WO2009019183A2 - Antenna diagram switching for improving the properties of a radio link - Google Patents

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WO2009019183A2
WO2009019183A2 PCT/EP2008/060014 EP2008060014W WO2009019183A2 WO 2009019183 A2 WO2009019183 A2 WO 2009019183A2 EP 2008060014 W EP2008060014 W EP 2008060014W WO 2009019183 A2 WO2009019183 A2 WO 2009019183A2
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antenna
antenna arrangement
switching element
impedance
switching
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PCT/EP2008/060014
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Guy-Aymar Chakam
Martin Weinberger
Andreas Schäfer
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Continental Automotive Gmbh
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • H01Q1/3241—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems particular used in keyless entry systems
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
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    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
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    • 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
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H—ELECTRICITY
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    • 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

  • the invention relates to a device for transmitting and receiving electromagnetic waves and in particular relates to an antenna arrangement with switchable radiation characteristic.
  • radio-based access systems are used by default. These access systems are primarily for the comfortable unlocking and closing of vehicle doors and the trunk, as well as the activation and deactivation of an existing in-vehicle immobilizer.
  • bidirectional communication By integrating bidirectional communication into the radio transmission between the mobile radio station of the access system and the remote terminal formed in the vehicle, data relating to the status of the vehicle can be retrieved over a longer distance by means of the mobile station.
  • the retrieved data typically includes information about the level of the fuel tank, the tire pressure or the like.
  • bidirectional communication usually also offers the possibility of calling additional functions of the vehicle, so that e.g. Have vehicle windows, sunroofs and sliding doors, but also a possibly existing in the vehicle auxiliary heater operated from a distance.
  • the services supported by the radio based access systems require a range of a few meters (e.g., for unlocking the vehicle doors) to a few hundred meters, and for remote sensing, perhaps kilometers.
  • Certain services such as The opening of the vehicle doors can often only be called when a certain distance to the vehicle has been reached.
  • Other services, such as a query of the current parking duration, should be executable over the longest possible distances.
  • the propagation conditions for the radio waves are characterized by different parameters in addition to the distance between the two stations of the access system.
  • radio waves include primarily the polarization direction of the electromagnetic wave used for radio transmission, the type of antenna (s) mounted in or on the vehicle, the type of antenna (s) used in the mobile station, the orientation of the mobile radio station in space, and their location Position in the hand or on the body of the user.
  • a significant influence on propagation conditions for the radio waves also has the nature of the environment in the area of the radio link, which can lead to a multipath propagation of the radio signals.
  • the antenna (s) of the radio station in the vehicle is (are) generally designed such that a certain polarization of the radio wave is preferred for the transmitted and received signals. This is usually the vertical polarization, i. the polarization direction at which the E
  • Vector is aligned vertically. This is due to the predominantly used in vehicles shortened vertical monopole antenna.
  • Monopole antennas and combinations of both types of antennas used are preferred.
  • monopole antennas especially helix antennas are preferred.
  • Loop antennas are characterized by their low hand sensitivity, but generally have a low efficiency and produce a purely linear polarization.
  • monopole antennas are usually greater, but due to the smaller mass counterweight, the power transmitted through the antenna is very sensitive to touch (hand sensitivity).
  • This type of antenna also only supports one direction of polarization and, moreover, also has an additional zero point in the directional diagram.
  • monopole antennas are sometimes used, printed directly on the device's circuit board. In this case, the hand sensitivity is even greater, since when using the device usually the entire antenna is covered by hand.
  • the object of the invention is to specify an antenna arrangement with which the above-mentioned problems can be overcome.
  • the invention comprises an antenna arrangement with an antenna and a switching element, one terminal of which has an electrical connection to a first coupling point on the antenna and whose other terminal is electrically connected to a first impedance, the position of the first coupling point on the antenna and the type and size of the first impedance are chosen so that the directional characteristic and / or the polarization characteristic of the antenna arrangement in a first switching state of the switching element relative to the directional polarization characteristic of the antenna arrangement in a second switching state of the switching element by an angle of more than zero Degree is turned.
  • the invention further comprises a radio device having a mobile radio station and a further radio station, in which at least the mobile radio station has an antenna arrangement according to the invention.
  • a radio device having a mobile radio station and a further radio station, in which at least the mobile radio station has an antenna arrangement according to the invention.
  • the antenna arrangement comprises a control device, which is designed to control the switching state of the switching element, whereby a more or less regular change in the directional characteristic and / or the polarization characteristic of the antenna arrangement is possible.
  • the control device is advantageously designed so that it changes the switching state of the switching element in timed intervals to allow a signal transmission in both directional characteristics and / or polarization characteristics in a kind of time division multiplex.
  • the duration of one switching state advantageously corresponds to the duration of another switching state, so that no transmission in one of the directional characteristics and / or polarization characteristics is preferred.
  • the angle between the directional characteristic and / or polarization direction of the antenna arrangement in a first switching state of the switching element relative to the directional and / or polarization direction of Antenna arrangement in a second switching state of the switching element is approximately ninety degrees. Deviations of 90 degrees are in this respect casual, as the transmission power does not substantially decrease in the direction determined by the 90 degree, that is, in practice does not fall below a value of half of the maximum transmission power in one of the main transmission directions. Of course, this also applies to a rotation of the polarization direction or to a combined change in directional characteristic and polarization of the antenna.
  • the antenna arrangement further comprises a feed network having at least a first and a second matching branch, wherein the control device is configured to connect the first matching branch to the feed-in point of the antenna when the switching element is in a first switching state. and connect the second matching branch to the feeding point of the antenna when the switching element is in a second switching state.
  • the switching element has, on the one hand, at least one further connection, which is electrically connected to a further impedance, and, on the other hand, at least one further one
  • Switching state which establishes an electrical connection of the further impedance with a further coupling point on the antenna and / or with the first impedance.
  • many variants for setting the decisive for the emission of the antenna current distribution on the antenna structure can be selected, so that antenna structures can be created with a variety of different directional characteristics and / or polarization characteristics. If the position of the further coupling point on the antenna coincides with that of the first coupling point, several impedances can be connected together to form another impedance.
  • the antenna comprises a dipole antenna, in which the first coupling point is located at one of the two antenna branches at a distance from the feeding point of the antenna, whereby a switching between a dipole and a monopole characteristic is possible.
  • the dipole antenna is preferably performed folded.
  • the antenna comprises a folded monopole antenna, in which the first coupling point is at the end of the antenna opposite the feed point, whereby it is possible to switch between a monopole and a loop characteristic.
  • the antenna arrangement may also be implemented with an antenna comprising an antenna structure having two antenna elements, wherein the switching element is designed so that the coupling point of the first antenna element can be connected to an impedance or an impedance network and / or the second antenna element in series with the antenna element Impedance or the impedance network can be connected to the coupling point. This allows both the character and the length of the antenna vary.
  • the first impedance and / or the further impedance can be formed by a short circuit to the ground of the antenna arrangement, whereby the type of antenna can be influenced in a simple manner.
  • the first or another coupling point can also be designed as a feed point, wherein the switching element connects the first and / or the further coupling point in a first switching state with the RF terminal and connects in a further switching state with an impedance, so that the current distribution the antenna structure can be changed by the choice of the feed.
  • the impedance can be chosen infinitely, i. that the coupling point remains open when it is not connected to the RF feed.
  • the radio device is preferably designed as part of a vehicle access system. Further features of the invention will become apparent from the following description of inventive embodiments in conjunction with the claims and the figures. The individual features can be realized in an embodiment according to the invention in the manner indicated or in any other combinations. In the following explanation of some embodiments of the invention reference is made to the accompanying figures, of which
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an antenna arrangement in which a switchable directional characteristic is achieved by transferring a dipole antenna into a monopole antenna
  • FIG. 2 illustrates the directional characteristics for two switching states of the antenna arrangement of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a first concept for connecting an antenna in an antenna arrangement with a switchable directional characteristic in the form of a block diagram
  • FIG. 4 shows an alternative concept for the connection of an antenna in an antenna arrangement with switchable directional characteristic in the form of a block diagram
  • Figure 5 shows antenna arrangements with different antennas, which allow a switchable directional characteristic
  • FIG. 6 shows an alternative concept for connecting an antenna in an antenna arrangement with a switchable directional characteristic in the form of a block diagram.
  • the schematic representation of FIG. 1 shows an example of an antenna arrangement 10 with reversible directional characteristics. teristics and / or polarization characteristics.
  • the antenna arrangement 10 is composed of an antenna 1 designed in the example as a dipole and an antenna circuit arranged, for example, on a circuit carrier 9.
  • the antenna circuit has a high-frequency supply circuit 6 (HF supply) of a transmitting and / or receiving stage.
  • the RF feed 6 has an RF output with two terminals 4 and 5.
  • Terminal 4 is connected to the electrode Ia of the dipole and terminal 5 to the electrode Ib.
  • port Ib is grounded. However, this is not mandatory. Rather, a symmetrical feeding of both branches Ia and Ib of the dipole 1 is possible.
  • an auxiliary contact Ic adjoins the branch Ib of the dipole 1.
  • the auxiliary contact Ic forms an electrical connection to a first terminal 2a of a switching element 2.
  • the other terminal 2b of the switching element 2 is connected to an impedance 3 whose second contact is grounded.
  • a control device 8 controls the switching state of the switching element 2 via a connection shown in dashed lines in FIG. 1.
  • the switching element 2 is operated in two switching states, one open and one closed. Under open here is to understand a state in which the potentials of the two terminals 2a and 2b are isolated from each other.
  • the term closed means a state in which the two terminals 2a and 2b are connected to each other in a low-impedance manner, so that they are practically at the same potential.
  • the switching element is preferably realized in the form of an electronic switching element, for example as a PIN diode, MEMS (electromechanical microsystems), CMOS switches or in the form of another component with electrically or electronically controllable switching properties.
  • the switching element If the switching element is in the open state, then the current flows along the two branches Ia and Ib of the Dipole 1, so that one obtains a directional dependence on the absolute value of the electric field strength for the electromagnetic wave emitted by the dipole 1, as illustrated in the directional diagram 21 of the representation a of Figure 2.
  • the switching element is in the closed state, then the branch Ib of the dipole at the level of the coupling point 7 is connected to the impedance 3 via the auxiliary contact Ic and the switching element 2.
  • the current distribution on the antenna electrodes Ia and Ib is changed so that the antenna 1 corresponds approximately to a monopole antenna, which in the Representation b of Figure 2 illustrated directivity diagram 22 has.
  • the change in the current distribution on the antenna electrodes Ia and Ib can be further influenced by means of a change in the feed impedance, wherein the change in the feed impedance can be made by the control device 8.
  • a change in the switching state of the switching element 2 therefore causes a rotation of the directional diagram of the antenna assembly 10 and thus the preferred direction for emitting the transmission power by about ninety degrees.
  • a reliable signal transmission can be achieved by the signals are first transmitted to the switching element 2 in a first switching state and the signal transmission is then repeated with the switching element 2 in the other switching state.
  • This double transmission of the radio signals between the mobile station and the on-board station of a vehicle access system in this type of time-division method ensures that the directivity of the antenna of the mobile station is favorable for receiving the signals on at least one of the two transmissions
  • On-board station is. Of course, to the same extent as for sending data, this also applies to receiving data because the directivity of receiving antennas does not differ from the directivity of transmitting antennas.
  • the change in the current distribution on the two antenna branches Ia and Ib also leads to a change in the electric field radiated by the antenna and can thus also lead to a change in the polarization characteristic of the antenna structure.
  • the polarization of the mobile station is not aligned perpendicular to the polarization of the on-board station, at least in one of the two switching states of the antenna arrangement.
  • the switching of the switching element from the current to the other switching state is effected by the control device 8.
  • the duration during which the control device 8 maintains one of the switching states corresponds at least to the duration for the transmission of the smallest information unit of a communication connection between the two stations.
  • the duration of the various switching states during a signal transmission can be chosen the same. This is especially true if there are no indications that one of the two radiation characteristics 20 ensures a more reliable transmission than the other.
  • the current received signal strength at the mobile station can be measured for each of the two directivities 20, whereupon the transmission of signals preferably takes place at the directivity 21 or 22, at which a higher reception field strength was measured.
  • this preference for directivity can be adapted to changing conditions.
  • FIG. 3 shows the concept of an antenna arrangement 30 with switchable directional characteristic and / or polarization characteristic on which the arrangement of FIG. 1 is based, in the form of a block diagram. Since any antenna structures can be used, they are not explicitly shown in the figure, but are generally represented therein by a corresponding block diagram 31.
  • the term "antenna” is understood to mean all devices that are suitable for emitting and / or receiving electromagnetic waves by transforming at least part of a conducted wave into an electromagnetic space wave and / or a part of an electromagnetic space wave into a line-bound wave to be transferred.
  • the antenna 31 is connected via its feed point 32 to the e.g. connected as a matching circuit feed network 35 which, depending on whether the antenna transmits or receives, from the RF terminal 36 of the transmitting and receiving device 37 receives signals or transmits to this.
  • An interface switching network 38 is connected to the coupling point 34 of the antenna 31.
  • the coupling switching network 38 includes at least one switching element 38a and an impedance 38b as described above.
  • a control device 39 controls the transmitting and receiving device 37 and the switching state of the switching element 38a.
  • the optional ground point 33 is only used if the feed of the antenna 31 is not to be symmetrical.
  • the control device 39 controls the transmission and reception of signals by corresponding switching to the respectively required function of the transmitting and receiving device 37.
  • the switching process can be triggered, for example, via the level of the reception stage or a feedback from the radio remote station.
  • the control device 39 controls one or more switching elements 38a of the antenna 31. coupled switching network 38, whereby different impedances 38b are connected to the coupling point 34 of the antenna 31.
  • the coupling point 34 is open in a first switching state of the one switching element 38a or the plurality of switching elements 38a, and connected in a second switching state of the one or more switching elements 38a with the impedance 38b as a load.
  • a rotation of the directivity of the antenna about ninety degrees is preferred.
  • angle deviations corresponding to the half width of the lobes are generally permissible, since they have the above-described operation of the antenna arrangement with respect practically do not affect the signal transmission.
  • the switching element or elements 38a may also have a plurality of switching states which enable connection of the coupling point 34 with a plurality of different impedances 38b.
  • the angle between the lobe maxima of the directional diagrams of two adjacent switching states is less than ninety degrees, whereby a finer alignment graduation of the antenna characteristic is achieved.
  • FIG. 4 An alternative wiring concept for an antenna arrangement with switchable directional characteristic and / or polarization characteristic is shown in FIG.
  • the antenna arrangement 40 changes the emission characteristic of the antenna 41 both via the feed network 45 connected to the antenna 41 at the feed point 42 and via one or more coupling switching networks 48 connected to one or more coupling points 43 and 44
  • the control device 49 is embodied in the connection between the HF output 46 of the transmitting and receiving device and the feed point 42 of the antenna 41 to select active circuit components or matching branches 45a or 45b of the feed network 45 and to control the switching element (s) in the one or more coupling networks 48 so that the one or more coupling points 43 and 44 (or others) other impedances connected or not burdened.
  • Each of the circuit combinations for supply and coupling points selectable by the control device 49 is set up in such a way that the orientation of the emission characteristic generated thereby differs from that in other circuit combinations.
  • the described antenna arrangement is not limited to specific types of antennas. In order to be able to be accommodated in small housings of mobile radio stations, antennas with small designs are always preferred. Examples of corresponding antenna shapes are shown in FIG. 5, whereby other antenna structures can also be used in an antenna arrangement as described above.
  • a folded monopole antenna 50 is shown, whose end 52 opposite the feed point 51 is connected to a terminal of the switching element 53.
  • the other terminal of the switching element 53 is connected to the ground of the circuit carrier 54 (possibly via circuit components, not shown).
  • the switching element 53 is closed, the monopole antenna thus becomes a loop antenna with a correspondingly different direction or polarization characteristic.
  • a folded dipole antenna 60 is shown, whose feed point 63 is arranged at the base 61 of one electrode 61, while the bottom 64 of the other electrode 62 is connected to a terminal of the switching element 65 and via this to the Mass of the circuit substrate 66 can be connected.
  • the third illustration c shows an antenna 70 whose length and tuning via a coupling network 73 can be changed. Depending on the switching state you get a monopole antenna, a loop antenna or a combination of both.
  • the coupling point of the first antenna element 71 can be connected to an impedance 73 or an impedance network 73 and / or the second antenna element 72 can be connected in series with the impedance 73 or the impedance network 73 to the coupling point.
  • the impedance network 73 may also contain switching elements that allow the antenna path 72 to be switched on or off completely.
  • FIG. 6 shows a further embodiment 80 for an antenna arrangement having a switchable directional characteristic and / or polarization characteristic.
  • the change in the radiation pattern of the antenna 81 is achieved in the antenna assembly 80 by a change in the feed point.
  • the antenna 81 has two feed points 81 and 82, which can be selectively connected to the RF connection 86 of the transmitting and receiving device 87 by means of the feed selection switching device 85 controlled by the control device 88.
  • the coupling point and the feed point are thus interchanged, with the antenna contact acting as the coupling point in each case being loaded with an infinite impedance.
  • the antenna arrangement 80 can also have a ground connection 84.
  • antenna 82 first entry point

Abstract

The invention relates to an antenna array comprising an antenna (1) and a switching element (2), one terminal (2a) of which is electrically connected to a first coupling point (7) on the antenna (1) and the other terminal (2b) of which is electrically connected to a first impedance (3). The position of the first coupling point (7) on the antenna (1) as well as the type and magnitude of the first impedance (3) are selected such that the directivity of the antenna array (10) in a first switched state of the switching element (2) is rotated by an angle of more than zero degrees relative to the directivity of the antenna array (10) in a second switched state of the switching element (2), and/or the polarization characteristics (21) of the antenna array (10, 30, 40) in a first switched state of the switching element (2, 38a) are rotated by an angle of more than zero degrees relative to the polarization characteristics of the antenna array (10, 30, 40) in a second switched state of the switching element (2, 38a).

Description

Beschreibungdescription
Antennen-Diagrammumschaltung zur Verbesserung der FunkverbindungseigenschaftenAntenna diagram switching to improve the radio connection properties
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen und bezieht sich im Besonderen auf eine Antennenanordnung mit umschaltbarer Abstrahlcharakteristik .The invention relates to a device for transmitting and receiving electromagnetic waves and in particular relates to an antenna arrangement with switchable radiation characteristic.
Für den kontrollierten Zugang zu Kraftfahrzeugen werden standardmäßig funkbasierte Zugangssysteme eingesetzt. Diese Zugangssysteme dienen in erster Linie dem komfortablen Aufsperren und Verschließen von Fahrzeugtüren und des Kofferraums, sowie dem Aktivieren und Deaktivieren einer im Fahrzeug vorhandenen Wegfahrsperre.For controlled access to vehicles, radio-based access systems are used by default. These access systems are primarily for the comfortable unlocking and closing of vehicle doors and the trunk, as well as the activation and deactivation of an existing in-vehicle immobilizer.
Durch Integration einer bidirektionalen Kommunikation in die Funkübertragung zwischen der mobilen Funkstation des Zugangs- Systems und der als Bordstation ausgebildeten Gegenstelle im Fahrzeug können den Status des Fahrzeugs betreffende Daten mittels der mobilen Station über eine größere Distanz abgerufen werden. Die abgerufenen Daten umfassen typischerweise Informationen über den Füllstand des Kraftstofftanks, den Rei- fendruck oder dergleichen mehr. Darüber hinaus bietet die bidirektionale Kommunikation üblicherweise auch die Möglichkeit weitere Funktionen des Fahrzeugs aufzurufen, so dass sich z.B. Fahrzeugfenster, Sonnendächer und Schiebetüren, aber auch eine eventuell im Fahrzeug vorhandene Standheizung aus größerer Entfernung bedienen lassen.By integrating bidirectional communication into the radio transmission between the mobile radio station of the access system and the remote terminal formed in the vehicle, data relating to the status of the vehicle can be retrieved over a longer distance by means of the mobile station. The retrieved data typically includes information about the level of the fuel tank, the tire pressure or the like. In addition, bidirectional communication usually also offers the possibility of calling additional functions of the vehicle, so that e.g. Have vehicle windows, sunroofs and sliding doors, but also a possibly existing in the vehicle auxiliary heater operated from a distance.
Für die Funkverbindung zwischen mobiler Station und Bordstation des Zugangssystems stehen mehrere Frequenzbereiche zur Verfügung, die sich vorwiegend im ISM-Band (_I_ndustrial, S_ci- entific, and Medical Band; Band für Industrie, Wissenschaft und Medizin) befinden. Die für die Funkkommunikation reservierten Frequenzbänder sind dabei nicht in allen Ländern i- dentisch, so dass die Funkstationen meist für mehrere Frequenzbänder optimiert werden müssen.There are several frequency ranges available for the radio connection between the mobile station and the on-board station of the access system, which are predominantly in the ISM band (_I_ndustrial, S_ci- entific, and Medical Band; volume for industry, science and medicine). The frequency bands reserved for radio communication are not available in all countries. dentically, so that the radio stations usually have to be optimized for multiple frequency bands.
Die von den funkbasierenden Zugangssystemen unterstützten Dienste erfordern eine Reichweite von wenigen Metern (z.B. für das Aufschließen der Fahrzeugtüren) bis zu einigen hundert Metern und bei Fernabfragen eventuell Kilometern. Bestimmte Dienste wie z.B. das Öffnen der Fahrzeugtüren können dabei oft nur dann aufgerufen werden, wenn ein gewisser Ab- stand zum Fahrzeug unterschritten ist. Andere Dienste, wie z.B. ein Abfragen der aktuellen Parkdauer, sollten über möglichst große Entfernungen ausführbar sein. Die Ausbreitungsbedingungen für die Funkwellen werden neben der Entfernung zwischen den beiden Stationen des Zugangssystems von ver- schiedenen Parametern geprägt. Zu diesen zählt in erster Linie die Polarisationsrichtung der zur Funkübertragung verwendeten elektromagnetischen Welle, die Art der im oder am Fahrzeug angebrachten Antenne (n) , die Art der in der mobilen Station verwendeten Antenne (n) , die Orientierung der mobilen Funkstation im Raum sowie deren Lage in der Hand oder am Körper des Benutzers. Einen wesentlichen Einfluss auf Ausbreitungsbedingungen für die Funkwellen besitzt auch die Ausprägung der Umgebung im Bereich der Funkverbindungsstrecke, die zu einer Mehrwegeausbreitung der Funksignale führen kann.The services supported by the radio based access systems require a range of a few meters (e.g., for unlocking the vehicle doors) to a few hundred meters, and for remote sensing, perhaps kilometers. Certain services, such as The opening of the vehicle doors can often only be called when a certain distance to the vehicle has been reached. Other services, such as a query of the current parking duration, should be executable over the longest possible distances. The propagation conditions for the radio waves are characterized by different parameters in addition to the distance between the two stations of the access system. These include primarily the polarization direction of the electromagnetic wave used for radio transmission, the type of antenna (s) mounted in or on the vehicle, the type of antenna (s) used in the mobile station, the orientation of the mobile radio station in space, and their location Position in the hand or on the body of the user. A significant influence on propagation conditions for the radio waves also has the nature of the environment in the area of the radio link, which can lead to a multipath propagation of the radio signals.
Die Antenne (n) der im Fahrzeug befindlichen Funkstation ist (sind) im Allgemeinen so ausgestaltet, dass für die gesendeten und empfangenen Signale eine bestimmte Polarisation der Funkwelle bevorzugt wird. Meist ist dies die vertikale PoIa- risation, d.h. die Polarisationsrichtung, bei der der E-The antenna (s) of the radio station in the vehicle is (are) generally designed such that a certain polarization of the radio wave is preferred for the transmitted and received signals. This is usually the vertical polarization, i. the polarization direction at which the E
Vektor vertikal ausgerichtet ist. Bedingt ist dies durch die bei Fahrzeugen vorwiegend eingesetzte verkürzte vertikale Monopolantenne .Vector is aligned vertically. This is due to the predominantly used in vehicles shortened vertical monopole antenna.
Bei den mobilen Funkstationen werden meist Schleifen- oderIn the mobile radio stations are usually loop or
Monopolantennen sowie Kombinationen beider Antennenarten eingesetzt. Im Falle von Monopolantennen werden vor allem HeIi- xantennen bevorzugt. Schleifenantennen zeichnen sich durch ihre geringe Handempfindlichkeit aus, besitzen im Allgemeinen jedoch einen geringen Wirkungsgrad und erzeugen eine rein lineare Polarisation.Monopole antennas and combinations of both types of antennas used. In the case of monopole antennas, especially helix antennas are preferred. Loop antennas are characterized by their low hand sensitivity, but generally have a low efficiency and produce a purely linear polarization.
Der Wirkungsgrad von Monopolantennen ist in der Regel größer, aufgrund des kleineren Massegegengewichts ist jedoch die über die Antenne übertragene Leistung sehr empfindlich gegenüber Berührung (Handempfindlichkeit) . Auch diese Antennenart un- terstützt nur eine Polarisationsrichtung und weist darüber hinaus auch noch eine zusätzlich Nullstelle im Richtdiagramm auf. In mobilen Funkgeräten mit kleinerer Reichweite werden bisweilen Monopolantennen eingesetzt, die unmittelbar auf die Leiterplatte des Geräts gedruckt werden. In diesem Fall ist die Handempfindlichkeit noch größer, da bei einer Benutzung des Geräts meist die gesamte Antenne mit der Hand abgedeckt wird.The efficiency of monopole antennas is usually greater, but due to the smaller mass counterweight, the power transmitted through the antenna is very sensitive to touch (hand sensitivity). This type of antenna also only supports one direction of polarization and, moreover, also has an additional zero point in the directional diagram. In smaller range mobile radios, monopole antennas are sometimes used, printed directly on the device's circuit board. In this case, the hand sensitivity is even greater, since when using the device usually the entire antenna is covered by hand.
Antennenanordnungen mit einer Kombination von Schleifen- und Monopolantennen ermöglichen zwar einen Kompromiss, je nachAntenna arrangements with a combination of loop and monopole antennas make a compromise possible, depending on
Berührung überwiegt jedoch die Charakteristik der einen oder der anderen Antennenart. In der Praxis sind die beiden Antennen parallel geschaltet, wodurch sich eine Verstimmung von einer der beiden Antennen immer auch auf die Abstrahl- bzw. Empfangscharakteristik der jeweils anderen Antenne auswirkt. Abstrahlung und Empfang von elektromagnetischen Wellen erfolgen auch bei diesen Antennenkombinationen weitgehend linear polarisiert .However, contact outweighs the characteristics of one or the other type of antenna. In practice, the two antennas are connected in parallel, whereby a detuning of one of the two antennas always has an effect on the emission or reception characteristic of the respective other antenna. Radiation and reception of electromagnetic waves are also largely linearly polarized in these antenna combinations.
Bei Schleifen- und Monopolantennen wie auch bei Kombinationen beider Antennenarten sind immer Bereiche im Richtdiagramm vorhanden, bei denen keine bzw. nur eine unzureichende Verbindung möglich ist; die so genannten Nullstellen. Da in der Regel ein Benutzer entscheidet, wie er die mobile Funkstation in der Hand hält, ist es einem Hersteller nicht möglich, von einer bestimmten relativen Ausrichtung der mobilen Station gegenüber der Bordstation auszugehen. Vielmehr können in der Praxis die Richtcharakteristiken beider Stationen beliebig zueinander orientiert sein. Abgesehen von der zu berücksichtigenden Handempfindlichkeit und eventuellen Nullstellen können daher bei gleichen Distanzen zwischen mobiler Funkstation und Fahrzeug durchaus unterschiedliche Übertragungsbedingun- gen vorherrschen. Auch die relative Orientierung der Polarisationsrichtungen von mobiler Station und Bordstation beeinflussen die Übertragungsqualität der Funkstrecke. Im Extremfall können die Polarisationsrichtungen von Mobilstation und Bordstation senkrecht aufeinander stehen, wodurch trotz übli- cherweise ausreichender Sendeleistung selbst bei kleinen Abständen keine Kommunikation zustande kommt.In loop and monopole antennas as well as combinations of both types of antennas areas in the directional diagram are always present in which no or only an insufficient connection is possible; the so-called zeros. Since a user usually decides how to hold the mobile radio station in hand, it is not possible for a manufacturer to assume that the mobile station has a relative orientation relative to the on-board station. Rather, in practice, the directional characteristics of both stations can be arbitrary be oriented to each other. Apart from the hand sensitivity to be taken into account and possible zeros, therefore, different transmission conditions can prevail at the same distances between the mobile radio station and the vehicle. The relative orientation of the polarization directions of the mobile station and on-board station also influence the transmission quality of the radio link. In an extreme case, the polarization directions of the mobile station and the on-board station can be perpendicular to one another, whereby, despite the usually sufficient transmission power, no communication takes place even at small distances.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung anzugeben, mit der sich die oben ge- nannten Probleme überwinden lassen.Proceeding from this, the object of the invention is to specify an antenna arrangement with which the above-mentioned problems can be overcome.
Die Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen der Erfindung gelöst.The object is achieved according to the independent claims of the invention.
Die Erfindung umfasst eine Antennenanordnung mit einer Antenne und einem Schaltelement, dessen einer Anschluss eine e- lektrische Verbindung zu einem ersten Ankoppelpunkt an der Antenne aufweist und dessen anderer Anschluss mit einer ersten Impedanz elektrisch verbunden ist, wobei die Lage des ersten Ankoppelpunkts an der Antenne und die Art und Größe der ersten Impedanz so gewählt sind, dass die Richtcharakteristik und/oder die Polarisationscharakteristik der Antennenanordnung in einem ersten Schaltzustand des Schaltelements relativ zur Richtcharakteristik bzw. Polarisationscharakte- ristik der Antennenanordnung in einem zweiten Schaltzustand des Schaltelements um einen Winkel von mehr als null Grad gedreht ist.The invention comprises an antenna arrangement with an antenna and a switching element, one terminal of which has an electrical connection to a first coupling point on the antenna and whose other terminal is electrically connected to a first impedance, the position of the first coupling point on the antenna and the type and size of the first impedance are chosen so that the directional characteristic and / or the polarization characteristic of the antenna arrangement in a first switching state of the switching element relative to the directional polarization characteristic of the antenna arrangement in a second switching state of the switching element by an angle of more than zero Degree is turned.
Die Erfindung umfasst ferner eine Funkvorrichtung mit einer mobilen Funkstation und einer weiteren Funkstation, bei der zumindest die mobile Funkstation eine erfindungsgemäße Antennenanordnung aufweist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und "mit", sowie deren grammatika- lische Abwandlungen, generell als nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z.B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen aufzufassen ist, die in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließt.The invention further comprises a radio device having a mobile radio station and a further radio station, in which at least the mobile radio station has an antenna arrangement according to the invention. In this context, it should be noted that the terms "comprise", "comprise", "include", "contain" and "with" used in this description and the claims for claiming features, as well as their grammatical modifications, generally as non-exhaustive list of features, such as process steps, facilities, areas, sizes, and the like, that in no way preclude the existence of other or additional features or groupings of other or additional features.
Die Erfindung wird in ihren abhängigen Ansprüchen weitergebildet.The invention is further developed in its dependent claims.
Vorzugsweise umfasst die Antennenanordnung eine Steuereinrichtung, die zur Steuerung des Schaltzustands des Schaltelements ausgebildet ist, wodurch eine mehr oder weniger regelmäßige Änderung der Richtcharakteristik und/oder der Polarisationscharakteristik der Antennenanordnung möglich ist. Hierzu ist die Steuereinrichtung günstigerweise so ausgebildet, das sie den Schaltzustand des Schaltelements in zeitlich festgelegten Zeitabständen ändert um eine Signalübertragung bei beiden Richtcharakteristiken und/oder Polarisationscharakteristiken in einer Art Zeitmultiplex zuzulassen. Die Dau- er eines Schaltzustands entspricht dabei vorteilhaft der Dauer eines anderen Schaltzustands, so dass keine Übertragung bei einer der Richtcharakteristiken und/oder Polarisationscharakteristiken bevorzugt wird.Preferably, the antenna arrangement comprises a control device, which is designed to control the switching state of the switching element, whereby a more or less regular change in the directional characteristic and / or the polarization characteristic of the antenna arrangement is possible. For this purpose, the control device is advantageously designed so that it changes the switching state of the switching element in timed intervals to allow a signal transmission in both directional characteristics and / or polarization characteristics in a kind of time division multiplex. The duration of one switching state advantageously corresponds to the duration of another switching state, so that no transmission in one of the directional characteristics and / or polarization characteristics is preferred.
Insbesondere wenn die Antennenanordnung zur Umschaltung zwischen nur zwei Richtcharakteristiken und/oder Polarisationscharakteristiken ausgebildet ist, ist es von Vorteil, wenn der Winkel zwischen der Richtcharakteristik und/oder Polarisationsrichtung der Antennenanordnung in einem ersten Schalt- zustand des Schaltelements relativ zur Richtcharakteristik und/oder Polarisationsrichtung der Antennenanordnung in einem zweiten Schaltzustand des Schaltelements in etwa neunzig Grad beträgt. Abweichungen von 90 Grad sind hierbei insoweit zu- lässig, als die Sendeleistung in der durch die 90 Grad bestimmten Richtung nicht wesentlich abnimmt, d.h. in der Praxis nicht unter einen Wert von der Hälfte der maximalen Sendeleistung in einer der Hauptsenderichtungen abfällt. Dies trifft natürlich auch auf eine Drehung der Polarisationsrichtung oder auf eine kombinierte Änderung von Richtcharakteristik und Polarisation der Antenne zu.In particular, when the antenna arrangement is designed for switching between only two directional characteristics and / or polarization characteristics, it is advantageous if the angle between the directional characteristic and / or polarization direction of the antenna arrangement in a first switching state of the switching element relative to the directional and / or polarization direction of Antenna arrangement in a second switching state of the switching element is approximately ninety degrees. Deviations of 90 degrees are in this respect casual, as the transmission power does not substantially decrease in the direction determined by the 90 degree, that is, in practice does not fall below a value of half of the maximum transmission power in one of the main transmission directions. Of course, this also applies to a rotation of the polarization direction or to a combined change in directional characteristic and polarization of the antenna.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die An- tennenanordnung ferner ein Einspeisenetzwerk mit zumindest einem ersten und einem zweiten Anpassungszweig, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den ersten Anpassungszweig mit dem Einspeisepunkt der Antenne zu verbinden, wenn sich das Schaltelement in einem ersten Schaltzustand be- findet, und den zweiten Anpassungszweig mit dem Einspeisepunkt der Antenne zu verbinden, wenn sich das Schaltelement in einem zweiten Schaltzustand befindet. Bedarfsweise weist das Schaltelement zum einen zumindest einen weiteren An- schluss auf, der mit einer weiteren Impedanz elektrisch ver- bunden ist, und zum anderen zumindest noch einen weiterenIn a further preferred embodiment, the antenna arrangement further comprises a feed network having at least a first and a second matching branch, wherein the control device is configured to connect the first matching branch to the feed-in point of the antenna when the switching element is in a first switching state. and connect the second matching branch to the feeding point of the antenna when the switching element is in a second switching state. If necessary, the switching element has, on the one hand, at least one further connection, which is electrically connected to a further impedance, and, on the other hand, at least one further one
Schaltzustand, der eine elektrische Verbindung der weiteren Impedanz mit einem weiteren Ankoppelpunkt an der Antenne und/oder mit der ersten Impedanz herstellt. Damit sind viele Varianten zur Einstellung der für die Abstrahlcharakteristik der Antenne entscheidenden Stromverteilung auf der Antennenstruktur wählbar, so dass Antennenstrukturen mit einer Vielzahl unterschiedlicher Richtcharakteristiken und/oder Polarisationscharakteristiken geschaffen werden können. Stimmt die Lage des weiteren Ankoppelpunkts an der Antenne mit der des ersten Ankoppelpunkts überein, so können mehrere Impedanzen zu einer weiteren Impedanz zusammengeschaltet werden.Switching state, which establishes an electrical connection of the further impedance with a further coupling point on the antenna and / or with the first impedance. Thus, many variants for setting the decisive for the emission of the antenna current distribution on the antenna structure can be selected, so that antenna structures can be created with a variety of different directional characteristics and / or polarization characteristics. If the position of the further coupling point on the antenna coincides with that of the first coupling point, several impedances can be connected together to form another impedance.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Antenne eine Dipolantenne, bei der sich der erste Ankoppelpunkt an einem der beiden Antennenzweige in einem Abstand zum Einspeisepunkt der Antenne befindet, wodurch ein Umschalten zwischen einer Dipol- und einer Monopolcharakteristik möglich wird. Für kleine Bauformen ist die Dipolantenne vorzugsweise gefaltet ausgeführt .In a preferred embodiment, the antenna comprises a dipole antenna, in which the first coupling point is located at one of the two antenna branches at a distance from the feeding point of the antenna, whereby a switching between a dipole and a monopole characteristic is possible. For small designs, the dipole antenna is preferably performed folded.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die An- tenne eine gefaltete Monopolantenne, bei der sich der erste Ankoppelpunkt am dem Einspeisepunkt entgegengesetzten Ende der Antenne befindet, wodurch zwischen einer Monopol- und einer Schleifencharakteristik umgeschaltet werden kann.In a further preferred embodiment, the antenna comprises a folded monopole antenna, in which the first coupling point is at the end of the antenna opposite the feed point, whereby it is possible to switch between a monopole and a loop characteristic.
Die Antennenanordnung kann auch mit einer Antenne ausgeführt werden, die eine zwei Antennenelemente aufweisende Antennenstruktur umfasst, wobei das Schaltelement so ausgebildet ist, dass der Ankoppelpunkt des ersten Antennenelements mit einer Impedanz oder einem Impedanznetzwerk verbunden werden kann und/oder das zweite Antennenelement in Serie mit der Impedanz oder dem Impedanznetzwerk an den Ankoppelpunkt angeschlossen werden kann. Damit lassen sich sowohl der Charakter als auch die Länge der Antenne variieren.The antenna arrangement may also be implemented with an antenna comprising an antenna structure having two antenna elements, wherein the switching element is designed so that the coupling point of the first antenna element can be connected to an impedance or an impedance network and / or the second antenna element in series with the antenna element Impedance or the impedance network can be connected to the coupling point. This allows both the character and the length of the antenna vary.
Bedarfsweise kann die erste Impedanz und/oder die weitere Impedanz von einem Kurzschluss zur Masse der Antennenanordnung gebildet werden, wodurch sich in einfacher Weise die Antennenart beeinflussen lässt.If necessary, the first impedance and / or the further impedance can be formed by a short circuit to the ground of the antenna arrangement, whereby the type of antenna can be influenced in a simple manner.
Vorteilhaft kann der erste oder ein weiterer Ankoppelpunkt auch als Einspeisepunkt ausgebildet sein, wobei das Schaltelement den ersten und/oder den weiteren Ankoppelpunkt in einem ersten Schaltzustand mit dem HF-Anschluss verbindet und in einem weiteren Schaltzustand mit einer Impedanz verbindet, sodass sich die Stromverteilung auf der Antennenstruktur über die Wahl der Einspeisung ändern lässt. Die Impedanz kann dabei unendlich gewählt werden, d.h. dass der Ankoppelpunkt offen bleibt, wenn er nicht mit der HF-Einspeisung verbunden ist .Advantageously, the first or another coupling point can also be designed as a feed point, wherein the switching element connects the first and / or the further coupling point in a first switching state with the RF terminal and connects in a further switching state with an impedance, so that the current distribution the antenna structure can be changed by the choice of the feed. The impedance can be chosen infinitely, i. that the coupling point remains open when it is not connected to the RF feed.
Die Funkvorrichtung ist vorzugsweise als Teil eines Fahrzeugzugangssystems ausgebildet. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform in der angegeben Weise oder in beliebig anderen Kombinationen verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denenThe radio device is preferably designed as part of a vehicle access system. Further features of the invention will become apparent from the following description of inventive embodiments in conjunction with the claims and the figures. The individual features can be realized in an embodiment according to the invention in the manner indicated or in any other combinations. In the following explanation of some embodiments of the invention reference is made to the accompanying figures, of which
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Antennenanordnung zeigt, bei der eine umschaltbare Richtcharakteristik durch Überführen einer Dipol-Antenne in eine Monopol-Antenne erzielt wird,FIG. 1 shows a schematic representation of an antenna arrangement in which a switchable directional characteristic is achieved by transferring a dipole antenna into a monopole antenna,
Figur 2 die Richtcharakteristiken für zwei Schaltzustände der Antennenanordnung von Figur 1 veranschaulicht,FIG. 2 illustrates the directional characteristics for two switching states of the antenna arrangement of FIG. 1,
Figur 3 ein erstes Konzept zur Beschaltung einer Antenne in einer Antennenanordnung mit umschaltbarer Richtcha- rakteristik in Form eines Blockschaltbilds darstellt,FIG. 3 shows a first concept for connecting an antenna in an antenna arrangement with a switchable directional characteristic in the form of a block diagram,
Figur 4 ein alternatives Konzept zur Beschaltung einer Antenne in einer Antennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharakteristik in Form eines Blockschaltbilds darstellt,FIG. 4 shows an alternative concept for the connection of an antenna in an antenna arrangement with switchable directional characteristic in the form of a block diagram,
Figur 5 Antennenanordnungen mit unterschiedlichen Antennen zeigt, die eine umschaltbarer Richtcharakteristik ermöglichen, undFigure 5 shows antenna arrangements with different antennas, which allow a switchable directional characteristic, and
Figur 6 ein alternatives Konzept zur Beschaltung einer Antenne in einer Antennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharakteristik in Form eines Blockschaltbilds darstellt.FIG. 6 shows an alternative concept for connecting an antenna in an antenna arrangement with a switchable directional characteristic in the form of a block diagram.
Die schematische Darstellung der Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Antennenanordnung 10 mit umschaltbarer Richtcharak- teristik und/oder Polarisationscharakteristik. Die Antennenanordnung 10 setzt sich aus einer im Beispiel als Dipol ausgebildeten Antenne 1 und einer z.B. auf einem Schaltungsträger 9 angeordneten Antennenbeschaltung zusammen. Die Anten- nenbeschaltung weist eine Hochfrequenz-Speiseschaltung 6 (HF- Speisung) einer Sende- und/oder Empfangsstufe auf. Die HF- Speisung 6 weist einen HF-Ausgang mit zwei Anschlüssen 4 und 5 auf. Anschluss 4 ist mit der Elektrode Ia des Dipols und Anschluss 5 mit dessen Elektrode Ib verbunden. Im dargestell- ten Beispiel liegt Anschluss Ib auf Masse. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Vielmehr ist auch eine symmetrische Speisung beider Äste Ia und Ib des Dipols 1 möglich.The schematic representation of FIG. 1 shows an example of an antenna arrangement 10 with reversible directional characteristics. teristics and / or polarization characteristics. The antenna arrangement 10 is composed of an antenna 1 designed in the example as a dipole and an antenna circuit arranged, for example, on a circuit carrier 9. The antenna circuit has a high-frequency supply circuit 6 (HF supply) of a transmitting and / or receiving stage. The RF feed 6 has an RF output with two terminals 4 and 5. Terminal 4 is connected to the electrode Ia of the dipole and terminal 5 to the electrode Ib. In the example shown, port Ib is grounded. However, this is not mandatory. Rather, a symmetrical feeding of both branches Ia and Ib of the dipole 1 is possible.
Am Ankoppelpunkt 7 schließt ein Hilfskontakt Ic an den Ast Ib des Dipols 1 an. Der Hilfskontakt Ic bildet eine elektrische Verbindung zu einem ersten Anschluss 2a eines Schaltelements 2. Der andere Anschluss 2b des Schaltelements 2 ist mit einer Impedanz 3 verbunden, deren zweiter Kontakt an Masse liegt. Eine Steuereinrichtung 8 steuert über eine in der Fi- gur 1 gestrichelt dargestellte Verbindung den Schaltzustand des Schaltelements 2.At the coupling point 7, an auxiliary contact Ic adjoins the branch Ib of the dipole 1. The auxiliary contact Ic forms an electrical connection to a first terminal 2a of a switching element 2. The other terminal 2b of the switching element 2 is connected to an impedance 3 whose second contact is grounded. A control device 8 controls the switching state of the switching element 2 via a connection shown in dashed lines in FIG. 1.
Im vorgestellten Beispiel wird das Schaltelement 2 in zwei Schaltzuständen betrieben, einem geöffneten und einem ge- schlossenen. Unter geöffnet ist hierbei ein Zustand zu verstehen, bei dem die Potentiale der beiden Anschlüsse 2a und 2b voneinander isoliert sind. Der Begriff geschlossen bedeutet dagegen einen Zustand, bei dem die beiden Anschlüsse 2a und 2b niederohmig miteinander verbunden sind, sich praktisch also auf demselben Potential befinden. Das Schaltelement wird vorzugsweise in Form eines elektronischen Schaltelements realisiert, beispielsweise als PIN-Diode, MEMS (elektromechani- sche Mikrosysteme) , CMOS-Schalter oder in Form eines anderen Bauelements mit elektrisch bzw. elektronisch steuerbaren Schalteigenschaften.In the example presented, the switching element 2 is operated in two switching states, one open and one closed. Under open here is to understand a state in which the potentials of the two terminals 2a and 2b are isolated from each other. On the other hand, the term closed means a state in which the two terminals 2a and 2b are connected to each other in a low-impedance manner, so that they are practically at the same potential. The switching element is preferably realized in the form of an electronic switching element, for example as a PIN diode, MEMS (electromechanical microsystems), CMOS switches or in the form of another component with electrically or electronically controllable switching properties.
Befindet sich das Schaltelement im geöffneten Zustand, so erfolgt der Stromfluss entlang der beiden Äste Ia und Ib des Dipols 1, so dass man für die vom Dipol 1 ausgesandte elektromagnetische Welle eine Richtungsabhängigkeit für den Absolutwert der elektrischen Feldstärke erhält, wie sie in dem Richtdiagramm 21 der Darstellung a von Figur 2 veranschau- licht ist.If the switching element is in the open state, then the current flows along the two branches Ia and Ib of the Dipole 1, so that one obtains a directional dependence on the absolute value of the electric field strength for the electromagnetic wave emitted by the dipole 1, as illustrated in the directional diagram 21 of the representation a of Figure 2.
Befindet sich das Schaltelement im geschlossenen Zustand, so wird der Ast Ib des Dipols in Höhe des Ankoppelpunkts 7 über den Hilfskontakt Ic und das Schaltelement 2 mit der Impedanz 3 verbunden. Bei geeigneter Wahl der Lage des Ankoppelpunkts 7 auf der Elektrode Ib des Dipols und bei geeigneter Wahl der Art und Größe der Impedanz 3 wird die Stromverteilung auf den Antennenelektroden Ia und Ib so verändert, dass die Antenne 1 annähernd einer Monopolantenne entspricht, die das in der Darstellung b von Figur 2 veranschaulichte Richtdiagramm 22 aufweist. Die Änderung der Stromverteilung auf den Antennenelektroden Ia und Ib kann ferner mittels einer Änderung der Speiseimpedanz zusätzlich beeinflusst werden, wobei die Änderung die Speiseimpedanz durch die Steuerein- richtung 8 vorgenommen werden kann.If the switching element is in the closed state, then the branch Ib of the dipole at the level of the coupling point 7 is connected to the impedance 3 via the auxiliary contact Ic and the switching element 2. With a suitable choice of the position of the Ankoppelpunkts 7 on the electrode Ib of the dipole and a suitable choice of the type and size of the impedance 3, the current distribution on the antenna electrodes Ia and Ib is changed so that the antenna 1 corresponds approximately to a monopole antenna, which in the Representation b of Figure 2 illustrated directivity diagram 22 has. The change in the current distribution on the antenna electrodes Ia and Ib can be further influenced by means of a change in the feed impedance, wherein the change in the feed impedance can be made by the control device 8.
Eine Änderung des Schaltzustands des Schaltelements 2 bewirkt daher eine Drehung des Richtdiagramms der Antennenanordnung 10 und damit der Vorzugsrichtung zur Abstrahlung der Sendeleistung um etwa neunzig Grad. Mit einer entsprechenden Antennenanordnung kann somit eine zuverlässige Signalübertragung erreicht werden, indem die Signale zunächst mit dem Schaltelement 2 in einem ersten Schaltzustand übertragen werden und die Signalübertragung dann mit dem Schaltelement 2 im anderen Schaltzustand wiederholt wird. Diese doppelte Übertragung der Funksignale zwischen mobiler Station und Bordstation eines Fahrzeugzugangssystems in dieser Art eines Zeit- multiplexverfahrens stellt sicher, dass zumindest bei einer der beiden Übertragungen die Richtwirkung der Antenne der mo- bilen Station günstig für einen Empfang der Signale an derA change in the switching state of the switching element 2 therefore causes a rotation of the directional diagram of the antenna assembly 10 and thus the preferred direction for emitting the transmission power by about ninety degrees. With a corresponding antenna arrangement thus a reliable signal transmission can be achieved by the signals are first transmitted to the switching element 2 in a first switching state and the signal transmission is then repeated with the switching element 2 in the other switching state. This double transmission of the radio signals between the mobile station and the on-board station of a vehicle access system in this type of time-division method ensures that the directivity of the antenna of the mobile station is favorable for receiving the signals on at least one of the two transmissions
Bordstation ist. Im selben Maße wie für das Senden von Daten gilt dies natürlich auch für das Empfangen von Daten, da sich die Richtwirkung von Empfangsantennen nicht von der Richtwirkung von Sendeantennen unterscheidet.On-board station is. Of course, to the same extent as for sending data, this also applies to receiving data because the directivity of receiving antennas does not differ from the directivity of transmitting antennas.
Neben einer Drehung der Richtcharakteristik der Antenne führt die Veränderung der Stromverteilung auf den beiden Antennenästen Ia und Ib auch zu einer Veränderung des von der Antenne abgestrahlten elektrischen Feldes und kann somit auch zu einer Änderung der Polarisationscharakteristik der Antennenstruktur führen. Bei geeigneter Auslegung der Antennenstruk- tur kann somit erreicht werden, dass die Polarisation der mobilen Station zumindest in einem der beiden Schaltzustände der Antennenanordnung nicht senkrecht zur Polarisation der Bordstation ausgerichtet ist. Vor allem durch die Kombination beider Effekte, d.h. der Drehung der Rieht- und der Polarisa- tionscharakteristik, kann somit eine sichere Signalübertragung gewährleistet werden.In addition to a rotation of the directional characteristic of the antenna, the change in the current distribution on the two antenna branches Ia and Ib also leads to a change in the electric field radiated by the antenna and can thus also lead to a change in the polarization characteristic of the antenna structure. With a suitable design of the antenna structure, it can thus be achieved that the polarization of the mobile station is not aligned perpendicular to the polarization of the on-board station, at least in one of the two switching states of the antenna arrangement. Especially by the combination of both effects, i. the rotation of the directional and the polarization characteristic, thus a secure signal transmission can be ensured.
Das Umschalten des Schaltelements vom aktuellen in den jeweils anderen Schaltzustand wird von der Steuereinrichtung 8 bewirkt. Die Zeitdauer während der die Steuereinrichtung 8 einen der Schaltzustände aufrechterhält entspricht dabei zumindest der Dauer für die Übertragung der kleinsten Informationseinheit einer Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Stationen. Die Dauer der verschiedenen Schaltzustände während einer Signalübertragung kann dabei gleich gewählt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn keine Anzeichen dafür vorhanden sind, dass eine der beiden Abstrahlcharakteristiken 20 eine zuverlässigere Übertragung als die andere gewährleistet .The switching of the switching element from the current to the other switching state is effected by the control device 8. The duration during which the control device 8 maintains one of the switching states corresponds at least to the duration for the transmission of the smallest information unit of a communication connection between the two stations. The duration of the various switching states during a signal transmission can be chosen the same. This is especially true if there are no indications that one of the two radiation characteristics 20 ensures a more reliable transmission than the other.
In einer weiteren Ausführungsform kann die aktuelle Empfangssignalstärke an der mobilen Station für jede der beiden Richtwirkungen 20 gemessen werden, woraufhin die Übertragung von Signalen bevorzugt bei der Richtwirkung 21 oder 22 er- folgt, bei der eine höhere Empfangsfeldstärke gemessen wurde. Durch mehr oder weniger regelmäßiges Wiederholen der Messung kann diese Bevorzugung einer Richtwirkung an sich verändernde Bedingungen angepasst werden. In der Figur 3 ist das der Anordnung von Figur 1 zugrunde liegende Konzept einer Antennenanordnung 30 mit umschaltbarer Richtcharakteristik und/oder Polarisationscharakteristik in Form eines Blockschaltbilds dargestellt. Da beliebige Antennenstrukturen verwendet werden können, sind diese in der Figur nicht explizit dargestellt, sondern werden darin generell durch ein entsprechendes Blockschaltbild 31 repräsentiert. Unter dem Begriff einer Antenne werden hierbei alle Einrich- tungen verstanden, die zur Abstrahlung und/oder zum Empfang elektromagnetischer Wellen geeignet sind, indem sie zumindest einen Teil einer leitungsgebundenen Welle in eine elektromagnetische Raumwelle und/oder einen Teil einer elektromagnetischen Raumwelle in eine leitungsgebundene Welle zu überfüh- ren.In a further embodiment, the current received signal strength at the mobile station can be measured for each of the two directivities 20, whereupon the transmission of signals preferably takes place at the directivity 21 or 22, at which a higher reception field strength was measured. By repeating the measurement more or less regularly, this preference for directivity can be adapted to changing conditions. FIG. 3 shows the concept of an antenna arrangement 30 with switchable directional characteristic and / or polarization characteristic on which the arrangement of FIG. 1 is based, in the form of a block diagram. Since any antenna structures can be used, they are not explicitly shown in the figure, but are generally represented therein by a corresponding block diagram 31. In this case, the term "antenna" is understood to mean all devices that are suitable for emitting and / or receiving electromagnetic waves by transforming at least part of a conducted wave into an electromagnetic space wave and / or a part of an electromagnetic space wave into a line-bound wave to be transferred.
Die Antenne 31 ist über ihren Einspeisepunkt 32 mit dem z.B. als Anpassungsschaltung ausgebildeten Einspeisenetzwerk 35 verbunden, das je nachdem, ob die Antenne sendet oder emp- fängt, vom HF-Anschluss 36 der Sende- und Empfangseinrichtung 37 Signale empfängt oder an diesen überträgt. Ein Ankop- pelschaltnetzwerk 38 ist mit dem Ankoppelpunkt 34 der Antenne 31 verbunden. Das Ankoppelschaltnetzwerk 38 enthält zumindest ein wie zuvor beschriebenes Schaltelement 38a und eine Impedanz 38b. Eine Steuereinrichtung 39 steuert die Sende- und Empfangseinrichtung 37 und den Schaltzustand des Schaltelements 38a. Der optionale Massepunkt 33 wird nur verwendet, wenn die Speisung der Antenne 31 nicht symmetrisch erfolgen soll .The antenna 31 is connected via its feed point 32 to the e.g. connected as a matching circuit feed network 35 which, depending on whether the antenna transmits or receives, from the RF terminal 36 of the transmitting and receiving device 37 receives signals or transmits to this. An interface switching network 38 is connected to the coupling point 34 of the antenna 31. The coupling switching network 38 includes at least one switching element 38a and an impedance 38b as described above. A control device 39 controls the transmitting and receiving device 37 and the switching state of the switching element 38a. The optional ground point 33 is only used if the feed of the antenna 31 is not to be symmetrical.
Die Steuereinrichtung 39 steuert das Senden und Empfangen von Signalen durch entsprechendes Umschalten auf die jeweils benötigte Funktion der Sende- und Empfangseinrichtung 37. Der Umschaltvorgang kann beispielsweise über den Pegel der Emp- fangsstufe oder eine Rückmeldung von der Funkgegenstelle ausgelöst werden. Zum Ändern der Richtcharakteristik und/oder Polarisationscharakteristik der Antenne 31, steuert die Steuereinrichtung 39 ein oder mehrere Schaltelemente 38a des An- koppelschaltnetzwerks 38 an, wodurch unterschiedliche Impedanzen 38b an den Ankoppelpunkt 34 der Antenne 31 angeschlossen werden.The control device 39 controls the transmission and reception of signals by corresponding switching to the respectively required function of the transmitting and receiving device 37. The switching process can be triggered, for example, via the level of the reception stage or a feedback from the radio remote station. In order to change the directivity and / or polarization characteristic of the antenna 31, the control device 39 controls one or more switching elements 38a of the antenna 31. coupled switching network 38, whereby different impedances 38b are connected to the coupling point 34 of the antenna 31.
Dies kann wie oben beschrieben so erfolgen, dass der Ankoppelpunkt 34 in einem ersten Schaltzustand des einen Schaltelements 38a oder der mehreren Schaltelemente 38a offen ist, und in einem zweiten Schaltzustand des oder der Schaltelemente 38a mit der Impedanz 38b als Last verbunden ist. Ändert sich die Beschaltung der Antenne nur zwischen zwei Zuständen, so wird eine Drehung der Richtwirkung der Antenne um circa neunzig Grad bevorzugt. Je nach Breite der Keule in den Richtdiagrammen der Antennenanordnung 30 kann eine höhere o- der geringere Abweichung von diesem Wert toleriert werden, wobei Winkelabweichungen, die der Halbwertsbreite der Keulen entsprechen, in der Regel zulässig sind, da sie die oben beschriebene Wirkungsweise der Antennenanordnung bezüglich der Signalübertragung praktisch nicht beeinträchtigen.This may be done as described above such that the coupling point 34 is open in a first switching state of the one switching element 38a or the plurality of switching elements 38a, and connected in a second switching state of the one or more switching elements 38a with the impedance 38b as a load. If the wiring of the antenna only changes between two states, a rotation of the directivity of the antenna about ninety degrees is preferred. Depending on the width of the lobe in the directional diagrams of the antenna arrangement 30, a higher or lower deviation from this value can be tolerated, angle deviations corresponding to the half width of the lobes are generally permissible, since they have the above-described operation of the antenna arrangement with respect practically do not affect the signal transmission.
Das oder die Schaltelemente 38a können jedoch auch mehrere Schaltzustände aufweisen, die eine Verbindung des Ankoppelpunkts 34 mit mehreren unterschiedlichen Impedanzen 38b ermöglichen. Vorzugsweise ist der Winkel zwischen den Keulenma- xima der Richtdiagramme zweier benachbarter Schaltzustände dabei kleiner als neunzig Grad, wodurch eine feinere Ausrichtungsabstufung der Antennencharakteristik erreicht wird.However, the switching element or elements 38a may also have a plurality of switching states which enable connection of the coupling point 34 with a plurality of different impedances 38b. Preferably, the angle between the lobe maxima of the directional diagrams of two adjacent switching states is less than ninety degrees, whereby a finer alignment graduation of the antenna characteristic is achieved.
Ein alternatives Beschaltungskonzept für eine Antennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharakteristik und/oder Polarisa- tionscharakteristik ist in Figur 4 dargestellt. Im Unterschied zum Konzept der Figur 3 erfolgt in der Antennenanordnung 40 die Veränderung der Abstrahlcharakteristik der Antenne 41 sowohl über das am Einspeisepunkt 42 an die Antenne 41 angeschlossene Einspeisenetzwerk 45, als auch über ein oder mehrere an einen oder mehrere Ankoppelpunkte 43 und 44 angeschlossene Ankoppelschaltnetzwerke 48. Die Steuereinrichtung 49 ist dabei dazu ausgebildet, die in der Verbindung zwischen dem HF-Ausgang 46 der Sende- und Empfangseinrichtung und dem Einspeisepunkt 42 der Antenne 41 wirksamen Schaltungskomponenten bzw. Anpassungszweige 45a oder 45b des Einspeisenetzwerks 45 zu selektieren und das oder die Schaltelemente in dem oder den Ankoppelschaltnetzwerken 48 so anzu- steuern, dass der oder die Ankoppelpunkte 43 und 44 (oder weitere) mit jeweils anderen Impedanzen verbunden oder nicht belastet werden. Jede der von der Steuereinrichtung 49 wählbaren Beschaltungskombinationen für Einspeise- und Ankoppelpunkte ist dabei so eingerichtet, dass sich die Orientierung der dadurch erzeugten Abstrahlcharakteristik von der bei anderen Beschaltungskombinationen unterscheidet.An alternative wiring concept for an antenna arrangement with switchable directional characteristic and / or polarization characteristic is shown in FIG. In contrast to the concept of FIG. 3, the antenna arrangement 40 changes the emission characteristic of the antenna 41 both via the feed network 45 connected to the antenna 41 at the feed point 42 and via one or more coupling switching networks 48 connected to one or more coupling points 43 and 44 In this case, the control device 49 is embodied in the connection between the HF output 46 of the transmitting and receiving device and the feed point 42 of the antenna 41 to select active circuit components or matching branches 45a or 45b of the feed network 45 and to control the switching element (s) in the one or more coupling networks 48 so that the one or more coupling points 43 and 44 (or others) other impedances connected or not burdened. Each of the circuit combinations for supply and coupling points selectable by the control device 49 is set up in such a way that the orientation of the emission characteristic generated thereby differs from that in other circuit combinations.
Die beschriebene Antennenanordnung ist nicht auf bestimmte Bauformen von Antennen beschränkt. Um in kleinen Gehäusen mo- biler Funkstationen untergebracht werden zu können, werden stets Antennen mit kleinen Bauformen bevorzugt. Beispiele für entsprechende Antennenformen sind in der Figur 5 dargestellt, wobei auch andere Antennenstrukturen in einer wie oben beschriebenen Antennenanordnung verwendet werden können.The described antenna arrangement is not limited to specific types of antennas. In order to be able to be accommodated in small housings of mobile radio stations, antennas with small designs are always preferred. Examples of corresponding antenna shapes are shown in FIG. 5, whereby other antenna structures can also be used in an antenna arrangement as described above.
In der Darstellung a von Figur 5 ist eine gefaltete Monopolantenne 50 gezeigt, deren dem Einspeisepunkt 51 entgegen gesetztes Ende 52 mit einem Anschluss des Schaltelements 53 verbunden ist. Der andere Anschluss des Schaltelements 53 ist (eventuell über nicht gezeigte Schaltungskomponenten) mit der Masse des Schaltungsträgers 54 verbunden. Im geschlossenen Zustand des Schaltelements 53 wird aus der Monopolantenne somit eine Schleifenantenne mit entsprechend unterschiedlicher Rieht- bzw. Polarisationscharakteristik.In the illustration a of FIG. 5, a folded monopole antenna 50 is shown, whose end 52 opposite the feed point 51 is connected to a terminal of the switching element 53. The other terminal of the switching element 53 is connected to the ground of the circuit carrier 54 (possibly via circuit components, not shown). When the switching element 53 is closed, the monopole antenna thus becomes a loop antenna with a correspondingly different direction or polarization characteristic.
In der Darstellung b von Figur 5 ist eine gefaltete Dipolantenne 60 gezeigt, deren Einspeisepunkt 63 am Fußpunkt 61 der einen Elektrode 61 angeordnet ist, während der Fußpunkt 64 der anderen Elektrode 62 mit einem Anschluss des Schaltele- ments 65 verbunden ist und über dieses an die Masse des Schaltungsträgers 66 angeschlossen werden kann. Die dritte Darstellung c zeigt eine Antenne 70 deren Länge und Abstimmung über ein Ankoppelnetzwerk 73 verändert werden kann. Je nach Schaltzustand erhält man eine Monopolantenne, eine Schleifenantenne oder eine Kombination beider. Insbeson- dere kann der Ankoppelpunkt des ersten Antennenelements 71 mit einer Impedanz 73 oder einem Impedanznetzwerk 73 verbunden werden kann und/oder das zweite Antennenelement 72 in Serie mit der Impedanz 73 oder dem Impedanznetzwerk 73 an den Ankoppelpunkt angeschlossen werden. Das Impedanznetzwerk 73 kann ebenfalls noch Schaltelemente enthalten, die es ermöglichen den Antennenpfad 72 gänzlich zu- oder abzuschalten.In the illustration b of FIG. 5, a folded dipole antenna 60 is shown, whose feed point 63 is arranged at the base 61 of one electrode 61, while the bottom 64 of the other electrode 62 is connected to a terminal of the switching element 65 and via this to the Mass of the circuit substrate 66 can be connected. The third illustration c shows an antenna 70 whose length and tuning via a coupling network 73 can be changed. Depending on the switching state you get a monopole antenna, a loop antenna or a combination of both. In particular, the coupling point of the first antenna element 71 can be connected to an impedance 73 or an impedance network 73 and / or the second antenna element 72 can be connected in series with the impedance 73 or the impedance network 73 to the coupling point. The impedance network 73 may also contain switching elements that allow the antenna path 72 to be switched on or off completely.
In der Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform 80 für eine Antennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharakteristik und/oder Polarisationscharakteristik dargestellt. Im Unterschied zu den Konzepten von Figur 3 oder 4 wird die Veränderung der Abstrahlcharakteristik der Antenne 81 in der Antennenanordnung 80 durch eine Änderung des Einspeisepunkts erreicht. Hierzu besitzt die Antenne 81 zwei Einspeisepunkte 81 und 82, die mittels der von der Steuereinrichtung 88 gesteuerten Einspeisewahlschalteinrichtung 85 wahlweise mit dem HF- Anschluss 86 der Sende- und Empfangseinrichtung 87 verbunden werden können. Im Endeffekt werden somit Ankoppelpunkt und Einspeisepunkt vertauscht, wobei der jeweils als Ankoppel- punkt fungierende Antennenkontakt mit einer unendlichen Impedanz belastet wird. Zur Einstellung der gewünschten Abstrahlcharakteristiken kann die Antennenanordnung 80 auch einen Masseanschluss 84 aufweisen.FIG. 6 shows a further embodiment 80 for an antenna arrangement having a switchable directional characteristic and / or polarization characteristic. In contrast to the concepts of Figure 3 or 4, the change in the radiation pattern of the antenna 81 is achieved in the antenna assembly 80 by a change in the feed point. For this purpose, the antenna 81 has two feed points 81 and 82, which can be selectively connected to the RF connection 86 of the transmitting and receiving device 87 by means of the feed selection switching device 85 controlled by the control device 88. As a result, the coupling point and the feed point are thus interchanged, with the antenna contact acting as the coupling point in each case being loaded with an infinite impedance. In order to set the desired emission characteristics, the antenna arrangement 80 can also have a ground connection 84.
Auch wenn die erfindungsgemäße Antennenanordnung in Bezug auf ein funkbasiertes Fahrzeugzugangssystem beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann dennoch selbstverständlich, dass die Erfindung generell bei Funksystemen eingesetzt werden kann, bei denen die Lage der Abstrahlcharakteristiken zweier miteinander kommunizierender Funkstationen relativ zueinander nicht im Voraus festgelegt oder bestimmt werden kann . Bezugs zeichenlisteAlthough the antenna arrangement according to the invention has been described in relation to a radio-based vehicle access system, it is obvious to a person skilled in the art that the invention can generally be used in radio systems in which the position of the emission characteristics of two radio stations communicating with each other is not predetermined or determined relative to one another can be . Reference sign list
1 Dipol1 dipole
Ia erste Elektrode des Dipols Ib zweite Elektrode des DipolsIa first electrode of the dipole Ib second electrode of the dipole
2 Schaltelement2 switching element
2a erster Anschluss des Schaltelements2a first connection of the switching element
2b anderer Anschluss des Schaltelements2b other connection of the switching element
3 erste Impedanz 4 erster Anschluss des HF-Ausgangs3 first impedance 4 first connection of the HF output
5 zweiter Anschluss des HF-Ausgangs5 second connection of the HF output
6 Hochfrequenz-Speiseschaltung6 high frequency power supply
7 Ankoppelpunkt7 coupling point
8 Steuereinrichtung 9 Schaltungsträger (Platine)8 control device 9 circuit carrier (circuit board)
10 Antennenanordnung10 antenna arrangement
20 Antennendiagramme20 antenna diagrams
21 Richtdiagramm der Antenne im Dipolbetrieb21 Directional diagram of the antenna in dipole mode
22 Richtdiagramm der Antenne im "Monopol"-Betrieb 30 Antennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharakteristik22 Directional Diagram of the Antenna in "Monopole" Operation 30 Antenna arrangement with switchable directional characteristic
31 Antenne31 antenna
32 Einspeisepunkt32 entry point
33 optionaler Masseanschluss 34 Ankoppelpunkt33 optional ground connection 34 coupling point
35 Einspeisenetzwerk35 feed-in network
36 HF-Anschluss36 RF connection
37 Sende- und Empfangseinrichtung37 transmitting and receiving device
38 Ankoppelschaltnetzwerk 38a Schaltelement38 Coupling switching network 38a switching element
38b Impedanz38b impedance
39 Steuereinrichtung39 control device
40 Antennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharakteristik 41 Antenne40 Antenna arrangement with switchable directional characteristic 41 Antenna
42 Einspeisepunkt42 entry point
43 optionaler Masseanschluss43 optional ground connection
44 Ankoppelpunkt 45 Einspeisenetzwerk44 coupling point 45 feed-in network
46 HF-Anschluss46 RF connection
47 Sende- und Empfangseinrichtung47 Transmitting and receiving device
48 Ankoppelschaltnetzwerk 49 Steuereinrichtung48 coupling switching network 49 control device
50 Faltmonopol / -Schleifenantenne50 folding monopole / loop antenna
51 Einspeisepunkt51 entry point
52 Ankoppelpunkt52 coupling point
53 Schaltelement 54 Schaltungsträger53 switching element 54 circuit carrier
60 Faltdipolantenne60 folding dipole antenna
61 erster Dipolast61 first dipole branch
62 zweiter Dipolast62 second dipole branch
63 Einspeisepunkt 64 Ankoppelpunkt63 entry point 64 coupling point
65 Schaltelement65 switching element
66 Schaltungsträger66 circuit carrier
70 Antenne mit variabler Länge70 Variable length antenna
71 erster Antennast 72 zweiter Antennenast71 first antenna 72 second antenna branch
73 Ankoppelnetzwerk73 coupling network
80 Antennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharakteristik80 antenna arrangement with switchable directional characteristic
81 Antenne 82 erster Einspeisepunkt81 antenna 82 first entry point
83 zweiter Einspeisepunkt83 second entry point
84 optionaler Massepunkt84 optional ground point
85 Einspeisewahlsehalteinrichtung85 feed selection device
86 HF-Anschluss 87 Sende- und Empfangseinrichtung86 HF connection 87 Transmitting and receiving device
88 Steuereinrichtung 88 control device

Claims

Patentansprüche claims
1. Antennenanordnung mit einer Antenne (1, 31, 41) und einem Schaltelement (2, 38a), dessen einer Anschluss (2a) eine e- lektrische Verbindung zu einem ersten Ankoppelpunkt (7) an der Antenne (1, 31) aufweist und dessen anderer Anschluss (2b) mit einer ersten Impedanz (3, 38b) elektrisch verbunden ist, wobei die Lage des ersten Ankoppelpunkts (7, 34) an der Antenne (1) und die Art und Größe der ersten Impedanz (3, 38b) so gewählt sind, dass in einem ersten Schaltzustand des Schaltelements (2, 38a) die Richtcharakteristik (21) der Antennenanordnung (10, 30, 40) relativ zur Richtcharakteristik (22) der Antennenanordnung (10, 30, 40) in einem zweiten Schaltzustand des Schaltelements (2, 38a) um einen Winkel von mehr als null Grad gedreht ist und/oder die Polarisationscharakteristik (21) der Antennenanordnung (10, 30, 40) in einem ersten Schaltzustand des Schaltelements (2, 38a) relativ zur Polarisationscharakteristik der Antennenanordnung (10, 30, 40) in einem zweiten Schaltzustand des Schaltelements (2, 38a) um einen Winkel von mehr als null Grad gedreht ist.An antenna arrangement comprising an antenna (1, 31, 41) and a switching element (2, 38a), one terminal (2a) of which has an electrical connection to a first coupling point (7) on the antenna (1, 31) and the other terminal (2b) of which is electrically connected to a first impedance (3, 38b), the position of the first coupling point (7, 34) on the antenna (1) and the type and size of the first impedance (3, 38b) are selected such that in a first switching state of the switching element (2, 38a) the directional characteristic (21) of the antenna arrangement (10, 30, 40) relative to the directional characteristic (22) of the antenna arrangement (10, 30, 40) in a second switching state of the switching element (2, 38a) is rotated through an angle of more than zero degrees and / or the polarization characteristic (21) of the antenna arrangement (10, 30, 40) in a first switching state of the switching element (2, 38a) relative to the polarization characteristic of the antenna arrangement (10 , 30, 40) in a second switching state of Switching element (2, 38a) is rotated by an angle of more than zero degrees.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (10) eine Steuereinrichtung (8, 39, 49) umfasst, die zur Steuerung des Schaltzustands des Schaltelements (2, 38a) ausgebildet ist.2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the antenna arrangement (10) comprises a control device (8, 39, 49) which is designed to control the switching state of the switching element (2, 38a).
3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8, 39, 49) ausgebildet ist, den3. Antenna arrangement according to claim 2, characterized in that the control device (8, 39, 49) is formed, the
Schaltzustand des Schaltelements (2, 38a) in zeitlich festgelegten Zeitabständen zu ändern.Change switching state of the switching element (2, 38a) in timed intervals.
4. Antennenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer eines Schaltzustands der Dauer eines anderen Schaltzustands entspricht. 4. Antenna arrangement according to claim 3, characterized in that the duration of a switching state corresponds to the duration of another switching state.
5. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Richtcharakteristik (20, 21, 22) der Antennenanordnung in einem ersten Schaltzustand des Schaltelements relativ zur Richtcharakteristik der Antennenanordnung in einem zweiten Schaltzustand des Schaltelements in etwa neunzig Grad beträgt.5. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the angle between the directional characteristic (20, 21, 22) of the antenna arrangement in a first switching state of the switching element relative to the directional characteristic of the antenna arrangement in a second switching state of the switching element is approximately ninety degrees.
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (10, 30, 40) ferner ein Einspeisenetzwerk (45) mit zumindest einem ersten und einem zweiten Anpassungszweig (45a, 45b) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (49) dazu ausgebildet ist, den ersten Anpassungszweig (45a) mit dem Einspeisepunkt (42) der Antenne zu verbinden, wenn sich das Schaltelement in einem ersten Schaltzustand befindet, und den zweiten Anpassungszweig (45b) mit dem Einspeisepunkt der Antenne zu verbinden, wenn sich das Schaltelement in einem zweiten Schaltzustand befindet.6. Antenna arrangement according to one of claims 2 to 5, characterized in that the antenna arrangement (10, 30, 40) further comprises a feed network (45) having at least a first and a second adjustment branch (45a, 45b), wherein the control means (49 ) is adapted to connect the first matching branch (45a) to the feeding point (42) of the antenna when the switching element is in a first switching state and to connect the second matching branch (45b) to the feeding point of the antenna when the Switching element is in a second switching state.
7. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement zumindest einen weiteren Anschluss, der mit einer weiteren Impedanz elektrisch verbunden ist, und zumindest einen weiteren Schaltzustand aufweist, der eine e- lektrische Verbindung der weiteren Impedanz mit einem weiteren Ankoppelpunkt (44) an der Antenne und/oder mit der ersten Impedanz herstellt.7. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the switching element has at least one further terminal, which is electrically connected to a further impedance, and at least one further switching state, the e-lectric connection of the further impedance with another coupling point ( 44) to the antenna and / or to the first impedance.
8. Antennenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des weiteren Ankoppelpunkts (44) an der Antenne mit der des ersten Ankoppelpunkts (43) übereinstimmt.8. Antenna arrangement according to claim 7, characterized in that the position of the further Ankoppelpunkts (44) on the antenna coincides with that of the first Ankoppelpunkts (43).
9. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne eine Dipolantenne (1) umfasst, bei der sich der erste Ankoppelpunkt an einem der beiden Antennenzweige in einem Abstand zum Einspeisepunkt der Antenne befindet.9. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in that the antenna comprises a dipole antenna (1) in which the first coupling point on one of the two antenna branches is at a distance from the feed-in point of the antenna.
10. Antennenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolantenne (1, 60) gefaltet ausgeführt ist.10. Antenna arrangement according to claim 9, characterized in that the dipole antenna (1, 60) is designed folded.
11. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne eine gefaltete Monopolantenne (50) umfasst, bei der sich der erste Ankoppelpunkt (52) am dem Einspeisepunkt (51) entgegengesetzten Ende der Antenne (50) befindet.11. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna comprises a folded monopole antenna (50), wherein the first coupling point (52) at the feed point (51) opposite end of the antenna (50).
12. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (70) eine zwei Antennenelemente (71, 72) aufweisende Antennenstruktur umfasst, wobei das Schaltelement (73) so ausgebildet ist, dass der Ankoppelpunkt des ersten12. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna (70) comprises a two antenna elements (71, 72) having antenna structure, wherein the switching element (73) is formed so that the coupling point of the first
Antennenelements mit einer Impedanz (73) oder einem Impedanznetzwerk (73) verbunden werden kann und/oder das zweite Antennenelement (72) in Serie mit der Impedanz oder dem Impedanznetzwerk an den Ankoppelpunkt angeschlossen werden kann.Antenna element with an impedance (73) or an impedance network (73) can be connected and / or the second antenna element (72) can be connected in series with the impedance or the impedance network to the coupling point.
13. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Impedanz und/oder die weitere Impedanz von einem Kurzschluss zur Masse der Antennenanordnung gebildet wer- den.13. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first impedance and / or the further impedance of a short circuit to the ground of the antenna arrangement are formed.
14. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder ein weiterer Ankoppelpunkt (82, 83) als Einspeisepunkt ausgebildet sind, und das Schaltelement (85) den ersten und/oder den weiteren Ankoppelpunkt (82, 83) in einem ersten Schaltzustand mit dem HF-Anschluss verbindet und in einem weiteren Schaltzustand mit einer Impedanz verbindet. 14. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first or another coupling point (82, 83) are formed as a feed point, and the switching element (85) the first and / or the further coupling point (82, 83) in one first switching state connects to the RF terminal and connects in another switching state with an impedance.
15. Funkvorrichtung mit einer mobilen Funkstation und einer weiteren Funkstation, bei der zumindest die mobile Funkstation eine Antennenanordnung (10, 30, 40) nach einem der Ansprü- che 1 bis 14 aufweist.15. A radio device having a mobile radio station and a further radio station, wherein at least the mobile radio station has an antenna arrangement (10, 30, 40) according to one of claims 1 to 14.
16. Funkvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkvorrichtung als Teil eines Fahrzeugzugangssys- tems ausgebildet ist. 16. A radio device according to claim 15, characterized in that the radio device is designed as part of a vehicle access system.
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