DE10029733A1 - Antennenanordnung für Mobilfunktelefone - Google Patents

Abstract

Eine 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 Bereich des anderen Endes (freies Ende) des Strahlers ein erstes Spannungsmaximum vorhanden ist, 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. Von Vorteil ist, dass bei beiden Frequenzbereichen der gesamte oder nahezu der gesamte Strahler strahlt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung (Flachanten­ nenanordnung, Plattenantennenanordnung, Patchantennenanord­ nung) 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 ver­ bunden ist, wobei bei einer ersten Resonanzfrequenz der An­ tennenanordnung an der Verbindung des Strahlers mit der Mas­ seplatte 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 Ab­ messungen 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 Betriebsfre­ quenzband) sind auch weitere Strukturen bekannt, die den Be­ trieb in zwei definierten Frequenzbändern (wie z. B. in den beiden Mobilfunkbändern des GSM900- und des GSM1800-Stan­ dards) ermöglichen. Hier werden entweder zwei getrennte Strahler verwendet oder es wird durch geeignete Maßnahmen erreicht, dass bei der höheren Betriebsfrequenz nur ein be­ stimmter Strahlerteil verwendet wird. Diese Vorgehensweisen bergen den Nachteil, dass insbesondere bei der höheren Fre­ quenz nicht das gesamte zur Verfügung stehende Antennenvolu­ men 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 Kon­ struktion erlaubt.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 dadurch gelöst, dass nahe dem freien Ende des Strahlers ein steuerbares Schalterelement zwischen dem Strahler und der Masseplatte angeordnet ist, das derart aus­ gebildet ist, dass es eine Verbindung mit niedrigem Wider­ stand herzustellen in der Lage ist, und dass die Stelle, an der das Schalterelement mit dem Strahler verbunden ist, der­ art angeordnet ist, dass bei leitend gesteuertem Schalter­ element der Strahler eine gegenüber der ersten Resonanzfre­ quenz höhere, gewünschte zweite Resonanzfrequenz hat.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass bei beiden Fre­ quenzbereichen der gesamte oder nahezu der gesamte Strahler strahlt. Dadurch ist auch bei der höheren Frequenz eine re­ lativ große Bandbreite möglich, weil eine große Strahlerflä­ che zur Verfügung steht. Auch bei der niedrigeren Frequenz besteht ein Vorteil, weil auch hier die ganze für die Anten­ ne 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 Resonanzfre­ quenz entspricht. Dieses Verhältnis der Resonanzfrequenzen eignet sich gut für die Verwirklichung eines Mobiltelefons für Zweibandbetrieb, etwa im Bereich von GSM900/GSM1800 oder GSM900/GSM1900.

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 auf­ einanderfolgender, zickzack-förmig angeordneter Leiterab­ schnitte hat, dass bei einer weiteren, höheren Resonanzfre­ quenz an den genannten Enden des Strahlers ein Spannungsmi­ nimum beziehungsweise ein zweites Spannungsmaximum vorhanden ist, und dass eine derartige Stelle des Strahlers mit der Masseplatte kapazitiv gekoppelt ist, dass die weitere Reso­ nanzfrequenz gegenüber dem dreifachen Wert der ersten Reso­ nanzfrequenz verringert ist. Es handelt sich hier um Konfi­ gurationen 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 Ab­ schnitte 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 ge­ halten werden kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 sind der Kapazitätswert und der Anschluss der kapazitiven Kopp­ lung derart gewählt, dass die zweite Resonanzfrequenz minde­ stens in grober Näherung dem doppelten der ersten Resonanz­ frequenz 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 Span­ nungsmaximums auf dem Strahler bei der zweiten Resonanzfre­ quenz. 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 abge­ wickelten 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 Ein­ schluss von Transceivern, für mindestens einen der Zwecke: Sprachübertragung, Datenübertragung, Bildübertragung, mit einer Antenne, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die An­ tenne 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 Antennen­ anordnung 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, je­ doch 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 Fig. 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 Fig. 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 geeig­ nete 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 Iso­ liermaterial. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die genannten Mittel eine zwischen dem Strahler 3 und der Masse­ platte 2 angeordnete Platte aus dielektrischem Material.

Der Strahler 3 ist insgesamt mehrfach abgewinkelt. Ein Ende des parallel zur Masseplatte 2 verlaufenden Teils des Strah­ lers 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 Ab­ schnitt 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 ver­ läuft, 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 insge­ samt 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, spiralähnli­ che Anordnung. Die gezeigte Antenne kann auch als Flachan­ tenne, 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 herge­ stellt. 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 Empfangs­ fall 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 Wellenwi­ derstand im allgemeinen gewünscht ist (Größenordnung 50 Ohm), befindet sich die Speiseleitung 5 im Vergleich zur ge­ samten 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 Masse­ platte 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 Fig. 1 durch ein Koaxialkabel 9 symbolisiert, das von unten her an die Masseplatte 2 herangeführt ist. Der Au­ ßenleiter des Koaxialkabels 9 steht mit der leitenden sicht­ baren 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 mögli­ cherweise das Koaxialkabel ganz entfallen, weil sich die mit der Antennenanordnung 1 zu verbindende elektronische Schal­ tung bei Ausführungsformen der Erfindung unmittelbar unter­ halb der Masseplatte 2 befindet. Bei weiteren Ausführungs­ formen der Erfindung ist die Masseplatte 2 durch die weitge­ hend durchgehende Metallisierung einer gedruckten Leiter­ platte gebildet, auf deren Unterseite sich die Schaltungs­ komponenten einer gedruckten Schaltung befinden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 hat der Strahlers 3, so­ weit 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 Dielek­ trizitätszahl 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 ei­ nem 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 "leiten­ den" Zustand, in dem sie Hochfrequenz passieren lässt, um­ schaltbar ist. Der zuletzt genannte Zustand muss nicht eine gleichstrommäßige Verbindung bezeichnen. Der Punkt 10 befin­ det sich nahe dem freien Ende des Strahlers 3. Im Beispiel ist der Punkt 10 am freien Ende des Abschnitts 3e. Ein Steu­ eranschluss des gezeigten Schalterelements ist mit dem Be­ zugszeichen S bezeichnet.

Wenn das Schalterelement 11 in dem Hochfrequenz durchlassen­ den Zustand ist, so ist das genannte freie Ende des Strah­ lers 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 ei­ ne Positionierung des Schalterelements in einem geringen Ab­ stand vom Strahlerende erfordern. Erfindungsgemäß ist dieser Abstand aber gering, um auch bei der höheren Resonanzfre­ quenz 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 ange­ sehen werden, bei der die genannte Schleife durch den Strah­ ler, die unter ihm befindliche Masseplatte und die beiden leitenden Verbindungen zwischen dem Strahler und der Masse­ platte 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, ei­ nerseits, und der Strom, der bei leitendem Schalterelement durch dieses fließt, andererseits zu berücksichtigen. Die genannten elektronischen Elemente benötigen noch eine Be­ schaltung, die Kondensatoren, Widerstände und eine Hochfre­ quenzdrossel aufweisen mag und dem Fachmann an sich geläufig ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 weist eine Antennenan­ ordnung 41 eine Masseplatte 42 auf, auf der eine Kunststoff­ platte 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 gehören­ de Kurzschlussplatte 43a, die an einer rechtwinklig zur Oberseite verlaufenden Fläche der Kunststoffplatte angeord­ net ist und mit der Masseplatte 42 leitend verbunden ist.

Bei einer anderen Ausführungsform ist der Strahler ein­ stückig aus einem dünnen Metallblech durch Stanzen und Bie­ gen hergestellt. Der Abstand zwischen dem Strahler und der Masseplatte ist dabei durch einzelne Abstandshalter aus Iso­ lierstoff gewährleistet.

Die Speisung des Strahlers 43 erfolgt im Sende- und Emp­ fangsfall über eine Speiseleitung 45, die in einem Abstand von der Kurzschlussplatte 43a angeordnet und mit dem Strah­ ler 43 (im Beispiel dem Abschnitt 43b) verbunden ist, wobei der Abstand so gewählt ist, dass sich ein gewünschter Wel­ lenwiderstand für die Speisung ergibt. Da ein relativ geringer Wellenwiderstand im allgemeinen gewünscht ist (Größen­ ordnung 50 Ohm), befindet sich die Speiseleitung 45 im Ver­ gleich zur gesamten abgewickelten Länge des Strahlers 43 re­ lativ 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 Antennenanord­ nung 41 betrieben werden soll.

Die oben erwähnte niederohmige Speisung der Speiseleitung 45 ist in Fig. 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 Speiselei­ tung 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 Kurz­ schlussplatte 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 Grö­ ße, 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 Be­ reiche haben jeweils eine geringe Induktivität pro Längen­ einheit, die schmalen Bereiche demgegenüber eine größere Induktivität pro Längeneinheit.

Bei der gewünschten unteren Resonanzfrequenz entspricht die abgewickelte Länge 1 des Strahlers, gemessen vom Verbin­ dungspunkt zwischen der Kurzschlussplatte 43a und der Masse­ platte 42 bis zum freien Ende, etwa einer viertel Wellenlän­ ge 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 Kunst­ stoffplatte 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 Antennenan­ ordnung 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 Wel­ lenlänge entspricht und eine nächst höhere Resonanzfrequenz, bei der die Länge des Strahlers ³/₄ der Wellenlänge der hö­ heren Resonanzfrequenz entspricht.

Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Bei beiden genannten Reso­ nanzfrequenzen ist am kurzschlussseitigen Ende des Strahlers ein Spannungsminimum, am freien Ende des Strahlers ein Span­ nungsmaximum. Eine derartige Anordnung ist nicht in dieser Form verwendbar, wenn die Antennenanordnung in zwei Fre­ quenzbereichen 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 ei­ nem 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 Masse­ platte 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 Span­ nung an als im Fall der ³/₄-λ-Resonanz, wenn man in beiden Fällen von der gleichen Hochfrequenz-Amplitude ausgeht. Die­ ser Kondensator beeinflusst daher bei der niedrigen Reso­ nanzfrequenz die Antennenanordnung weniger als bei der höhe­ ren Resonanzfrequenz. Daher ist diese Anordnung geeignet, das ursprünglich vorhandene Frequenzverhältnis 1 : 3 zwischen den beiden Resonanzfrequenzen zu ändern, so dass sich bei­ spielsweise, 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 ka­ pazitive Belastung kann beim Entwurf der Antennenanordnung dadurch berücksichtigt werden, dass der gesamte Strahler von Anfang an etwas kürzer gemacht wird, als dies ohne Vorhan­ densein 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 Kon­ densator 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 Kapazitätswerts so klein gewählt ist, dass nicht zu große Ströme im Betrieb des niedrigen Frequenzbandes fließen, die die untere Resonanz­ frequenz der Antennenanordnung in störender Weise erniedri­ gen könnten.

Die Anschlüsse für die Kondensatoren 65 und 69 sind im Be­ reich der selben Kante des Strahlers 43 bzw. der Kunststoff­ platte 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 be­ nachbarte Teil des Strahlers zur Abstrahlung von Hochfre­ quenz und zum Empfang beiträgt. Würde das freie Ende tat­ sächlich 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 Strahler­ fläche insgesamt bei der höheren Resonanzfrequenz oder in deren Nähe wirksam ist und dies könnte in unerwünschter Wei­ se die Bandbreite der Antennenanordnung verringern. Eine möglichst große Bandbreite ist z. B. erwünscht, weil die Ab­ strahlung 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, son­ dern in zwei Teilbändern, die voneinander durch eine Lücke getrennt sind, wobei wenigstens das Ziel erreicht werden sollte, dass innerhalb des Sendebands einerseits und inner­ halb des Empfangsbands andererseits eine so große Bandbreite zur Verfügung steht, dass mit möglichst wenig Umschaltvor­ gängen in Abhängigkeit von der jeweils tatsächlich benutzten Sendefrequenz und entsprechend in Abhängigkeit von der je­ weiligen Empfangsfrequenz ausgekommen werden kann. Für das Sendeband einerseits und das Empfangsband andererseits sind unterschiedliche Anpassungen erforderlich, weil die Band­ breite für diese beiden Betriebsarten insgesamt nicht aus­ reicht. Daran ändert auch die Erfindung nichts, sie stellt jedoch eine Konstruktion bereit, die innerhalb des Sendebands einerseits und innerhalb des Empfangsbands anderer­ seits relativ breitbandig ist.

Entlang des Strahlers 43 der Fig. 2 gemessen, beträgt der Abstand zwischen dem Anschluss des Kondensators 65 am Strah­ ler und des Kondensators 69 am Strahler bei der höheren Re­ sonanzfrequenz 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 zuzuführen.

Fig. 4 zeigt in einer einfachen Darstellung ein teilweise aufgebrochen Handfunkgerät 90, nämlich ein mobiles Funktele­ fon, das als Antenne die oben beschriebene Antennenanordnung 1 der Fig. 1 enthält. Die Kurzschlussplatte 3a ist zum obe­ ren 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 han­ delt sich somit um eine integrierte Antenne.

Fig. 5 zeigt in einer einfachen Darstellung ein teilweise aufgebrochen Handfunkgerät 95, nämlich ein mobiles Funktele­ fon, 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 han­ delt 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 × 4 cm × 0,5 cm (letzteres ist die Länge der Kurz­ schlussplatte) 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)

1. Flachantennenanordnung (Plattenantennenanordnung, Patch-Antennenanordnung) mit einer Masseplatte und einem Strahler, der in einem Abstand im wesentlichen parallel zur Masseplat­ te 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 Mas­ seplatte (2) angeordnet ist, das derart ausgebildet ist, dass es eine Verbindung mit niedrigem Widerstand herzustel­ len in der Lage ist, und dass die Stelle, an der das Schal­ terelement mit dem Strahler (3) verbunden ist, derart ange­ ordnet ist, dass bei leitend gesteuertem Schalterelement (11) der Strahler (3) eine gegenüber der ersten Resonanzfre­ quenz höhere, gewünschte zweite Resonanzfrequenz hat.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Schalterelement (11) derart angeordnet ist, dass die zweite Resonanzfrequenz etwa dem zweifachen der er­ sten Resonanzfrequenz entspricht.

3. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler (3) im wesentlichen die Konfiguration eines C hat.

4. Flachantennenanordnung (Plattenantennenanordnung, Patch-Antennenanordnung) mit einer Masseplatte und einem Strahler, der in einem Abstand im wesentlichen parallel zur Masseplat­ te angeordnet ist und mit einem seiner Endbereiche mit die­ ser leitend verbunden ist, wobei bei einer ersten (niedrige­ ren) 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 Mäan­ ders oder mehrerer aufeinanderfolgender, zickzack-förmig an­ geordneter Leiterabschnitte hat, dass bei einer weiteren, höheren Resonanzfrequenz an den genannten Enden des Strah­ lers (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.

5. Antennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, 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 Verbindungsab­ schnitte (Bereiche 43c, 43e) verbunden sind.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kapazitätswert und die genannte Stelle (47) des Strahlers (43) derart gewählt sind, dass die erste Resonanzfrequenz weniger stark verringert wird als die zwei­ te Resonanzfrequenz.

7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass der Kapazitätswert und der An­ schluss der kapazitiven Kopplung derart gewählt sind, dass die zweite Resonanzfrequenz mindestens in grober Näherung dem doppelten der ersten Resonanzfrequenz entspricht.

8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch 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.

9. Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass die genannte Stelle (47) etwa bei ¹/₃ der abge­ wickelten Länge des Strahlers (43), gemessen ab der Verbin­ dung mit der Masseplatte (42), liegt.

10. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, dass am freien Ende des Strahlers (43) eine weitere kapazitive Kopplung mit der Masseplatte (42) vorgesehen ist.

11. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speisung (Speiselei­ tung 5, 45) der Antennenanordnung für mehrere Frequenzbänder an dem selben Anschluss am Strahler (3, 43) vorgesehen ist.

12. Handfunkgerät, unter Einschluss von Transceivern, für mindestens einen der Zwecke: Sprachübertragung, Datenüber­ tragung, Bildübertragung, mit einer Antenne, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Antenne durch die Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.

13. Verwendung einer Antennenanordnung oder Ausgestaltung eines Handfunkgeräts nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die zweite (hö­ here) Resonanzfrequenz der Antennenanordnung im Betrieb be­ nutzt wird.