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EP1218968B1 - Mobile funk-sende-/funk-empfangseinrichtung mit abstimmbarer antenne - Google Patents

Mobile funk-sende-/funk-empfangseinrichtung mit abstimmbarer antenne Download PDF

Info

Publication number
EP1218968B1
EP1218968B1 EP00965835A EP00965835A EP1218968B1 EP 1218968 B1 EP1218968 B1 EP 1218968B1 EP 00965835 A EP00965835 A EP 00965835A EP 00965835 A EP00965835 A EP 00965835A EP 1218968 B1 EP1218968 B1 EP 1218968B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aerial
rod
mobile radio
reception apparatus
accordance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00965835A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1218968A1 (de
Inventor
Matthias Lungwitz
Alfred Deinert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1218968A1 publication Critical patent/EP1218968A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1218968B1 publication Critical patent/EP1218968B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • messages for example Language, image information or other data
  • the blasting the electromagnetic waves come from antennas, where the carrier frequencies, in that for the particular system provided frequency band.
  • antenna systems have hitherto been used to solve this problem in use, which consist of several antennas, each of which which covers a certain frequency range.
  • the object underlying the invention is a mobile To design radio transceiver in such a way that, when covering a large frequency range, guarantees an almost constant stable antenna gain.
  • the mobile radio transceiver according to the invention according to claim 1 has an electrically effective Antenna body on, in the near field a dielectric body is movably mounted so that the dielectric body can be moved in the near field of the antenna body in such a way that the measure with that of the dielectric body and the electrical effective antenna bodies overlap in the near field, changed becomes.
  • a resonance frequency to be set is used deeper, the greater the degree of overlap in the near field of the antenna body is.
  • To be able to set the overlap dimension are also means for adjusting the position of the dielectric Body provided. Change these means of adjustment the position based on at least one control signal, the generated by a control device as an output signal and on the adjustment means is forwarded.
  • the control signal will generated by the control device until the overlap dimension an optimal value of at least one physical, a function of the transmission / reception quality of the radio transceiver performing, size guaranteed, those recorded by the detection means and sent to the control device, as an input signal.
  • the main advantage of the mobile radio transceiver according to the invention is a largely stable antenna gain in a wide frequency range by regulation to an optimal value representing the quality of reception Size (s) by moving the dielectric body is achieved in the vicinity of the antenna body, wherein the degree of overlap of antenna body and dielectric Body the radiation characteristics of the antenna almost unaffected leaves and thus a good adjustment over the frequency range is guaranteed.
  • the arrangement also has the advantage that the antenna (the antenna body) does not have to be moved, what the design of the mobile radio transceiver is beneficial, as well as the external electrical Influence is minimized.
  • a major advantage of further training according to claim 2 is to minimize directional electrical interference the antenna by the user, especially his head, the radio transceiver and vice versa.
  • a major advantage of further training according to claim 4 is the implementation of a simple device for adjustment the position of the dielectric body, the only one Control signal needed.
  • a major advantage of further training according to claim 5 is the realization of simple adjustment means of the position of the dielectric body that only need a control signal the adjustment in defined steps (step angle) he follows.
  • the main advantage of further training according to claim 8 is the high dielectric constant that ceramic has, because the frequency range in which the antenna is tuned and therefore can be used, proportional to the height dielectric constant of the hollow body used grows and the acquisition costs are small because there are a large number of ceramic bodies are produced, for example as a body for resonators.
  • the main advantage of further training according to claim 9, is the possible use of the mobile radio transceiver in a frequency range in which the ratio the highest to the lowest frequency at least 1.5 Is octaves.
  • the detection of the leading transmission power or the returning Transmission power according to claim 10 as a physical one Function of the transmission / reception quality of the radio transceiver performing size allows easy Realization of the regulation (adaptation) of the antenna because of this already existing in the radio transceiver Means can be used.
  • FIGURE 1 shows a mobile radio transceiver SE with a transmit / receive antenna designed as a rod antenna SA, a maximum radio-effective antenna length l max being determined by the length of the rod antenna SA.
  • rod SB Parallel to the longitudinal axis of the rod antenna SA is a rod SB designed dielectric body arranged.
  • the dielectric body can be any other have geometric shape. It is only essential that at Insertion of the dielectric body into the near field of the antenna the antenna is detuned in such a way that it points to the current one Frequency is matched.
  • How to choose the geometric shape depends in particular from the antenna and can, for example, by simulation or determined by experimental setups.
  • the covered frequency range increases by enlargement of the volume and increase in the dielectric constant of the dielectric body used.
  • the dielectric body is made of ceramic, for example to be manufactured because ceramics have a dielectric constant of 88 can.
  • the dielectric rod SB is movably supported such that he from a drive wheel AR, that of an electric motor VM, which is designed as a stepper motor, for example is turned backwards, retracted and extended can. He is on one side of the drive roller AR touched and on the opposite of the point of contact Side of the rod SB - for support - from a support wheel SR touches, so that the rotational movement of the drive wheel AR in a straight movement of the rod SB is implemented and thus a dimension M with which the rod antenna SA and the dielectric Overlap bar SB, defined.
  • an electric motor VM which is designed as a stepper motor, for example is turned backwards, retracted and extended can. He is on one side of the drive roller AR touched and on the opposite of the point of contact Side of the rod SB - for support - from a support wheel SR touches, so that the rotational movement of the drive wheel AR in a straight movement of the rod SB is implemented and thus a dimension M with which the rod antenna SA and the dielectric Overlap bar SB,
  • the (step) angle and the direction of rotation are determined by the amount, the sign and / or the duration of a voltage (control signal) U ST applied to the electric motor VM.
  • This voltage U ST is a signal (control signal) present at the output of a control unit (microprocessor) ⁇ P, the magnitude, sign and / or signal duration of which is dependent on the input variable EQ present at the control unit ⁇ P.
  • the control unit ⁇ P controls the electric motor VM using the signal U ST until a physical input variable EQ representing the reception quality of the radio transceiver SE has reached an ideal value (optimum).
  • the electric motor VM is controlled so that he always puts the drive roller AR into one at the start of the control predetermined direction (default) rotates. Results in the evaluation that the input variable EQ moves away from the ideal value Direction of rotation changed and the electric motor VM is as long controlled until the input variable EQ reaches the ideal value Has.
  • AB is equal to the maximum electrically effective antenna length l ANT, MAX - to start and therefore to ensure this starting point when starting control.
  • This procedure is particularly necessary when using the mobile radio transceiver SE in a very wide frequency range, in which the ratio of the highest to the lowest frequency is at least 1.5 octaves, since otherwise the case may occur that an electrically effective antenna length l ANT , which results from the difference between the maximum electrically effective antenna length l ANT, MAX and the antenna length l ANT, AB covered by the dielectric rod SB, corresponds to three-quarters of the wavelength - resulting from the current frequency , so that the control is ended, since in this case the input variable EQ also reaches the ideal value. Since the object of the invention is not achieved in this case, this value of the antenna length 1 ANT is not desired.
  • the end of the regulation of the antenna length l ANT when this value is reached can be prevented if, for example, a suitable control software can start and thus ensure the regulation of the antenna length l ANT with a minimum radio-effective antenna length that results when the dielectric rod SB is fully extended is that the input variable EQ always ensures optimal adaptation of the antenna when the ideal value is reached.
  • the control unit receives the possibly processed input variable EQ ⁇ P of funds EFM for the acquisition of physical from Overlap measure M dependent input quantities EQ, by these Means, if necessary, in a necessary for the control unit ⁇ P Shape to be transformed.
  • the EFM means also cover several physical ones Input variables EQ and, if necessary, prepare them before they start the control unit ⁇ P are forwarded, the control unit ⁇ P corresponding to several input variables upon reaching check an ideal value.
  • FIG. 2 shows a mobile radio transceiver SE with a transmission / reception antenna designed as a rod antenna SA, with a maximum radio-effective antenna length l max being determined by the length of the rod antenna SA.
  • the Diameter of the hollow body HK should be chosen so that the side walls of the hollow body in relation to the wavelength do not have too large a distance, because of the otherwise occurring different phase delays a different radiation pattern compared to that for rod antennas (monopole antennas) usual radiation pattern results.
  • a slot is parallel to the longitudinal axis of the Rod antenna SA provided through which the high-frequency connection HF is passed through such that the hollow body without hindrance fully extended, i.e. the entire rod antenna covering, and fully retracted, i.e. the whole Rod antenna can be exposed.
  • the hollow body HK can also be designed without a slot then the high-frequency connection HF must be through the lower opening of the hollow body HK, with Changing the position of the dielectric hollow body HK also if necessary, an adaptation of the high-frequency connection HF, in particular its supply line can take place.
  • the dielectric hollow body HK is movably supported that it is driven by an AR drive wheel, that of an electric motor VM, designed for example as a stepper motor is rotated forwards or backwards, retracted and extended can be. He is on one side of the drive roller AR touches and on the opposite of the point of contact Side of the hollow body HK - for support - from touches a support wheel SR, so that the rotational movement of the drive wheel AR in a rectilinear movement of the hollow body HK implemented and thus a measure M with which the hollow body HK and the rod antenna SA overlap.
  • an AR drive wheel that of an electric motor VM, designed for example as a stepper motor is rotated forwards or backwards, retracted and extended can be. He is on one side of the drive roller AR touches and on the opposite of the point of contact Side of the hollow body HK - for support - from touches a support wheel SR, so that the rotational movement of the drive wheel AR in a rectilinear movement of the hollow body
  • the (step) angle and the direction of rotation are determined by the amount, the sign and / or the duration of a voltage (control signal) U ST applied to the electric motor VM.
  • This voltage U ST is a signal (control signal) present at the output of a control unit (microprocessor) ⁇ P, the magnitude, sign and / or signal duration of which is dependent on the input variable EQ present at the control unit ⁇ P.
  • the input variable EQ is provided by the means of registration provided determined.
  • These detection means EFM can be designed in such a way that they have a directional coupler RK, which consists of a transmission signal a leading transmission power and a returning Decouples transmission power (this configuration of the detection means can also in the embodiment described in Figure 1 of the invention).
  • the leading transmission power is then first of all first rectifier rectified and the rectified leading transmission power is then from a first Analog / digital converter converted into a first digital signal.
  • the returning transmission power is from a second Rectifiers rectified and the rectified returning Then transmit power from a second analog / digital converter converted into a second digital signal.
  • the digital signals are input to the control unit ⁇ P on, the control unit ⁇ P for example as (Micro) processor is designed with associated software.
  • the processor ⁇ P checks the incoming digital signals, whether the signals each have an ideal value - no retrograde Transmission power or minimum returning transmission power and maximum forward transmission power - have reached.
  • the processor ⁇ P first generates a first control signal U ST , so that the adjusting device VM retracts the hollow body, in particular based on the default value, or extends.
  • the processor checks the input signals changed by this process - forward and returning transmission power - which are applied to the processor with regard to the ideal values to be achieved. If the values of the signals - forward and returning transmission power - have deteriorated with a view to reaching the ideal values, the direction of rotation of the means VM for adjusting the position of the dielectric hollow body HK is changed. This is achieved, for example, by reversing the sign of the signal U ST .
  • the signal U ST is generated after the determination of the correct direction until the forward and returning transmission power have reached their ideal values.
  • only one of the two variables - forward transmission power or returning transmission power P R - can be used as a control variable for this control loop, i.e. detected by the EFM means and by the processor ⁇ P when the ideal values are reached - minimum or no returning transmission power or maximum forwarding transmission power - be checked.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

In Funk-Kommunikationssystemen werden Nachrichten (beispielsweise Sprache, Bildinformation oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt durch Antennen, wobei die Trägerfrequenzen, in dem für das jeweilige System vorgesehenen Frequenzband liegen.
Neben der Forderung, daß bei mobilen Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtungen die Abmessungen der Antenne zu begrenzen sind, besteht auch in zunehmendem Maße die Forderung nach der Sende-/Empfangsfähigkeit in unterschiedlichen Frequenzbereichen. Aus diesem Grunde werden Antennen benötigt, die in mehreren Frequenzbereichen nutzbar sind.
Mit herkömmlichen Antennen, beispielsweise stabförmigen Antennen, die insbesondere in Mobilteilen eingesetzt werden, kann die geforderte Abdeckung eines möglichst großen Frequenzbereiches bzw. mehrerer Frequenzbänder nicht gewährleistet werden, daß die Impedanz und Antennengewinn der Antenne in Abhängigkeit der Frequenz stark variiert, so daß ein Einsatz der Antenne in bestimmten Frequenzbereichen nicht möglich ist.
Daher sind zur Lösung dieses Problems bisher Antennensysteme im Einsatz, die aus mehreren Antennen bestehen, von denen jeweils eine einen bestimmten Frequenzbereich abdeckt.
Nachteilig bei derartigen bei derartigen Antennensystemen ist einerseits der erhöhte Platzbedarf sowie anderseits eine suboptimale Anpassung der Antennen an die einzelnen Frequenzen aus dem jeweiligen Frequenzband.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung derart auszugestalten, daß sie, bei Abdeckung eines großen Frequenzbereiches, einen nahezu gleichbleibenden stabilen Antennengewinn gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung gemäß Anspruch 1 weist einen elektrisch wirksamen Antennenkörper auf, in dessen Nahfeld ein dielektrischer Körper beweglich gelagert ist, so daß der dielektrischer Körper in dem Nahfeld des Antennenkörpers derart bewegt werden kann, daß das Maß mit dem der dielektrische Körper und der elektrisch wirksame Antennenkörper im Nahfeld überlappen, verändert wird. Eine einzustellende Resonanzfrequenz wird dabei tiefer, je größer das Überlappungsmaß im Nahfeld des Antennenkörpers ist. Um das Überlappungsmaß einstellen zu können, sind desweiteren Mittel zum Verstellen der Position des dielektrischen Körpers vorgesehen. Diese Verstellmittel ändern die Position aufgrund mindestens eines Steuersignales, das von einer Regeleinrichtung als Ausgangssignal erzeugt und an die Verstellmittel weitergeleitet wird. Das Steuersignal wird von der Regeleinrichtung solange erzeugt, bis das Überlappungsmaß einen optimalen Wert mindestens einer physikalischen, eine Funktion der Sende-/Empfangsqualität der Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung darstellenden, Größe gewährleistet, die von Erfassungsmitteln erfaßt und an die Regeleinrichtung, als Eingangssignal, weitergeleitet werden.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen mobilen Funk-Sende/Empfangseinrichtung ist ein weitgehend stabiler Antennengewinn in einem großen Frequenzbereich, der durch die Regelung auf einen optimalen Wert der die Empfangsqualität darstellenden Größe(n) mittels Bewegung des dielektrischen Körpers im Nahbereich des Antennenkörpers erzielt wird, wobei das Maß der Überlappung von Antennenkörper und dielektrischem Körper die Abstrahlcharakteristik der Antenne nahezu unbeeinflußt läßt und somit eine gute Anpassung über den Frequenzbereich gewährleistet ist. Zudem hat die Anordnung den Vorteil, daß die Antenne (der Antennenkörper) nicht bewegt werden muß, was für die Konstruktion der mobilen Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung von Vorteil ist, sowie der äußere elektrische Einfluß minimiert wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 ist das Minimieren einer gerichteten elektrischen Beeinflussung der Antenne durch den Benutzer, insbesondere seines Kopfes, der Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung und umgekehrt.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht gleichzeitig ein Minimieren von ungerichteten äußeren Einflüssen, da sich diese stärker auswirken, je größer die elektrisch wirksame Antennenlänge einer Antenne ist, wobei gleichzeitig durch den parallel zur Längsachse verlaufenden Schlitz der Anschluß des Hochfrequenzsignals angebracht wird, so daß die Bewegung des dielektrischen Hohlkörpers ungehindert und ohne Änderung der Länge der Zuleitung des Hochfrequenzsignals erfolgen kann.
Ein wesentlicher Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 4 ist die Realisierung einer einfachen Einrichtung zum Verstellen der Position des dielektrischen Körpers, die nur ein Steuersignal benötigt.
Ein wesentlicher Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 5 ist die Realisierung einfacher Verstellmittel der Position des dielektrischen Körpers, die nur ein Steuersignal benötigen, wobei die Verstellung in definierten Schritten (Schrittwinkel) erfolgt.
Wesentliche Vorteile der Weiterbildung gemäß Anspruch 6 sind Flexibilität und Aktualisierungsmöglichkeit der Umsetzung der Regelung, die durch den Einsatz von (Regelsoftware-)Software ermöglicht wird sowie die Möglichkeit, bereits vorhandene Prozessoren für die Steuerung der erfindungsgemäßen mobilen Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung durch den Einsatz von zusätzlicher bzw. Anpassung der vorhandenen Software zu nutzen.
Wesentliche Vorteile der Weiterbildung nach Anspruch 7 sind die einfache und günstige Realisierung der Regeleinheit sowie die Möglichkeit, dieses Schaltwerk als integrierte Schaltung in einen Erweiterungsbaustein zu implementieren.
Der wesentliche Vorteil der Weiterbildung gemäß Anspruch 8 ist die hohe Dielektrizitätszahl, die Keramik aufweist, da der Frequenzbereich, in der die Antenne durchgestimmt und damit verwendet werden kann, proportional mit der Höhe Dielektrizitätszahl des verwendeten Hohlkörpers wächst und die Anschaffungskosten gering sind, da Keramikkörper in hoher Zahl produziert werden, beispielsweise als Körper für Resonatoren.
Der wesentliche Vorteil der Weiterbildung nach Anspruch 9, ist der damit mögliche Einsatz der mobilen Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung in einem Frequenzbereich, in dem das Verhältnis der höchsten zur niedrigsten Frequenz mindesten 1,5 Oktaven beträgt.
Das Erfassen der vorlaufenden Sendeleistung bzw. rücklaufenden Sendeleistung gemäß Anspruch 10 als physikalische eine Funktion der Sende-/Empfangsqualität der Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung darstellende Größe ermöglicht eine einfache Realisierung der Regelung (Anpassung) der Antenne, da dazu in der Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung bereits vorhandene Mittel genutzt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der FIGUREN 1 bis 2 erläutert. Dabei zeigen:
FIGUR 1
Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung mit Stabantenne, die von einem als geschlitzten Hohlzylinder ausgestalteten dielektrischen Körper umschlossen wird (in Schnittdarstellung), wobei der dielektrische Körper mit einem gesteuerten Elektromotor ein- und ausgefahren werden kann.
FIGUR 2
Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung mit Stabantenne, bei der ein als Stab ausgestalteter dielektrischer Körper parallel zur Antenne angeordnet wird, wobei der dielektrische Körper mit einem gesteuerten Elektromotor ein- und ausgefahren werden kann.
FIGUR 1 zeigt eine mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung SE mit einer als Stabantenne SA ausgebildete Sende/Empfangsantenne, wobei eine maximale funktechnisch wirksame Antennenlänge lmax durch die Länge Stabantenne SA bestimmt ist.
Parallel zur Längsachse der Stabantenne SA ist ein als Stab SB ausgestalteter dielektrischer Körper angeordnet. Der Abstand des Stabes sollte im Bezug auf die Wellenlänge keinen zu großen Abstand haben, da durch die sonst auftretenden unterschiedlichen Phasenlaufzeiten sich eine andere Abstrahlcharakteristik gegenüber der für Stabantennen (Monopolantennen) üblichen Abstrahlcharakteristik ergibt.
Alternativ kann der dielektrische Körper eine beliebige andere geometrische Form aufweisen. Wesentlich ist nur, daß bei Einführen des dielektrischen Körpers ins Nahfeld der Antenne die Antenne derart verstimmt wird, daß sie auf die aktuelle Frequenz abgestimmt ist.
Wie die geometrische Form zu wählen ist, hängt insbesondere von der Antenne ab und kann beispielsweise durch Simulation oder durch Versuchsaufbauten bestimmt werden.
Der abgedeckte Frequenzbereich vergrößert sich durch Vergrößerung des Volumens und Erhöhung der Dielektrizitätszahl des verwendeten dielektrischen Körpers.
Daher ist der dielektrische Körper beispielweise aus Keramik zu fertigen, da Keramik eine Dielektrizitätszahl von 88 aufweisen kann.
Der dielektrische Stab SB ist derart beweglich gelagert, daß er von einem Antriebsrad AR, das von einem Elektromotor VM, der beispielsweise als Schrittmotor ausgebildet ist, voroder rückwärts gedreht wird, ein- und ausgefahren werden kann. Er wird dabei auf einer Seite von der Antriebsrolle AR berührt und auf der dem Berührungspunkt entgegengesetzten Seite des Stabes SB - zur Unterstützung - von einem Stützrad SR berührt, so daß die Drehbewegung des Antriebsrades AR in eine geradlinige Bewegung des Stabes SB umgesetzt wird und damit ein Maß M, mit dem sich die Stabantenne SA und der dielektrische Stab SB überlappen, festgelegt.
Der (Schritt-)Winkel sowie die Drehrichtung sind durch den Betrag, das Vorzeichen und/oder die Dauer einer am Elektromotor VM anliegenden Spannung (Steuersignal) UST bestimmt.
Diese Spannung UST ist ein am Ausgang einer Regeleinheit (Mikroprozessor) µP anliegendes Signal (Steuersignal), deren Betrag, Vorzeichen und/oder Signaldauer von an der Regeleinheit µP anliegenden Eingangsgröße EQ abhängig ist.
Die Regeleinheit µP steuert den Elektromotor VM durch das Signal UST solange, bis eine physikalische die Empfangsqualität der Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung SE darstellende Eingangsgröße EQ einen Idealwert (Optimum) erreicht hat.
Dabei wird zunächst der Elektromotor VM so angesteuert, daß er die Antriebsrolle AR zu Beginn der Regelung immer in eine vorbestimmte Richtung (Default) dreht. Ergibt die Auswertung, daß sich die Eingangsgröße EQ vom Idealwert entfernt, wird Drehrichtung geändert und der Elektromotor VM wird solange angesteuert, bis die Eingangsgröße EQ den Idealwert erreicht hat.
Alternativ ist es möglich, die Regelung zusätzlich von einem definierten Startpunkt, beispielsweise immer von vollständig ausgefahrenem Zutand des dielektrischen Stabes SB - d.h. das Überlappungsmaß M bzw. eine vom Stab SB abgedeckte Länge lANT,AB ist gleich der maximalen elektrisch wirksame Antennenlänge lANT,MAX - aus zu beginnen und daher bei Beginn der Regelung zunächst diesen Startpunkt sicher zu stellen. Diese Vorgehensweise ist besonders bei einem Einsatz der mobilen Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung SE in einem sehr breiten Frequenzbereich, in dem das Verhältnis der höchsten zur niedrigsten Frequenz mindestens 1,5 Oktaven beträgt, erforderlich, da sonst der Fall auftreten kann, daß eine elektrisch wirksamen Antennenlänge lANT, die sich aus der Differenz von maximaler elektrisch wirksamer Antennenlänge lANT,MAX und der von dem dielektrischen Stab SB abgedeckten Antennenlänge lANT,AB ergibt, vom Betrag dreiviertel der - sich aus der aktuellen Frequenz ergebenden - Wellenlänge entspricht, so daß die Regelung beendet wird, da für diesen Fall die Eingangsgröße EQ ebenfalls den Idealwert erreicht. Da für diesen Fall die erfinderische Aufgabe nicht gelöst wird, ist dieser Wert der Antennenlänge lANT nicht erwünscht. Das Beenden der Regelung der Antennenlänge lANT bei Erreichen dieses Wertes kann man verhindern, wenn beispielweise eine geeignete Steuersoftware die Regelung der Antennenlänge lANT bei einer minimalen funktechnisch wirksamen Antennenlänge, die sich bei voll ausgefahrenem dielektrischen Stab SB ergibt, beginnen läßt, und damit sichergestellt ist, daß die Eingangsgröße EQ bei Erreichen des Idealwertes immer eine optimale Anpassung der Antenne gewährleistet.
Die ggf. aufbereitete Eingangsgröße EQ erhält die Regeleinheit µP von Mitteln EFM zur Erfassung von physikalischen vom Überlappungsmaß M abhängigen Eingangsgrößen EQ, die von diesen Mitteln ggf. in eine für die Regeleinheit µP notwendige Form transformiert werden.
Alternativ erfassen die Mittel EFM auch mehrere physikalische Eingangsgrößen EQ und bereiten diese ggf. auf, bevor sie an die Regeleinheit µP weitergeleitet werden, wobei die Regeleinheit µP entsprechend mehrere Eingangsgrößen auf das Erreichen eines Idealwertes überprüfen.
In FIGUR 2 ist eine mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung SE mit einer als Stabantenne SA ausgebildete Sende/Empfangsantenne, wobei eine maximale funktechnisch wirksame Antennenlänge lmax durch die Länge Stabantenne SA bestimmt ist.
Symmetrisch zur Längsachse der Stabantenne SA ist ein als Hohlkörper ausgestalteter dielektrischer Körper derart angeordnet, daß sich die Längsachse der Stabantenne SA mit der Längsachse des dielektrischen Hohlkörpers HK deckt. Der Durchmesser des Hohlkörpers HK sollte so gewählt sein, daß die Seitenwände des Hohlkörpers im Bezug auf die Wellenlänge keinen zu großen Abstand haben, da durch die sonst auftretenden unterschiedlichen Phasenlaufzeiten sich eine andere Abstrahlcharakteristik gegenüber der für Stabantennen (Monopolantennen) üblichen Abstrahlcharakteristik ergibt.
Damit ein Hochfrequenzsignal an die Stabantenne SA geführt werden kann, ist ein Schlitz parallel zur Längsachse der Stabantenne SA vorgesehen, durch den der Hochfrequenzanschluß HF hindurch derart geführt wird, daß der Hohlkörper ohne Behinderung vollständig ausgefahren, d.h. die gesamte Stabantenne abdeckend, und vollständig eingefahren, d.h. die gesamte Stabantenne freigelegt, werden kann.
Alternativ kann der Hohlkörper HK auch ohne Schlitz ausgestaltet sein, dann muß der Hochfrequenzanschluß HF durch die untere Öffnung des Hohlkörpers HK geführt werden, wobei bei Änderung der Position des dielektrischen Hohlkörpers HK auch ggf. eine Anpassung des Hochfrequenzanschlusses HF, insbesondere seiner Zuleitung, erfolgen kann.
Der dielektrische Hohlkörper HK ist derart beweglich gelagert, daß er von einem Antriebsrad AR, das von einem Elektromotor VM, der beispielsweise als Schrittmotor ausgebildet ist, vor- oder rückwärts gedreht wird, ein- und ausgefahren werden kann. Er wird dabei auf einer Seite von der Antriebsrolle AR berührt und auf der dem Berührungspunkt entgegengesetzten Seite des Hohlkörpers HK - zur Unterstützung - von einem Stützrad SR berührt, so daß die Drehbewegung des Antriebsrades AR in eine geradlinige Bewegung des Hohlkörpers HK umgesetzt und damit ein Maß M, mit der der Hohlkörper HK und die Stabantenne SA überlappen, festgelegt wird.
Der (Schritt-)Winkel sowie die Drehrichtung sind durch den Betrag, das Vorzeichen und/oder die Dauer einer am Elektromotor VM anliegenden Spannung (Steuersignal) UST bestimmt.
Diese Spannung UST ist ein am Ausgang einer Regeleinheit (Mikroprozessor) µP anliegendes Signal (Steuersignal), deren Betrag, Vorzeichen und/oder Signaldauer von an der Regeleinheit µP anliegenden Eingangsgröße EQ abhängig ist.
Die Eingangsgröße EQ wird von vorgesehenen Erfassungsmitteln ermittelt.
Diese Erfassungsmittel EFM können derart ausgestaltet sein, daß sie einen Richtkoppler RK aufweisen, der aus einem Sendesignal eine vorlaufende Sendeleistung und eine rücklaufende Sendeleistung auskoppelt (diese Ausgestaltung der Erfassungsmittel kann auch bei der in Figur 1 beschriebenen Ausführung der Erfindung vorgenommen werden).
Die vorlaufende Sendeleistung wird dann zunächst von einem ersten Gleichrichter gleichgerichtet und die gleichgerichtete vorlaufende Sendeleistung wird anschließend von einem ersten Analog/Digitalwandler in ein erstes digitales Signal gewandelt. Die rücklaufende Sendeleistung wird von einem zweiten Gleichrichter gleichgerichtet und die gleichgerichtete rücklaufende Sendeleistung anschließend von einem zweiten Analog/Digitalwandler in ein zweites digitales Signal gewandelt.
Die digitalen Signale liegen als Eingangssignal an der Regeleinheit µP an, wobei die Regeleinheit µP beispielsweise als (Mikro-)Prozessor mit zugehöriger Software ausgebildet ist. Der Prozessor µP überprüft bei den anliegenden digitalen Signalen, ob die Signale jeweils einen Idealwert - keine rücklaufende Sendeleistung bzw. minimale rücklaufende Sendeleistung und maximale vorlaufende Sendeleistung - erreicht haben.
Trifft dies zu, wird kein Steuersignal UST erzeugt, da keine Änderung des Überlappungsmaßes notwendig ist.
Trifft dies nicht zu, wird vom Prozessor µP zunächst ein erstes Steuersignal UST erzeugt, so daß die Verstelleinrichtung VM, den Hohlkörper einfährt, insbesondere ausgehend von dem Defaultwert, bzw. ausfährt. Die durch diesen Vorgang geänderten Eingangssignale - vor- und rücklaufende Sendeleistung - , die am Prozessor anliegen, überprüft der Prozessor im Hinblick auf die zu erreichenden Idealwerte. Haben sich die Werte der Signale - vor- und rücklaufende Sendeleistung - im Hinblick auf Erreichen der Idealwerte verschlechtert, so wird die Drehrichtung der Mittel VM zum Verstellen der Position des dielektrischen Hohlkörpers HK geändert. Dies wird beispielsweise durch Umkehrung des Vorzeichens des Signals UST erreicht.
Das Signal UST wird im Anschluß an die Ermittlung der korrekten Richtung solange erzeugt, bis die vor- und rücklaufende Sendeleistung ihre Idealwerte erreicht haben.
Alternativ kann für diesen Regelkreis auch nur eine der beiden Größen - vorlaufende Sendeleistung oder rücklaufende Sendeleistung PR - als Regelgröße verwendet werden, d.h. von den Mitteln EFM erfaßt und vom Prozessor µP auf Erreichen der Idealwerte - minimale bzw. keine rücklaufende Sendeleistung oder maximal vorlaufende Sendeleistung - überprüft werden.
Als Alternative zum Einsatz eines zusätzlichen Prozessors µP wäre es denkbar, daß bereits vorhandene Prozessoren durch eine geeignete Steuersoftware aufgerüstet werden, um diese Regelung durchführen zu können.
Bei Einsatz eines zusätzlichen Prozessors µP wäre auch eine Integration der Mittel EFM in den Prozessor µP denkbar.
Die genannten Ausführungsbeispiele stellen nur einen Teil der durch die Erfindung möglichen Ausführungsformen dar. So ist ein auf diesem Gebiet tätiger Fachmann in der Lage, durch vorteilhafte Modifikationen eine Vielzahl von weiteren Ausführungsformen zu schaffen, ohne daß dabei der Charakter (Wesen) der Erfindung - Abstimmen einer Antenne durch Bewegung eines dielektrischen Körpers im Nahfeld der Antenne - verändert wird. Diese Ausführungsformen sollen ebenfalls durch die Erfindung mit erfaßt sein.

Claims (10)

  1. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) mit folgenden Merkmalen:
    a) ein elektrisch wirksamer Antennenkörper, in dessen Nahfeld ein dielektrischer Körper beweglich gelagert ist,
    b) der dielektrischer Körper in dem Nahfeld des Antennenkörpers derart bewegt werden kann, daß das Überlappungsmaß (M), mit dem der dielektrische Körper und der elektrisch wirksame Antennenkörper im Nahfeld überlappen, verändert wird,
    c) Mittel (VM) zum Verstellen der Position des dielektrischen Körpers,
    d) Mittel (EFM) zum Erfassen von mindestens einer physikalischen, eine Funktion der Sende-/Empfangsqualität der Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) darstellenden, Größe (EQ),
    e) eine mit den Erfassungsmitteln (EFM) verbundene Regeleinrichtung (µP), die in Abhängigkeit von der Eingangsgröße (EQ) bzw. von den Eingangsgrößen (EQ) die Verstellmittel (VM) mittels mindestens eines Steuersignales (UST) solange steuert, bis das Überlappungsmaß (M) einen optimalen Wert der physikalischen, eine Funktion der Sende-/Empfangsqualität der Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) darstellenden, Größe (EQ) gewährleistet.
  2. Mobile Funk- Sende/Empfangseinrichtung (SE) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    a) der elektrisch wirksame Antennenkörper als Stabantenne (SA) ausgestaltet ist,
    b) der dielektrische Körper als Hohlkörper (HK) mit einem Schlitz, der parallel zur Längsachse des Hohlkörpers verläuft, ausgestaltet ist,
    c) der dielektrische Körper entlang der Längsachse der Stabantenne (SA) derart bewegbar ist, daß sich das Überlappungsmaß (M) aus der Differenz von maximaler elektrisch wirksamer Antennenlänge (lANT,MAX) der Stabantenne (SA) und einem von dem Hohlkörper (HK) umschlossenen abgedeckten Antennenlänge (lAB) der Stabantenne (SA) ergibt.
  3. Mobile Funk- Sende/Empfangseinrichtung (SE) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    a) der elektrisch wirksame Antennenkörper als Stabantenne (SA) ausgestaltet ist,
    b) der dielektrische Körper als Stab (SB) ausgestaltet ist,
    c) der dielektrische Körper auf einer Längsseite der Stabantenne (SA) parallel zur Stabantenne (SA) derart bewegbar ist, daß sich ein Überlappungsmaß (M) aus der Differenz von maximaler elektrisch wirksamer Antennenlänge (lANT,MAX) der Stabantenne (SA) und einer von dem Stab (SB) auf der Längsseite abgedeckten Antennenlänge (lAB) der Stabantenne (SA) ergibt.
  4. Mobile Funk- Sende/Empfangseinrichtung (SE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,daß
    das Verstellmittel (VM) mindestens ein Elektromotor ist.
  5. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) nach dem Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Elektromotor ein Schrittmotor ist.
  6. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Regeleinrichtung (µP) ein Prozessor mit einer für die Erzeugung des Steuersignals (UST) bzw. der Steuersignale (UST) ausgestalteten Software ist.
  7. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Regeleinrichtung (µP) als Schaltwerk ausgestaltet ist.
  8. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der dielektrische Körper (DK) aus Keramik ausgebildet ist.
  9. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Regeleinrichtung (µP) derart ausgestaltet ist, daß sie zu Beginn der Einstellung des Überlappungsmaßes (M), das Uberlappungsmaß (M) auf einen maximalen Wert einstellt.
  10. Mobile Funk-Sende-/Funk-Empfangseinrichtung (SE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Erfassungsmittel (EFM) derart ausgestaltet sind, daß sie eine vorlaufende Sendeleistung und/oder rücklaufende Sendeleistung eines Sendesignals erfassen.
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