DE69615897T2

DE69615897T2 - Double-acting antenna and mobile phone with such an antenna

Info

Publication number: DE69615897T2
Application number: DE1996615897
Authority: DE
Inventors: Risto Huusko
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2016-03-23
Also published as: EP0736925A3; FI97499C; EP0736925B1; DE69615897D1; JPH08316716A; EP0736925A2; FI97499B; FI951668A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Rundstrahlantenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die vorgesehen ist, um Funkübertragungen im Hochfrequenzbereich zu übertragen, die um Platz zu sparen teilweise in das Gehäuse eines Funkgeräts eingeschoben werden kann und die sowohl in der eingeschobenen als auch in der ausgezogenen Position als Antenne funktioniert.The invention relates to an omnidirectional antenna according to the preamble of claim 1, which is intended to transmit radio transmissions in the high frequency range, which can be partially inserted into the housing of a radio device in order to save space and which functions as an antenna both in the inserted and in the extended position.

Die Entwicklung tragbarer Kommunikationsvorrichtungen hat zur Folge, daß versucht wird, die Sender-Empfängervorrichtungen, die im Hochfrequenzbereich arbeiten, wie etwa Mobiltelephone, immer kleiner und leichter zu machen. Dies stellt hohe Anforderungen an die Antennenstrukturen, da der Anwender fordert, daß die Antenne die äußeren Abmessungen des ansonsten kleinen Funkgeräts nicht wesentlich vergrößert, insbesondere dann, wenn die Vorrichtung nicht im Gebrauch ist, sondern beispielsweise in der Tasche oder in einer Aktentasche getragen wird. Die Zuverlässigkeit der Kommunikation erfordert andererseits gute elektrische Eigenschaften der Antenne und eine Mobilstation muß Funkrufnachrichten, die von einer Basisstation übertragen werden, auch in der Transportposition empfangen können. Genauere Informationen über Nachrichten und Leistungspegel, die die Antenne senden und empfangen können muß, sind in der Beschreibung des jeweiligen Kommunikationssystems enthalten, wovon die Beschreibung des GSM-Systems in der Veröffentlichung "M. R. L. Hodges, The GSM radio interface, British Telecom Technological Journal", Bd. 8, Nr. 1, 1990, S. 31-43 erwähnt wird.The development of portable communication devices has resulted in attempts to make the transmitter-receiver devices operating in the high frequency range, such as mobile phones, smaller and lighter. This places high demands on the antenna structures, since the user requires that the antenna does not significantly increase the external dimensions of the otherwise small radio device, especially when the device is not in use but is carried in a pocket or briefcase, for example. The reliability of the communication, on the other hand, requires good electrical properties of the antenna and a mobile station must be able to receive paging messages transmitted by a base station even in the transport position. More detailed information about messages and power levels that the antenna must be able to send and receive is contained in the description of the respective communication system, of which the description of the GSM system is mentioned in the publication "M. R. L. Hodges, The GSM radio interface, British Telecom Technological Journal", Vol. 8, No. 1, 1990, pp. 31-43.

Nachfolgend wird ein Mobiltelephon als Beispiel verwendet, die Erläuterung ist jedoch außerdem allgemeiner auf Sende-Empfängervorrichtungen anwendbar, an die sowohl bezüglich Größe als auch. Leistungsfähigkeit Anforderungen gestellt werden. Eine übliche Lösung besteht darin, das Mobiltelephon mit einer doppelt wirkenden Antenne zu versehen, von der ein Hauptteil in der Transport- und Aufbewahrungsposition in das Gehäuse des Telephons eingeschoben ist und das der Anwender bei Bedarf ausziehen kann. Diese beiden Positionen werden die passive Position bzw. die aktive Position genannt. Die Antenne ist so aufgebaut, daß selbst in der passiven Position ein funktionsfähiger Antennenabschnitt außerhalb des Telephongehäuses verbleibt, über den das Telephon Funkrufnachrichten empfangen kann. Der elektrische Wirkungsgrad der Antenne ist jedoch in der aktiven Position wesentlich besser, so daß der Anwender, um eine erfolgreiche Telephonverbindung zu bekommen, die Antenne in die aktive Position ausziehen sollte, wenn er einen Anruf auslöst.A mobile phone is used as an example below, but the explanation is also more generally applicable to transceiver devices that have requirements in terms of both size and performance. A common solution is to provide the mobile phone with a double-acting antenna, a main part of which is pushed into the phone's casing in the transport and storage position and which the user can pull out when necessary. These two positions are called the passive position and the active position respectively. The antenna is designed in such a way that even in the passive position a functional antenna section remains outside the phone casing, via which the phone can transmit paging messages. However, the electrical efficiency of the antenna is much better in the active position, so in order to have a successful telephone connection the user should extend the antenna to the active position when making a call.

Bei der Entwicklung einer doppelt wirkenden Antenne besteht das Problem darin, wie die Antenne sowohl in der aktiven als auch in der passiven Position optimal zu betreiben ist und trotzdem sowenig Platz wie möglich einnimmt. Eine Lösung der doppelt wirkenden Antenne ist im Patent US-5.204.687 A dargestellt. Dort ist die Antenne gemäß den Fig. 1a und 1b durch zwei leitende Elemente gebildet, wobei die Elemente in einer länglichen Antennenstruktur ohne eine galvanische Verbindung zwischen ihnen nacheinander angeordnet sind. An der Spitze der Antenne ist ein Leiter als eine zylindrische Spule oder als ein sogenanntes Helixelement 1 gewickelt, das in der longitudinalen Richtung der Antenne wesentlich kürzer als der gerade Leiter ist, der als Antennenschaft bzw. das sogenannte Peitschenelement 2 dient. Wenn die Antenne in ihrer aktiven Position ist (Fig. 1a), ist die Sender-Empfängereinheit des Telephons über den Gleitkontakt 3 am unteren Ende der Antenne angeschlossen und verwendet lediglich das Peitschenelement als Antenne. In der passiven Position (Fig. 1b) ist das Peitschenelement 2 vollkommen in das Telephongehäuse 4 eingeschoben und ist die Sender-Empfängereinheit über den "Hals" der Antenne an das Helixelement 1 angeschlossen. Die Abgleichschaltung 9 paßt die jeweilige Antennenimpedanz so an, daß sie der Impedanz des Antennenanschlusses 11 entspricht. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß dann, wenn eine dieser Antennen im Gebrauch ist, die aridere unnötig ist, denn das Peitschenelement und das Helixelement sind nicht elektrisch verbunden. Eine derartige Anordnung hat sehr geringe Raumeinsparungen zur Folge.When developing a double-acting antenna, the problem is how to operate the antenna optimally in both the active and passive positions and still take up as little space as possible. A solution for the double-acting antenna is shown in patent US-5,204,687 A. There, the antenna according to Fig. 1a and 1b is formed by two conductive elements, the elements being arranged one after the other in an elongated antenna structure without a galvanic connection between them. At the tip of the antenna, a conductor is wound as a cylindrical coil or as a so-called helix element 1, which is significantly shorter in the longitudinal direction of the antenna than the straight conductor that serves as the antenna shaft or the so-called whip element 2. When the antenna is in its active position (Fig. 1a), the telephone's transmitter-receiver unit is connected via the sliding contact 3 at the lower end of the antenna and uses only the whip element as an antenna. In the passive position (Fig. 1b), the whip element 2 is fully inserted into the telephone housing 4 and the transmitter-receiver unit is connected to the helix element 1 via the "neck" of the antenna. The matching circuit 9 adjusts the respective antenna impedance to match the impedance of the antenna connector 11. The disadvantage of this arrangement is that when one of these antennas is in use, the other is unnecessary because the whip element and the helix element are not electrically connected. Such an arrangement results in very little space saving.

Die Teleskopantenne ist eine Antennenlösung, die bereits für lange Zeit in tragbaren Funkgeräten verwendet wird, wobei die Antennen zylindrische Elemente enthält, die ineinander angeordnet sind und gegeneinander gleiten. Die Teleskopstruktur ist teuer und ziemlich schwierig herzustellen, widersteht kaum mechanischen Belastungen und hat deshalb keine breite Akzeptanz in Mobiltelephonen erfahren.The telescopic antenna is an antenna solution that has been used for a long time in portable radio devices, where the antennas contain cylindrical elements that are arranged inside each other and slide against each other. The telescopic structure is expensive and quite difficult to manufacture, hardly withstands mechanical stresses and therefore has not found widespread acceptance in mobile phones.

Die Patentveröffentlichung WO-92/16980-A stellt gemäß den Fig. 2a, 2b und 2c eine doppelt wirkende Lösung dar, die ein Helixteil 1 und ein Peitschenteil 2 enthält, die wie in der Antenne, die in der Veröffentlichung US-5.204.687 A dargestellt ist, nacheinander angeordnet sind, sie sind jedoch in diesem Fall durch ein elektrisch leitendes Verbindungselement miteinander verbunden. Die Idee der Erfindung besteht darin, den Peitschenteil 2 und sein Einschubgehäuse 5 so zu dimensionieren, daß der Peitschenteil in der passiven Position (Fig. 2b und 2c) eine sehr hohe Impedanz besitzt und keinen Effekt auf die Funktion des Helixteils als Antenne ausübt. Ein falsch dimensionierter Peitschenteil würde in der eingeschobenen Position unerwünschte Reflexionen oder eine unnötige Dämpfung des Signals verursachen. In der Konstruktion der Veröffentlichung WO-92/16980-A ist der Peitschenteil 2 vorzugsweise mit einer Länge einer Halbwelle dimensioniert. Die Dimensionierung der Helix ist für die Erfindung, die in der Veröffentlichung WO-92/16980-A dargestellt ist, nicht wesentlich, ihre elektrische Länge kann jedoch beispielsweise eine Viertelwelle oder eine Halbwelle betragen. Die Abgleichschaltung 9 paßt die Antennenimpedanz an die Impedanz des Antennenanschlusses 11 an. Die Veröffentlichung offenbart außerdem eine alternative Ausführungsform, bei der ein Gleitkontakt 6 in der Mitte des Einschubgehäuses 5 angeordnet ist und in der passiven Position einen Massekontakt für das Peitschenteil bildet, so daß der Abstand vom Antennenspeisepunkt 3 zum Massepunkt 6 ein Viertel der Wellenlänge beträgt.Patent publication WO-92/16980-A presents, according to Figs. 2a, 2b and 2c, a double-acting solution comprising a helix part 1 and a whip part 2 arranged one after the other as in the antenna shown in publication US-5,204,687 A, but in this case they are connected to each other by an electrically conductive connecting element. The idea of the invention is to dimension the whip part 2 and its insertion housing 5 so that the whip part in the passive position (Figs. 2b and 2c) has a very high impedance and has no effect on the function of the helix part as an antenna. An incorrectly dimensioned whip part in the inserted position would cause undesirable reflections or unnecessary attenuation of the signal. In the design of the publication WO-92/16980-A, the whip part 2 is preferably dimensioned with a length of a half-wave. The dimensioning of the helix is not essential for the invention presented in the publication WO-92/16980-A, but its electrical length can be, for example, a quarter wave or a half wave. The matching circuit 9 matches the antenna impedance to the impedance of the antenna connector 11. The publication also discloses an alternative embodiment in which a sliding contact 6 is arranged in the middle of the plug-in housing 5 and forms a ground contact for the whip part in the passive position, so that the distance from the antenna feed point 3 to the ground point 6 is a quarter of the wavelength.

Fig. 2d stellt in einem Schaltplan die erfinderische Idee der Veröffentlichung WO-92/16980-A dar. Der Schaltplan der Figur zeigt den als Antenne wirkenden Helixteil 1 und die Abgleichschaltung 9 in einer beispielhaften Ausführungsform, wenn die Antenne in der passiven Position ist (siehe Fig. 2b und 2c). Da ein Abzweig den Speisepunkt verläßt, wird das Signal nicht zum Peitschenteil 2 der Antenne gelangen, der somit keine nachteiligen Reflexionen oder Dämpfungen verursachen wird, denn eine Übertragungsleitung, die an einem Ende offen ist und eine Länge einer Halbwelle · besitzt, und eine Übertragungsleitung, die an einem Ende kurzgeschlossen ist und die Länge einer Viertelwelle aufweist, erscheinen einem Hochfrequenzsignal als unendlich große Impedanz. Der Peitschenteil 2 kann jedoch nicht kürzer als eine Viertelwelle gemacht werden, denn eine kürzere Übertragungsleitung kann für das Signal nicht "unsichtbar" gebracht werden. Dagegen weist die Veröffentlichung WO-92/16980-A kein Peitschenteil mit der Länge einer Viertelwelle auf, sondern lediglich die Masseverbindung eines Halbwellen-Peitschenteils über den Gleitkontakt 6 in der Mitte.Fig. 2d shows in a circuit diagram the inventive idea of publication WO-92/16980-A. The circuit diagram of the figure shows the helix part 1 acting as an antenna and the adjustment circuit 9 in an exemplary embodiment when the antenna is in the passive position (see Fig. 2b and 2c). Since a branch leaves the feed point, the signal will not reach the whip part 2 of the antenna, which will thus not cause any disadvantageous reflections or attenuations, because a transmission line which is open at one end and has a length of a half-wave and a transmission line which is short-circuited at one end and has a length of a quarter-wave appear to a high-frequency signal as an infinitely large impedance. The whip part 2 cannot, however, be made shorter than a quarter-wave, because a shorter transmission line cannot be "invisible" to the signal. In contrast, publication WO-92/16980-A does not have a whip part with the length of a quarter wave, but only the ground connection of a half-wave whip part via the sliding contact 6 in the middle.

Die Hälfte der Wellenlänge bei 450 MHz beträgt etwa 30 cm und bei 900 MHz etwa 15 cm, so daß das Halbwellen-Peitschenelement gemäß der Veröffentlichung WO-92/16980 trotzdem recht lang ist, wenn man moderne Funktelephone betrachtet. Es ist offensichtlich, daß die Antennenentwicklung noch kürzere Lösungen liefern sollte.Half the wavelength at 450 MHz is about 30 cm and at 900 MHz about 15 cm, so the half-wave whip element according to publication WO-92/16980 is still quite long when considering modern radio telephones. It is obvious that antenna development should provide even shorter solutions.

Die relevante Hintergrundtechnik für die Erfindung ist außerdem in den Veröffentlichungen EP 0 613 206 A, WO 94/17565 A und EP 0 522 806 A offenbart, die jeweils einen geraden Antennenstab und eine Verlängerungsspule, bestimmte Kombinationen aus spiralförmigen und peitschenförmigen Antennenelementen und die Verwendung von verschiedenen alternativen Speisepunkten für eine ausziehbare Antennenkombination aus Peitsche und Spule darstellen.The relevant background art for the invention is also disclosed in publications EP 0 613 206 A, WO 94/17565 A and EP 0 522 806 A, which respectively illustrate a straight antenna rod and an extension coil, certain combinations of spiral and whip antenna elements and the use of various alternative feed points for an extendable whip and coil antenna combination.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Antennenstruktur zu schaffen, die sowohl in der eingeschobenen Position als auch in der ausgezogenen Position in der Weise funktioniert, die von einem Kommunikationssystem vorzugsweise in einem Mobiltelephonsystem gefordert wird, und die eine sehr kleine Größe besitzt. Der Aufbau muß einfach herzustellen sein und sollte in bezug auf die Herstellungskosten für die Serienproduktion von Mobilstationen geeignet sein.The object of this invention is to provide an antenna structure which functions in both the retracted and extended positions in the manner required by a communication system, preferably a mobile telephone system, and which has a very small size. The structure must be easy to manufacture and should be suitable for mass production of mobile stations in terms of manufacturing costs.

Die Aufgabe wird mit der doppelt wirkenden Antennenstruktur erreicht, die einen ersten. Abschnitt und einen zweiten Abschnitt enthält. Wenn die Antenne in der ausgezogenen Position ist, wirken der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt als eine Rundstrahlantenne, und wenn die Antenne in der eingeschobenen Position ist, wirkt der zweite Abschnitt als ein Teil der Impedanzanpassung für den ersten Abschnitt. Die Antennenstruktur umfaßt ferner einen Abgleichteil, der eine Einrichtung enthält, die an die Antenne anzuschließen ist und deren Impedanz sowohl in der ausgezogenen als auch in der eingeschobenen Position auf den richtigen Wert anpaßt.The object is achieved with the dual-acting antenna structure, which includes a first section and a second section. When the antenna is in the extended position, the first section and the second section act as an omnidirectional antenna, and when the antenna is in the retracted position, the second section acts as part of the impedance matching for the first section. The antenna structure further comprises a matching part, which contains a device to be connected to the antenna and to match its impedance to the correct value in both the extended and retracted positions.

Die erfindungsgemäße Antennenstruktur ist durch die Merkmale gekennzeichnet, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben sind.The antenna structure according to the invention is characterized by the features specified in the preamble of claim 1.

Die Erfindung basiert auf der Annahme, daß in der eingeschobenen oder in der passiven Position nicht versucht wird, den zweiten Abschnitt der Antenne für das Signal unsichtbar zu machen, wie dies in der Veröffentlichung WO-92/16980-A offenbart wird, sondern daß dessen elektrische Charakteristiken verwendet werden, indem er als eine Induktivität zwischen den Speisepunkt der Antenne und das Massepotential geschaltet wird. Dann kann die elektrische Länge des zweiten Abschnittes wesentlich kürzer als eine Viertelwelle sein. In der ausgezogenen oder in der aktiven Position bilden die ersten und zweiten Abschnitte die Struktur einer kombinierten Antenne, deren elektrische Länge ausreichend ist, um eine wirksame Antennenfunktion zu erreichen. Der Abgleichteil, der zur Antennenstruktur gehört, ist in einer später darstellten Weise aufgebaut, so daß er in beiden Antennen-Betriebspositionen die Antenne in optimaler Weise an den Sender-Empfängeranschluß des Funkgeräts anpaßt.The invention is based on the assumption that in the retracted or passive position no attempt is made to make the second section of the antenna invisible to the signal, as is disclosed in the publication WO-92/16980-A, but that its electrical characteristics are used by connecting it as an inductance between the feed point of the antenna and the ground potential. Then the electrical length of the second section can be substantially shorter than a quarter wave. In the extended or active position the first and second sections form the structure of a combined antenna, the electrical length of which is sufficient to achieve an effective antenna function. The matching part belonging to the antenna structure is constructed in a manner presented later, so that in both antenna operating positions it optimally matches the antenna to the transmitter-receiver connection of the radio.

Die Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin:The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which:

Fig. 1 eine doppelt wirkende Antennenstruktur, die vom Patent US-5.204.687 A bekannt ist, in ihrer ausgezogenen Position zeigt;Fig. 1 shows a double acting antenna structure known from patent US-5,204,687 A in its extended position;

Fig. 1b die doppelt wirkende Antennenstruktur, die vom Patent US-5.204.687 A bekannt ist, in ihrer eingeschobenen Position zeigt;Fig. 1b shows the double-acting antenna structure known from patent US-5,204,687 A in its retracted position;

Fig. 2a eine doppelt wirkende Antenne, die aus der Patentveröffentlichung WO-92/16980 bekannt ist, in ihrer ausgezogenen Position zeigt;Fig. 2a shows a double-acting antenna known from patent publication WO-92/16980 in its extended position;

Fig. 2b eine doppelt wirkende Antennenstruktur, die aus der Patentveröffentlichung WO-92/16980 bekannt ist, in ihrer eingeschobenen Position zeigt;Fig. 2b shows a double-acting antenna structure known from patent publication WO-92/16980 in its retracted position;

Fig. 2c eine Modifikation des Aufbaus von Fig. 2b zeigt;Fig. 2c shows a modification of the structure of Fig. 2b;

Fig. 2d die Zustand der Fig. 2b und 2c als ein Schaltplan zeigt;Fig. 2d shows the state of Fig. 2b and 2c as a circuit diagram;

Fig. 3 die Antennenstruktur gemäß der Erfindung zeigt, wenn die Antenne ausgezogen ist;Fig. 3 shows the antenna structure according to the invention when the antenna is extended;

Fig. 3b die Antennenstruktur gemäß der Erfindung zeigt, wenn die Antenne eingeschoben ist; undFig. 3b shows the antenna structure according to the invention when the antenna is inserted; and

Fig. 3 die Zustand von Fig. 3b als ein Schaltplan zeigt.Fig. 3 shows the state of Fig. 3b as a circuit diagram.

Der Stand der Technik wurde obenstehend mit Bezug auf die Fig. 1a bis 2d beschrieben, somit wird nachstehend die Erfindung mit Bezug hauptsächlich auf die Fig. 3a, 3b und 3c beschrieben. Entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Referenzzeichen gekennzeichnet. Die Beschreibung der Erfindung verwendet ein Mobiltelephon als ein beispielhaftes Funkgerät.The prior art has been described above with reference to Figs. 1a to 2d, thus the invention will be described below with reference mainly to Figs. 3a, 3b and 3c. Corresponding parts are marked with the same reference numerals in all figures. The description of the invention uses a mobile phone as an exemplary radio device.

Die erfindungsgemäße Antennenstruktur ist in Fig. 3a gezeigt, wobei die Antenne ausgezogen ist und einen ersten Abschnitt, vorzugsweise eine Helix 1 und einen zweiten Abschnitt, vorzugsweise eine Peitsche 2, umfaßt. Im Folgenden werden beispielhaft die Helix als der erste Abschnitt und die Peitsche als der zweite Abschnitt erläutert. Beide sind aus einem leitenden Werkstoff hergestellt, vorzugsweise ein metallischer Leiter oder ein Streifen. Sie können als ein Körper oder als verschiedene Körper hergestellt sein, wobei sie durch ein elektrisch leitendes Verbindungselement verbunden sind. Die elektrische Länge des ersten Abschnittes beträgt vorzugsweise ein Viertel der Wellenlänge, für die die Antenne vorgesehen ist. Die elektrische Länge des zweiten Abschnitts ist beträchtlich kürzer als ein Viertel der Wellenlänge, vorzugsweise etwa ein Achtel der Wellenlänge. Im Gehäuse des Mobiltelephons gibt es ein Führungsrohr 5, in das sich der Peitschenabschnitt 2 zurückzieht, wenn die Antenne eingeschoben wird. Das Führungsrohr kann aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Wenn es aus Metall hergestellt ist, muß es gegen die Antenne isoliert sein. Ein Führungsrohr ist nicht erforderlich, wenn die korrekte Bewegung der Antenne zwischen den äußeren und inneren Positionen oder zwischen den aktiven und passiven Positionen durch andere Mittel zuverlässig garantiert werden kann.The antenna structure according to the invention is shown in Fig. 3a, where the antenna is extended and comprises a first section, preferably a helix 1 and a second section, preferably a whip 2. In the following, the helix as the first section and the whip as the second section are explained by way of example. Both are made of a conductive material, preferably a metallic conductor or a strip. They can be made as one body or as different bodies, being connected by an electrically conductive connecting element. The electrical length of the first section is preferably a quarter of the wavelength for which the antenna is intended. The electrical length of the second section is considerably shorter than a quarter of the wavelength, preferably about an eighth of the wavelength. In the housing of the mobile phone there is a guide tube 5 into which the whip section 2 retracts when the antenna is inserted. The guide tube can be made of plastic or metal. If it is made of metal, it must be insulated from the antenna. A guide tube is not required if the correct movement of the antenna between the outer and inner positions or between the active and passive positions can be reliably guaranteed by other means.

Der Abgleichteil 7 der Antennenstruktur umfaßt eine Verbindungseinrichtung 8 für eine Verbindung zur Antenne, eine Impedanzabgleichschaltung 9, mit der die Impedanz der Antennenanordnung so angepaßt wird, daß sie der Impedanz des Antennenanschlusses 11 des Sender-Empfängers des Mobiltelephons entspricht, und einen Massekontakt 10, der das untere Ende des Peitschenabschnitts mit Masse verbindet, wenn die Antenne in die eingeschobene Position geschoben wird, so daß der Peitschenabschnitt gemäß der erfinderischen Idee als Induktivität wirkt. Fig. 3 zeigt zwei alternative Ausführungsformen 10a und 10b der Masseverbindungsschaltung, die später beschrieben wird.The adjustment part 7 of the antenna structure comprises a connection device 8 for a connection to the antenna, an impedance adjustment circuit 9, with which the impedance of the antenna arrangement is adapted to correspond to the impedance of the antenna terminal 11 of the transceiver of the mobile phone, and a ground contact 10 which connects the lower end of the whip section to ground when the antenna is pushed into the retracted position so that the whip section acts as an inductor according to the inventive idea. Fig. 3 shows two alternative embodiments 10a and 10b of the ground connection circuit which will be described later.

Der HF-Speisepunkt der Antenne befindet sich sowohl in der aktiven als auch in der passiven Position an der Verbindungseinrichtung 8. In der aktiven Position wird das strahlende Antennenelement durch die Serienschaltung der Peitschen- und Helixabschnitte gebildet, wobei die Reihenschaltung eine elektrische Länge besitzt, die die Summe der Helix- und Peitschenabschnitte ist, vorzugsweise 3λ/8. In der passiven Position wird das strahlende Antennenelement durch den Helixabschnitt gebildet, der eine elektrische Länge von etwa λ/4 besitzt. Da sich die elektrische Länge des strahlenden Antennenelements zwischen den aktiven und passiven Positionen ändert, nimmt die Speiseimpedanz der Antenne unterschiedliche Werte an, was zur Folge hat, daß die gleiche Impedanzabgleichschaltung 9 in beiden Fällen nicht optimal arbeitet. Gemäß der Erfindung bilden der Peitschenabschnitt 2 und der Massekontakt 10 in der passiven Position eine Induktivitätsschaltung vom Antennenspeisepunkt zum Massepotential, die in Fig. 3c dargestellt ist. Diese Induktivitätsschaltung wirkt als ein Teil des Impedanzabgleichs des Helixabschnitts 1, wenn die Antenne in der passiven Position ist.The RF feed point of the antenna is located on the connector 8 in both the active and passive positions. In the active position, the radiating antenna element is formed by the series connection of the whip and helix sections, the series connection having an electrical length which is the sum of the helix and whip sections, preferably 3λ/8. In the passive position, the radiating antenna element is formed by the helix section, which has an electrical length of about λ/4. Since the electrical length of the radiating antenna element changes between the active and passive positions, the feed impedance of the antenna assumes different values, with the result that the same impedance matching circuit 9 does not operate optimally in both cases. According to the invention, the whip section 2 and the ground contact 10 in the passive position form an inductance circuit from the antenna feed point to ground potential, which is shown in Fig. 3c. This inductance circuit acts as part of the impedance matching of the helix section 1 when the antenna is in the passive position.

Die Impedanzabgleichschaltung 9 ist typischerweise eine Tiefpaßstruktur, die durch ein induktives Element L1 und ein kapazitives Element C1 realisiert ist. Eine Hochpaßstruktur, eine Streifenelementstruktur oder jede weitere Antennenabgleichschaltung, die einem Fachmann bekannt ist, kommen außerdem in Frage. Die Schaltung ist gemäß der aktiven Position dimensioniert, d. h. sie paßt die Impedanz des Peitschenabschnitts 2 und des Helixabschnitts 1, die in Reihe geschaltet sind, so an, daß sie 50 Ω beträgt. Aufgrund der Masseverbindung 10 ist der Peitschenabschnitt in der passiven Position zwischen den Antennenspeisepunkt 8 und das Massepotential geschaltet, d. h. in der Figur als eine Parallelinduktivität parallel zum kapazitiven Element C1, wodurch die kombinierte Schaltung aus dem Peitschenabschnitt und der Abgleichschaltung 9 die Impedanz des Helixabschnittes so anpassen sollte, daß sie 50 Ω beträgt. Wenn die Parallelinduktivität des Peitschenabschnitts nicht vollkommen richtig ist, kann der Masseverbindung eine Reihenkapazität C2 gemäß der Alternative 10A, eine Reiheninduktivität L2 gemäß der Alternative 10B oder jede weitere Abgleicheinrichtung, die einem Fachmann offensichtlich ist, hinzugefügt werden.The impedance matching circuit 9 is typically a low-pass structure realized by an inductive element L1 and a capacitive element C1. A high-pass structure, a strip element structure or any other antenna matching circuit known to a person skilled in the art are also possible. The circuit is dimensioned according to the active position, i.e. it adjusts the impedance of the whip section 2 and the helix section 1, which are connected in series, to be 50 Ω. Due to the ground connection 10, the whip section is connected between the antenna feed point 8 and the ground potential in the passive position, i.e. in the figure as a parallel inductance parallel to the capacitive element C1, whereby the combined circuit of the whip section and the matching circuit 9 should adjust the impedance of the helix section to be 50 Ω. If the parallel inductance of the whip section is not quite right, a series capacitance C2 according to alternative 10A, a series inductance L2 according to alternative 10B, or any other matching means obvious to one skilled in the art may be added to the ground connection.

Die erfindungsgemäße Antennenstruktur ist bemerkenswert klein, da das Peitschenelement eine Länge besitzt, die lediglich ein Achtel der Wellenlänge beträgt. Die Antenne gewährleistet jedoch einen guten Wirkungsgrad, da ihre elektrische Länge in der aktiven Position länger ist als die Länge jedes Teils alleine und die Impedanzanpassung ist sowohl in der aktiven als auch in der passiven Position optimal. Die Konstruktion ist einfach und mechanisch stark und ihre Herstellungskosten sind gering.The antenna structure according to the invention is remarkably small since the whip element has a length of only one eighth of the wavelength. However, the antenna ensures good efficiency since its electrical length in the active position is longer than the length of each part alone and the impedance matching is optimal in both the active and passive positions. The construction is simple and mechanically strong and its manufacturing cost is low.

Obwohl die erfindungsgemäße Antenne mit Hilfe eines Beispiels beschrieben wurde, sind ihre Anwendungsmöglichkeiten nicht auf die oben gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Der erfindungsgemäße Antennenaufbau kann in allen Sender-Empfängervorrichtungen verwendet werden, in denen die Antenne vorzugsweise klein und einschiebbar ist.Although the antenna according to the invention has been described by way of example, its possible applications are not limited to the embodiments shown above. The antenna structure according to the invention can be used in all transmitter-receiver devices in which the antenna is preferably small and retractable.

Claims

1. Antenna arrangement for communication by a radio communication device with an antenna connection (11) for transmitting the antenna signal and a housing (4), the antenna arrangement containing:

- an antenna comprising a first section (1) and a second section (2), whereby the antenna can be moved with respect to the housing of the radio communication device between a first extreme position and a second extreme position, the first and second sections being substantially outside the housing in the first extreme position and the second section being substantially inside the housing in the second extreme position; and

- an adjustment part (7) which adjusts the impedance of the antenna so that it corresponds to the impedance of the antenna connection (11), the adjustment part containing an impedance adjustment circuit (9) between the antenna and the antenna connection;

characterized in that

the electrical length of the second antenna section (2) is substantially shorter than a quarter of the wavelength at which the antenna is to be used, and the second antenna section in the second extreme position together with the matching part (7) forms a connection in which the second antenna section (2) is part of a circuit which is designed to act as part of the impedance matching of the first antenna section (1) in order to adjust the impedance of the first antenna section (1) so that it corresponds to the impedance of the antenna connection (11).

2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the electrical length of the second antenna section (2) is essentially one eighth of the wavelength at which the antenna is to be used.

3. Antenna arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the second antenna section (2) includes a first end and a second end, the first end of which is connected to the first antenna section (1), and the adjustment part (7) comprises a device for forming a connection (10) between the second end and the ground potential when the antenna is in the second extreme position.

4. Antenna arrangement according to claim 3, characterized in that the second antenna section (2) and the connection (10) essentially form an inductive connection (10b) between the first antenna section (1) and the ground potential (Fig. 3b).

5. Antenna arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the connection (10b) between the second end of the antenna and the ground potential contains a series inductance (L2) (Fig. 3b).

6. Antenna arrangement according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the connection (10a) between the second end of the antenna and the ground potential contains a series capacitance (C2).

7. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first antenna section (1) is a conductor which is wound into a cylindrical coil.

8. Antenna arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second antenna section (2) is a straight conductor.

9. Mobile telephone for communication in a mobile radio network, the mobile telephone comprising a housing, a transmitter-receiver antenna connection and an antenna arrangement, the antenna arrangement comprising:

- an antenna comprising a first section (1) and a second section (2), whereby the antenna can be moved with respect to the housing of the mobile phone between a first extreme position and a second extreme position, the first and second sections being substantially outside the housing in the first extreme position and the second section being substantially inside the housing in the second extreme position; and

- an adjustment part (7) which adjusts the impedance of the antenna so that it corresponds to the impedance of the antenna connection, the adjustment part an impedance matching circuit (9) between the antenna and the antenna terminal;

characterized in that

10. Use of the antenna arrangement according to claim 1 in a mobile telephone.