DE102011121030A1 - "Metal structure for electromagnetic coupling with an antenna element of a communication terminal" - Google Patents
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Abstract
Eine Metallstruktur (1) dient der elektromagnetischen Kopplung mit einem Antennenelement eines Kommunikationsendgeräts in zumindest drei Kommunikationsbändern, vorzugsweise in GSM900, GSM1800 und UMTS2100. Um eine möglichst breitbandige Kopplung mit einem möglichst geringen technisch-konstruktiven und wirtschaftlichen Aufwand zu bewerkstelligen, wobei die Kopplung einerseits vom Typ bzw. der Bauart des Kommunikationgsendgeräts und auch von der Position desselben oberhalb der Metallstruktur unabhängig sein soll, anzugeben, wird vorgeschlagen, dass die Metallstruktur (1) ein erstes (2) und ein zweites Strukturelement (3) aufweist, dass die Längenausdehnung (L2) des ersten Strukturelements (2) etwa der Breitenausdehnung (L1) des ersten Strukturelements (2) entspricht, dass die Längenausdehnung (L2) und die Breitenausdehnung (L1) des ersten Strukturelements (2) etwa der Längenausdehnung (L3) bzw. der Breitenausdehnung (L1) des zweiten Strukturelements (3) entsprechen, und dass die Längenausdehnungen (L2, L3) und die Breitenausdehnungen (L1) des ersten (2) und des zweiten Strukturelements (3) etwa einem Viertel der darin wirksamen Wellenlänge eines Mittelwerts aus zumindest zwei, vorzugsweise drei, korrespondierenden Frequenzbereichen der drei Kommunikationsbänder entsprechen.A metal structure (1) is used for electromagnetic coupling with an antenna element of a communication terminal in at least three communication bands, preferably in GSM900, GSM1800 and UMTS2100. In order to accomplish a broadband as possible coupling with the least possible technical-constructive and economic effort, the coupling on the one hand of the type or the type of Kommunikationsgsendgeräts and also the position of the same above the metal structure should be independent, it is proposed that the Metal structure (1) has a first (2) and a second structural element (3) such that the longitudinal extent (L2) of the first structural element (2) corresponds approximately to the width dimension (L1) of the first structural element (2) such that the longitudinal extent (L2) and the widthwise extent (L1) of the first structural element (2) correspond approximately to the longitudinal extent (L3) and the width extent (L1) of the second structural element (3), respectively, and that the linear dimensions (L2, L3) and width dimensions (L1) of the first structural element (2) (2) and the second structural element (3) about a quarter of the effective wavelength of an average of at least two preferably correspond to three corresponding frequency ranges of the three communication bands.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Metallstruktur zur elektromagnetischen Kopplung mit einem Antennenelement eines Kommunikationsendgeräts in zumindest drei Kommunikationsbändern, vorzugsweise in GSM900, GSM1800 und UMTS2100. Die erfindungsgemäße Metallstruktur soll auf dem Gebiet der Mobilkommunikation, insbesondere zum Betrieb von Mobiltelefonen mit externen Außenantennen zum Einsatz kommen. Der Betrieb derartiger Mobiltelefone in Kraftfahrzeugen ist aufgrund abschirmender Wirkungen von Kraftfahrzeugkarosserien hinsichtlich der Verbindungsqualität, der im Kraftfahrzeuginnenraum auftretenden hohen Feldstärken und schnellen Akkuentladungen von Mobiltelefonen problematisch.The invention relates to a metal structure for electromagnetic coupling with an antenna element of a communication terminal in at least three communication bands, preferably in GSM900, GSM1800 and UMTS2100. The metal structure according to the invention is to be used in the field of mobile communication, in particular for the operation of mobile telephones with external external antennas. The operation of such mobile phones in motor vehicles is problematic due to shielding effects of motor vehicle bodies in terms of connection quality, occurring in the motor vehicle interior high field strengths and rapid battery discharges of mobile phones.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Antennenkoppler zur drahtlosen Verbindung mit dem Mobiltelefon vorgesehen ist, wobei darüber hinaus ggf. ein Kompensationsverstärker und eine Außenantenne vorgesehen ist. Derartige Antennenkoppler sind üblicherweise dezidiert für ein bestimmtes Mobiltelefon oder eine bestimmte Bauart von Mobiltelefonen vorgesehen. Wesentliche Kenngrößen derartiger Antennenkoppler sind die Koppeldämpfung und die Bandbreite.Devices are known from the prior art, in which an antenna coupler is provided for wireless connection to the mobile phone, wherein in addition, if necessary, a compensation amplifier and an external antenna is provided. Such antenna couplers are usually dedicated for a particular mobile phone or a particular type of mobile phones. Essential characteristics of such antenna couplers are the coupling loss and the bandwidth.
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einerseits im Vergleich zum Stand der Technik breitbandigere und andererseits technisch-konstruktiv wenig aufwändige und damit kostengünstige Metallstruktur zur elektromagnetischen Kopplung anzugeben, die sowohl vom Typ bzw. der Bauart des Kommunikationsendgeräts als auch von der Position des Kommunikationsendgeräts an bzw. über der Metallstruktur weitestgehend unabhängig ist.Based on the above-described prior art, the present invention seeks to provide an on the one hand in comparison to the prior art broadband and on the other hand technically-constructive little expensive and therefore cost metal structure for electromagnetic coupling, both the type or design of the communication terminal as well as from the position of the communication terminal on or above the metal structure is largely independent.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Metallstruktur ein erstes und ein zweites Strukturelement aufweist, dass die Längenausdehnung des ersten Strukturelements etwa der Breitenausdehnung des ersten Strukturelements entspricht, dass die Längenausdehnung und die Breitenausdehnung des ersten Strukturelements etwa der Längenausdehnung bzw. der Breitenausdehnung des zweiten Strukturelements entsprechen, und dass die Längenausdehnungen und die Breitausdehnungen des ersten und des zweiten Strukturelements etwa einem Viertel der darin wirksamen Wellenlänge eines Mittelwerts aus zumindest zwei, vorzugsweise drei, korrespondierenden Frequenzbereichen der drei Kommunikationsbänder entsprechen.This object is achieved in accordance with the invention in that the metal structure has a first and a second structural element such that the longitudinal extent of the first structural element corresponds approximately to the width extent of the first structural element, such that the longitudinal extent and the width extent of the first structural element approximate the longitudinal extent or the width extent of the second structural element Structural element correspond, and that the length expansions and the width expansions of the first and the second structural element about one quarter of the effective therein wavelength of an average of at least two, preferably three, corresponding frequency ranges of the three communication bands.
Die erfindungsgemäße Metallstruktur kann als universeller Antennenkoppler bzw. als universelle Breitbandantenne angewendet werden. Anwendungsgebiet kann beispielsweise die Kraftfahrzeugindustrie, die Bahnindustrie, die Flugzeugindustrie und die Unterhaltungselektronikindustrie sein. Im letzten Fall kann die erfindungsgemäße Metallstruktur bei der Anbindung von Spielekonsolen ans Internet über Mobiltelefon bzw. beim TV-Webzugang eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Metallstruktur kann beispielsweise Bestandteil einer universellen Koppelschale für Mobilkommunikationsendgeräte sein.The metal structure according to the invention can be used as a universal antenna coupler or as a universal broadband antenna. Areas of application may be, for example, the automotive industry, the rail industry, the aircraft industry and the entertainment electronics industry. In the latter case, the metal structure according to the invention can be used in the connection of game consoles to the Internet via mobile phone or TV web access. The metal structure according to the invention can be, for example, part of a universal coupling shell for mobile communication terminals.
Um die Breitbandigkeit der Metallstruktur zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn in zumindest einem Strukturelement vorzugsweise geschlossene Schlitze ausgebildet sind. Hierbei kann die Längenausdehnung der Schlitze etwa einem Viertel der wirksamen Wellenlänge im Schlitz eines Mittelwerts aus zumindest zwei, vorzugsweise drei, korrespondierenden Frequenzbereichen der drei Kommunikationsbänder entsprechen. Vorteilhaft weisen die Schlitze senkrecht zu ihrer Längsrichtung einen konstanten Abstand zueinander auf, der etwa einem Viertel der wirksamen Wellenlänge im Schlitz des Mittelwerts aus dem korrespondierenden Frequenzbereich des Kommunikationsbands mit der höchsten Betriebsfrequenz, vorzugsweise UMTS2100, entspricht.In order to increase the broadbandness of the metal structure, it is advantageous if preferably closed slots are formed in at least one structural element. In this case, the length extent of the slots may correspond to approximately one quarter of the effective wavelength in the slot of an average of at least two, preferably three, corresponding frequency ranges of the three communication bands. Advantageously, the slots are perpendicular to their longitudinal direction at a constant distance from each other, which corresponds to about one quarter of the effective wavelength in the slot of the average from the corresponding frequency range of the communication band with the highest operating frequency, preferably UMTS2100.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallstruktur ist eines der beiden Strukturelemente von einer Speiseleitung der Metallstruktur unterbrochen.In a particularly expedient embodiment of the metal structure according to the invention, one of the two structural elements is interrupted by a feed line of the metal structure.
In der Speiseleitung kann in einem Verbindungsabschnitt zwischen einem Speisepunkt und einem Anschlusspunkt der Speiseleitung bzw. der Metallstruktur ein Lambda/4-Transformator vorgesehen sein.In the feed line, a lambda / 4-transformer can be provided in a connection section between a feed point and a connection point of the feed line or the metal structure.
Um diesen Lambda/4-Transformator möglichst mit einer hohen Breitbandigkeit auszugestalten, ist der Lambda/4-Transformator gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform mehrstufig, vorzugsweise als Doppel-Lambda/4-Transformator ausgebildet. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Lambda/4-Transformators werden die notwendigen Impedanzeigenschaften durch definierte Abstände der Speiseleitung zu dem von dieser durchbrochenen zweiten Strukturelement der Metallstruktur erreicht, wobei die Impedanztransformation zwischen Speisepunkt und Anschlusspunkt der Speiseleitung durch den in die Speiseleitung integrierten Lambda/4-Transformator im Zusammenwirken mit durch Abstandsvariationen integrierten Impedanzsprüngen realisiert wird.In order to design this lambda / 4 transformer as far as possible with a high bandwidth, the lambda / 4-transformer according to an advantageous embodiment is multi-stage, preferably designed as a double lambda / 4-transformer. In an advantageous embodiment of the lambda / 4 transformer, the necessary impedance properties are achieved by defined distances of the feed line to the second structure element of the metal structure which is interrupted by the impedance transformation between feed point and connection point of the feed line through the lambda / 4 transformer integrated in the feed line is realized in cooperation with integrated by distance variations impedance jumps.
Beispielsweise hat eine zweckmäßige zweistufige Ausgestaltung des Lambda/4-Transformators den Vorteil, dass für die Metallstruktur mit einem vergleichsweise geringen technisch-konstruktiven Aufwand eine hohe Breitbandigkeit erreicht werden kann.For example, an expedient two-stage design of the lambda / 4 transformer has the advantage that a high bandwidth can be achieved for the metal structure with a comparatively low technical and constructional outlay.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform entspricht eine wirksame Transformationslänge eines Transformationselements des Lambda/4-Transformators etwa einem Viertel eines Mittelwerts der darin wirksamen Wellenlänge aus zumindest zwei, vorzugsweise allen, korrespondierenden Frequenzen der eingesetzten Kommunikationsbänder. According to an advantageous embodiment, an effective transformation length of a transformation element of the lambda / 4 transformer corresponds to approximately one quarter of an average of the wavelength effective therein from at least two, preferably all, corresponding frequencies of the communication bands used.
In besonders vorteilhafter Weise lässt sich der Lambda/4-Transformator als „Coplanar Waveguides”-Transformator ausbilden, wobei die Speiseleitung eine konstante Breite aufweist und notwendige Impedanzsprünge mittels einer Abstandsvariation zwischen der Speiseleitung und dem von der Speiseleitung unterbrochenen Strukturelement der Metallstruktur realisiert sein können.In a particularly advantageous manner, the lambda / 4 transformer can be formed as a "coplanar waveguide" transformer, wherein the feed line has a constant width and necessary impedance jumps can be realized by means of a distance variation between the feed line and interrupted by the feed line structure element of the metal structure.
Die Metallstruktur ist vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer vorzugsweise parallel zur Speiseleitung verlaufenden Symmetrielinie ausgebildet.The metal structure is preferably mirror-symmetrical to a preferably parallel to the feed line symmetry line formed.
Des Weiteren kann die Metallstruktur als Kupferstruktur auf einem Trägermaterial, als metallisierte Trägerfolie aus Kunststoff oder als konturiertes Blechteil realisiert sein.Furthermore, the metal structure can be realized as a copper structure on a carrier material, as a metallized carrier foil made of plastic or as a contoured sheet metal part.
Vorteilhaft sind die beiden Strukturelemente der Metallstruktur komplementär ausgestaltet.Advantageously, the two structural elements of the metal structure are designed to be complementary.
Am Anschlusspunkt der Speiseleitung kann vorteilhaft eine koaxiale Steck- oder Schraubverbindung vorgesehen sein.At the connection point of the feed line may advantageously be provided a coaxial plug or screw connection.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Metallstruktur zur elektromagnetischen Kopplung mit einem Antennenelement eines Kommunikationsgeräts in zumindest drei Kommunikationsbändern prinzipiell zeigt.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment with reference to the drawing, the single figure shows an embodiment of a metal structure according to the invention for electromagnetic coupling with an antenna element of a communication device in at least three communication bands in principle.
Ein in der einzigen Figur gezeigtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Metallstruktur
Die Metallstruktur
Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel der Metallstruktur
Das in der Figur links dargestellte erste Strukturelement
Die aus den beiden Strukturelementen
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind im ersten Strukturelement
Die Längenausdehnung L5 der Schlitze
Im in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Strukturelement
Entsprechend besteht der zweistufige Lambda/4-Transformator
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Metallstruktur
Die kennzeichnenden Impedanzen Z1 und Z2 des zweistufigen Lambda/4-Transformators
Der zweistufige Lambda/4-Transformator
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Metallstruktur
Die Metallstruktur
Die beiden Strukturelemente
Am Anschlusspunkt
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6642903B2 (en) * | 2001-05-15 | 2003-11-04 | Time Domain Corporation | Apparatus for establishing signal coupling between a signal line and an antenna structure |
US20060071858A1 (en) * | 2004-09-28 | 2006-04-06 | Seong-Youp Suh | Antennas for multicarrier communications and multicarrier transceiver |
US20060114166A1 (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Qualcomm Incorporated | Compact antennas for ultra wide band applications |
US7471256B2 (en) * | 2005-01-18 | 2008-12-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Substrate type dipole antenna having stable radiation pattern |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7183873B1 (en) * | 2004-09-29 | 2007-02-27 | Rockwell Collins, Inc. | Tapered thickness broadband matching transformer |
KR100755632B1 (en) * | 2006-04-19 | 2007-09-04 | 삼성전기주식회사 | Multi-band u-slot antenna |
AU2008310923B9 (en) * | 2007-10-08 | 2014-06-12 | Sensormatic Electronics Llc | RFID patch antenna with coplanar reference ground and floating grounds |
KR100969149B1 (en) * | 2008-08-07 | 2010-07-08 | 인하대학교 산학협력단 | Uwb microstrip patch antenna |
-
2011
- 2011-12-14 DE DE201110121030 patent/DE102011121030A1/en not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-11-16 EP EP12007764.9A patent/EP2605333B1/en not_active Not-in-force
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6642903B2 (en) * | 2001-05-15 | 2003-11-04 | Time Domain Corporation | Apparatus for establishing signal coupling between a signal line and an antenna structure |
US20060071858A1 (en) * | 2004-09-28 | 2006-04-06 | Seong-Youp Suh | Antennas for multicarrier communications and multicarrier transceiver |
US20060114166A1 (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Qualcomm Incorporated | Compact antennas for ultra wide band applications |
US7471256B2 (en) * | 2005-01-18 | 2008-12-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Substrate type dipole antenna having stable radiation pattern |
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