DE69116733T2

DE69116733T2 - Passive antenna system for cellular telephone

Info

Publication number: DE69116733T2
Application number: DE69116733T
Authority: DE
Inventors: Gershon N Cooper
Original assignee: Alliance Res Corp
Current assignee: Alliance Res Corp
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-05-22
Also published as: KR910020966A; NO911961L; EP0458592A2; EP0458592A3; JPH0426233A; ATE133814T1; EP0458592B1; IE911756A1; IE72170B1; NO911961D0; DE69116733D1

Abstract

A mast radiator (12) is affixed to a glass or other non conductive exterior panel (16) of a vehicle and is provided with a dipole element (18) and one or more parasitic elements to exchange signals, with gain, between the mast (12) and the antenna of a portable cellular telephone unit within the vehicle. In the preferred embodiment, a separate base unit (14) with parasitic elements is mounted on the same glass panel (16) on the opposite surface and opposite the base of the mast radiator (12). <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fernmeldesysteme und insbesondere eine verbesserte Kombination zum Senden einer Funkübertragung zwischen einer ortsfesten Antenne außerhalb einer Struktur und einem Sender-Empfänger innerhalb der Struktur.The present invention relates to telecommunications systems and, more particularly, to an improved combination for transmitting a radio transmission between a fixed antenna outside a structure and a transceiver inside the structure.

Die Funkübertragung und der Funkempfang sind schwierig, wenn sich eine Sender-Empfänger-Einheit vollständig innerhalb einer Struktur befindet, die als Abschirmung gegen Strahlung dienen kann. Beispielsweise kann das Innere eines Fahrzeugs gegenüber Funksignalen isoliert sein, die ihren Ursprung außerhalb des Fahrzeugs haben. Außerdem kann auch die Übertragung von Funksignalen von einem Sender aus, der sich innerhalb des Fahrzeugs befindet, ebenso blockiert sein.Radio transmission and reception are difficult when a transmitter-receiver unit is located entirely within a structure that can act as a shield against radiation. For example, the interior of a vehicle may be isolated from radio signals originating outside the vehicle. In addition, the transmission of radio signals from a transmitter located inside the vehicle may also be blocked.

Sender-Empfänger, die sich innerhalb von Fahrzeugen befinden, sind üblicherweise mit einer Antenne verbunden, die außen am Fahrzeug mittels eines Koaxialkabels oder einer anderen Drahtverbindung angebracht ist. Häufig ist das Strahlungsund Empfangselement der Antenne, die sich außen an dem Fahrzeug befindet, mit dem Koaxialkabelanschluß durch ein Glasfenster des Fahrzeugs kapazitiv gekoppelt, wodurch die Notwendigkeit des Bohrens von Löchern in die Karosserie des Fahrzeugs ausgeschaltet wird.Transceivers located inside vehicles are usually connected to an antenna mounted outside the vehicle by means of a coaxial cable or other wire connection. Often the radiating and receiving elements of the antenna located outside the vehicle are capacitively coupled to the coaxial cable connector through a glass window of the vehicle, eliminating the need to drill holes in the vehicle body.

Die immer weiter verbreitete Verwendung von Nobiltelephonen, die in dem Frequenzbereich von 800 bis 1000 MHz arbeiten, bei Fahrzeugen, hat die Verwendung solcher durch Glas gehenden Antenneneinheiten gefördert, da Nobiltelephone vorzugsweise eine Antenne verwenden, deren Stab sich oberhalb der Dachlinie des Fahrzeugs für einen optimalen Empfang und eine optimale Übertragung erstreckt. Durch Glas gehende Antennen sind leicht in der Nähe der Oberseite des Rückfensters anzubringen, und der Antennenstab kann sich senkrecht über die Dachlinie erstrecken.The increasingly widespread use of mobile phones operating in the 800 to 1000 MHz frequency range in vehicles has encouraged the use of such through-glass antenna units, as mobile phones preferably use an antenna with the rod extending above the roof line of the vehicle for optimum reception and transmission. Through-glass antennas are easily mounted near the top of the rear window and the antenna rod can extend vertically above the roof line.

Heutzutage sind mehrere Arten von Mobiltelephonen üblich. Ein permanent eingebautes Autotelephon besitzt eine direkte Energieverbindung mit der Stromversorgung des Fahrzeugs und besitzt eine Koaxialverbindung mit der eingebauten Antenne. Ein sogenanntes "transportables" Mobiltelephon ist eine ähnliche Telephoneinheit, die eine unabhängige Stromversorgung und eine bewegliche Antenne umfaßt, damit es in der Aktentasche getragen werden kann. Die permanent installierten und die transportablen Telephone dürfen eine maximale Sendeleitung von 3,0 Watt haben, was im allgemeinen die Verwendung einer koaxialen Übertragungsleitung zu einer Antenne vorschreibt.Several types of cellular telephones are common today. A permanently installed car telephone has a direct power connection to the vehicle's power supply and has a coaxial connection to the built-in antenna. A so-called "portable" cellular telephone is a similar telephone unit that includes an independent power supply and a movable antenna so that it can be carried in a briefcase. The permanently installed and portable telephones are permitted to have a maximum transmit power of 3.0 watts, which generally dictates the use of a coaxial transmission line to an antenna.

In den letzten Jahren wurde ein kleineres, kompaktes, leichtes Mobiltelephon entwickelt, das in der Hand gehalten werden kann. Dieses in der [land gehaltene oder "Handy-" Telephon, das üblicherweise eine integrale Antenne als Teil der Einheit besitzl, darf nur ein Strahlungsleistungsniveau von 0,6 Watt haben. Solche Vorrichtungen können ziemlich klein sein und in eine Hosentasche passen. Wenn es in einem offenen Raum benutzt wird, kann das Handy leicht mit einer "Zelle" des Mobilsystems in Verbindung stehen. Es treten jedoch Schwierigkeiten auf, wenn man ein Handy verwenden möchte und wenn man sich innerhalb eines Fahrzeugs befindet, da die Metallkarossene des Fahrzeugs als Abschirmung sowohl für ankommende als auch abgehende Signale wirkt.In recent years, a smaller, compact, lightweight mobile phone has been developed that can be hand-held. This land-held or "cell phone" phone, which usually has an integral antenna as part of the unit, may only have a radiated power level of 0.6 watts. Such devices can be quite small and fit in a trouser pocket. When used in an open space, the phone can easily connect to a "cell" of the mobile system. However, difficulties arise when one wants to use a mobile phone and when one is inside a vehicle, since the metal body of the vehicle acts as a shield for both incoming and outgoing signals.

Diese Schwierigkeiten können überwunden werden, wenn die Handy-Einheit mit einer Außenantenne verbunden werden kann oder wenn das Handy durch ein offenes Fenster in dem Fahrzeug betrieben werden kann und die Metallmasse des Fahrzeugs die Empfangs- oder Strahlungsmuster der Antenne nicht beeinträchtigt. Ein Ansatz wurde unter dem Warenzeichen LARSEN ANTEN- NAS von Larsen Electronics, Inc., Vancouver, Washington, Modell KGB-825 auf den Markt gebracht. Diese Einheit wird als "passive Zwischenverstärkeranlenne" beschrieben, die Signale den außen montierten Verstärkungsantennenelementen zuführt und von diesen empfängt. Die US-A-4 794 319 und die FR-A-2 081 211 offenbaren eine Antenne, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben ist.These difficulties can be overcome if the cell phone unit can be connected to an outside antenna or if the cell phone can be operated through an open window in the vehicle and the metal mass of the vehicle does not interfere with the reception or radiation patterns of the antenna. One approach has been marketed under the trademark LARSEN ANTENNAS by Larsen Electronics, Inc., Vancouver, Washington, model KGB-825. This unit is described as a "passive repeater antenna" that feeds signals to externally mounted amplifying antenna elements. and receives from them. US-A-4 794 319 and FR-A-2 081 211 disclose an antenna as described in the preamble of claim 1.

Ein solcher Ansatz berücksichtigt jedoch nicht die niedrige Energie, die bei einer Handy-Einheit verfügbar ist, und die Tatsache, daß das Strahlungsmuster von der Handy-Antenne ungerichtet ist. Dies führt im allgemeinen dazu, daß ein sehr geringer Teil der Strahlungsenergie den "Zwischenverstärker" und die Außenantenneneinheit erreicht. In ähnlicher Weise wird die durch die Außenantenne empfangene Energie an den "Zwischenverstärker" übertragen und ungerichtet innerhalb des Fahrzeugs abgestrahlt. Nur ein geringer Teil des empfangenen Signals wird von der Handy-Antenne erfaßt. Außerdem sind die Außenantenne und der innere Dipolzwischenverstärker kapazitiv durch das Glasfenster gekoppelt, wodurch ein gewisser Signalverlust auftritt.However, such an approach does not take into account the low energy available from a cell phone unit and the fact that the radiation pattern from the cell phone antenna is non-directional. This generally results in a very small portion of the radiated energy reaching the "repeater" and the external antenna unit. Similarly, the energy received by the external antenna is transferred to the "repeater" and radiated non-directionally inside the vehicle. Only a small portion of the received signal is captured by the cell phone antenna. In addition, the external antenna and the internal dipole repeater are capacitively coupled through the glass window, causing some signal loss.

Erfindungsgemäß wird ein gerichteter, passiver Zwischenverstärker mit den im Kennzeichen von Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen geschaffen. Unter Verwendung dieser Anordnung wird die Strahlungsenergie, die den Zwischenverstärker und die Außenantenneneinheit erreicht, beträchtlich verbessert. Vorzugsweise wird das Rückfenster verwendet, um die Antenne an dem Fahrzeug zu befestigen, da dies kein beträchtliches Sichthindernis für das Gesichtsfeld des Fahrers schafft. Es ist selbstverständlich möglich, die Antenne an der vorderen Windschutzscheibe oder an irgendeinem der feststehenden Glasseitenfenster zu befestigen.According to the invention there is provided a directional passive repeater having the features described in the characterising part of claim 1. Using this arrangement the radiant energy reaching the repeater and the external antenna unit is considerably improved. Preferably the rear window is used to mount the antenna on the vehicle as this does not create a significant visual obstruction to the driver's field of vision. It is of course possible to mount the antenna on the front windscreen or on any of the fixed glass side windows.

Bei der einfachsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Dipol aus einem Plattenmaterial, um den Oberflächenbereich zu vergrößern, der dem Inneren des Fahrzeugs zugewandt ist. Dies erhöht die Verstärkung in einer Richtungssenkrechten zur Fläche um elwa 2 dB im Vergleich zu herkömmlichen Runddrähten. Es ist dann möglich, daß ein Handy im Inneren des Fahrzeugs den außen angebrachten Dipol "sieht" und mit ihm sowohl in der Sende- als auch der Empfangsbetriebsart in Verbindung steht.In the simplest embodiment of the present invention, the dipole is made of a plate material to increase the surface area facing the interior of the vehicle. This increases the gain in a direction perpendicular to the surface by about 2 dB compared to conventional round wires. It is then possible for a mobile phone inside the vehicle to "see" the externally mounted dipole. and is connected to it in both transmit and receive modes.

Um eine größere "Verstärkung" in der Richtung der Handy-Einheit und ihrer Antenne zu schaffen, können ein oder mehr parasitäre Elemente hinzugefügt werden. Beispielsweise wird eine Reflektor"-Strahl, der eine Wellenlänge von etwa 0,58 hat, mindestens 1/10 Wellenlänge (oder ein Vielfaches davon) von dem Dipol in eine Richtung beabstandet, die im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Stabs und der Achse des Dipols ist, was eine Verstärkung für Signale schafft, die zwischen dem Dipol und der Antenne des Handys ausgetauscht werden. Dieser Reflektordipol kann auch außen an dem Fahrzeug angebracht werden und steht durch das Glas hindurch durch Strahlung mit der Handy-Einheit in Verbindung.To provide greater "gain" in the direction of the cell phone unit and its antenna, one or more parasitic elements may be added. For example, a "reflector" beam having a wavelength of about 0.58 is spaced at least 1/10 wavelength (or a multiple thereof) from the dipole in a direction substantially perpendicular to the axis of the rod and the axis of the dipole, providing gain for signals exchanged between the dipole and the cell phone's antenna. This reflector dipole may also be mounted on the outside of the vehicle and communicate with the cell phone unit by radiation through the glass.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein zweiter parasitärer Strahl oder "Wellenrichter", der mindestens 0,45 Wellenlänge mißt, im Inneren des Fahrzeugs an der gegenüberliegenden Fläche des Glases und mindestens 1/10 Wellenlänge von dem Dipol angebracht. Bei noch weiteren Ausführungsformen können zusätzliche parasitäre Elemente, die als Wellenrichter und/oder Reflektoren wirken, hinzugefügt werden, um die Bündelung der Anordnung zu erhöhen und um auch die Verstärkung mit Bezug auf die Signale zwischen dem Zwischenverstärker und der Antenne des Handy zu vergrößern. Bei dem Hinzufügen zusätzlicher Elemente ist es wichtig, daß jedes Element mindestens 1/10 Wellenlänge von dem nächsten benachbarten Element beabstandet ist.In another embodiment, a second parasitic beam or "wave director" measuring at least 0.45 wavelength is mounted inside the vehicle on the opposite surface of the glass and at least 1/10 wavelength from the dipole. In still other embodiments, additional parasitic elements acting as wave directors and/or reflectors may be added to increase the directivity of the array and also to increase the gain with respect to the signals between the repeater and the cell phone's antenna. When adding additional elements, it is important that each element be spaced at least 1/10 wavelength from the next adjacent element.

Bei den Funkfrequenzen des Betriebs hat das Glas keine abschirmende Wirkung und eine kapazitive Kopplung durch das Glas hindurch ist unnötig. Die sich ergebende erfindungsgemäße Kombination ist eine passive Anordnung, die eine hohe Richtungscharakteristik aufweisen kann und wirksam die Signale "verstärkt", die zwischen der Handy-Antenne und dem äußeren Stab hin- und hergehen.At the radio frequencies of operation, the glass has no shielding effect and capacitive coupling through the glass is unnecessary. The resulting inventive combination is a passive arrangement that can be highly directional and effectively "amplifies" the signals passing back and forth between the cell phone antenna and the outer rod.

Bei alternativen Ausführungsformen können zusätzliche parasitäre Elemente innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs vorgesehen werden, um die Verstärkung und Bündelung der Anordnung zu verbessern. Da es keine kapazitive Kopplung durch das Glas gibt, gibt es keine "Kopplungs"-Verluste.In alternative embodiments, additional parasitic elements may be provided inside or outside the vehicle to improve the gain and directivity of the array. Since there is no capacitive coupling through the glass, there are no "coupling" losses.

Die neuen Merkmale, die für die Erfindung sowohl was die Struktur als auch deren Betriebsverfahren anbetrifft charakteristisch sind, sind zusammen mit den weiteren Aufgaben und Vorteilen der Erfindung aus der nachstehenden Beschreibung bei Betrachtung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in der die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft dargestellt ist. Es ist jedoch ausdrücklich zu beachten, daß die Zeichnungen nur zur Veranschaulichung und Beschreibung dienen, sie sind nicht als Definition der Grenzen der Erfindung beabsichtigt.The novel features characteristic of the invention, both as to structure and method of operation, together with other objects and advantages of the invention, will be apparent from the following description when considered in conjunction with the accompanying drawings in which is shown by way of example the preferred embodiment of the invention. It is to be expressly understood, however, that the drawings are for purposes of illustration and description only and are not intended as a definition of the limits of the invention.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Zwischenverstärkers,Fig. 1 is a front view of a repeater according to the invention,

Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines alternativen Zwischenverstärkers,Fig. 2 is a front view of an alternative repeater,

Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Zwischenverstärkers von Fig. 2,Fig. 3 is a side view of the repeater of Fig. 2,

Fig. 4 ist ein Diagramm einer erfindungsgemäßen, passiven Zwischenverstärkeranordnung,Fig. 4 is a diagram of a passive repeater arrangement according to the invention,

Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform, einschließlich eines parasitären Elements an jeder Seite der Fahrzeugverglasung,Fig. 5 is a side view of an alternative embodiment including a parasitic element on each side of the vehicle glazing,

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform mit zwei parasitären Elementen an einer Seite des Glases und an der anderen Seite, undFig. 6 is a side view of a preferred embodiment with two parasitic elements on one side of the glass and on the other side, and

Fig. 7 ist ein elektrisches Diagramm des erfindungsgemäßen Zwischenverstärkers.Fig. 7 is an electrical diagram of the repeater according to the invention.

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Zwischenverstärker 10 für die Mobileinheit gemäß einer primitiven Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie gezeigt, umfaßt der Zwischenverstärker 10 einen Stabstrahler 12 und eine Basis 14, die haftend außen an einem Glasfensterelement 16 eines Fahrzeugs befestigt ist. Das Glasfensterelement 16 ist vorzugsweise das Rückfenster des Fahrzeugs, es kann jedoch irgendeine der nichtleitfähigen Scheiben des Fahrzeugs sein. Obgleich das Rückfenster oder Rücklicht die Anbaustelle der Wahl ist, können auch die Seitenfenster oder die vordere Windschutzscheibe des Fahrzeugs dazu dienen.Referring to Fig. 1, there is shown a repeater 10 for the mobile unit in accordance with a primitive embodiment of the present invention. As shown, the repeater 10 includes a rod radiator 12 and a base 14 adhesively attached to the exterior of a glass window member 16 of a vehicle. The glass window member 16 is preferably the rear window of the vehicle, but may be any of the non-conductive panes of the vehicle. Although the rear window or tail light is the mounting location of choice, the side windows or front windshield of the vehicle may also serve.

Ein Paar Viertelwellenstrahlern 18, die verbunden sind, um als 1/2 Wellendipol zu dienen, sind in der Basis 14 eingebettet und erstrecken sich im wesentlichen (aber nichl notwendigerweise) rechtwinklig zu der Achse des Stabstrahlers 12. Die Strahler 18 sind mit dem Stabstrahler 12 gekoppelt und helfen bei der passiven Zwischenverstärkerfunktion mit Bezug auf Signale, die von dem Stabstrahler 12 empfangen werden und mit Bezug auf Signale, die von einem tragbaren Sender (nicht gezeigt) in der Nähe empfangen werden.A pair of quarter wave radiators 18 connected to serve as a 1/2 wave dipole are embedded in the base 14 and extend substantially (but not necessarily) perpendicular to the axis of the rod radiator 12. The radiators 18 are coupled to the rod radiator 12 and assist in the passive repeater function with respect to signals received from the rod radiator 12 and with respect to signals received from a nearby portable transmitter (not shown).

Um die Wirksamkeit der Strahler 18 zu verbessern, ist eine modifizierte Antenne 20 in Fig. 2 und 3 gezeigt. Statt einen runden Draht mit kleinem Durchmesser als Strahlerelement zu verwenden, erstrecken sich flache längliche Platten 22 in der Basis 14' etwa eine Viertelwelle von dem Stabstrahler 12 weg und dienen als Dipol. Die Verwendung der Platten 22 gestattet eine etwas höhere Verstärkung in der waagerechten Ebene und so eine bessere Verbindung zwischen der Antenne des Handy 24 im Inneren des Fahrzeugs und den Dipolplatten 22, die außen an dem Fahrzeug angebracht sind.To improve the effectiveness of the radiators 18, a modified antenna 20 is shown in Figs. 2 and 3. Instead of using a small diameter round wire as the radiator element, flat elongated plates 22 in the base 14' extend about a quarter wave from the rod radiator 12 and serve as a dipole. The use of the plates 22 allows for a slightly higher gain in the horizontal plane and thus a better connection between the antenna of the cell phone 24 inside the vehicle and the dipole plates 22 mounted on the outside of the vehicle.

Um die Verstärkung weiter zu verbessern, kann ein zusätzliches parasitäres Element der Basis hinzugefügt werden, um einen weiteren alternativen Zwischenverstärker 30, wie in Fig. 4 gezeigt, zu schaffen. Eine Basis 14" ist modifiziert, um zwei Paare von Elementen zu enthalten. Ein erster Dipol, der aus Viertelwellensegmenten 22 besteht, ist in der Nähe des Glases 16 angeordnet, während ein zweites Paar von Elementen 26 mindestens 1/10 Wellenlänge von dem Dipolpaar beabstandet ist und als Reflektor dient, wobei sich eine empfindliche Verstärkungsachse in der Richtung auf die Vorderseite des Fahrzeugs erstreckt, wo sich das Handy am wahrscheinlichsten befindet.To further improve gain, an additional parasitic element can be added to the base to create another alternative repeater 30 as shown in Figure 4. A base 14" is modified to contain two pairs of elements. A first dipole consisting of quarter wave segments 22 is located near the glass 16 while a second pair of elements 26 is spaced at least 1/10 wavelength from the dipole pair and serves as a reflector with a sensitive gain axis extending toward the front of the vehicle where the cell phone is most likely to be located.

Bei der Ausführungsform von Fig. 5 wird ein ähnliches Ergebnis in dem Zwischenverstärker 40 erzielt, indem ein parasitäres Element im Inneren des Fahrzeugs verwendet wird. Wie gezeigt, ist die Basis 14', die die Viertelwellensegmente 22 enthält, an der Außenseite einer Glasplatte 16 befestigt und eine Innenbasis 42 besitzt ein ähnliches Paar parasitärer Elemente 44, die als Wellenrichter dienen. Die Kombination ist dann einer Strahlung in der waagerechten Ebene gegenüber entlang einer Linie im allgemeinen parallel zu der Achse des Fahrzeugs empfindlicher, wenn die Basis 14' an dem Rückfenster befestigt ist.In the embodiment of Figure 5, a similar result is achieved in the repeater 40 by using a parasitic element inside the vehicle. As shown, the base 14' containing the quarter wave segments 22 is attached to the outside of a glass plate 16 and an interior base 42 has a similar pair of parasitic elements 44 which act as wave directors. The combination is then more sensitive to radiation in the horizontal plane along a line generally parallel to the axis of the vehicle when the base 14' is attached to the rear window.

Im allgemeinen sollte das Wellenrichterelement 44 weniger als eine Viertelwellenlänge messen und sollte von den Dipolsegmenten 22 um mindestens 1/10 Wellenlänge beabstandet sein, was die Dicke des Glases 16 einschließt.Generally, the wave director element 44 should measure less than a quarter wavelength and should be spaced from the dipole segments 22 by at least 1/10 wavelength, which includes the thickness of the glass 16.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 gezeigt. Hier ist die alternative Antenne 30 von Fig. 4 mit der Innenbasis 42 von Fig. 5 zur Bildung einer Zwischenverstärkerkombination 50 kombiniert, die Dipolsegmente 22, Reflektorelemente 26 und an der Innenbasis 42 Wellenrichterelemente 44 aufweist. Diese Anordnung kommt einer passiven Dipolanordnung noch näher, die sehr richtend ist und die eine beträchtliche Verstärkung entlang der empfindlichen Achse aufweist, die senkrecht zu den parasitären Elementen verläuft.A preferred embodiment of the invention is shown in Fig. 6. Here, the alternative antenna 30 of Fig. 4 is combined with the inner base 42 of Fig. 5 to form a repeater combination 50 comprising dipole segments 22, reflector elements 26 and wave director elements 44 on the inner base 42. This arrangement is even closer to a passive dipole arrangement which is very directional and which has a exhibits considerable amplification along the sensitive axis perpendicular to the parasitic elements.

Wie bei den anderen Ausführungsformen beträgt der Abstand zwischen benachbarten Elementen mindestens 1/10 Wellenlänge, und die wirksame Länge des Wellenrichters mißt weniger als 1/2 Wellenlänge, während der Reflektor mehr als 1/2 Wellenlänge mißt. Bei einem experimentellen Modell wurde der Wellenrichter auf 0,45 Wellenlänge eingestellt, während der Strahler auf 0,58 Wellenlänge eingestellt war.As with the other embodiments, the spacing between adjacent elements is at least 1/10 wavelength, and the effective length of the wave director measures less than 1/2 wavelength while the reflector measures more than 1/2 wavelength. In an experimental model, the wave director was set at 0.45 wavelength while the radiator was set at 0.58 wavelength.

Fig. 7 isl ein elektrisches Diagramm des Dipols 18 der Fig. 1, der mit dein Strahlerstab 12 verbunden ist. Wie gezeigt, erfolgt die Verbindung mit einem Arm des Dipols 18 über ein kapazitives Element 46 und über ein induktives Element 48 mit dem anderen Arm des Dipols 18. Die Impedanzwerte werden für eine optimale elektrische Kopplung zwischen dem Strahlerstab 12 und dem Dipol 18 bei den interessierenden Frequenzen ausgewählt. Da die Dipolelemente der anderen Ausführungsformen dem Dipol von Fig. 1 äquivalent sind, wäre die elektrische Verbindung ähnlich.Fig. 7 is an electrical diagram of the dipole 18 of Fig. 1 connected to the radiating rod 12. As shown, the connection to one arm of the dipole 18 is made through a capacitive element 46 and to the other arm of the dipole 18 through an inductive element 48. The impedance values are selected for optimal electrical coupling between the radiating rod 12 and the dipole 18 at the frequencies of interest. Since the dipole elements of the other embodiments are equivalent to the dipole of Fig. 1, the electrical connection would be similar.

So wird ein passiver Antennenzwischenverstärker für ein Handy-Telephon gezeigt, das im Inneren eines Fahrzeugs verwendet werden soll. Die Zwischenverstärkereinheit besitzt in ihrer einfachsten Ausführungsform einen passiven Dipol, der mit einem Stabstrahler gekoppelt ist, der eine ungehinderte Verbindung mit einer "Mobilstation" besitzt. Das Handy-Telephon wird innerhalb des Fahrzeugs betrieben, das sonst die Telephonantenne gegenüber der "Mobilstation" wirksam abschirmen würde.Thus, a passive antenna repeater is shown for a mobile phone that is to be used inside a vehicle. The repeater unit has, in its simplest form, a passive dipole that is coupled to a rod radiator that has an unobstructed connection to a "mobile station". The mobile phone is operated inside the vehicle, which would otherwise effectively shield the telephone antenna from the "mobile station".

Folglich stehen die Telephonantenne und der Dipol jetzt in direkter Sichtlinienverbindung für die Übertragung und den Empfang von elektrischen Signalen. Die von dem passiven Dipol empfangenen Signale werden von dem Strahlerstab abgestrahlt und die von dem Strahlerstab empfangenen Signale werden von dem Dipol zur inneren Telephonantenne mit einem Energieniveau abgestrahlt werden, das hinreichend niedrig ist, um kein Gesundheitsrisiko für den Menschen darzustellen.As a result, the telephone antenna and the dipole are now in direct line of sight for the transmission and reception of electrical signals. The signals received by the passive dipole are radiated by the radiator rod and the signals received by the radiating rod will be radiated by the dipole to the internal telephone antenna at an energy level sufficiently low not to pose a health risk to humans.

Bei alternativen Ausführungsformen, werden zusätzliche parasitäre Elemente hinzugefügt, entweder zu der außen angebrachten Vorrichtung oder zu einer innen angebrachten Vorrichtung, die an der Innenfläche der Fahrzeugverglasung gegenüber der außen angebrachten Vorrichtung angeordnet wird.In alternative embodiments, additional parasitic elements are added either to the externally mounted device or to an internally mounted device that is disposed on the interior surface of the vehicle glazing opposite the externally mounted device.

Claims

1. Repeater arrangement (10, 20, 30, 40, 50) for use in a transmitter-receiver (24) located within a shielding environment with areas (16) that are permeable to electromagnetic radiation, which in combination comprising:

an antenna including a radiator (12) having an axis, the antenna being mounted externally to the shielding environment in a radiation-transmissive region (16) thereof, and a tuning device (46, 48) electrically coupling a dipole element (18, 22) to the antenna radiator (12), characterized in that the dipole element (18, 22) is located externally of the shielding environment and is attached to the antenna and extends in a direction to maximize transmission and reception in a plane intersecting the antenna axis,

whereby the transmitter-receiver (24) within the shielding environment is in radiant energy communication with the dipole element (18, 22) and by means of the radiator (12) with the remote transmitters and receivers which are in radiant energy communication with the radiator (12).

2. Repeater arrangement according to claim 1, characterized in that the antenna is coupled to the first base element (14, 14', 14") which is suitable for mounting externally to the shielding environment in a radiation-permeable region (16) thereof.

3. A repeater arrangement according to claim 2, further comprising a parasitic element (26) in the first base element substantially parallel to the dipole (22) for amplifying transmission and reception in a selected direction, thereby amplifying signals transmitted in the selected direction between the repeater arrangement (10, 20, 30, 40, 50) and a transceiver (24) within the shielded environment.

4. A repeater arrangement according to claim 1 or claim 2, further comprising a parasitic element (44) mounted inside the shielding environment in the permeable region (16) thereof proximate the antenna, the parasitic element (44) spaced at least 1/10 wavelength from the dipole (22) and arranged to be substantially parallel thereto amplify transmission and reception in a selected direction, thereby amplifying the signals transmitted in the selected direction between the repeater arrangement and a transceiver (24) within the shielded environment

5. Repeater arrangement according to claim 4, characterized in that the parasitic element (44) attached to the interior of the shielding environment is contained within a second base element (42).

6. Repeater arrangement according to claim 5 when dependent on claim 2, characterized in that the second base element (42) is adjacent to the first base element (14).

7. An intermediate antenna unit according to claim 3, further comprising a parasitic element (44) mounted within the interior of the shielding environment in the transmissive region (16) thereof proximate the antenna, the parasitic element (44) being spaced at least 1/10 wavelength from the dipole (22) and arranged to be substantially parallel thereto to enhance transmission and reception in a selected direction, thereby amplifying signals transmitted in the selected direction between the intermediate amplifier assembly and a transceiver (24) within the shielded environment.

8. Repeater arrangement according to claim 7, characterized in that the parasitic element (44) attached to the interior of the shielding environment is contained within a second base element (42) adapted to be attached to the interior of the shielding environment in the transmissive region (16) thereof adjacent to the first base element (14).