EP1168495A2 - Antennenanordnung für Mobilfunktelefone - Google Patents
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- EP1168495A2 EP1168495A2 EP01440162A EP01440162A EP1168495A2 EP 1168495 A2 EP1168495 A2 EP 1168495A2 EP 01440162 A EP01440162 A EP 01440162A EP 01440162 A EP01440162 A EP 01440162A EP 1168495 A2 EP1168495 A2 EP 1168495A2
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- resonance frequency
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- H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
- H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
- H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
- H01Q5/328—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors between a radiating element and ground
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- H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
- H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
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- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
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- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0442—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular tuning means
Definitions
- the invention relates to an antenna arrangement (flat antenna arrangement, plate antenna arrangement, patch antenna arrangement) with a ground plate and a radiator, which is arranged at a distance essentially parallel to the ground plate and is conductively connected to one of its end regions, with the antenna arrangement at a first resonant frequency
- an antenna arrangement flat antenna arrangement, plate antenna arrangement, patch antenna arrangement
- the radiator is connected to the ground plate, there is a voltage minimum and in the area of the other end (free end) of the radiator there is a first voltage maximum.
- Integrated antennas for mobile radio telephones are known, which are based on the principle of the patch antenna.
- the external dimensions of such an antenna module are minimized, for example, by using a folded structure (for example a C patch).
- other structures which enable operation in two defined frequency bands (such as, for example, in the two mobile radio bands of the GSM 900 and GSM 1800 standards). Either two separate emitters are used here, or suitable measures are used to ensure that only one specific emitter part is used at the higher operating frequency. These practices have the disadvantage that the entire available antenna volume is not used, in particular at the higher frequency. This results in a small bandwidth of the antenna.
- the invention has for its object to design an arrangement of the type mentioned in such a way that it is suitable for two frequency ranges and allows a broadband construction.
- a controllable switch element is arranged near the free end of the radiator between the radiator and the ground plate, which is designed such that it is able to produce a connection with low resistance, and that the point at which the switch element is connected to the radiator is arranged in such a way that when the switch element is conductively controlled, the radiator has a desired second resonance frequency that is higher than the first resonance frequency.
- An advantage of the invention is that the entire or almost the entire radiator radiates in both frequency ranges. This enables a relatively large bandwidth even at the higher frequency because a large radiator area is available. There is also an advantage at the lower frequency, because here too the entire area available for the antenna can be used as a radiator. A single point of the radiator can be used for the supply.
- the switch element is arranged in such a way that the second resonance frequency corresponds to approximately twice the first resonance frequency.
- This ratio of the resonance frequencies is well suited for the implementation of a cell phone for two-band operation, for example in the range of GSM900 / GSM1800 or
- the radiator essentially has the configuration of a C, including an approximately C-shaped shape with a non-round, angular shape. This has proven to be beneficial.
- the object of designing such an arrangement in such a way that it is suitable for two frequency ranges and allows a broadband construction is achieved according to the characterizing part of patent claim 4 in that the radiator essentially has the shape of a meander or more successive, zigzag-shaped conductor sections has that at a further, higher resonance frequency there is a voltage minimum or a second voltage maximum at the ends of the radiator mentioned, and that such a location of the radiator is capacitively coupled to the ground plate that opposes the further resonance frequency is reduced to three times the value of the first resonance frequency.
- the radiator has an essentially S-like shape, in which three sections extend approximately in the transverse direction of a rectangular surface surrounding the radiator, two sections each being connected by a total of two connecting sections are. This is a special configuration.
- the capacitance value and said location of the radiator are selected such that the first resonance frequency is reduced less than the second resonance frequency.
- the capacitance value and the connection of the capacitive coupling are selected such that the second resonance frequency corresponds at least roughly to twice the first resonance frequency.
- the suitability for operation in the 900/1800 MHz or 900/1900 MHz bands is advantageous.
- said other point of the radiator, with which the capacitive coupling takes place is in the vicinity of the first voltage maximum on the radiator at the second resonance frequency.
- said other point is approximately 1/3 of the unwound length of the radiator, measured from the connection to the ground plate. In many cases this is a favorable design.
- the invention also relates to a hand-held radio, including transceivers, for at least one of the purposes: voice transmission, data transmission, image transmission, with an antenna, which is characterized in that the antenna is formed by the antenna arrangement according to one of the claims, which is essentially as above are discussed.
- the advantage is that a small design for the device is possible.
- the invention also relates to the use of an antenna arrangement and an embodiment of a handheld radio, as discussed above. According to the invention, only the second (higher) resonance frequency of the antenna arrangement is used during operation. This can result in storage advantages if only the higher frequency band is required, but two-band antennas according to the invention are available.
- the antenna arrangement 1 has a ground plate 2. This is just in the example. At a distance from the ground plate 2, a radiator 3 is arranged for most of its length parallel to the ground plate 2 and kept at a constant distance from the ground plate 2 by suitable means, not shown.
- these means are some spacers made of insulating material arranged between the radiator 3 and the ground plate 2.
- the means called a plate made of dielectric material arranged between the radiator 3 and the ground plate 2.
- the radiator 3 is angled several times in total.
- One end of the part of the radiator 3 which runs parallel to the ground plate 2 is conductively connected to the ground plate 2 over its entire width by a section 3a (short-circuit plate) which extends at right angles to the ground plate 2.
- a section 3b of the radiator 3 adjoins the section 3a
- a section 3c adjoins the section 3b, which runs parallel to a longitudinal edge of the rectangular mass plate 2 in the example, and extends parallel to the section 3b to the section 3b Section 3d
- section 3d adjoins a section 3e at a distance from and parallel to section 3c.
- the sections 3b to 3d form approximately the overall shape of a letter C.
- the free end of the section 3e is close to the short-circuit plate 3a.
- Sections 3b to 3e form a flat, angular, spiral-like arrangement.
- the antenna shown can also be referred to as a flat antenna, plate antenna or patch antenna.
- the entire radiator 3 with the above-mentioned sections 3a to 3e is made in one piece from a thin metal sheet by stamping and bending.
- the radiator is applied as a metallization on the top and an edge surface of the above-mentioned insulating plate made of dielectric material.
- the radiator 3 is fed via a feed line 5, which is arranged at a distance from the short-circuiting plate 3a and is connected to the radiator 3 (in the example, section 3b), the distance being chosen such that a desired wave resistance for the supply results. Since a relatively low characteristic impedance is generally desired (order of 50 Ohm), the feed line 5 is relatively close to the short-circuit plate 3a compared to the total length of the radiator 3.
- the height h corresponding to the length of the short-circuit plate 3a, at which the majority of the radiator 3 is located above the ground plate 2, is small compared to a quarter of the wavelength of the high frequency with which the antenna arrangement 1 is to be operated.
- the above-mentioned low-impedance supply of the feed line 5 is symbolized in FIG. 1 by a coaxial cable 9 which is brought up to the ground plate 2 from below.
- the outer conductor of the coaxial cable 9 is connected to the conductive, visible surface of the ground plate 2, and the central conductor of the coaxial cable 9 is connected to the feed line 5.
- the coaxial cable 9 will often be much shorter than shown or the coaxial cable may possibly be omitted entirely because the electronic circuit to be connected to the antenna arrangement 1 is located directly below the ground plate 2 in embodiments of the invention.
- the ground plate 2 is formed by the largely continuous metallization of a printed circuit board, on the underside of which the circuit components of a printed circuit are located.
- the radiator 3 insofar as the antenna arrangement has been described so far, has a first resonance frequency at which the length 1 of the radiator corresponds to a quarter of the wavelength.
- the dielectric constant of an insulating plate mentioned above are not dealt with here.
- a controllable (in the example electronic) switch arrangement 11 is switched between a point 10 on the radiator 3 and a closely adjacent point 12 on the ground plate 2 a locked state in which it does not allow radio frequency to pass, and a "conductive" state in which it allows radio frequency to pass. The latter state does not have to indicate a direct current connection.
- Point 10 is located near the free end of radiator 3. In the example, point 10 is at the free end of section 3e.
- a control connection of the switch element shown is designated by the reference symbol S.
- the free end of the radiator is practically short-circuited to ground, and the radiator is thus in resonance at a higher resonance frequency f 2 , at which the radiator length corresponds to half the wavelength.
- the frequencies of the lower and the second (higher) resonance frequency behave approximately as 1: 2.
- a precise setting of the upper resonance frequency may require positioning the switch element at a short distance from the end of the radiator. According to the invention, this distance is small, however, in order to use the entire available radiator surface even at the higher resonance frequency.
- the antenna arrangement at the higher resonance frequency mentioned can be regarded as a loop antenna or loop antenna, in which the loop through the radiator, the ground plate located below it and the two conductive connections between the radiator and the ground plate is formed at both ends of the radiator.
- any suitable switch element can be used as the electronic switch element.
- a pin diode or a transistor is provided.
- the switch element When selecting the switch element, the voltage prevailing on the non-conductive switch element and the current flowing through it when the switch element is conductive are to be taken into account.
- the electronic elements mentioned still require a circuit which may have capacitors, resistors and a high-frequency choke and which is known per se to the person skilled in the art.
- an antenna arrangement 41 has a ground plate 42, on which a plastic plate 60 is arranged, which carries a metallization 62.
- the radiator is made in one piece from a thin metal sheet by stamping and bending.
- the distance between the spotlight and the ground plate is ensured by individual spacers made of insulating material.
- the radiator 43 is fed via a feed line 45, which is at a distance from the short-circuit plate 43a and connected to the radiator 43 (in the example, section 43b), the distance being selected such that a desired characteristic impedance for the supply results. Since a relatively low characteristic impedance is generally desired (order of magnitude 50 ohms), the feed line 45 is relatively close to the short-circuit plate 43a compared to the total length of the radiator 43.
- the height h corresponding to the length of the short-circuit plate 43a, at which the majority of the radiator 43 is located above the ground plate 42, is small compared to a quarter of the wavelength of the high frequency with which the antenna arrangement 41 is to be operated.
- the above-mentioned low-impedance supply of the supply line 45 is symbolized in FIG. 2 by a coaxial cable 49, which is led from below to the ground plate 42.
- the outer conductor of the coaxial cable 49 is connected to the conductive visible surface of the ground plate 42, and the central conductor of the coaxial cable 49 is connected to the feed line 45.
- the configuration of the radiator 43 has essentially the shape of an S or a meander.
- the part of the radiator 43 which adjoins the short-circuit plate 43a consists of a wide, long region 43b, which is adjoined by a short, narrow region 43c, which is again followed by a long, broad region 43d, and this is followed by a short, narrow region 43e and finally long wide area 43f.
- the regions 43b, 43d and 43f are each of the same size, and the regions 43c and 43e are also identical to one another.
- the meander shape is formed by two slots 44 which penetrate a rectangle from two sides. The wide areas each have a low inductance per unit length, while the narrow areas have a larger inductance per unit length.
- the developed length 1 of the radiator measured from the connection point between the short-circuit plate 43a and the ground plate 42 to the free end, corresponds to approximately a quarter wavelength at this lower resonance frequency.
- the developed length is somewhat shorter than the length that results when you measure the length exactly in the middle of the individual sections of the radiator.
- the radiator is at ⁇ / 4 resonance at a lower resonance frequency, but the measured length of the radiator can only be brought into consideration at the lower resonance frequency in consideration of the dielectric constant of the plastic plate in accordance with the stated length ⁇ / 4.
- operation of the antenna arrangement in different frequency bands is possible.
- the arrangement has a first resonance frequency at which the length of the radiator corresponds to approximately a quarter of the wavelength and one next higher resonance frequency at which the length of the radiator corresponds to 3/4 of the wavelength of the higher resonance frequency.
- FIG. 3 This is shown in FIG. 3.
- a capacitor 65 is now switched on between a point 47 on the radiator 43, which is approximately 1/3 of the radiator length away from the connection between the short-circuit plate 43a and the ground plate 42, and the ground plate.
- this capacitor which is permanently connected to the circuit, that is to say cannot be switched, has a lower voltage in the case of the ⁇ / 4 resonance than in the case of the 3/4- ⁇ resonance, if one assumes the same high-frequency amplitude in both cases.
- This capacitor therefore influences the antenna arrangement less at the low resonance frequency than at the higher resonance frequency.
- This arrangement is therefore suitable for changing the originally existing frequency ratio 1: 3 between the two resonance frequencies, so that, for example, as in the case just mentioned for GSM radio telephones, a ratio of approximately 1: 2 results.
- the low capacitive load which is also brought about at the low resonance frequency can be taken into account in the design of the antenna arrangement by making the entire radiator somewhat shorter from the start than would be the case without the presence of the capacitor at the low resonance frequency.
- a capacitor 69 is also connected to the free end of the radiator 43 between it and the ground plate.
- the capacitor 69 is also effective at the lower resonance frequency or when operating in the lower frequency band (GSM900 in the example above). Care must be taken here that the capacitor is chosen to be so small in terms of its capacitance value that excessive currents do not flow during operation of the low frequency band, which could reduce the lower resonance frequency of the antenna arrangement in a disruptive manner.
- the connections for the capacitors 65 and 69 are provided in the area of the same edge of the radiator 43 or the plastic plate 60.
- the size of the capacitor at the free end of the radiator 43 is dimensioned such that at the higher resonance frequency a certain high-frequency current flows through this capacitor, so that the part of the radiator adjacent to the free end contributes to the emission of high frequency and reception. If the free end were actually left completely free, the high-frequency currents flowing in its vicinity would possibly be very much smaller (depending on the specific construction and operating details), so that in this end region the radiator is hardly effective when operating in the region of the higher resonance frequency would. This would result in less radiator surface being effective at or near the higher resonance frequency, and this could undesirably reduce the bandwidth of the antenna arrangement.
- the widest possible range is e.g. desirable because the radiation of the antenna could be influenced by a hand holding the mobile phone.
- the sending and receiving on one band does not take place on the same frequency, but in two subbands that are separated from each other by a gap, whereby at least the goal should be achieved that within the transmitting band on the one hand and within the receiving band on the other hand, such a wide bandwidth is available that with as few switching operations as possible depending on the transmission frequency actually used and correspondingly depending on the respective reception frequency.
- Different adjustments are necessary for the transmission band on the one hand and the reception band on the other hand because the bandwidth for these two operating modes is insufficient overall.
- the invention does not change this, however, it does provide a construction that is within the transmission band on the one hand and within the reception band on the other hand is relatively broadband.
- the distance between the connection of the capacitor 65 on the radiator and the capacitor 69 on the radiator is approximately ⁇ / 2 at the higher resonance frequency. The linear distance between these two connections is much shorter.
- the meandering or S-shaped configuration of the radiator also has the advantage that both the capacitor 65 and the capacitor 69 can be connected to the radiator 43 near an edge of the top of the plastic plate 60.
- FIG. 4 shows a simple illustration of a partially broken open handheld radio 90, namely a mobile radio telephone, which contains the antenna arrangement 1 of FIG. 1 described above as the antenna.
- the short-circuiting plate 3a is arranged towards the upper end of the housing of the radio telephone.
- the handheld radio is designed for the areas GSM900 and GSM1800.
- the antenna arrangement is completely housed inside the housing of the radio telephone, so it is an integrated antenna.
- FIG. 5 shows a simple illustration of a partially broken open handheld radio 95, namely a mobile radio telephone which contains the antenna arrangement 41 of FIG. 2 described above as the antenna.
- the short circuit plate 43a is arranged toward the upper end of the housing of the radio telephone.
- the handheld radio is in the example for the areas GSM900 and GSM1800.
- the antenna arrangement is completely housed inside the housing of the radio telephone, so it is an integrated antenna.
- the radiator occupies a space of approximately 5 cm ⁇ 4 cm ⁇ 0.5 cm (the latter is the length of the short-circuit plate).
- the antenna arrangement for both frequency bands is supplied at the same circuit point, namely at the connection point of the supply line 5 or 45 with the radiator.
- the frequency ranges for GSM900 are around 880 to 960 MHz, for GSM1800 around 1710 to 1880 MHz, for GSM1900 around 1850 to 1990 MHz.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung (Flachantennenanordnung, Plattenantennenanordnung, Patchantennenanordnung) mit einer Masseplatte und einem Strahler, der in einem Abstand im wesentlichen parallel zur Masseplatte angeordnet ist und mit einem seiner Endbereiche mit dieser leitend verbunden ist, wobei bei einer ersten Resonanzfrequenz der Antennenanordnung an der Verbindung des Strahlers mit der Masseplatte ein Spannungsminimum vorhanden ist und im Bereich des anderen Endes (freies Ende) des Strahlers ein erstes Spannungsmaximum vorhanden ist.
- Bekannt sind integrierte Antennen für Mobilfunktelefone, die auf dem Prinzip der Patch-Antenne basieren. Die äußeren Abmessungen eines solchen Antennenmoduls werden in bestehenden Applikationen beispielsweise dadurch minimiert, dass eine gefaltete Struktur (z.B. C-Patch) verwendet wird. Neben der einfach resonanten Ausführung (ein einziges Betriebsfrequenzband) sind auch weitere Strukturen bekannt, die den Betrieb in zwei definierten Frequenzbändern (wie z.B. in den beiden Mobilfunkbändern des GSM900- und des GSM1800-Standards) ermöglichen. Hier werden entweder zwei getrennte Strahler verwendet oder es wird durch geeignete Maßnahmen erreicht, dass bei der höheren Betriebsfrequenz nur ein bestimmter Strahlerteil verwendet wird. Diese Vorgehensweisen bergen den Nachteil, dass insbesondere bei der höheren Frequenz nicht das gesamte zur Verfügung stehende Antennenvolumen genutzt wird. Hieraus resultiert eine geringe Bandbreite der Antenne.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sie für zwei Frequenzbereiche geeignet ist und eine breitbandige Konstruktion erlaubt.
- Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass nahe dem freien Ende des Strahlers ein steuerbares Schalterelement zwischen dem Strahler und der Masseplatte angeordnet ist, das derart ausgebildet ist, dass es eine Verbindung mit niedrigem Widerstand herzustellen in der Lage ist, und dass die Stelle, an der das Schalterelement mit dem Strahler verbunden ist, derart angeordnet ist, dass bei leitend gesteuertem Schalterelement der Strahler eine gegenüber der ersten Resonanzfrequenz höhere, gewünschte zweite Resonanzfrequenz hat.
- Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass bei beiden Frequenzbereichen der gesamte oder nahezu der gesamte Strahler strahlt. Dadurch ist auch bei der höheren Frequenz eine relativ große Bandbreite möglich, weil eine große Strahlerfläche zur Verfügung steht. Auch bei der niedrigeren Frequenz besteht ein Vorteil, weil auch hier die ganze für die Antenne insgesamt verfügbare Fläche als Strahler nutzbar ist. Zur Speisung kann ein einziger Punkt des Strahlers verwendet werden.
- Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schalterelement derart angeordnet ist, dass die zweite Resonanzfrequenz etwa dem zweifachen der ersten Resonanzfrequenz entspricht. Dieses Verhältnis der Resonanzfrequenzen eignet sich gut für die Verwirklichung eines Mobiltelefons für Zweibandbetrieb, etwa im Bereich von GSM900/GSM1800 oder Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat der Strahler im wesentlichen die Konfiguration eines C, unter Einschluss einer etwa C-förmigen Gestalt mit einer nicht-runden, eckigen Form. Dies hat sich als günstig erwiesen.
- Ausgehend von der eingangs beschriebenen Antennenanordnung wird die Aufgabe, eine derartige Anordnung so auszubilden, dass sie für zwei Frequenzbereiche geeignet ist und eine breitbandige Konstruktion erlaubt, gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 4 dadurch gelöst, dass der Strahler im wesentlichen die Form eines Mäanders oder mehrerer aufeinanderfolgender, zickzack-förmig angeordneter Leiterabschnitte hat, dass bei einer weiteren, höheren Resonanzfrequenz an den genannten Enden des Strahlers ein Spannungsminimum beziehungsweise ein zweites Spannungsmaximum vorhanden ist, und dass eine derartige Stelle des Strahlers mit der Masseplatte kapazitiv gekoppelt ist, dass die weitere Resonanzfrequenz gegenüber dem dreifachen Wert der ersten Resonanzfrequenz verringert ist. Es handelt sich hier um Konfigurationen des Strahlers, die im Einzelfall gegenüber einer C-Konfiguration Vorteile aufweisen können. Ein Vorteil liegt darin, dass bei beiden Frequenzbereichen der gesamte oder nahezu der gesamte Strahler strahlt. Dadurch ist auch bei der höheren Frequenz eine relativ große Bandbreite möglich, weil eine große Strahlerfläche zur Verfügung steht. Auch bei der niedrigeren Frequenz besteht ein Vorteil, weil auch hier die ganze für die Antenne insgesamt verfügbare Fläche als Strahler nutzbar ist. Zur Speisung kann ein einziger Punkt des Strahlers verwendet werden.
- Bei einer Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 hat der Strahler im wesentlichen eine S-ähnliche Form, bei der drei Abschnitte sich etwa in Querrichtung einer den Strahler umschließenden Rechteckfläche erstrecken, wobei je zwei Abschnitte durch insgesamt zwei Verbindungsabschnitte verbunden sind. Dies ist eine spezielle Konfiguration.
- Bei einer Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 sind der Kapazitätswert und die genannte Stelle des Strahlers derart gewählt, dass die erste Resonanzfrequenz weniger stark verringert wird als die zweite Resonanzfrequenz. Von Vorteil ist, dass die Antenne in ihren Abmessungen klein gehalten werden kann.
- Bei einer Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 sind der Kapazitätswert und der Anschluss der kapazitiven Kopplung derart gewählt, dass die zweite Resonanzfrequenz mindestens in grober Näherung dem doppelten der ersten Resonanzfrequenz entspricht. Von Vorteil ist die Eignung zum Betrieb in den Bändern 900 / 1800 MHz oder 900/1900 MHz.
- Bei einer Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 liegt die genannte andere Stelle des Strahlers, mit der die kapazitive Kopplung erfolgt, in der Nähe des ersten Spannungsmaximums auf dem Strahler bei der zweiten Resonanzfrequenz. Von Vorteil ist eine besonders starke Verringerung der zweiten Resonanzfrequenz bei einer geringen Reduzierung der ersten Resonanzfrequenz.
- Bei einer Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 liegt die genannte andere Stelle etwa bei 1/3 der abgewickelten Länge des Strahlers, gemessen ab der Verbindung mit der Masseplatte. Dies ist eine in vielen Fällen günstige Bemessung.
- Die Erfindung betrifft auch ein Handfunkgerät, unter Einschluss von Transceivern, für mindestens einen der Zwecke: Sprachübertragung, Datenübertragung, Bildübertragung, mit einer Antenne, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antenne durch die Antennenanordnung nach einem der Ansprüche gebildet ist, die im wesentlichen oben besprochen sind. Von Vorteil ist, dass eine kleine Bauform für das Gerät möglich.
- Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer Antennenanordnung und eine Ausgestaltung eines Handfunkgeräts, wie oben besprochen. Dabei wird erfindungsgemäß lediglich die zweite (höhere) Resonanzfrequenz der Antennenanordnung im Betrieb benutzt. Dadurch können sich Lagerhaltungsvorteile ergeben, wenn nur das höhere Frequenzband benötigt wird, jedoch erfindungsgemäße Zweibandantennen verfügbar sind.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Antennenanordnung mit einem Schalterelement,
- Fig. 2 eine Ansicht einer weiteren Antennenanordnung mit zwei Kondensatoren,
- Fig. 3 eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung über die Länge des Strahlers der Antenne gemäß Figur 2, aber ohne Kondensatoren, bei zwei Resonanzfrequenzen,
- Fig. 4 eine Ansicht eines Hand-Funktelefon-Geräts mit Antenne nach Fig. 1,
- Fig. 5 eine Ansicht eines Hand-Funktelefon-Geräts mit Antenne nach Fig. 2.
- In Figur 1 weist die Antennenanordnung 1 eine Masseplatte 2 auf. Diese ist im Beispiel eben. In einem Abstand von der Masseplatte 2 ist ein Strahler 3 auf dem größten Teil seiner Länge parallel zur Masseplatte 2 angeordnet und durch geeignete nicht dargestellte Mittel in konstantem Abstand von der Masseplatte 2 gehalten.
- Diese Mittel sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel, das bei Fig. 1 verwirklicht wurde, einige zwischen dem Strahler 3 und der Masseplatte 2 angeordnete Abstandshalter aus Isoliermaterial. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die genannten Mittel eine zwischen dem Strahler 3 und der Masseplatte 2 angeordnete Platte aus dielektrischem Material.
- Der Strahler 3 ist insgesamt mehrfach abgewinkelt. Ein Ende des parallel zur Masseplatte 2 verlaufenden Teils des Strahlers 3 ist durch einen Abschnitt 3a (Kurzschlussplatte), der rechtwinklig zur Masseplatte 2 verläuft, auf seiner gesamten Breite leitend mit der Masseplatte 2 verbunden. An den Abschnitt 3a schließt sich ein Abschnitt 3b des Strahlers 3 an, rechtwinklig zu diesem verlaufend schließt sich an den Abschnitt 3b ein Abschnitt 3c an, der parallel zu einer Längskante der im Beispiel rechteckigen Masseplatte 2 verläuft, an diesen parallel zum Abschnitt 3b verlaufend ein Abschnitt 3d, und an den Abschnitt 3d schließt sich in einem Abstand vom Abschnitt 3c und parallel zu diesem verlaufend ein Abschnitt 3e an. Die Abschnitte 3b bis 3d bilden insgesamt angenähert die Form eines Buchstaben C. Das freie Ende des Abschnitts 3e ist nahe bei der Kurzschlussplatte 3a. Die Abschnitte 3b bis 3e bilden eine ebene, eckige, spiralähnliche Anordnung. Die gezeigte Antenne kann auch als Flachantenne, Plattenantenne oder Patch-Antenne bezeichnet werden.
- Der gesamte Strahler 3 mit den genannten Abschnitten 3a bis 3e ist bei einer Ausführungsform der Erfindung einstückig aus einem dünnen Metallblech durch Stanzen und Biegen hergestellt. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Strahler als Metallisierung auf der Oberseite und einer Randfläche der obengenannten isolierenden Platte aus dielektrischem Werkstoff aufgebracht.
- Die Speisung des Strahlers 3 erfolgt im Sende- und Empfangsfall über eine Speiseleitung 5, die in einem Abstand von der Kurzschlussplatte 3a angeordnet und mit dem Strahler 3 (im Beispiel dem Abschnitt 3b) verbunden ist, wobei der Abstand so gewählt ist, dass sich ein gewünschter Wellenwiderstand für die Speisung ergibt. Da ein relativ geringer Wellenwiderstand im allgemeinen gewünscht ist (Größenordnung 50 Ohm), befindet sich die Speiseleitung 5 im Vergleich zur gesamten abgewickelten Länge des Strahlers 3 relativ dicht bei der Kurzschlussplatte 3a.
- Die der Länge der Kurzschlussplatte 3a entsprechende Höhe h, in der sich der Großteil des Strahlers 3 oberhalb der Masseplatte 2 befindet, ist klein gegenüber einem Viertel der Wellenlänge der Hochfrequenz, mit der die Antennenanordnung 1 betrieben werden soll.
- Die oben erwähnte niederohmige Speisung der Speiseleitung 5 ist in Figur 1 durch ein Koaxialkabel 9 symbolisiert, das von unten her an die Masseplatte 2 herangeführt ist. Der Außenleiter des Koaxialkabels 9 steht mit der leitenden sichtbaren Oberfläche der Masseplatte 2 in Verbindung, und der Mittelleiter des Koaxialkabels 9 ist mit der Speiseleitung 5 in Verbindung.
- In der praktischen Anwendung wird das Koaxialkabel 9 häufig sehr viel kürzer sein als dargestellt oder es kann möglicherweise das Koaxialkabel ganz entfallen, weil sich die mit der Antennenanordnung 1 zu verbindende elektronische Schaltung bei Ausführungsformen der Erfindung unmittelbar unterhalb der Masseplatte 2 befindet. Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist die Masseplatte 2 durch die weitgehend durchgehende Metallisierung einer gedruckten Leiterplatte gebildet, auf deren Unterseite sich die Schaltungskomponenten einer gedruckten Schaltung befinden.
- Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 hat der Strahlers 3, soweit die Antennenanordnung bisher beschrieben wurde, eine erste Resonanzfrequenz, bei der die Länge 1 des Strahlers einem Viertel der Wellenlänge entspricht. Zur Vereinfachung werden hier Abweichungen in der Länge aufgrund der Dielektrizitätszahl einer oben erwähnten Isolierstoffplatte nicht behandelt.
- Um die Antennenanordnung auch bei einer höheren Frequenz als im Bereich der genannten ersten Resonanzfrequenz verwenden zu können, ist zwischen einem Punkt 10 am Strahler 3 und einem dicht benachbarten Punkt 12 an der Masseplatte 2 eine steuerbare (im Beispiel elektronische) Schalteranordnung 11 eingeschaltet, die zwischen einem gesperrten Zustand, in dem sie Hochfrequenz nicht passieren lässt, und einem "leitenden" Zustand, in dem sie Hochfrequenz passieren lässt, umschaltbar ist. Der zuletzt genannte Zustand muss nicht eine gleichstrommäßige Verbindung bezeichnen. Der Punkt 10 befindet sich nahe dem freien Ende des Strahlers 3. Im Beispiel ist der Punkt 10 am freien Ende des Abschnitts 3e. Ein Steueranschluss des gezeigten Schalterelements ist mit dem Bezugszeichen S bezeichnet.
- Wenn das Schalterelement 11 in dem Hochfrequenz durchlassenden Zustand ist, so ist das genannte freie Ende des Strahlers praktisch gegenüber Masse kurzgeschlossen und der Strahler ist somit bei einer höheren Resonanzfrequenz f2 in Resonanz, bei der die Strahlerlänge der halben Wellenlänge entspricht. In diesem Fall verhalten sich im Beispiel der Fig. 1 die Frequenzen der unteren und der zweiten (höheren) Resonanzfrequenz etwa wie 1:2.
- Eine genaue Einstellung der oberen Resonanzfrequenz kann eine Positionierung des Schalterelements in einem geringen Abstand vom Strahlerende erfordern. Erfindungsgemäß ist dieser Abstand aber gering, um auch bei der höheren Resonanzfrequenz die gesamte zur Verfügung stehende Strahlerfläche zu nutzen.
- Während bei der niedrigen Resonanzfrequenz der Strahler im wesentlichen ein λ/4-Strahler über einer leitfähigen Ebene ist, kann die Antennenanordnung bei der genannten höheren Resonanzfrequenz als Schleifenantenne oder Loopantenne angesehen werden, bei der die genannte Schleife durch den Strahler, die unter ihm befindliche Masseplatte und die beiden leitenden Verbindungen zwischen dem Strahler und der Masseplatte an beiden Enden des Strahlers gebildet ist.
- Bezüglich der Konfiguration des Strahlers, wie sie in der Draufsicht zu erkennen ist (im Beispiel der Fig. 1 etwa eine C-förmige Konfiguration) sind Abwandlungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- Als elektronisches Schalterelement kann jedes geeignete Schalterelement verwendet werden. Bei Ausführungsformen der Erfindung ist eine pin-Diode oder ein Transistor vorgesehen. Bei der Auswahl des Schalterelements sind die Spannung, die bei nicht leitendem Schalterelement an diesem herrscht, einerseits, und der Strom, der bei leitendem Schalterelement durch dieses fließt, andererseits zu berücksichtigen. Die genannten elektronischen Elemente benötigen noch eine Beschaltung, die Kondensatoren, Widerstände und eine Hochfrequenzdrossel aufweisen mag und dem Fachmann an sich geläufig ist.
- Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 weist eine Antennenanordnung 41 eine Masseplatte 42 auf, auf der eine Kunststoffplatte 60 angeordnet ist, die eine Metallisierung 62 trägt. Diese bildet den Strahler 43, der auf der Oberfläche dieser Kunststoffplatte gebildet ist, und die zum Strahler gehörende Kurzschlussplatte 43a, die an einer rechtwinklig zur Oberseite verlaufenden Fläche der Kunststoffplatte angeordnet ist und mit der Masseplatte 42 leitend verbunden ist.
- Bei einer anderen Ausführungsform ist der Strahler einstückig aus einem dünnen Metallblech durch Stanzen und Biegen hergestellt. Der Abstand zwischen dem Strahler und der Masseplatte ist dabei durch einzelne Abstandshalter aus Isolierstoff gewährleistet.
- Die Speisung des Strahlers 43 erfolgt im Sende- und Empfangsfall über eine Speiseleitung 45, die in einem Abstand von der Kurzschlussplatte 43a angeordnet und mit dem Strahler 43 (im Beispiel dem Abschnitt 43b) verbunden ist, wobei der Abstand so gewählt ist, dass sich ein gewünschter Wellenwiderstand für die Speisung ergibt. Da ein relativ geringer Wellenwiderstand im allgemeinen gewünscht ist (Größenordnung 50 Ohm), befindet sich die Speiseleitung 45 im Vergleich zur gesamten abgewickelten Länge des Strahlers 43 relativ dicht bei der Kurzschlussplatte 43a.
- Die der Länge der Kurzschlussplatte 43a entsprechende Höhe h, in der sich der Großteil des Strahlers 43 oberhalb der Masseplatte 42 befindet, ist klein gegenüber einem Viertel der Wellenlänge der Hochfrequenz, mit der die Antennenanordnung 41 betrieben werden soll.
- Die oben erwähnte niederohmige Speisung der Speiseleitung 45 ist in Figur 2 durch ein Koaxialkabel 49 symbolisiert, das von unten her an die Masseplatte 42 herangeführt ist. Der Außenleiter des Koaxialkabels 49 steht mit der leitenden sichtbaren Oberfläche der Masseplatte 42 in Verbindung, und der Mittelleiter des Koaxialkabels 49 ist mit der Speiseleitung 45 in Verbindung.
- Die Konfiguration des Strahlers 43, wie sie sich in der Draufsicht darstellt, hat im wesentlichen die Form eines S oder eines Mäanders. Hierzu besteht der sich an die Kurzschlussplatte 43a anschließende Teil des Strahlers 43 aus einem breiten langen Bereich 43b, an den sich ein kurzer schmaler Bereich 43c anschließt, dem wieder ein langer breiter Bereich 43d folgt, und diesem folgt ein kurzer schmaler Bereich 43e und schließlich ein langer breiter Bereich 43f. Die Bereiche 43b, 43d und 43f haben jeweils die gleiche Größe, auch die Bereiche 43c und 43e sind untereinander gleich. Die Mäanderform wird durch zwei Schlitze 44 gebildet, die in ein Rechteck von zwei Seiten her eindringen. Die breiten Bereiche haben jeweils eine geringe Induktivität pro Längeneinheit, die schmalen Bereiche demgegenüber eine größere Induktivität pro Längeneinheit.
- Bei der gewünschten unteren Resonanzfrequenz entspricht die abgewickelte Länge 1 des Strahlers, gemessen vom Verbindungspunkt zwischen der Kurzschlussplatte 43a und der Masseplatte 42 bis zum freien Ende, etwa einer viertel Wellenlänge bei dieser unteren Resonanzfrequenz. Die abgewickelte Länge ist etwas kürzer als die Länge, die sich ergibt, wenn man jeweils genau in der Mitte der einzelnen Abschnitte des Strahlers die Länge misst.
- Der Strahler ist bei einer unteren Resonanzfrequenz in λ/4-Resonanz, wobei aber die gemessene Länge des Strahlers erst unter Berücksichtigung der Dielektrizitätszahl der Kunststoffplatte in Übereinstimmung mit der genannten Länge λ/4 bei der unteren Resonanzfrequenz zu bringen ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist ein Betrieb der Antennenanordnung in unterschiedlichen Frequenzbändern möglich.
- Wenn der Strahler 43 zunächst nur in Zusammenhang mit der Masseplatte 42 betrachtet wird, also mit dem Strahler in Verbindung stehende kapazitiven Elemente außer Betracht bleiben, so hat die Anordnung eine erste Resonanzfrequenz, bei der die Länge des Strahlers etwa einem Viertel der Wellenlänge entspricht und eine nächst höhere Resonanzfrequenz, bei der die Länge des Strahlers 3/4 der Wellenlänge der höheren Resonanzfrequenz entspricht.
- Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Bei beiden genannten Resonanzfrequenzen ist am kurzschlussseitigen Ende des Strahlers ein Spannungsminimum, am freien Ende des Strahlers ein Spannungsmaximum. Eine derartige Anordnung ist nicht in dieser Form verwendbar, wenn die Antennenanordnung in zwei Frequenzbereichen betrieben werden soll, die sich ganz grob um den Faktor 2 unterscheiden, wie dies beispielsweise bei den Bereichen GSM900 und GSM1800 einerseits oder GSM900 und GSM1900 andererseits für Mobiltelefone (mobile Funktelefone) oder tragbare Telefone gefordert wird. Gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist nun zwischen einem Punkt 47 am Strahler 43, der von der Verbindung zwischen der Kurzschlussplatte 43a und Masseplatte 42 aus gemessen etwa 1/3 der Strahlerlänge entfernt liegt, und der Masseplatte ein Kondensator 65 eingeschaltet.
- Wie Fig. 3 erkennen lässt, liegt an diesem Kondensator, der permanent mit der Schaltung verbunden ist, also nicht schaltbar ist, im Fall der λ/4-Resonanz eine geringere Spannung an als im Fall der 3/4-λ-Resonanz, wenn man in beiden Fällen von der gleichen Hochfrequenz-Amplitude ausgeht. Dieser Kondensator beeinflusst daher bei der niedrigen Resonanzfrequenz die Antennenanordnung weniger als bei der höheren Resonanzfrequenz. Daher ist diese Anordnung geeignet, das ursprünglich vorhandene Frequenzverhältnis 1:3 zwischen den beiden Resonanzfrequenzen zu ändern, so dass sich beispielsweise, wie in dem soeben genannten Fall für GSM-Funktelefone genannt, etwa ein Verhältnis von 1:2 ergibt. Die auch bei der niedrigen Resonanzfrequenz bewirkte geringe kapazitive Belastung kann beim Entwurf der Antennenanordnung dadurch berücksichtigt werden, dass der gesamte Strahler von Anfang an etwas kürzer gemacht wird, als dies ohne Vorhandensein des Kondensators bei der niedrigen Resonanzfrequenz der Fall sein müsste.
- Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist auch am freien Ende des Strahlers 43 zwischen diesem und der Masseplatte ein Kondensator 69 angeschlossen. Der Kondensator 69 ist auch bei der niedrigeren Resonanzfrequenz bzw. bei dem Betrieb im niedrigeren Frequenzband (im obigen Beispiel GSM900) wirksam. Hier muss darauf geachtet werden, dass der Kondensator hinsichtlich seines Kapazitätwerts so klein gewählt ist, dass nicht zu große Ströme im Betrieb des niedrigen Frequenzbandes fließen, die die untere Resonanzfrequenz der Antennenanordnung in störender Weise erniedrigen könnten.
- Die Anschlüsse für die Kondensatoren 65 und 69 sind im Bereich der selben Kante des Strahlers 43 bzw. der Kunststoffplatte 60 vorgesehen. Die Größe des Kondensators am freien Ende des Strahlers 43 ist so bemessen, dass bei der höheren Resonanzfrequenz über diesen Kondensator noch ein gewisser Hochfrequenzstrom fließt, so dass der dem freien Ende benachbarte Teil des Strahlers zur Abstrahlung von Hochfrequenz und zum Empfang beiträgt. Würde das freie Ende tatsächlich völlig frei gelassen, so würden die in dessen Nähe fließenden Hochfrequenzströme möglicherweise (je nach den konkreten Konstruktions- und Betriebseinzelheiten) sehr viel kleiner sein, so dass in diesem Endbereich der Strahler beim Betrieb im Bereich der höheren Resonanzfrequenz kaum mehr wirksam wäre. Dies würde dazu führen, dass weniger Strahlerfläche insgesamt bei der höheren Resonanzfrequenz oder in deren Nähe wirksam ist und dies könnte in unerwünschter Weise die Bandbreite der Antennenanordnung verringern. Eine möglichst große Bandbreite ist z.B. erwünscht, weil die Abstrahlung der Antenne durch eine das mobile Telefon haltende Hand beeinflusst werden könnte.
- Andererseits findet das Senden und Empfangen auf einem Band (z.B. GSM1800) nicht auf der gleichen Frequenz statt, sondern in zwei Teilbändern, die voneinander durch eine Lücke getrennt sind, wobei wenigstens das Ziel erreicht werden sollte, dass innerhalb des Sendebands einerseits und innerhalb des Empfangsbands andererseits eine so große Bandbreite zur Verfügung steht, dass mit möglichst wenig Umschaltvorgängen in Abhängigkeit von der jeweils tatsächlich benutzten Sendefrequenz und entsprechend in Abhängigkeit von der jeweiligen Empfangsfrequenz ausgekommen werden kann. Für das Sendeband einerseits und das Empfangsband andererseits sind unterschiedliche Anpassungen erforderlich, weil die Bandbreite für diese beiden Betriebsarten insgesamt nicht ausreicht. Daran ändert auch die Erfindung nichts, sie stellt jedoch eine Konstruktion bereit, die innerhalb des Sendebands einerseits und innerhalb des Empfangsbands andererseits relativ breitbandig ist.
- Entlang des Strahlers 43 der Fig. 2 gemessen, beträgt der Abstand zwischen dem Anschluss des Kondensators 65 am Strahler und des Kondensators 69 am Strahler bei der höheren Resonanzfrequenz etwa λ/2. Die Entfernung in der Luftlinie zwischen diesen zwei genannten Anschlüssen ist sehr viel kürzer.
- Bei der Anordnung nach Fig. 2 hat die mäanderförmige oder S-förmige Konfiguration des Strahlers noch den Vorteil, dass sowohl der Kondensator 65 als auch der Kondensator 69 in der Nähe einer Kante der Oberseite der Kunststoffplatte 60 mit dem Strahler 43 verbunden werden können. Hierbei kann es zweckmäßig sein, zur Herstellung von Anschlusspunkten die den Strahler bildende Metallschicht bis an die Kante der oberen Fläche der Kunststoffplatte 60 heran zu führen, oder möglicherweise auch über die Kante hinweg etwas nach unten in Richtung auf die Masseplatte 42 zu zu führen.
- Figur 4 zeigt in einer einfachen Darstellung ein teilweise aufgebrochen Handfunkgerät 90, nämlich ein mobiles Funktelefon, das als Antenne die oben beschriebene Antennenanordnung 1 der Fig. 1 enthält. Die Kurzschlussplatte 3a ist zum oberen Ende des Gehäuses des Funktelefons hin angeordnet. Das Handfunkgerät ist im Beispiel für die Bereiche GSM900 und GSM1800 ausgelegt. Die Antennenanordnung ist völlig im Inneren des Gehäuses des Funktelefons untergebracht, es handelt sich somit um eine integrierte Antenne.
- Figur 5 zeigt in einer einfachen Darstellung ein teilweise aufgebrochen Handfunkgerät 95, nämlich ein mobiles Funktelefon, das als Antenne die oben beschriebene Antennenanordnung 41 der Fig. 2 enthält. Die Kurzschlussplatte 43a ist zum oberen Ende des Gehäuses des Funktelefons hin angeordnet. Das Handfunkgerät ist im Beispiel für die Bereiche GSM900 und GSM1800 ausgelegt. Die Antennenanordnung ist völlig im Inneren des Gehäuses des Funktelefons untergebracht, es handelt sich somit um eine integrierte Antenne.
- Bei speziellen Ausführungsbeispielen der Antennenanordnungen nach Fig. 1 und 2 für ein Funktelefon für die Bereiche GSM900 und GSM1800 nimmt der Strahler einen Raum von etwa 5 cm x 4 cm x 0,5 cm (letzteres ist die Länge der Kurzschlussplatte) ein.
- Hervorzuheben ist auch, dass bei allen Ausführungsbeispielen die Speisung der Antennenanordnung für beide Frequenzbänder am selben Schaltungspunkt, nämlich am Verbindungspunkt der Speiseleitung 5 bzw. 45 mit dem Strahler, erfolgt.
- Die Frequenzbereiche liegen für GSM900 bei etwa 880 bis 960 MHz, für GSM1800 bei etwa 1710 bis 1880 MHz, für GSM1900 bei etwa 1850 bis 1990 MHz.
Claims (13)
- Flachantennenanordnung (Plattenantennenanordnung, Patch-Antennenanordnung) mit einer Masseplatte und einem Strahler, der in einem Abstand im wesentlichen parallel zur Masseplatte angeordnet ist und mit einem seiner Endbereich mit dieser leitend verbunden ist, wobei bei einer ersten (niedrigeren) Resonanzfrequenz der Antennenanordnung an der Verbindung des Strahlers mit der Masseplatte ein Spannungsminimum vorhanden ist und im Bereich des anderen Endes (freies Ende) des Strahlers ein erstes Spannungsmaximum vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass nahe dem freien Ende des Strahlers (3) ein steuerbares Schalterelement (11) zwischen dem Strahler (3) und der Masseplatte (2) angeordnet ist, das derart ausgebildet ist, dass es eine Verbindung mit niedrigem Widerstand herzustellen in der Lage ist, und dass die Stelle, an der das Schalterelement mit dem Strahler (3) verbunden ist, derart angeordnet ist, dass bei leitend gesteuertem Schalterelement (11) der Strahler (3) eine gegenüber der ersten Resonanzfrequenz höhere, gewünschte zweite Resonanzfrequenz hat. - Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalterelement (11) derart angeordnet ist, dass die zweite Resonanzfrequenz etwa dem zweifachen der ersten Resonanzfrequenz entspricht.
- Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler (3) im wesentlichen die Konfiguration eines C hat.
- Flachantennenanordnung (Plattenantennenanordnung, Patch-Antennenanordnung) mit einer Masseplatte und einem Strahler, der in einem Abstand im wesentlichen parallel zur Masseplatte angeordnet ist und mit einem seiner Endbereiche mit dieser leitend verbunden ist, wobei bei einer ersten (niedrigeren) Resonanzfrequenz der Antennenanordnung an der Verbindung des Strahlers mit der Masseplatte ein Spannungsminimum vorhanden ist und im Bereich des anderen Endes des Strahlers ein erstes Spannungsmaximum vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Strahler (43) im wesentlichen die Form eines Mäanders oder mehrerer aufeinanderfolgender, zickzack-förmig angeordneter Leiterabschnitte hat, dass bei einer weiteren, höheren Resonanzfrequenz an den genannten Enden des Strahlers (43) ein Spannungsminimum beziehungsweise ein zweites Spannungsmaximum vorhanden ist, und dass eine derartige Stelle (47) des Strahlers mit der Masseplatte (42) kapazitiv gekoppelt ist, dass die weitere Resonanzfrequenz gegenüber dem dreifachen Wert der ersten Resonanzfrequenz verringert ist. - Antennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler (43) im wesentlichen eine S-ähnliche Form hat, bei der drei Abschnitte sich etwa in Querrichtung einer den Strahler umschließenden Rechteckfläche erstrecken, wobei je zwei Abschnitte durch insgesamt zwei Verbindungsabschnitte (Bereiche 43c, 43e) verbunden sind.
- Antennenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapazitätswert und die genannte Stelle (47) des Strahlers (43) derart gewählt sind, dass die erste Resonanzfrequenz weniger stark verringert wird als die zweite Resonanzfrequenz.
- Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapazitätswert und der Anschluss der kapazitiven Kopplung derart gewählt sind, dass die zweite Resonanzfrequenz mindestens in grober Näherung dem doppelten der ersten Resonanzfrequenz entspricht.
- Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Stelle (47) des Strahlers (43), mit der die kapazitive Kopplung erfolgt, in der Nähe des ersten Spannungsmaximums auf dem Strahler bei der zweiten Resonanzfrequenz liegt.
- Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Stelle (47) etwa bei 1/3 der abgewickelten Länge des Strahlers (43), gemessen ab der Verbindung mit der Masseplatte (42), liegt.
- Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des Strahlers (43) eine weitere kapazitive Kopplung mit der Masseplatte (42) vorgesehen ist.
- Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speisung (Speiseleitung 5, 45) der Antennenanordnung für mehrere Frequenzbänder an dem selben Anschluss am Strahler (3, 43) vorgesehen ist.
- Handfunkgerät, unter Einschluss von Transceivern, für mindestens einen der Zwecke: Sprachübertragung, Datenübertragung, Bildübertragung, mit einer Antenne, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne durch die Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.
- Verwendung einer Antennenanordnung oder Ausgestaltung eines Handfunkgeräts nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die zweite (höhere) Resonanzfrequenz der Antennenanordnung im Betrieb benutzt wird.
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HU (1) | HUP0102316A3 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005045993A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Planar inverted f antennas including current nulls between feed and ground couplings and related communications devices |
EP1881554A1 (de) * | 2006-07-07 | 2008-01-23 | LG Electronics Inc. | Antenne und ihre Verwendung in einem mobilen Terminal |
WO2009156805A1 (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Antenna device |
WO2010110722A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-30 | Laird Technologies Ab | Antenna device and portable radio communication device comprising such an antenna device |
US8108021B2 (en) | 2010-05-27 | 2012-01-31 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Communications structures including antennas with filters between antenna elements and ground sheets |
EP2466681A3 (de) * | 2010-12-17 | 2012-07-04 | HTC Corporation | Tragbare Vorrichtung und Planarantenne dafür |
US8456366B2 (en) | 2010-04-26 | 2013-06-04 | Sony Corporation | Communications structures including antennas with separate antenna branches coupled to feed and ground conductors |
EP2733784A1 (de) * | 2012-11-19 | 2014-05-21 | Fujitsu Limited | Planare umgedrehte F-Antenne |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2825836B1 (fr) * | 2001-06-08 | 2005-09-23 | Centre Nat Rech Scient | Antenne resonante omnidirectionnelle |
JP2004096572A (ja) | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Uniden Corp | 屋内移動通信装置 |
US7015863B2 (en) * | 2002-12-17 | 2006-03-21 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Multi-band, inverted-F antenna with capacitively created resonance, and radio terminal using same |
US6903686B2 (en) * | 2002-12-17 | 2005-06-07 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Multi-branch planar antennas having multiple resonant frequency bands and wireless terminals incorporating the same |
GB2396484A (en) * | 2002-12-19 | 2004-06-23 | Nokia Corp | Reducing coupling between different antennas |
US6756946B1 (en) * | 2003-04-25 | 2004-06-29 | Inpaq Technology Co., Ltd. | Multi-loop antenna |
US20050035909A1 (en) * | 2003-08-16 | 2005-02-17 | Lin Wen Hsiung | Card device having S-shaped printed antenna |
US20050035908A1 (en) * | 2003-08-16 | 2005-02-17 | Lin Wen Hsiung | Card device having T-shaped printed antenna |
US7505740B2 (en) * | 2003-08-26 | 2009-03-17 | Motorola, Inc. | System and apparatus for antenna identification and control |
FR2870047B1 (fr) * | 2004-05-04 | 2006-07-14 | Telediffusion Fse | Antenne de sol a boucle rayonnant en ondes kilometriques ou hectometriques |
US6970137B1 (en) * | 2004-06-15 | 2005-11-29 | Nokia Corporation | Method and device for loading planar antennas |
US7928914B2 (en) * | 2004-06-21 | 2011-04-19 | Motorola Mobility, Inc. | Multi-frequency conductive-strip antenna system |
KR100693416B1 (ko) * | 2004-09-24 | 2007-03-12 | 엘지전자 주식회사 | 문자 패턴 안테나 |
KR100761931B1 (ko) * | 2004-12-06 | 2007-09-28 | 엘지전자 주식회사 | 방사부가 케이스부 표면에 형성되는 안테나 |
WO2007094111A1 (ja) | 2006-02-14 | 2007-08-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | アンテナ構造およびそれを用いた無線通信装置 |
US20120119955A1 (en) * | 2008-02-28 | 2012-05-17 | Zlatoljub Milosavljevic | Adjustable multiband antenna and methods |
CN101609921A (zh) * | 2008-06-20 | 2009-12-23 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 行动通讯装置 |
US20100001919A1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-01-07 | Joymax Electronics Co., Ltd. | Antenna device having wave collector |
CN101840088A (zh) * | 2009-03-17 | 2010-09-22 | 太瀚科技股份有限公司 | 电磁输入式液晶屏幕 |
US20100321274A1 (en) * | 2009-06-17 | 2010-12-23 | Joymax Electronics Co., Ltd. | Multiple frequency antenna assembly |
JP5275369B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2013-08-28 | 株式会社東芝 | アンテナ装置及び通信装置 |
US20130154895A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-20 | Microsoft Corporation | Integrated antenna structure |
KR101360534B1 (ko) * | 2012-04-27 | 2014-02-12 | 한양대학교 산학협력단 | 안테나 |
US9774074B2 (en) | 2014-09-16 | 2017-09-26 | Htc Corporation | Mobile device and manufacturing method thereof |
CN106329113A (zh) * | 2015-07-01 | 2017-01-11 | 宏碁股份有限公司 | 移动装置 |
JP2017126837A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | 原田工業株式会社 | 複合アンテナ装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU5589873A (en) * | 1972-10-05 | 1974-11-21 | Antenna Eng Australia | Low-profile antennas low-profile antennas |
EP0623967A1 (de) * | 1993-05-06 | 1994-11-09 | NCR International, Inc. | Antennenvorrichtung |
JPH08321716A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
GB2316540A (en) * | 1996-08-21 | 1998-02-25 | Nec Corp | Planar antenna and radio apparatus comprising the same |
WO2000003452A1 (en) * | 1998-07-09 | 2000-01-20 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Printed twin spiral dual band antenna |
EP1052722A2 (de) * | 1999-05-11 | 2000-11-15 | Nokia Mobile Phones Ltd. | Antenne |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW320813B (de) * | 1996-04-05 | 1997-11-21 | Omron Tateisi Electronics Co | |
FI113212B (fi) | 1997-07-08 | 2004-03-15 | Nokia Corp | Usean taajuusalueen kaksoisresonanssiantennirakenne |
SE511068C2 (sv) | 1997-11-06 | 1999-08-02 | Ericsson Telefon Ab L M | Portabel elektronisk kommunikationsanordning med dubbelbandigt antennsystem |
US6204819B1 (en) * | 2000-05-22 | 2001-03-20 | Telefonaktiebolaget L.M. Ericsson | Convertible loop/inverted-f antennas and wireless communicators incorporating the same |
-
2000
- 2000-06-23 DE DE10029733A patent/DE10029733A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-06-01 HU HU0102316A patent/HUP0102316A3/hu unknown
- 2001-06-07 AU AU51808/01A patent/AU5180801A/en not_active Abandoned
- 2001-06-07 JP JP2001172971A patent/JP2002043833A/ja not_active Withdrawn
- 2001-06-08 US US09/875,870 patent/US6542126B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-08 EP EP01440162A patent/EP1168495A3/de not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU5589873A (en) * | 1972-10-05 | 1974-11-21 | Antenna Eng Australia | Low-profile antennas low-profile antennas |
EP0623967A1 (de) * | 1993-05-06 | 1994-11-09 | NCR International, Inc. | Antennenvorrichtung |
JPH08321716A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | アンテナ装置 |
GB2316540A (en) * | 1996-08-21 | 1998-02-25 | Nec Corp | Planar antenna and radio apparatus comprising the same |
WO2000003452A1 (en) * | 1998-07-09 | 2000-01-20 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Printed twin spiral dual band antenna |
EP1052722A2 (de) * | 1999-05-11 | 2000-11-15 | Nokia Mobile Phones Ltd. | Antenne |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 04, 30. April 1997 (1997-04-30) -& JP 08 321716 A (MITSUBISHI ELECTRIC CORP), 3. Dezember 1996 (1996-12-03) * |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005045993A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Planar inverted f antennas including current nulls between feed and ground couplings and related communications devices |
US6980154B2 (en) | 2003-10-23 | 2005-12-27 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Planar inverted F antennas including current nulls between feed and ground couplings and related communications devices |
EP1881554A1 (de) * | 2006-07-07 | 2008-01-23 | LG Electronics Inc. | Antenne und ihre Verwendung in einem mobilen Terminal |
US7839341B2 (en) | 2006-07-07 | 2010-11-23 | Lg Electronics, Inc. | Antenna and mobile terminal using the same |
WO2009156805A1 (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Antenna device |
DE112009001584B4 (de) | 2008-06-27 | 2019-09-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Antennenvorrichtung |
US9160073B2 (en) | 2008-06-27 | 2015-10-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Antenna device |
WO2010110722A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-30 | Laird Technologies Ab | Antenna device and portable radio communication device comprising such an antenna device |
US8456366B2 (en) | 2010-04-26 | 2013-06-04 | Sony Corporation | Communications structures including antennas with separate antenna branches coupled to feed and ground conductors |
US8108021B2 (en) | 2010-05-27 | 2012-01-31 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Communications structures including antennas with filters between antenna elements and ground sheets |
CN102569990A (zh) * | 2010-12-17 | 2012-07-11 | 宏达国际电子股份有限公司 | 手持式装置及其平面天线 |
US8907851B2 (en) | 2010-12-17 | 2014-12-09 | Htc Corporation | Handheld device and planar antenna thereof |
EP2466681A3 (de) * | 2010-12-17 | 2012-07-04 | HTC Corporation | Tragbare Vorrichtung und Planarantenne dafür |
EP2733784A1 (de) * | 2012-11-19 | 2014-05-21 | Fujitsu Limited | Planare umgedrehte F-Antenne |
US9531063B2 (en) | 2012-11-19 | 2016-12-27 | Fujitsu Limited | Planar inverted-F antenna |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US6542126B2 (en) | 2003-04-01 |
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