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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Industrielles
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Oberflächenbefestigungsantenne
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und auf eine Kommunikationsvorrichtung, die
dieselbe umfaßt.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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4 zeigt
eine herkömmliche
Oberflächenbefestigungsantenne.
Die grundlegende Konfiguration der Oberflächenantenne ist in der ungeprüften japanischen
Patentschrift Veröffentlichungsnummer 9-098015
und in ihrer entsprechenden EP 0766341A1 angegeben. Bei der in 4 gezeigten Oberflächenbefestigungsantenne 1 ist
auf einer ersten Hauptoberfläche 2a eines
Substrats 2, das aus einem Dielektrikum wie beispielsweise
einer Keramik, einem Harz und dergleichen hergestellt ist und eine
Form eines im wesentlichen rechteckigen Prismas aufweist, eine Masseelektrode 3 vorgesehen. Auf
einer zweiten Oberfläche 2b ist
eine streifenförmige
Strahlungselektrode 4 vorgesehen. Eine Speisungselektrode 5 ist
auf der ersten Hauptoberfläche 2a vorgesehen,
wendet sich einer Endoberfläche
des Substrats 2 zu und erstreckt sich länglich auf derselben. Die Strahlungselektrode 4 ist
auf im wesentlichen der gesamten Oberfläche der zweiten Hauptoberfläche 2b des
Substrats 2 in einer geraden Streifenform vorgesehen. Bei
einem Ende der Strahlungselektrode 4 ist ein offener Endabschnitt 4a so
vorgesehen, um sich der Endoberfläche, in der die Speisungselektrode 5 vorgesehen
ist, zuzuwenden und sich zu derselben zu erstrecken, bis er durch
einen Zwischenraum 6 nahe der Speisungselektrode 5 ist. Bei
dem anderen Ende der Strahlungselektrode 4 ist ein geerdeter
Endabschnitt 4b so vorgesehen, um sich auf der Endoberfläche des
Substrats 2, in der die Speisungselektrode 5 vorgesehen
ist, länglich
zu erstrecken und sich derselben zuzuwenden, bis er in Berührung mit
der Masseelektrode 3 gelangt.
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Bei der obigen Konfiguration der
Oberflächenbefestigungsantenne 1 wird
ein Hochfrequenzsignal, das in die Speisungselektrode 5 eingegeben wird,
durch eine statische Kapazität,
die in dem Zwischenraum 6 zwischen dem offenen Endabschnitt 4a der
Strahlungselektrode 4 und der Speisungselektrode 5 erzeugt
wird, an die Strahlungselektrode 4 übertragen. Die Strahlungselektrode 4,
bei der ein Ende offen ist und das andere Ende kurzgeschlossen ist und
die eine Länge
von etwa λ/4
aufweist, wird als Mikrostreifenleitungsresonator resonant. Mit
der Resonanz wird ein Teil der Energie eines elektrischen Feldes,
das zwischen der Strahlungselektrode 4 und der Masseelektrode 3 erzeugt
wird, in den Raum abgestrahlt. Somit wirkt die Oberflächenbefestigungsantenne 1 als
Antenne. In 4 bezeichnet
J1 einen elektrischen Strom, der in der Strahlungselektrode 4 fließt.
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Bei einem Mikrostreifenleitungsresonator
mit einer Länge
von etwa λ/4
wie beispielsweise der Oberflächenbefestigungsantenne 1 ist
ein Strom, der darin fließt,
in dem geerdeten Endabschnitt 4b maximal. Der geerdete
Endabschnitt 4b ist vorgesehen, um im Vergleich zu dem
anderen Teil der Strahlungselektrode 4 eine schmale Breite
aufzuweisen. Somit ist die Stromdichte in dem geerdeten Endabschnitt 4b höher als
in dem anderen Teil der Strahlungselektrode 4. Demgemäß ist der
Leiterverlust der Strahlungselektrode 4 in dem geerdeten
Endabschnitt 4b maximal.
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5 ist
eine Seitenansicht, die die Endoberfläche der Oberflächenbefestigungsantenne 1 zeigt,
wo die Speisungselektrode 5, der offene Endabschnitt 4a der
Strahlungselektrode 4 und der geerdete Endabschnitt 4b vorgesehen
sind. Wie in 5 gezeigt
ist, fließt
der Strom J1 in dem geer deten Endabschnitt 4b der Strahlungselektrode 4,
konzentriertermaßen
in der Seite des geerdeten Endabschnitts 4b, die relativ
nahe an dem offenen Endabschnitt 4a ist, da der Strom J1
eine Tendenz aufweist, aufgrund seiner elektromagnetischen Charakteristika
eine kürzeste
Strecke von der Speisungselektrode 5 zu der Masseelektrode 3 zu
fließen.
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Wie oben beschrieben wurde, ist der
in der Strahlungselektrode 4 fließende maximale Strom in der
Seite des schmalen geerdeten Endabschnitts 4b konzentriert,
die dem offenen Endabschnitt 4a relativ nahe ist. Deshalb
ist der Leiterverlust in der oben erwähnten Seite des geerdeten Endabschnitts 4b hoch,
weshalb die Antennenverstärkung
abnimmt.
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Es ist denkbar, daß die Breite
des geerdeten Endabschnitts 4b als Maßnahme zum Verringern des Leiterverlustes
verbreitert wird. Auch wenn der geerdete Endabschnitt 4b verbreitert
wird, fließt
ein Strom konzentriertermaßen
in der Seite des geerdeten Endabschnitts 4b, die dem offenen
Endabschnitt 4a relativ nahe ist. Demnach kann die Antennenverstärkung nicht
verbessert werden. Durch ein Verbreitern des geerdeten Endabschnitts 4b der
Strahlungselektrode 4 wird die Entfernung zwischen dem
geerdeten Endabschnitt 4b und dem offenen Endabschnitt 4a kurz.
Das heißt,
daß die
beträchtliche
Länge der Strahlungselektrode
verkürzt
wird, was eine Erhöhung
der Resonanzfrequenz bewirkt. Um die Resonanzfrequenz wiederherzustellen,
ist es notwendig, das Substrat 2 und die Strahlungselektrode 4 zu
verlängern.
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Die Veröffentlichung Waterhouse R B: „The Use
of Shorting Posts to improve the Scanning Range of Probe-Fed Microstrip
Patch Phased Arrays", IEEE
Transactions on Antennas and Propagation, Band 44, Nr. 3, 1. März 1996,
Seiten 302–309, XP000556876
bezieht sich auf die Verbesserung des Abtastbereichs von sondengespeisten
Mikrostreifen-Patchphasengesteuerten Arrays. Die Mikrostreifen-Patches
werden über
eine zentrale koaxiale Zuleitung gespeist und weisen eine Mehrzahl
von Kurzschlußposten
auf, die sich durch das Substrat erstrecken, um den Nutzabtastbereich
eines Arrays zu erweitern.
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Die US-A-4,367,474 bezieht sich auf
eine sondengespeiste Mikrostreifenantenne mit selektiv schaltbaren
Kurzschlußposten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden bereitgestellt, um die oben beschriebenen Probleme
zu überwinden,
und liefern eine Oberflächenbefestigungsantenne,
bei der die Antennenverstärkung
ohne Änderungen
der Größe der Antenne
verbessert werden kann, sowie eine Kommunikationsvorrichtung, die
diese umfaßt.
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Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gemäß Patentanspruch
1 stellt eine Oberflächenbefestigungsantenne
bereit, die folgende Merkmale aufweist: ein Substrat, das aus zumindest
entweder einem dielektrischen Material und/oder einem magnetischen
Material hergestellt ist, wobei das Substrat eine Form eines im
wesentlichen rechteckigen Prismas aufweist und eine erste Hauptoberfläche und
eine zweite Hauptoberfläche
aufweist; eine Masseelektrode, die auf der ersten Hauptoberfläche des
Substrats angeordnet ist; eine Strahlungselektrode, die eine Streifenform
aufweist und zumindest auf der zweiten Hauptoberfläche des Substrats
angeordnet ist; eine Speisungselektrode, die auf zumindest einer
Oberfläche
des Substrats angeordnet ist; und wobei die Strahlungselektrode
einen offenen Endabschnitt und eine Mehrzahl von geerdeten Endabschnitten
aufweist, wobei der offene Endabschnitt nahe bei der Speisungselektrode,
mit einem Zwischenraum zwischen denselben, auf dem Substrat angeordnet
ist, und wobei die Mehrzahl von geerdeten Endabschnitten jeweils
auf verschiedenen Abschnitten des Substrats mit der Masseelektrode verbunden
sind.
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Bei der oben beschriebenen Oberflächenbefestigungsantenne
sind die Mehrzahl von geerdeten Endabschnitten jeweils auf verschiedenen
Endoberflächen
des Substrats mit der Masseelektrode verbunden.
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Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung schafft eine Kommunikationsvorrichtung,
die die oben beschriebene Oberflächenbefestigungsantenne
umfaßt.
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Gemäß der oben beschriebenen Oberflächenbefestigungsantenne
sind eine Mehrzahl von verzweigten geerdeten Endabschnitten in dem
anderen Ende der Strahlungselektrode vorgesehen, um sich länglich auf
den verschiedenen Endoberflächen des
Substrats zu erstrecken, um jeweils mit der Masseelektrode verbunden
zu sein. Demgemäß wird ein Strom,
der in den jeweiligen geerdeten Endabschnitten der Strahlungselektrode
fließt,
mit der Stromdichte und dem Leiterverlust verringert. Dadurch kann
die Antennenverstärkung
der Oberflächenbefestigungsantenne
ohne Änderungen
der Größe der Antenne verbessert
werden.
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Ferner kann gemäß der oben beschriebenen Kommunikationsvorrichtung
die Kommunikationsqualität
verbessert werden, und die Kosten dessen, daß die Kommunikationsvorrichtung
die Antenne ausschließt,
können
eingespart werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht,
in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente benennen, um eine
doppelte Beschreibung zu vermeiden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Oberflächenbefestigungsantenne gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer Oberflächenbefestigungsantenne gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Oberflächenbefestigungsantenne.
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5 ist
eine Seitenansicht eines geerdeten Endabschnitts der herkömmlichen
Oberflächenbefestigungsantenne,
bei der eine Stromverteilung veranschaulicht ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt
eine Oberflächenbefestigungsantenne
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 1 sind
zwei verzweigte Abschnitte als geerdete Endabschnitte 4b, 4c in
dem anderen Ende der Strahlungselektrode 4 der Oberflächenbefestigungsantenne 10 vorgesehen,
um sich länglich
auf den gegenüberliegenden Endoberflächen des
Substrats zu erstrecken und um jeweils mit der Masseelektrode 3 verbunden
zu sein. Bei 1 bezeichnet
J2 einen in der Strahlungselektrode 4 fließenden elektrischen
Strom.
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Wie oben beschrieben wurde, sind
die verzweigten geerdeten Endabschnitte 4b, 4c der
Strahlungselektrode 4 auf den beiden gegenüberliegenden
Endoberflächen
des Substrats 2 vorgesehen. Ein Strom, obwohl er herkömmlicherweise
lediglich durch den geerdeten Endabschnitt 4b fließt, wird
geteilt und fließt
durch beide geerdeten Endabschnitte 4b, 4c. Die
Stromdichte in den jeweiligen geerdeten Endabschnitten verringert
sich im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Strom lediglich durch
einen geerdeten Endabschnitt fließt, um etwa die Hälfte. Somit
ist der Leiterverlust in den jeweiligen geerdeten Endabschnitten 4b, 4c verringert,
und die Antennenverstärkung
der Oberflächenbefestigungsantenne 10 ist verbessert.
Ferner befindet sich der geerdete Endabschnitt 4b der Oberflächenbefestigungsantenne 10 in
derselben Position wie der der Oberflächenbefestigungsantenne 1,
und der geerdete Abschnitt 4c ist in der dem geerdeten
Endabschnitt 4b gegenüberliegenden
Position vorgesehen. Somit wird verhindert, daß die Entfernungen zwischen
dem offenen Endabschnitt 4a und dem geerdeten Endabschnitt 4b und
zwischen dem offenen Endabschnitt 4a und dem geerdeten
Endabschnitt 4c kurz werden. Obwohl die Oberflächenbefestigungsantenne 10 dieselbe
Größe wie die
herkömmliche
Oberflächenbefestigungsantenne 1 aufweist,
kann somit verhindert werden, daß sich die Resonanzfrequenz
beträchtlich ändert.
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2 zeigt
eine Oberflächenbefestigungsantenne
gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 gezeigt
ist, sind drei verzweigte Abschnitte als geerdete Endabschnitte 4b, 4c und 4d in
dem anderen Ende der Strahlungselektrode 4 der Oberflächenbefestigungsantenne 20 vorgesehen,
um sich länglich
auf drei verschiedenen Endoberflächen
des Substrats 2 zu erstrecken, um mit der Masseelektrode 3 verbunden
zu werden. In 2 bezeichnet
J3 einen durch die Strahlungselektrode 4 fließenden elektrischen
Strom.
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Bei der Oberflächenbefestigungsantenne 20, wie
sie oben beschrieben wurde, können
durch ein Verzweigen des geerdeten Endes der Strahlungselektrode 4 in
drei Abschnitte 4b, 4c und 4d Ströme, die
in den jeweiligen Endabschnitten 4b, 4c und 4d fließen, im
Vergleich zu dem Fall der Oberflächenbefestigungsantenne 10,
wie sie in 1 gezeigt
ist, stärker
verringert werden, und somit kann der Leiterverlust weiter verringert
werden. Die Antennenverstärkung
wird verbessert.
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Infolge des Experiments wurde gezeigt,
daß die
Oberflächenbefestigungsantennen 10, 20 in
dem Fall, in dem die Substrate dieselbe Größe aufwiesen, Antennenverstärkungen
aufwiesen, die im Vergleich zu der Oberflächenbefestigungsantenne 1 um
0,2 dB bzw. 0,7 dB verbessert waren. Somit wurde die Verbesserung
der Antennenverstärkung
bestätigt.
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Bei den oben beschriebenen jeweiligen
Ausführungsbeispielen
ist die Strahlungselektrode in einer breiten geraden Form vorgesehen.
Jedoch kann die Strahlungselektrode auch eine andere Form aufweisen,
beispielsweise die Form der Buchstaben L oder U, eine Mäanderform
oder dergleichen. Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist das Substrat der Oberflächenbefestigungsantenne
aus einem Dielektrikum hergestellt. Es kann jedoch auch ein magnetisches
Material wie beispielsweise Ferrit und dergleichen für das Substrat
verwendet werden.
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3 zeigt
ein Kommunikationsgerät,
das die Oberflächenbefestigungsantenne 10 der
vorliegenden Erfindung umfaßt.
Was eine in 3 gezeigte
Kommunikationsvorrichtung 30 angeht, ist ein Befestigungssubstrat 32 in
einem Gehäuse 31 vorgesehen.
Auf dem Befestigungssubstrat 32 sind eine Masseelektrode 33 und
eine Speisungsleitung 34 vorgesehen. Die Oberflächenbefestigungsantenne 10 ist
in einer Ecke des Befestigungssubstrats 32 befestigt. Der
Speisungsanschluß (nicht
gezeigt) der Oberflächenbefestigungsantenne 10 ist
mit der Speisungsleitung 34 des Befestigungssubstrats 32 verbunden. Die
Speisungsleitung 34 ist durch eine auf dem Befestigungssubstrat 32 vorgesehene
Umschaltschaltung 35 mit einer Sendeschaltung 36 und
einer Empfangsschaltung 37, die auf dem Befestigungssubstrat 32 vorgesehen
sind, verbunden.
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Wie in der obigen Beschreibung zu
erkennen ist, weist die Kommunikationsvorrichtung 30, die
die Oberflächenbefestigungsantenne 10 verwendet,
eine verbesserte Antennenverstärkung
auf. Demnach weist die Kommunikationsvorrichtung 30 hohe
Antirauscheigenschaften auf, und eine Kommunikation kann auf einem
Niedrigsignalpegel erzielt werden. Das heißt, daß die Kommunikationsqualität verbessert
ist. Dagegen können
Spezifikationen des RF (Rauschfaktors) eines Filters und eines Mischer,
sowie das C/N-Verhältnis
(Rauschverhältnis)
eines Oszillators in der Kommunikationsvorrichtung in Anbetracht
der verbesserten Verstärkung
gelockert werden. Somit können
die Kosten von Komponenten mit Ausnahme der Antenne verringert werden.
Somit kann an den Gesamtkosten der Kommunikationsvorrichtung 30 gespart
werden.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsvorrichtung 30 durch Verwendung
der Oberflächenbefestigungsantenne 10,
wie sie in 1 gezeigt
ist, aufgebaut. Die bereitgestellte Kommunikationsvorrichtung, die
durch Verwendung der Oberflächenbefestigungsantenne 20 gemäß 2 konfiguriert ist, stellt
denselben Betriebs/Arbeitseffekt dar wie eine, die die Oberflächenbefestigungsantenne 10 enthält.