HK1010965B

HK1010965B - Coupled multi-segment helical antenna

Info

Publication number: HK1010965B
Application number: HK98110015.3A
Authority: HK
Inventors: Filipovic Daniel; Tassoudji Ali
Original assignee: Qualcomm Incorporated
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 2003-06-20

Claims

Eine schraubenförmige Antenne bzw. Wendelantenne mit einem Strahlerteil (800; 1202; 1304), die einen oder mehrere wendel- bzw. schraubenförmig gewickelte Strahler (706; 804) aufweist, der sich von einem ersten Ende (832) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) zu einem zweiten Ende (834) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) erstreckt, wobei der bzw. jeder einzelne der mindestens einen Strahler (706; 804) einen Satz von Strahlersegmenten (708; 710; 712) aufweist, und dieser Satz von Strahlersegmenten (708; 710; 712) folgendes aufweist:
ein erstes Strahlersegment (708), das sich auf schraubenförmige Weise (helical manner) von dem ersten Ende (832) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) in Richtung des zweiten Endes (834) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) erstreckt; und

zumindest ein zweites Strahlersegment (710; 712), das sich auf schraubenförmige Art und Weise erstreckt und zwischen dem ersten Ende (832) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) und dem zweiten Ende (834) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) positioniert ist; wobei

das erste Strahlersegment (708) elektromagnetisch zu dem zumindest einen zweiten Strahlersegment (710; 712) gekoppelt ist, so dass das erste Strahlersegment (708) und das zumindest eine zweite Strahlersegment (710; 712) bei der selben gewünschten Resonanzfrequenz in Resonanz schwingen, wobei das erste Strahlersegment (708) elektromagnetisch mit dem zumindest einen zweiten Strahlersegment (710; 712) gekoppelt ist, und zwar an einer Überlappung (δ) zwischen dem ersten Strahlersegment (708) und dem

zumindest einen zweiten Strahlersegment (710; 712) und

die Überlappung (δ) geringer ist als die Länge (I₁) des ersten Strahlersegments (708) oder der Länge (I₂) des zumindest einen zweiten Strahlersegments (710; 712);
dadurch gekennzeichnet, dass
die Länge (I_tot) des Strahlers (706; 804), der den Satz von Strahlersegmenten (708; 710; 712) beinhaltet, kürzer ist als die Länge eines herkömmlichen schraubenförmigen Strahlers (104), der bei der gewünschten Frequenz in Resonanz schwingt.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 1, wobei die Summe der Längen (I₁, I₂) der anderen Segmente (708; 710; 712) des Satzes von Strahlersegmenten (708; 710; 712) minus der Summe der Überlappungen (δ) zwischen den benachbarten Segmenten (708; 710; 712) des Satzes von Strahlersegmenten (708; 710; 712) kürzer ist als die Länge eines Strahlers (104) mit einer einzelnen, durchgehenden Länge, der bei der gewünschten Frequenz in Resonanz schwingt.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest das erste Strahlersegment (708) im Wesentlichen ein ungerades, ganzzahliges Vielfaches einer Viertelwellenlänge der Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest das erste Strahlersegment (708) im Wesentlichen eine Länge von λ/4 hat, wobei λ die Wellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Satz von Strahlersegmenten (708; 710; 712) das erste Strahlersegment (708) und ein zweites Strahlersegment (710) aufweist, das sich auf schraubenförmige Art und Weise von dem zweiten Ende (834) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) in Richtung des ersten Endes (832) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) erstreckt.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 5, wobei die Überlappung definiert ist durch δ=I₁ + I₂ - I_tot, wobei I₁ und I₂ die Längen des ersten Strahlersegments (708) bzw. des einen zweiten Strahlersegments (710) sind und I_tot die Gesamtlänge des Strahlerteils (800; 1202; 1304) ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß den Ansprüchen 5 oder 6, wobei das erste Strahlersegment (708) von der Länge her gleich ist mit dem einen zweiten Strahlersegment (710).
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das eine zweite Strahlersegment (710) im Wesentlichen ein ungerades, ganzzahliges Vielfaches von einer Viertelwellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das eine zweite Strahlersegment (710) im Wesentlichen eine Länge von λ/4 hat, wobei λ die Wellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 9, wobei die Gesamtlänge des Strahlers (706; 804) geringer ist als λ/2.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Satz von Strahlersegmenten (708; 710; 712) eine Vielzahl von zweiten Strahlersegmenten (710; 712) folgendes beinhalten: ein Endsegment (710), das sich von dem zweiten Ende (834) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) in Richtung des ersten Endes (832) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) erstreckt, und ein oder mehrere Zwischensegmente (712), die zwischen dem ersten Ende (832) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) und dem zweiten Ende (834) des Strahlerteils (800; 1202; 1304) positioniert sind, so dass jedes Segment (708; 710, 712) des Satzes von Strahlersegmenten (708; 710; 712) elektromagnetisch an ein benachbartes Segment (708; 710; 712) bei einer jeweiligen Überlappung gekoppelt ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 11, wobei das oder jedes Zwischenstrahlersegment (712) im Wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches einer halben Wellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei das oder jedes Zwischenstrahlersegment (712) im Wesentlichen eine Länge von λ/2 hat, wobei λ die Wellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei das Endsegment (710) im Wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches von einer halben Wellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Endsegment (710) im Wesentlichen eine Länge von λ/2 hat, wobei λ die Wellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, die eine Vielzahl von Strahlern (706; 804) aufweist, wobei die Endsegmente (710) der Vielzahl von Strahlem ein offenes Ende (open termination) an dem zweiten Ende (834) haben.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das Endsegment (710) im Wesentlichen ein ungerades, ganzzahliges Vielfaches einer Viertel-Wellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der Ansprüche 12, 13 und 17, wobei das Endsegment (710) im Wesentlichen eine Länge von λ/4 hat, wobei λ die Wellenlänge einer Resonanzfrequenz der Antenne ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der Ansprüche 12, 13, 17 und 18, die eine Vielzahl von Strahlern (706; 804) aufweist, und weiterhin Mittel (722) aufweist zum Kürzen der Endsegmente der Vielzahl von Strahlern (706; 804) an dem zweiten Ende (834).
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei benachbarte Segmente (708; 710; 712) des Satzes von Strahlersegmenten (708; 710; 712) in enger Nähe zu der, oder zu jeder, Überlappung (δ) zwischen jeweiligen benachbarten Segmenten (708; 710; 712) sind.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der, oder jeder, Strahler (706; 804) mit einem Zufuhr- bzw. Einspeisenetzwerk (1204) an dem ersten Ende (832) verbunden ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 21, die einen Einspeisepunkt für den oder jeden Strahler (706; 804) aufweist, der mit einem Abstand (δ_feed) von dem ersten Ende (832) entlang eines jeweiligen ersten Segments (708) positioniert ist, wobei die Distanz (δ_feed) ausgewählt wird, um die Impedanz des jeweiligen Strahlers (706; 804) an das Einspeisenetzwerk (1206) anzupassen.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 21 oder Anspruch 22, die vier Strahler (706; 804) aufweist, wobei das Einspeisenetzwerk (1206) ein Quadraturphasensignal an die vier Strahler (706, 804) vorsieht.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Strahlersegment (708; 710; 712) ein Streifen- bzw. Bandsegment aufweist, das auf einem dielektrischen Substrat abgelagert ist, und das Substrat so geformt ist, dass der oder jeder Strahler (708; 710; 712) auf eine schraubenförmige bzw. wendelförmige Art und Weise gewickelt ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 24, wobei das Substrat in eine zylindrische Form oder eine schraubenförmige Form geformt ist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei jedes Strahlersegment (708; 710; 712) ein Drahtsegment aufweist.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die zumindest zwei der Strahlerteile (800; 1202; 1304) aufweist, die koaxial gestapelt sind.
Eine schraubenförmige Antenne gemäß Anspruch 27, die zwei der Strahlerteile (800; 1202; 1304) aufweist, wobei eines der Strahlerteile (800; 1202; 1304) mit einer Resonanzfrequenz betrieben wird, die sich von der Resonanzfrequenz des anderen der Strahlerteile (800; 1202; 1304) unterscheidet, um einen Doppelband- bzw. Zweifachbandbetrieb vorzusehen.