DE20120405U1

DE20120405U1 - Antenna system with integrated radiation protection for portable radio devices

Info

Publication number: DE20120405U1
Application number: DE20120405U
Authority: DE
Original assignee: HANNIG LUTZ
Current assignee: HANNIG LUTZ
Priority date: 2001-12-23
Filing date: 2001-12-23
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2011-12-24

Description

-1-ANTENNENSYSTEM
mit integriertem Strahlenschutz bei portablen Funkgeräten-1-ANTENNA SYSTEM
with integrated radiation protection for portable radio devices

Es ist ein spezielles Antennensystem für portable Funkgeräte (z.B. handy, mobile phone) vorgesehen, bei dem die Abschirmung als aktiver Strahlenschutz gegen den Kopf eines Nutzers wirkt, wenn z.B. mit dem Gerät telefoniert wird. Die vom Kopf abgewandte Seite ist dagegen nicht abgeschirmt, so dass hier eine freie Abstrahlung gewährleistet wird. Bei geeignetem konstruktiven Abstand des aktiven Antennenelements zur reflektierenden Abschirmung wird in bevorzugte Richtungen ein Antennengewinn erzielt.A special antenna system is provided for portable radio devices (e.g. cell phones), in which the shielding acts as active radiation protection against the user's head when, for example, the device is used to make a phone call. The side facing away from the head is not shielded, so that free radiation is guaranteed here. With a suitable structural distance between the active antenna element and the reflective shielding, an antenna gain is achieved in preferred directions.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die meisten portablen Funkgeräte (z.B. handy, mobile phone) besitzen Antennen, die ihre Leistung nach allen Seiten gleichmäßig stark abstrahlen. Durch die meist gepulste, nichtionisierende Strahlung wird der Kopf der Person, die beispielsweise das Gerät ans Ohr hält, mit HF (Hochfrequenz) bestrahlt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese Strahlenbelastung auf ein Minimum zu reduzieren, ohne dabei die Leistung und Funktionalität des Funkgerätes wesentlich einzuschränken.Most portable radio devices (e.g. cell phones) have antennas that radiate their power evenly in all directions. The mostly pulsed, non-ionizing radiation irradiates the head of the person who, for example, holds the device to their ear with HF (high frequency). The aim of the present invention is to reduce this radiation exposure to a minimum without significantly limiting the performance and functionality of the radio device.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Abschirmungssystem für portable Funkgeräte offenbart, welches einen aktiven Strahlenschutz für den Nutzer dieser Geräte beinhaltet. Die im Gerät integrierte Abschirmung bildet zusammen mit dem/den aktiven Antennnenelement(en) eine Einheit. Der Kopf des Benutzers befindet sich damit immer geschützt vom aktiven Antennenelement hinter der reflektierenden Abschirmung.According to the present invention, a shielding system for portable radio devices is disclosed which includes active radiation protection for the user of these devices. The shielding integrated in the device forms a unit together with the active antenna element(s). The user's head is thus always protected by the active antenna element behind the reflective shield.

Das aktive Antennenelement hingegen nutzt die gleiche Abschirmung als Reflektor oder Spiegelfläche. Fachleute erkennen, dass sich mit geeignetem konstruktiven Abstand des aktiven Antennenelements zum Reflektor spezielle Formen von Antennen ergeben können, die insgesamt in bevorzugte Richtungen mit Gewinn abstrahlen. Da es sich im allgemeinen um höhere Frequenzen des VHF-, UHF- und SHF-Bereichs handelt, fallen die Baugruppen klein aus, so dass manigfache, auch kombinierte Antennen-Bauformen möglich sind, die einen aktiven Strahlenschutz für den Nutzer gewährleisten. Zusätzliche Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.The active antenna element, on the other hand, uses the same shielding as a reflector or mirror surface. Experts recognize that with a suitable structural distance between the active antenna element and the reflector, special shapes of antennas can be created that radiate in preferred directions with gain. Since higher frequencies in the VHF, UHF and SHF ranges are generally involved, the assemblies are small, so that a variety of antenna designs, including combined designs, are possible, which ensure active radiation protection for the user. Additional objects, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description and the appended claims in conjunction with the accompanying drawings.

Fig1. ist eine Draufsicht auf einen telefonierenden Nutzer mit einem sog. 'mobile phone'(auch: handy) zur Darstellung des Strahlenschutzeffektes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 is a plan view of a user making a call with a so-called 'mobile phone' (also: handy) to illustrate the radiation protection effect according to an embodiment of the present invention.

Fig.2. ist die prinzipielle Explosionszeichnung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und stellt eine mögliche Anordnung von Abschirmung (Reflektor) und aktivem Antennenelement dar. Auf der dem Nutzer zugewandten Seite wird die HF-Strahlung nach dem Prinzip von Fig.1 abgeschirmt.Fig. 2 is the basic exploded view of an embodiment of the present invention and shows a possible arrangement of shielding (reflector) and active antenna element. On the side facing the user, the RF radiation is shielded according to the principle of Fig. 1.

Fig.3 stellt eine Ausführungsform eines 'mobile phone' (auch: handy) dar, bei dem die Spiegelfläche (durch Aufklappen (3.a. + 3.b.) oder Aufschieben) vor die Antenne zu liegen kommt, um in bevorzugte Richtungen mit Gewinn abzustrahlen. Auf der dem Nutzer zugewandten Seite wird die HF-Strahlung nach dem Prinzip von Fig.1 abgeschirmt.Fig.3 shows an embodiment of a 'mobile phone' (also: handy) in which the mirror surface (by folding it open (3.a. + 3.b.) or sliding it open) is placed in front of the antenna in order to radiate in preferred directions with gain. On the side facing the user, the HF radiation is shielded according to the principle of Fig.1.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed description of the preferred embodiments

Die folgende Diskussion der bevorzugten Ausführungsformen, die auf Antennenbaufomnen bei portablen Funkgeräten gerichtet ist, die den Nutzer vor Strahlenbelastungen schützen, ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung oder ihre Applikationen oder Verwendungen zu begrenzen. Insbesondere betrifft die Diskussion unten mögliche Antennenkonstruktionen für ein portables Funkgerät, wie beispielsweise ein mobile phone oder handy. Die Erfindung kann jedoch genauso gut für andere Funkgeräte mit aktiver Antenne eingesetzt werden - und zwar insbesondere dann, wenn es darauf ankommt, Personen im Nahbereich portabler Funkgeräte vor nichtionisierender Strahlung zu schützen.The following discussion of the preferred embodiments, which is directed to antenna designs for portable radio devices that protect the user from radiation exposure, is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention or its applications or uses. In particular, the discussion below relates to possible antenna designs for a portable radio device, such as a mobile phone or cell phone. However, the invention may equally well be used for other radio devices with an active antenna - particularly when it is important to protect people in the vicinity of portable radio devices from non-ionizing radiation.

Fig. 1. ist die Draufsicht auf eine Person, die sich beispielsweise ein mobile phone an das Ohr hält. Durch die HF-dichte Ausführungsform der Abschirmung kann das aktive Antennenelement nur in bevorzugte Richtungen vom Kopf weg abstrahlen. Die reflektierende Abschirmung selbst dient dem aktiven Antennenelement als Spiegelfläche oder Reflektor. Für das aktive Antenenelement kommen alle Bauformen und Kombinationen in Betracht, die sich für portable Funkgeräte realisieren lassen. Da es sich bei dieser Gerätegruppe meist um VHF-, UHF- und SHF-Signale handelt, fallen die Antennenbauformen insgesamt klein aus. Bei den möglichen Strahleraperturen bestehen die Strahler (aktive Antennenelemente) aus strahlenden Öffnungsflächen. Die Strahlercharakteristik ist abhängig von der Form und Größe der Strahler, der Reflektoren und der Feldverteilung in ihnen. Vorteilhafterweise werden die konstruktiven Abstände der aktiven Antennen zum Reflektor so gewählt, dass in Abstrahlrichtungen ein maximaler Gewinn erzielt wird. Bei derartigen Ausführungsformen von Reflektoroder auch Spiegelantennen kleiner Bauart wird die angestrahlte Energie fast verlustfrei reflektiert,Fig. 1 is a top view of a person holding a mobile phone to their ear, for example. Due to the RF-tight design of the shield, the active antenna element can only radiate in preferred directions away from the head. The reflective shield itself serves as a mirror surface or reflector for the active antenna element. All designs and combinations that can be implemented for portable radio devices can be considered for the active antenna element. Since this group of devices mostly involves VHF, UHF and SHF signals, the antenna designs are generally small. With the possible radiator apertures, the radiators (active antenna elements) consist of radiating opening surfaces. The radiator characteristics depend on the shape and size of the radiators, the reflectors and the field distribution in them. The structural distances of the active antennas to the reflector are advantageously selected so that maximum gain is achieved in the radiation directions. In such designs of reflector or mirror antennas of small design, the irradiated energy is reflected almost without loss,

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während das Gebiet hinter dem Reflektor immer strahlungsfrei bleibt. Ob der Nutzer nun das Funkgerät ans Ohr hält oder das Gerät vor das Gesicht hält um ein Display abzulesen, er bleibt durch die Erfindung in jedem Falle von der direkten HF-Strahlung des Gerätes verschont.while the area behind the reflector always remains free of radiation. Whether the user holds the radio to his ear or holds the device in front of his face to read a display, the invention protects him from the direct HF radiation of the device in any case.

Fig.2 zeigt die prinzipielle Explosionszeichnung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und stellt die konstruktive Anordnung von Abschirmung und aktiver Antenne dar. Ob der konstruktive Abstand von Antennenelement(en) und Reflektor durch Integration des Reflektors in das Gehäuse erreicht wird, oder erst durch Aufklappen oder Aufschieben eines integrierten HF-dichten Deckels nach Fig.3 (3.a + 3.b.), ist für den wirksamen Strahlenschutz unerheblich, es stellt lediglich eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Es kommen alle geeigneten Spiegelflächen für den Strahlenschutz des Nutzers infrage. Auch können gestockte Antennen zur weiteren Gewinnoptimierung installiert werden, genauso wie Antennen unterschiedlicher Frequenzbereiche vor einem Reflektor (Spiegelfläche) integrierbar sind. Gemeinsam ist allen der aktive Strahlenschutz hinter dieser reflektierenden Spiegelfläche nach Fig.1. Fig.2 shows the basic exploded view of an embodiment of the present invention and shows the structural arrangement of shielding and active antenna. Whether the structural distance between antenna element(s) and reflector is achieved by integrating the reflector into the housing, or only by opening or sliding on an integrated RF-tight cover according to Fig.3 (3.a + 3.b.), is irrelevant for effective radiation protection ; it simply represents another embodiment of the present invention. All suitable mirror surfaces can be used to protect the user from radiation. Stacked antennas can also be installed to further optimize gain, just as antennas of different frequency ranges can be integrated in front of a reflector (mirror surface). What they all have in common is the active radiation protection behind this reflective mirror surface according to Fig.1.

Die vorhergehende Beschreibung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fachleute erkennen aus dieser Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen ohne Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung gemacht werden können, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist.The foregoing description discloses and describes merely exemplary embodiments of the present invention. Those skilled in the art will recognize from this description and from the accompanying drawings and claims that various changes, modifications and variations can be made without departing from the scope of the invention, which is defined in the following claims.

Claims

1. Antenna system for a portable radio device, which according to Fig. 2 can consist of 2 half-shells (1 + 7) and (10 + 11), the antenna system ( 6 ) being characterized in that it comprises:

1. 1.a one or more antenna elements of the same frequency or

2. 1.b one or more antenna elements of different frequencies,

3. 1.c one or more antenna elements from claims 1.a. and 1.b. in narrowband design or

4. 1.d one or more antenna elements from claims 1.a. and 1.b. in broadband design

5. 1.e suitable supply cables ( 5 ),

6. 1.f a mirror surface or reflector wall ( 1 ) ( 3 ) ( 9 ) ( 10 ), characterized in that they form a coupling together with the antenna element(s) ( 6 ) and therefore radiate with gain in preferred directions according to Fig. 1.

2. Antenna system according to claim 1, wherein the half-shell ( 7 ) of the portable radio device (e.g. mobile phone) facing away from the user,

1. 2.a. as an integrated part for the antenna system is RF-permeable

2. 2.b. Half shell according to claim 2.a, which in one embodiment can accommodate the battery box ( 8 ).

3. Antenna system according to claim 1, wherein the embodiments of the reflector (in some embodiments integrated in the device) are characterized in particular by the fact that they

1. 3.a. made of metal ( 3 ).

2. 3.b. use the metal surfaces of the encapsulated electronics in the device ( 2 ).

3. 3.c. consist of a suitable HF-tight wire mesh ( 3 ),

4. 3.d. consist of a suitable conductive film or foil ( 1 ),

5. 3.e. made of other conductive materials (e.g. conductive paints and varnishes) ( 1 ) ( 10 ),

6. 3.f. can be constructed from the combinations of the embodiments from 3a.-3.e. in order to function as a reflector in the housing of the radio device as a whole ( 1 ) ( 9 ) ( 10 ). This can be achieved structurally by fusing, gluing or the fixed implementation of the components in the housing and in their movable additional parts (e.g. implementation in covers, half-shells etc. according to ( 1 ) ( 3 ) ( 9 ) ( 10 )).

4. Antenna system according to claim 1, wherein the combination of reflector, antenna element(s) is structurally fixed in such a way that shock conditions (e.g. due to the device being dropped) can no longer influence the distances between the individual elements (e.g. antenna, reflector, electronics) (ie integrated shock absorber ( 4 )), because they are fixed in the device in an absolutely break-proof manner. The antenna system including electronics can be fixed by casting, foaming, screwing, gluing, as well as melting in suitable foams, dielectrics and plastic components. These possible embodiments of the 'antenna system with shock absorbing' can be combined with the antenna system according to claim 1 if required.

5. Antenna system according to claim 1, wherein, in the case of an open, external design of the active antenna, the shielding is only completed when it is put into operation, ie for example by opening it ( Fig. 3a. + 3.b.) or sliding on an RF-tight cover ( 9 ) (with or without electronics), which in the extended state lies in front of the active antenna. The opened parts, according to Fig. 3, together with the radio device itself, again form a reflective shielding surface, which acts as active radiation protection for the user according to Fig. 1. The active antenna uses the shielding here as a mirror surface and radiates in preferred directions with gain.