung, ein klein gebautes Mehrbandmobilkommunikationsradiogerät zu schaffen, das eine einzige Antennenvorrichtung umfasst, das jedoch in der Lage ist, Radiosignale auf unterschiedlichen Frequenzbändern wie 80 MHz und 1,9 GHz zu übertragen und zu empfangen.
Gemäß der Erfindung ist eine Mehrbandantenne vorgesehen, die die Merkmale des Anspruches 1 hat.
Bevorzugte Entwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Mehrbandantenne gemäß dieser Erfindung weist als einen Sperrschaltkreis einen LC-parallelen Resonanzschaltkreis auf, der durch einen verteilt-konstanten dielektrischen Resonator implementiert ist.
Grundsätzlich kann der verteilt-konstante dielektrische Resonator durch Ausbilden zweier Leiterleitungen auf einem dielektrischen Material realisiert werden.
Gemäß dieser Erfindung kann die Mehrbandantenne durch einfaches Koppeln mechanischer Komponenten miteinander hergestellt werden.
Gemäß dieser Erfindung kann der dielektrische Resonator und ein Antennenstab in einem Formmaterial geformt werden, um eine integrierte Struktur zu bilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine herkömmliche Trap-Antenne darstellt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Mehrbandradiogerätes;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht einer Mehrbandantenne gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die nicht die Erfindung der Mehrbandantenne aus Fig. 3 darstellt;
Fig. 5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Blockes in einem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, die nicht diese Erfindung darstellen;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 7 ist eine ähnliche Schnittansicht eines koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 8 ist eine ähnliche Schnittansicht eines anderen koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 9 ist eine ähnliche Schnittansicht eines weiteren koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 10 ist eine ähnliche Schnittansicht eines weiteren anderen koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Blockes in einem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 12 ist eine Schnittansicht eines koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 13 zeigt einen äquivalenten Schaltkreis für den koaxialen, dielektrischen Resonator, der in Fig. 12 dargestellt ist;
Fig. 14 ist eine ähnliche Schnittansicht eines anderen koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 15 ist eine ähnliche Schnittansicht eines noch anderen koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 16 ist eine ähnliche Schnittansicht eines noch anderen, koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 17 ist eine ähnliche Schnittansicht eines anderen, koaxialen, dielektrischen Resonators gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 18 ist eine Explosionsdarstellung einer perspektivischen Ansicht, die eine Konstruktion um den dielektrischen Resonator in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen zeigt, die nicht diese Erfindung darstellen;
Fig. 19 ist eine Explosionsdarstellung einer perspektivischen Ansicht, die eine Konstruktion um einen dielektrischen Resonator gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 20 ist eine Explosionsdarstellung einer perspektivischen Ansicht, die eine Konstruktion um einen dielektrischen Resonator in einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt, das nicht diese Erfindung darstellt;
Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht eines dreiplattigen, dielektrischen Resonators gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 22 ist eine Schnittansicht des dreiplattigen, dielektrischen Resonators gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entlang einer Linie 22-22 in Fig. 21;
Fig. 23 ist eine ähnliche Schnittansicht eines anderen dreiplattigen, dielektrischen Resonators gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 24 ist eine ähnliche Schnittansicht eines noch anderen dreiplattigen, dielektrischen Resonators gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung; und
Fig. 25 ist eine ähnliche Schnittansicht eines noch anderen dreiplattigen, dielektrischen Resonators gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele:

Zum besseren Verständnis dieser Erfindung wird zuerst unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine weitere herkömmliche Trap-Antenne beschrieben.
Gemäß Fig. 1 weist die herkömmliche Trap-Antenne erste und zweite Streifenantennenelemente A1 und A2 und einen Sperrschaltkreis auf, der dazwischen angeordnet ist. Der Trap- Schaltkreis weist einen LC-parallelen Resonanzschaltkreis auf, der ein induktives Element L und ein kapazitives Element C enthält, die in Parallelschaltung verbunden sind.
Die Trap-Antenne, die den vorstehend erwähnten Aufbau hat, ist an zwei unterschiedlichen Frequenzen, unter den Bedingungen, die nachfolgend beschrieben werden, resonant.
Eine höhere Resonanzfrequenz und eine niedrigere Resonanzfrequenz, je nach Wunsch, werden jeweils durch fHIGH und fLOW dargestellt. Die höheren und die niedrigeren Resonanzfrequenzen fHIGH und fLOW entsprechen den jeweiligen Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2;.
D. h.:
fHIGH = c/λ&sub1;;
fLOW = c /λ&sub2;.
Hier stellt c eine elektromagnetische Konstante oder Lichtgeschwindigkeit dar. Das erste Streifenantennenelement A1 hat eine Länge l&sub1;, die gleich λ&sub1;/2 ist. Der Sperrschaltkreis ist konstruiert, um eine Antiresonanz bei der höheren Resonanzfrequenz fHIGH hervorzurufen. Dabei ist die Trap-Antenne um die höhere Resonanzfrequenz fHIGH herum resonant. Andererseits dient der Sperrschaltkreis, der dazu gedacht ist, bei der höheren Resonanzfrequenz fHIGH eine Resonanz hervorzurufen, als Blindwiderstand für die untere Resonanzfrequenz fLOW. Die Resonanz bei der niedrigeren Resonanzfrequenz fLOW wird durch Einstellen einer Gesamtlänge l&sub2; einer dipoligen Antennenstruktur erzielt, die die ersten und zweiten Streifenantennenelemente A1 und A2 und den LCparallelen Resonanzschaltkreis aufweist. Auf diese Art und Weise ist die herkömmliche Antenne an den zwei unterschiedlichen Frequenzen resonant.
Nun erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 25.
Diese Erfindung ist auf eine Mehrbandantennenvorrichtung MA eines tragbaren Radiogerätes RA anwendbar, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Gemäß dieser Erfindung weist ein Sperrschaltkreis einer Mehrbandantenne MA einen verteilt-konstanten dielektrischen Resonator anstelle einer IKombination aus dem reaktiven Element L und dem kapazitiven Element C in der herkömmlichen Trap- Antenne auf.
In der nachfolgenden Beschreibung werden ein koaxialer dielektrischer Resonator, der nicht die Erfindung darstellt, und ein dreiplattiger dielektrischer Resonator als verteiltkonstanter dielektrischer Resonator in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Eine Mehrbandantenne, die den koaxialen dielektrischen Resonator verwendet, umfaßt einen weiten Bereich an Variationen abhängig von verschiedenen Faktoren. Beispielsweise, ob eine Mittelbohrung eines dielektrischen Blockes des koaxialen dielektrischen Resonators ein Durchgangsloch ist oder nicht, die Art, wie der dielektrische Block mit einem Leiter bedeckt ist, die Gestalt eines Antennenelementes, das verbunden werden soll, die Gestalt einer Hülse zur Fixierung des dielektrischen Resonators, u. s. w..
Ähnlich umfaßt eine Mehrbandantenne, die den dreiplattigen dielektrischen Resonator verwendet, einen weiten Bereich an Variationen in Abhängigkeit verschiedener Faktoren.
Beispielsweise welcher Abschnitt mit einem Leiter bedeckt ist, die Gestalt eines Antennenelementes, das mit einem Mittelleiter verbunden ist, das Verhältnis zwischen dem Mittelleiter und einem Antennenstab, u. s. w..
Eine detaillierte Beschreibung erfolgt hinsichtlich einer solchen breiten Varianz von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Erstes Ausführungsbeispiel, das für das Verständnis der Erfindung nützlich ist.
Bezugnehmend auf die Fig. 3 bis 6 wird eine Mehrbandantenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, weist die Mehrbandantenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen koaxialen dielektrischen Resonator 1A auf, einen ersten Antennenstab 7, einen zweiten Antennenstab 8, einen Formabschnitt 81, einen Urethanschlauch 71, eine Hülse 9, einen Halter 10 und einen Stopper 11.
Gemäß den Fig. 5 und 6 weist der koaxiale dielektrische Resonator 1A zusätzlich einen dielektrischen Block 1A1 auf, der eine Mittelbohrung 2 hat, innere und äußere Leiter 4 und 5, die jeweils eine innere Oberfläche und eine äußere Emfangsoberfläche des dielektrischen Blockes 1A1 bedecken, und einen oberen Leiter 12, der eine Oberseite des dielektrischen Blockes 1A1 bedeckt.
Der erste Antennenstab 7 ist elektrisch mit dem inneren Leiter 4 verbunden, während der zweite Antennenstab 8 elektrisch mit dem äußeren Leiter 5 verbunden ist.
Der Formabschnitt 81 umhüllt den zweiten Antennenstab 8 und den koaxialen dielektrischen Resonator 1A.
Der Urethanschlauch 71 bedeckt den ersten Antennenstab 7.
Die Hülse 9 dient als Befestigung für den koaxialen dielektrischen Resonator 1A, als ein Schutz für den Schlauch 71 und als ein Stopper infolge des Zurückziehens der Mehrbandantenne.
Der Halter 10 dient zur Befestigung der Mehrbandantenne an einem Gehäuse, beispielsweise an einem tragbaren Radiogerät RA in Fig. 2.
Der Urethanschlauch 71 ist in den Halter 10 eingesetzt und wird hindurchgeführt, so dass der Urethanschlauch 71 unter Reibung gleitfähig ist und durch den Halter 10 gehalten wird.
Wenn die Mehrbandantenne aus dem Gerät herausgezogen oder sich davon erstreckt, wird der Stopper 11 in Kontakt mit dem Halter 10 gebracht, um den Vorsprung der Mehrbandantenne innerhalb eines geeigneten Bereiches zu beschränken.
Genauer gesagt ist die Mittelbohrung 2, die in dem dielektrischen Block 1A1 des koaxialen dielektrischen Resonators JA ausgebildet ist, ein Durchgangsloch im ersten Ausführungsbeispiel. Die inneren, die äußeren und die oberen Leiter 4, 5 und 12 bedecken jeweils die innere Oberfläche, die äußere Umfangsoberfläche und die Oberseite des dielektrischen Blockes 1A1. Der koaxiale dielektrische Resonator JA hat ein kurzgeschlossenes Ende am oberen Ende, da die inneren und die äußeren Leiter 4 und 5 durch den oberen Leiter 12 verbunden sind. Die Hülse 9 hat eine zylindrische Gestalt. Der erste Antennenstab 7 ist von der Bodenseite aus, die ohne irgendwelche Leiter frei liegt, in das Durchgangsloch 2 des dielektrischen Blockes 1A1 eingesetzt, um ein offenes Schaltkreisende des koaxialen dielektrischen Resonators zu bilden. Der erste Antennenstab 7 erreicht eine Position, in der ein oberes Ende des ersten Antennenstabes 7 das gleiche Niveau hat wie der obere Leiter 12 auf der Oberseite des dielektrischen Blockes 1A1. In jener Position wird der erste Antennenstab 7 durch Löten oder dergleichen mit dem inneren Leiter 4 verbunden. Der zweite Antennenstab 8 hat einen Abschnitt, der um den äußeren Leiter 5 herum gewickelt ist und elektrisch mit dem äußeren Leiter 5 durch Löten oder dergleichen verbunden wird. Ein verbleibender Abschnitt des zweiten Antennenstabes 8 erstreckt sich entlang einer Achse des ersten Antennenstabes 7. Der zweite Antennenstab 8 ist auch durch den oberen Leiter 12 elektrisch mit dem ersten Antennenstab 7 verbunden. Der koaxiale dielektrische Resonator 1A ist ein λ/4-Resonator in einem TEM-Modus, aufgrund des Vorhersehens des offenen Schaltkreises an seinem einen Ende.
Die Mehrbandantenne ist auch als Dreifachfrequenzresonanzantenne betriebsfähig, wenn sie in einem Kommunikationssystem verwendet wird, das unterschiedliche Frequenzbänder verwendet, wovon eines im Wesentlichen gleich zu einem geradzahligen ganzzahligen Mehrfachen eines anderen ist.
Beispielsweise wird angenommen, dass die unterschiedlichen Frequenzbänder fHIGH und fLOW1 und fLOW2 jeweils gleich 1,9 GHz, 820 MHz und 950 MHz sind. Dabei gelten die folgenden Beziehungen:
λHIGH/2 = XλOW2/4.
Ähnlich der herkömmlichen Antenne aus Fig. 1 hat der erste Antennenstab 7 eine Länge l&sub1; und die Mehrbandantenne hat eine Gesamtlänge l&sub2;. Diese Längen werden wie folgt ausgewählt:
l&sub1; = λHIGH/2 = λLOW2/4
l&sub2; = λLOW2/2.
Somit wird die Dreifachfrequenzresonanzantenne erreicht. Bei diesem Beispiel haben die Frequenzbänder fLOW1 und fLOW2 einen Unterschied, der so groß wie 130 MHz ist. In dieser Situation kann die Übertragung und der Empfang nicht durch eine einzelne Antennenvorrichtung durchgeführt werden, sofern es keine Breitbandantennenvorrichtung ist. Die Übertragung und der Empfang können durch die Mehrbandantenne als eine einzelne Antennenvorrichtung nicht nur auf zwei unterschiedlichen Frequenzbändern durchgeführt werden, wie bei einer Breitbandantenne, sondern auch auf einem anderen, zusätzlichen Frequenzband. Dies gilt auch für andere Ausführungsbeispiele, die nachfolgend beschrieben werden. Im vorstehenden sind die Längen l&sub1; und l&sub2; gleich λ/2 und λ/4 zur komfortableren Beschreibung. Jedoch soll klargestellt sein, dass die Längen auf irgendwelche geeigneten Werte, beispielsweise auf 3 λ/8 geändert werden dürfen.
Zweites Ausführungsbeispiel, das für das Verständnis der Erfindung nützlich ist, diese aber nicht darstellt.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 7.
Im zweiten Ausführungsbeispiel weist ein Sperrschaltkreis einen λ/2 koaxialen, dielektrischen Resonator 1A in dem TEM-Modus auf, mit einer offenen Schaltkreisoberseite und Bodenenden. Die Struktur ist im Wesentlichen ähnlich zu jener des ersten Ausführungsbeispieles und die folgende Beschreibung wird auf gekennzeichnete Abschnitte einer Mehrbandantenne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gerichtet.
Gemäß Fig. 7 hat ein koaxialer dielektrischer Resonator 1A einen dielektrischen Block 1A1 mit einem Durchgangsloch 2 und inneren und äußeren Leitern 4 und 5, die jeweils eine innere Oberfläche und eine äußere Umfangsoberfläche des dielektrischen Blockes 1A1 bedecken. Jedoch sind die Oberseite und die Bodenoberfläche nicht mit irgendwelchen Leitern bedeckt, so dass die inneren und äußeren Leiter 4 und 5 an beiden Enden mit einem offenen Schaltkreis versehen sind. Eine Hülse 9 hat auch eine zylindrische Gestalt. Ein erster Antennenstab 7 wird in das Durchgangsloch 2 des dielektrischen Blockes 1A1 von dessen Bodenende eingesetzt. Der erste Antennenstab 7 erreicht eine Position, in der ein oberes Ende des ersten Antennenstabes 7 auf gleichem Niveau liegt wie das oben liegende offene Schaltkreisende des dielektrischen Blockes 1A1. In jener Position ist der erste Antennenstab 7 durch Löten oder dergleichen mit dem inneren Leiter 4 an einer Position verbunden. Andererseits hat ein zweiter Antennenstab 8 einen Abschnitt, der um den äußeren Leiter 5 gewickelt ist und elektrisch mit dem äußeren Leiter 5 durch Löten oder dergleichen verbunden ist. Ein verbleibender Abschnitt des zweiten Antennenstabes 8 erstreckt sich entlang einer Achse des ersten Antennenstabes 7. Der koaxiale dielektrische Resonator 1A ist ein λ/2-Resonator, der eine Niedrigverlustmehrbandantenne schafft, obwohl sie etwas größer gebaut ist.
Variationen des λ/2-Resonators werden unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. In Fig. 8 sind die Oberseite und die unteren Oberflächen des Resonators gänzlich mit dem oben liegenden und dem Bodenleiter 12 und 12' als kurzgeschlossene Enden bedeckt. In Fig. 9 sind die Oberseite und die unteren Oberflächen mit den oberen und unteren Leitern 13 und 13' bedeckt, mit Ausnahme der freiliegenden Bereiche, die in der Nähe des Öffnungskantenabschnittes des Durchgangsloches 2 ausgebildet sind. Jeder der Resonatoren, der in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, dient als λ/2-Resonator und kann wirksam das Streuen einer elektromagnetischen Welle verhindern, aufgrund dessen, dass keine freiliegende Region gebildet ist (Fig. 8), oder dass die freigegebenen Regionen sehr klein sind (Fig. 9). Gemäß Fig. 9 sind die freiliegenden Bereiche nicht notwendigerweise in der Nähe des Öffnungsabschnittes des Durchgangsloches 2 ausgebildet, sondern sie können an irgendwelchen geeigneten Positionen ausgebildet sein, solange die inneren und die äußeren Leiter 4 und 5 elektrisch isoliert werden können. Diese Annäherung zur Ausbildung der freiliegenden Bereiche kann auf das erste Ausführungsbeispiel ebenso angewandt werden.
Bezugnehmend auf Fig. 10 wir eine andere Variation des Resonators beschrieben. Der innere Leiter 4 ist in drei separate Abschnitte unterteilt, auf die nachfolgend als oberer, unterer und mittlerer Leiter 4a, 4b und 4c Bezug genommen wird. Der obere, der untere und der mittlere Leiter 4a, 4b und 4c bedecken die innere Oberfläche des dielektrischen Blockes 1A1 jeweils an dessen oberen, unteren und mittleren Abschnitten. Die Oberseite und die Unterseite des dielektrischen Blockes 1A1 werden jeweils mit den oberen und unteren Leitern 13 und 13' bedeckt. Der erste Antennenstab 7 ist alleine mit dem mittleren Leiter 4c elektrisch verbunden und von den oberen und unteren Leitern 4a und 4b isoliert oder getrennt. Um den ersten Antennenstab 7 mit dem mittleren Leiter 4c alleine elektrisch zu verbinden, können verschiedene Techniken angewandt werden.
Es wird beispielsweise die Oberfläche des ersten Antennenstabes 7 mit einem Isolationsfilm an den oberen und unteren Abschnitten überzogen, die den oberen und unteren Leitern 4a und 4b entsprechen. Anschließend werden der erste Antennenstab 7 und der mittlere Leiter 4c durch Löten elektrisch miteinander verbunden. Alternativ wird der erste Antennenstab 7 verwendet, der einen variablen Durchmesser hat. Genauer gesagt hat der erste Antennenstab 7 an den oberen und unteren Abschnitten, die den oberen und unteren Leitern 4a und 4b entsprechen, einen kleineren Durchmesser, und im mittleren Abschnitt, der dem mittleren Leiter 4c entspricht, einen größeren Durchmesser. Mit diesem Aufbau kann der mittlere Leiter 4c alleine mit dem ersten Antennenstab 7 wie oben beschrieben elektrisch verbunden werden. Mit der oben beschriebenen Struktur kann die Streuung der elektromagnetischen Welle verhindert werden.
Drittes Ausführungsbeispiel, das zum Verständnis der Erfindung nützlich ist, diese jedoch nicht darstellt.
Nun wird das dritte Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 beschrieben.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist ein Sperrschaltkreis einen λ/4-koaxialen, dielektrischen Resonator JA auf. Der Aufbau ist im Wesentlichen ähnlich zu jenem des ersten Ausführungsbeispieles und die folgende Beschreibung wird auf die kennzeichnenden Abschnitte einer Mehrbandantenne gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel gerichtet.
Im dritten Ausführungsbeispiel hat der koaxiale, dielektrische Resonator 1A einen dielektrischen Block 1A1 mit einer Mittelbohrung 3, die ein Sackloch ist. Der dielektrische Block 1A1 ist vollständig mit Leitern bedeckt. Genauer gesagt sind eine innere Oberfläche und eine äußere Umfangsoberfläche jeweils mit inneren und äußeren Leitern 4 und 5 bedeckt, während die oberen und unteren Oberflächen jeweils mit den oberen und unteren Leitern 12 und 12' bedeckt sind. Bei dieser Anordnung sind die inneren und die äußeren Leiter 4 und 5 durch die Bodenleiter 12' am Bodenende kurzgeschlossen, jedoch am oberen Ende offen geschaltet, da die Bohrung 3 das Sackloch ist. Ein erster Antennenstab 7 ist in das Sackloch 3 des dielektrischen Blockes 1A1 eingesetzt, bis ein oberes Ende des ersten Antennenstabes 7 auf gleichem Niveau mit dem Leiterabschnitt 41 des toten Endes des inneren Leiters 4 ist, welcher Abschnitt ein Sacklochende des Sackloches 3 bedeckt. In jener Position ist der erste Antennenstab 7 durch Löten oder dergleichen mit dem inneren Leiter 4 verbunden. Andererseits hat ein zweiter Antennenstab 8 einen Abschnitt, der um den äußeren Leiter 5 herumgewickelt und elektrisch mit dem äußeren Leiter 5 durch Löten oder dergleichen verbunden ist. Ein verbleibender Abschnitt des zweiten Antennenstabes 8 erstreckt sich entlang einer Achse des ersten Antennenstabes 7. Der zweite Antennenstab 8 ist elektrisch durch den Bodenleiter 12' mit dem ersten Antennenstab 7 elektrisch verbunden. Bezugnehmend auf Fig. 13 wird klar, dass ein äquivalenter Schaltkreis für den koaxialen, dielektrischen Resonator 1A im dritten Ausführungsbeispiel einen LC-parallelen Resonanzschaltkreis und einen zusätzlichen Kondensator, der parallel dazu verbunden ist, aufweist. Demgemäß kann in der Mehrbandantenne gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Länge des Resonators reduziert werden.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den koaxialen, dielektrischen Resonator 1A zu verkleinern und die Streuung der elektromagnetischen Welle zu verhindern, da der koaxiale, dielektrische Resonator 1A vollständig mit den Leitern bedeckt ist. Zusätzlich ist der erste Antennenstab 7 leicht zu platzieren, weil er in das Sackloch 3 eingesetzt wird.
Bezugnehmend auf die Fig. 14 bis 17 werden Variationen des Resonators, der das Sackloch 3 hat, beschrieben. Gemäß Fig. 14 ist der dielektrische Block 1A1 des koaxialen, dielektrischen Resonators JA vollständig mit den inneren, den äußeren und den oberen Leitern 4, 5 und 12 bedeckt, mit Ausnahme der Bodenoberfläche, die einen Öffnungsabschnitt des Sackloches 3 hat. Gemäß Fig. 15 ist der dielektrische Block 1A1 des koaxialen, dielektrischen Resonators 1A vollständig mit den Leitern bedeckt, mit Ausnahme des Bodens und der Oberseiten. Mit anderen Worten, die innere Oberfläche und die äußere Umfangsoberfläche des dielektrischen Blockes 1A1 sind jeweils mit den inneren und den äußeren Leitern 4 und 5 bedeckt. Gemäß Fig. 16 ist der dielektrische Block 1A1 vollständig mit den Leitern bedeckt, mit Ausnahme der freiliegenden Bereiche der oberen und unteren Oberflächen, die jeweils teilweise mit den Leitern 13 und 13' bedeckt sind. Gemäß Fig. 17 ist der dielektrische Block 1A1 mit den inneren, den äußeren, den oberen und den unteren Leitern 4, 5, 12 und 12' bedeckt, mit Ausnahme desjenigen Teiles der inneren Oberfläche, die das Sacklochende des Sackloches 3 bildet. Die Struktur aus Fig. 17 kann auf die koaxialen, dielektrischen Resonatoren 1A, die in den Fig. 14 bis 16 dargestellt sind, angewandt werden.
Viertes Ausführungsbeispiel, das für das Verständnis der Erfindung nützlich ist, diese jedoch nicht darstellt.
Als nächstes wird das vierte Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19 beschrieben.
Das vierte Ausführungsbeispiel bezieht sich im Einzelnen auf die Konfiguration eines zweiten Antennenstabes. Im Vergleich mit dem vierten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau um den koaxialen, dielektrischen Resonator 1A der Mehrbandantenne in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen im Einzelnen in Fig. 18 als Perspektivansicht gezeigt. Es soll angemerkt werden, dass der zweite Antennenstab 8 einen Abschnitt hat, der um den äußeren Umfang des koaxialen, dielektrischen Resonators 1A herumgewickelt ist, und der verbleibende Abschnitt des zweiten Antennenstabes 8 erstreckt sich entlang einer Mittelachse des dielektrischen Blockes 1A1.
Andererseits weist ein zweiter Antennenstab 8B gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ein spiralförmiges Schraubenelement auf. Der zweite Antennenstab 8B als das spiralförmige Schraubenelement hat einen inneren Durchmesser, der im Wesentlichen gleich zu einem äußeren Durchmesser des koaxialen dielektrischen Resonators 1A ist. Der zweite Antennenstab 8B hat einen Abschnitt, der um den äußeren Umfang des koaxialen dielektrischen Resonators 1A herumgewickelt ist und durch Löten oder dergleichen mit dem äußeren Leiter 5 verbunden ist. Der verbleibende Abschnitt des zweiten Antennenstabes 8B als das spiralförmige Schraubenelement erstreckt sich aufwärts, wobei seine Achse mit der Achse des ersten Antennenstabes 7 zusammenfällt.
Fünftes Ausführungsbeispiel, das zum Verständnis der Erfindung nützlich ist, diese jedoch nicht darstellt.
Das fünfte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Konfiguration einer Hülse 9.
Wenn ein erster Antennenstab 7 durch ein sehr elastisches Metall ausgebildet wird, ist im Allgemeinen ein Löten unmöglich und Plattieren ist schwierig. Demgemäß ist es oftmals schwierig, eine elektrische Verbindung zwischen einem Leiter, der einen dielektrischen Block 1A1 bedeckt, und dem ersten Antennenstab 7 herzustellen.
Als eine Konstruktion, die im oben erwähnten Fall nützlich ist, weist die Hülse 9 in diesem Ausführungsbeispiel ein Basisbauteil 91 und ein Kupplungsbauteil 92 auf, wie in Fig. 20 gezeigt ist.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist der erste Antennenstab 7, der aus einem sehr elastischen Metall hergestellt ist, teilweise deformiert, in die Hülse 9 pressgepasst und fest hierzu gekoppelt. Eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Antennenstab 7 und dem inneren Leiter 4 wird durch die Hülse 9 erzielt.
Die Hülse 9 ist vorzugsweise aus Phosphorbronze hergestellt, um eine Federeigenschaft bereitzustellen.
Genauer gesagt ist das Basisbauteil 91 mit einem Innengewinde versehen. Das Kupplungsbauteil 92 hat einen Außengewindeabschnitt 93, der in das Basisbauteil 91 eingeschraubt werden soll. Das Kupplungsbauteil 92 hat des weiteren einen Presspassungsabschnitt 94, um mit dem inneren Leiter 4 verbunden zu werden, und einen Schlitz 95, der in dem Presspassungsabschnitt 94 ausgebildet ist. Somit kann der Presspassungsabschnitt 94 deformiert werden, um in eine Mittelbohrung des koaxialen, dielektrischen Resonators 1A pressgepasst zu werden. Um eine größere Kupplungsfestigkeit sicherzustellen, kann zusätzlich zu dem Presspassungskontakt ein Lötvorgang verwendet werden. Der erste Antennenstab 7 ist in das Basisbauteil 91 eingepresst, um fest gekoppelt zu sein. Danach werden das Basisbauteil 91 und das Kupplungsbauteil 92 miteinander verschraubt.
Die Struktur des fünften Ausführungsbeispieles kann mit jener des vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsbeispieles kombiniert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

Nun wird eine Mehrbandantenne gemäß dem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 21 bis 25 beschrieben.
Die Mehrbandantenne gemäß dem Ausführungsbeispiel weist einen dreiplattigen dielektrischen Resonator 1B auf. Im Wesentlichen hat das Ausführungsbeispiel einen Aufbau, der ähnlich zu jenem des ersten Ausführungsbeispieles ist, mit der Ausnahme, dass der koaxiale, dielektrische Resonator 1A durch den dreiplattigen dielektrischen Resonator 1B ersetzt wird.
Der dreiplattige dielektrische Resonator 1B weist zwei dielektrische Keramikplatten 1B1 auf, von denen jede innere und äußere Hauptoberflächen hat, einen Mittelleiter 6, der zwischen den inneren Hauptoberflächen der dielektrischen Keramikplatten 1B1 angeordnet ist, und äußere Leiter 5, die die äußeren Hauptoberflächen bedecken. Ober- und Unterseiten der dielektrischen Keramikplatten 1B1 sind mit den oberen und unteren Leitern 14 und 14' oder 15 und 15' in geeigneter Weise bedeckt. In dem Ausführungsbeispiel kann der mittlere Leiter 6 und der erste Antennenstab 7 durch eine Kupferplatte oder dergleichen einstückig ausgebildet werden. Es soll an dieser Stelle angemerkt werden, dass der Aufbau des vierten Ausführungsbeispieles, der oben beschrieben wurde, auf das vorliegende Ausführungsbeispiel angewandt werden kann.
Auch in dem koaxialen dielektrischen Resonator 1A in den vorstehenden Ausführungsbeispielen können der innere Leiter 4 und der erste Antennenstab 7 einstückig ausgebildet werden.
In all den vorgenannten Ausführungsbeispielen können die äußeren Leiter 5 und der zweite Antennenstab 8 einstückig ausgebildet werden.
In dem Fall, in dem der innere Leiter 4 elektrisch mit den äußeren Leitern 5 verbunden ist, kann der innere Leiter 4 und der erste und der zweite Antennenstab 7 und 8 einstückig ausgebildet werden. In ähnlicher Weise können in dem Fall, in dem der Mittelleiter 6 elektrisch mit den äußeren Leitern 5 verbunden ist, der mittlere Leiter 6 und der erste und der zweite Antennenstab 7 und 8 einstückig ausgebildet werden.
Durch die Verwendung der Mehrbandantenne gemäß einem der vorgenannten Ausführungsformen ist es möglich, ein kleinbauendes tragbares Radiogerät zu erhalten.
Zur Bezugnahme werden im Nachfolgenden experimentelle Daten in Bezug auf die oben genannten Ausführungsbeispiele angegeben.
Im ersten Ausführungsbeispiel weist der koaxiale, dielektrische Resonator einen zylindrischen Block aus dielektrischen Keramiken auf TiO&sub2;-BaO-Basis auf. Die dielektrische Keramik hat eine relative dielektrische Konstante Er, die 115 beträgt. Der Block hat eine Länge ld von 4 mm für 1900 MHz. Jede der ersten und zweiten Antennenstäbe weist einen nickelplattierten blanken Draht auf. Der erste Antennenstab hat einen Durchmesser a1 von 0,8 mm, der etwas geringer als der innere Durchmesser (entsprechend dem Durchmesser des Mittelloches) d1 des Blockes ist, der 0,85 mm beträgt.
Im zweiten Ausführungsbeispiel hat die dielektrische Keramik eine relative dielektrische Konstante sr von 115. Der Block hat eine Länge ld von 8 mm für 1900 MHz.
Das sehr elastische Metall, das als Material des ersten Antennenstabes verwendet wird, ist eine Legierung auf Ni-Ti- Basis.
In den Ausführungsbeispielen sind die ersten und zweiten Antennenstäbe und der dielektrische Resonator aus einem Elastomer auf Polyolefin-Basis geformt. Alternativ kann ein Polymer verwendet werden.

Claims

1. Mehrband-Trapantenne, die folgendes aufweist:

erste und zweite Antennenelemente (7, 8) und einen LCparallelen Resonanzsperrkreis, der dazwischen eingesetzt ist, wobei der LC-parallele Resonanzsperrkreis einen konstant verteilten dielektrischen Resonator (1B) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Resonator ein dreiplattiger dielektrischer Resonator (1B) ist, der folgendes aufweist:

- zwei dielektrische Platten (1B1), von denen jede eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche hat, die einander gegenüberliegen;

- einen ersten Leiter (6), der sich zwischen den ersten Hauptoberflächen der zwei dielektrischen Platten (1B1) befindet; und

- zweite Leiter (5), die die zweiten Hauptoberflächen der dielektrischen Platten (1B1) abdecken.

2. Mehrband-Trapantenne gemäß Anspruch 1, wobei der dreiplattige dielektrische Resonator (1B) ferner einen dritten Leiter (14) aufweist, der wenigstens eine Oberfläche eines Paars der gegenüberliegenden Oberflächen unter den vier Seitenoberflächen jeder der dielektrischen Platten (1B1) mit Ausnahme der Hauptoberflächen bedeckt;

die ersten und zweiten Leiter (6, 5) durch den dritten Leiter (14) elektrisch miteinander verbunden sind, oder

wobei der dreiplattige dielektrische Resonator (1B) ferner einen dritten Leiter (15) aufweist, der mit Ausnahme eines vorbestimmten Bereiches oder Bereichen wenigstens eine Oberfläche eines Paares gegenüberliegender Oberflächen unter den vier Seitenoberflächen einer jeden der dielektrischen Platten (1B1) mit Ausnahme der Hauptoberflächen bedeckt;

wobei die ersten und zweiten Leiter (6, 5) elektrisch isoliert sind, ohne durch den dritten Leiter (15) verbunden zu sein.

3. Mehrband-Trapantenne gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Antennenelemente jeweils erste und zweite Antennenstäbe (7, 8) sind;

wobei der erste Antennenstab (7) elektrisch mit dem ersten Leiter (6) verbunden ist;

wobei der zweite Antennenstab (8) elektrisch mit dem/den zweiten Leiter(n) (5) verbunden ist,

wobei der erste Antennenstab (7) vorzugsweise aus einem äußerst elastischen Metall hergestellt ist, und/oder der zweite Antennenstab (8) ein spiralförmiges Spulenelement (8B) aufweist.

4. Mehrband-Trapantenne gemäß Anspruch 3, die eine Hülse (9) aufweist, die den ersten Leiter (4) und den ersten Antennenstab (7) verbindet; wobei die Hülse (9) wenigstens teilweise aus einem elastischen Material hergestellt ist und einen pressgepassten Abschnitt (94) hat, wobei der pressgepasste Abschnitt (94) einen Schlitz oder einen Spalt (95) hat, um eine elastische Deformation zuzulassen.

5. Mehrband-Trapantenne gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antennenstange (8) und der dreiplattige dielektrische Resonator (1B) aus einem Isolationsmaterial (81) geformt sind, wobei das Isolationsmaterial (81) vorzugsweise ein Polymer oder ein Elastomer ist, die eine Flexibilität besitzen.

6. Mehrband-Trapantenne gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter (6) und der erste Antennenstab (7) einstückig ausgebildet sind und/oder dass die zweiten Leiter (5) und der zweite Antennenstab (8) einstückig ausgebildet sind.

7. Mehrband-Trapantenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dreiplattige dielektrische Resonator (1B) in einem λ/2 TEM oder einem λ/4 TEM Modus betriebsbereit ist.