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Title:
ANTENNA SYSTEM FOR MOBILE TELECOMMUNICATIONS TERMINALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/091229
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an antenna system for mobile telecommunications terminals, especially devices, which are carried on or attached to or in the proximity of a body part, and to a corresponding band, belt, or strap, which consists of one or more parts and which is attached to the device housing. The antenna is configured as a flat or rod-shaped radiator and is affixed to or in the housing on the top side while extending away from the body part, whereby the band, e.g. a wristband, is fastened to the housing underneath the radiator.

Inventors:
ECKERT RAINER (DE)
MAMIER LOTHAR (DE)
ROSKI MATTHIAS (DE)
HUBER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/001882
Publication Date:
November 29, 2001
Filing Date:
May 17, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ECKERT RAINER (DE)
MAMIER LOTHAR (DE)
ROSKI MATTHIAS (DE)
HUBER ANDREAS (DE)
International Classes:
G04G21/04; G04G99/00; H01Q1/24; H01Q1/27; H01Q9/04; (IPC1-7): H01Q1/27; G04G1/00; H01Q1/24; H01Q9/04
Foreign References:
EP0871236A21998-10-14
EP0742604A21996-11-13
Other References:
See also references of EP 1287584A1
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antennenanordnung für mobile TelekommunikationsEndgeräte, insbesondere Geräte, welche an einem oder in der Nähe eines Körperteils getragen oder befestigt werden und hierfür ein einoder mehrteiliges Band, Gurt oder Riemen aufweisen, das oder der mit dem Gerätegehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne als flächenoder stabförmiger Strahler aus gebildet und an der Oberseite am oder im Gehäuse vom Körper teil weg erstreckend fixiert ist, wobei das Band, der Gurt oder Riemen in Gebrauchsrichtung unterhalb des Strahlers am Gehäuse befestigt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Oberteil und ein Unterteil aufweist, wobei die Antenne vom Oberteil ausgehend sich seitlich in Richtung des Bandes, Gurtes oder Riemens erstreckt und Band, Gurt oder Riemen am Gehäuseunterteil befestigt sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am gehäuseseitigen Ende des Bandes eine metallische Fläche als AntennenGegengewicht und zur Verminderung des Eindringens hochfrequenter Strahlung in das Körperteil vorgesehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Strahler und metallischer Fläche des Bandes ein mit dem Gehäuse verbundener oder ein ein Gehäuseteil umfas sender AntennenanpassungsAbschnitt vorgesehen ist, wobei die elektrische Kontaktierung des AntennenGegengewichts über ein leitfähiges Stiftgelenk zum Befestigen des Bandes am Gehäuse erfolgt.
5. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das TelekommunikationsEndgerät nach Art einer Armbanduhr ausgeführt ist, wobei mindestens ein Strahler sich oberhalb des Armbands, vom Arm des Trägers beabstandet und mit dem Uhrengehäuse verbunden erstreckt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Strahler baulich in das Uhrengehäuse, insbe sondere UhrengehäuseOberteil integriert sind oder ein Teil desselben darstellen.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler der Antenne im wesentlichen gegenüberliegend am Uhrengehäuse angeordnet und unterhalb der Strahler Befe stigungsmittel für das Armband am Gehäuse vorgesehen sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des Strahlerabstands zum Arm des Trägers der oder die Strahler gelenkig und verschwenkbar am Uhren gehäuse befestigt sind.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am befestigungsmittelseitigen Ende des Armbands die metallische Fläche zur Bildung eines Gegengewichts und zur Schirmung vorgesehen und zwischen Strahler und Schirm der Anpassungsabschnitt ausgebildet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Strahler und der metallischen Fläche des Bandes im wesentlichen A/20 beträgt.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Kontaktierung der metallischen Fläche im Bereich des StrahlerFußpunkts und im wesentlichen zur StrahlerLängsachse orientiert erfolgt.
Description:
ANTENNENANORDNUNG FÜR MOBILE TELEKOMMUNIKATIONS-ENDGERATE Antennenanordnung für mobile Telekommunikations-Endgeräte, insbesondere Geräte, welche an einem oder in der Nähe eines Körperteils getragen oder befestigt werden.

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für mobile Telekommunikations-Endgeräte, insbesondere Geräte, welche an einem oder in der Nähe eines Körperteils getragen oder befestigt werden, und hierfür ein ein-oder mehrteiliges Band, Gurt oder Riemen aufweisen, das oder der mit dem Gerätegehäuse verbunden ist, gemäß Oberbegriff des Patentan- spruchs 1, In den letzten Jahren sind Entwicklungen sogenannter Handy- phone oder Wristphone-Systeme bekannt geworden, welche davon ausgehen, ein Telekommunikations-Gerät nach Art einer Arm- banduhr zu tragen und nutzen zu können. Beispielsweise sei hier auf das PHS Personal Handyphone System der NTT Nippon Telephone and Telegraph verwiesen, das ein mobiles Telefon im Armbanduhr-Format zeigt. Ein Zukunftsentwurf der Firma Philips stellt ebenfalls auf ein Telefon im Armbanduhr-Format ab, mit dem sich Daten aus dem Internet abrufen, Bildtelefon- Gespräch führen und Software-oder Videoclips übertragen lassen. Diese Applikation soll durch eine neue Siliziumchip- Technologie möglich werden. Hier wird auf die sogenannte QUBiC 3-Technologie zur Chipherstellung verwiesen, wobei der- artige Chips in der Lage sind, schnell große Datenmengen ver- arbeiten zu können, wie dies beispielsweise in der Video- Technik benötigt wird.

Eine neuere Entwicklung ist weiterhin die Telefonuhr der koreanischen Firma Samsung. Die mit Anycall bezeichnete Telefonuhr besitzt Abmessungen von im wesentlichen 67'x 58 x 20 mm und vereinigt alle notwendigen elektronischen und Anzeigeelemente. Die Antennenanordnung der Anycall-Telefonuhr erstreckt sich seitlich vom Uhrengehäuse und vom Armband weg

oberhalb des Arms, ist aber recht dicht zur Oberfläche dieses Körperteils orientiert.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei derartigen Telekommuni- kations-Endgeräten im Uhrenformat die bisherigen Ausführungen der notwendigen Antennen Strahlung in den Arm des Trägers einkoppeln mit der Folge einer unerwünschten Absorption, d. h. verschlechtertem Antennengewinn und möglichen körperlichen Schäden.

Dieser Nachteil ist insbesondere dann relevant, wenn bei der gewünschten weiteren Verkleinerung von Telekommunikations- Endgeräten im Uhrenformat allein durch die Skalierung die Antenne dichter an das Körperteil, an welchem die Befestigung erfolgt, heranrückt.

Zur Vermeidung einer unerwünschten Strahlungseinkopplung wurde bei klassischen Mobiltelefonen bereits vorgeschlagen, diese mit einem Klapp-oder Schiebemechanismus auszustatten dergestalt, daß im Stand-by-Betrieb Teile der Funktionsele- mente, z. B. die Eingabetastatur abgedeckt bleiben, wodurch sich sowohl ein Schutz der Bedienelemente ergibt als auch durch die insbesondere klapp-oder schiebbare Gehäusehälfte eine Bauraumreduzierung einstellt. Im Betriebsfall kann ein Gehäuseteil in Richtung Strahler verschoben werden, um eine Schirmfläche zu schaffen, die sich dann zwischen dem Kopf des Benutzers und der Energie abstrahlenden Antenne befindet. Bei einer solchen Konfiguration treten jedoch unerwünschte Verän- derungen der Empfangs-und Sendeeigenschaften auf. Dies wird dann verstärkt, wenn in dem verschiebbaren Gehäuseteil nicht optimierte Metallflächen und/oder zusätzliche aktive elektro- nische Bauelemente angeordnet sind.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Antennenanordnung für mobile Telekommunikations-Endgeräte, insbesondere für Geräte anzugeben, welche an einem oder in der Nähe eines Körperteils getragen oder befestigt werden.

Hier soll erfindungsgemäß auf der einen Seite ein optimaler Wirkungsgrad der Antenne gegeben sein und andererseits ein unerwünschtes Eindringen von hochfrequenter Strahlung in das Körperteil vermieden werden. Die Antennenanordnung soll wei- terhin erfindungsgemäß für miniaturisierte Telekommunika- tions-Endgeräte, insbesondere solchen Anwendung finden, die nach Art einer Armbanduhr getragen und benutzt werden.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt demgemäß mit einer Antennenanordnung nach den Merkmalen des Patentan- spruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, daß das Befesti- gungsmittel für das Telekommunikations-Endgerät unterhalb der Antenne, d. h. des flächen-oder stabförmigen Strahlers an- setzt und die Antenne selbst über das Befestigungsmittel, z. B. Armband, nach oben hinausragt. Im Gegensatz zum Stand der Technik liegt daher die Antenne weder seitlich am Arm an, noch ist sie Teil des Armbands. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Abstand zwischen Antenne bzw. Strahler und Arm wird die unerwünschte Einstrahlung in das Körperteil mini- miert und es erhöht sich gleichzeitig der Tragekomfort der Anordnung, da die flächenmäßige Ausdehnung des Gehäuses des Telekommunikations-Endgeräts bezogen auf den Kontaktbereich zum Arm nicht vergrößert werden muß.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann am befestigungssei- tigen Ende des Armbands eine reflektierende metallische Fläche vorhanden sein. oder grundsätzlich ein metallisches Armband Verwendung finden. Einer Veränderung der Fußpunkt- impedanz durch diese metallische Fläche wird dadurch entge- gengewirkt, daß zwischen metallischer Fläche und Strahler ein Antennenanpassungs-Abschnitt vorgesehen ist, der zu einer gemeinsamen Hochfrequenz-Masse führt.

Wie erläutert, ist die Antenne der Anordnung als flächen- oder stabförmiger Strahler ausgebildet und an der Oberseite am oder im Gehäuse, vom Körperteil sich weg erstreckend, fixiert. Das Band, der Gurt oder der Riemen zum Befestigen des Telekommunikations-Endgeräts an einem Körperteil eines Trägers wird unterhalb des Strahlers am Gehäuse angeschlagen, so daß ein z. B. dort notwendiger metallischer Stift die Antennencharakteristik nicht negativ beeinflußt, weil dieser sich innerhalb des Speisepunkts befindet.

Das Gehäuse kann ausgestaltend ein Oberteil und ein Unterteil aufweisen, wobei die Antenne vom Oberteil ausgehend sich seitlich in Richtung des Bandes, Gurtes oder Riemens er- streckt und Band, Gurt oder Riemen am Gehäuseunterteil befe- stigt wird.

Die elektrische Kontaktierung des Antennen-Gegengewichts respektive der metallischen Fläche zur Vermeidung des Ein- dringens hochfrequenter Strahlung in das Körperteil ist über ein leitfähiges Stiftgelenk realisiert, wobei dieses Stift- gelenk üblichen Mitteln zum Befestigen eines Bandes am Ge- häuse entsprechen kann.

Der mindestens eine Strahler zur Bildung der Antenne kann baulich in ein Uhrengehäuse, insbesondere Uhrengehäuse-Ober- teil integriert oder Teil des Gehäuses sein, wobei bei mehre- ren Strahlern diese im wesentlichen gegenüberliegend am Uhrengehäuse angeordnet und unterhalb der Strahler die Befestigungsmittel für das Armband am Gehäuse vorgesehen sind. Hierdurch ergeben sich Vorteile beim Uhrendesign und im Tragekomfort.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann zur weiteren Ver- größerung des Strahlerabstands zum Arm des Trägers der oder die Strahler gelenkig und verschwenkbar ausgeführt und am Uhrengehäuse befestigt sein.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Antennenanordnung für ein sogenanntes Wristphone ist am befestigungsmittelseitigen Ende des Armbands die metallische Fläche zur Bildung, eines Gegengewichts und zur Reflexion vorgesehen und zwischen Strahler und Schirm der Antennenanpassungs-Abschnitt ausge- bildet.

Die elektrische Kontaktierung der metallischen Fläche erfolgt bevorzugt im Bereich des Strahler-Fußpunkts und im wesent- lichen zur Strahler-Längsachse orientiert, was mit Hilfe einer üblichen metallischen Achse, die in Ausnehmungen am Uhrengehäuse geführt ist, realisiert werden kann. Auch wird hierbei eine unerwünschte Veränderung der Strahlungscharak- teristik der Antenne wirksam vermieden.

Durch die vorgestellte Möglichkeit der Anordnung von Strah- ler, Anpassungsabschnitt und metallischer Fläche am Band, wobei die interne Kontaktierung zur zentralen HF-Masse bezogen auf den Antennen-Fußpunkt variabel ist, läßt sich eine kapazitive Komponente bilden, mit deren Hilfe eine Feinabstimmung der Antennenanpassung möglich ist. Auf diese Weise gelingt es zusätzlich, die Fußpunktanpassung eines Hochfrequenz-Strahlers auch dann zu optimieren, wenn im Nah- feldbereich des Strahlers absorbierende metallische Komponen- ten in Form leitender Flächen vorhanden sind. Weiterhin wird die im Nahfeldbereich, d. h. zum Körperteil des Nutzers hin auftretende Feldstärke reduziert, so daß sich die spezifische Absorptionsrate (SAR) am Körperteil reduziert. Hinsichtlich des Fernfelds ist die Beeinflussung der Abstrahlungscharak- teristik im Verhältnis zu einem ungestörten Strahler unwe- sentlich, da mit der vorgestellten Anordnung ein resonantes System bereitgestellt wird, das optimale Anpaßwerte gewähr- leistet.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen : Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Telekommunikations-End- geräts nach Art einer Armbanduhr mit Ansicht auf das Gehäuseunterteil mit Befestigungspunkt für einen Teil des Armbands sowie oberseitig vorgesehener Antenne ; Fig. 2 eine Seitenansicht eines Wristphones mit weiterem Teil des Armbands vor dem Einsetzen in Ausnehmungen am Gehäuseunterteil ; Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch mit befestig- tem weiteren Armbandteil und oberhalb der metalli- schen Fläche des Armbandteils befindlicher Antenne bzw. Strahler ; und Fig. 4 ein am Arm eines Nutzers befestigtes Wristphone mit der speziellen Antennenanordnung.

Bei den Figuren ist das Gehäuse des Wristphones mit dem Bezugszeichen 1 versehen, wobei seitlich vom Gehäuse 1 in Richtung des Armbands 4 sich mindestens ein Strahler 2 erstreckt. Am Gehäuseunterteil 6 sind Befestigungspunkte 3 für die Teile des Armbands 4 vorgesehen.

Insbesondere Fig. 2 und Fig. 4 machen deutlich, daß der beim gezeigten Ausführungsbeispiel einseitig vorgesehene Strahler 2 oberhalb des Armbands 4 befindlich ist und einen optimalen Abstand zur Oberfläche des Armes 5 aufweist, so daß ein uner- wünschtes Eindringen hochfrequenter Strahlung und Absorbieren dieser minimiert wird.

Der Strahler 2 ist als flächen-oder stabförmiger Strahler ausgebildet und bevorzugt am Gehäuseoberteil 7 fixiert.

Das gehäuseseitige Ende des Armbands 4 besitzt eine metalli- sche Fläche 8 als Antennen-Gegengewicht und zur Verringerung des Eindringens hochfrequenter Strahlung in den Arm 5.

Weiterhin kann zwischen Strahler 2 und metallischer Fläche 8 ein mit dem Gehäuse 1 verbundener oder einen Gehäuseteil umfassender Antennenanpassungs-Abschnitt (nicht gezeigt) vor- gesehen sein, wobei die elektrische Kontaktierung der metal- lischen Fläche 8 über ein leitfähiges Stiftgelenk zum Befe- stigen des Armbands 4 am Gehäuse 1 erfolgt.

Bei den Fig. 1 bis 4 ist der Strahler 2 einseitig, sich aus- gehend vom Armband 4 nach oben erstreckend, ausgebildet, wo- bei eine weitere Ausführungsform von zwei gegenüberliegenden Strahlern, die am Gehäuseoberteil fixiert sind, ausgegangen wird. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß der oder die Strah- ler baulich in ein nichtmetallisches Gehäuse, insbesondere in das Oberteil 7 integriert sind.

Zur Veränderung und Einstellung des Strahlerabstands zum Arm des Trägers oder zur Feinanpassung besteht die Möglichkeit, den oder die Strahler gelenkig und verschwenkbar am Uhren- gehäuse, insbesondere am Oberteil 7 anzuschlagen.

Beim gezeigten Beispiel beträgt der Abstand zwischen Strahler 2 und der metallischen Fläche 8 des Armbands 4 im wesent- lichen A/20. Dieser Abstand entspricht im UMTS-Frequenzbe- reich nach IMT-2000 Standard von 1885 bis 2025 MHz etwa 0,5 bis 0,7 cm.

Aus den Darstellungen ist ersichtlich, daß im Gegensatz zu bekannten Antennenkonfigurationen der Strahler sich nicht in Armlängsrichtung und dicht an dessen Oberfläche verlaufend erstreckt, sondern quasi frei nach oben steht und vom Arm weg weist. Hierdurch ist sowohl die Strahlungscharakteristik ver- bessert, als auch die spezifische Absorptionsrate wesentlich günstiger als bei unmittelbar am Arm aufliegenden Antennen oder Antennen, bei denen der aktive Strahler Teil des Arm- bands ist.

Durch die Kombination Anordnung des Strahlers, Ausbildung einer metallischen Fläche unterhalb des Strahlers bevorzugt als Teil des Armbands und einer dazwischen befindlichen Anpassung, die beispielsweise in Form einer weiteren metalli- schen Fläche ausgebildet sein kann, wird eine Möglichkeit zur Bildung eines resonanten Strahlersystems geschaffen. Durch die Wahl der Antennenenanpassungs-Kontaktverbindung, die im Gehäuseinneren ausgeführt ist, besteht weiterhin die Möglich- keit, unter Berücksichtigung der Symmetrieverhältnisse ge- wünschte Strahlungscharakteristika der Antenne einzustellen.