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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mehrband-Einbauantenne
in einem Kommunikationsterminal und insbesondere auf eine planar
invertierte F-Antenne
mit einer LC-gekoppelten Stromzuführleitung die von einer Strahlungsfläche um einen
vorbestimmten Abstand beabstandet ist, um Multifrequenzbänder zu
erhalten, von denen jedes eine große Frequenzbandbreite besitzt.
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Seit
einiger Zeit wird ein mobiler Kommunikationsterminal benötigt, der
kompakt, leicht und multifunktional entsprechend den jeweiligen
Anforderungen ist. Die elektrischen Schaltkreise und Komponenten,
die in den mobilen Kommunikationsterminal eingebaut sind, werden
kleiner und multifunktional, um die vorstehend angesprochenen Anforderungen zu
befriedigen. Diese Anforderungen gelten auch für eine Antenne, die eine Hauptkomponente
des mobilen Kommunikationsterminals darstellt.
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Eine
konventionelle Antenne, die in mobilen Kommunikationsterminals verwendet
wird, ist eine Spiralantenne und eine planar invertierte F-Antenne. Die
Spiralantenne ist an der Oberseite des mobilen Kommunikationsterminals
zusammen mit einer Einpolantenne montiert. Die Spiralantenne und
die Einpolantenne haben eine viertel Wellenlänge (λ/4) und sind innerhalb des mobilen
Kommunikationsterminals angeordnet, so dass sie sich zusammen mit
der Spiralantenne bis zu einer Außenseite des mobilen Kommunikationsterminals
erstrecken.
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Obgleich
eine Spiralantenne den Vorteil einer hohen Ausbeute in einem Frequenzband
aufweist, wird die Abstrahlung des Radar mit synthetischer Apertur
(SAR), das einen industriellen Standard einer elektromagnetischen
Welle darstellt, niedrig infolge der fehlenden Richtwirkung einer
Spiralantenne. Da die Spiralantenne an einer Außenseite des mobilen Kommunikationsterminals
montiert ist, ist sie darüber
hinaus nicht geeignet für
ein tragbares Gerät und
die äußere Erscheinung
des mobilen Kommunikationsterminals sieht nicht gut aus. Darüber hinaus ist
es sehr schwierig ein mobiles Kommunikationsterminal zu entwickeln, das
kompakt ist, da der Monopol Platz innerhalb des mobilen Kommunikationsterminals
benötig.
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In
der Druckschrift
DE
691 31 660 T2 wird eine Anpassungsvorrichtung für eine Mikrostreifenantenne
beschrieben, wobei die Anpassungseinrichtung zwischen der Antenne
und einer Speiseleitung eingefügt
ist und Leitungen verschiedener Impedanz umfasst. Eine in dieser
Druckschrift beschriebene Anpassungseinrichtung weist Leitungen
auf, die über eine
dielektrische Schicht mit einem geerdeten Leiter in Reihe geschaltet
sind. Weiterhin wird eine Stichleitung beschrieben, die von einem
Mittelpunkt aus verzweigt. Ein Speisepunkt der Antenne ist mit einem Anschluss
der Anpassungseinrichtung verbunden.
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Die
Druckschrift
EP 1 026
774 A2 betrifft eine Antenne für funkbetriebene Kommunikationsendgeräte, bei
der zur Verwirklichung einer Multibandantenne eine planate Inverted-F-Antenne
vorgesehen ist, die in ihrer Größe für eine vorgegebene
untere Abstrahl-Frequenz ausgelegt ist und die in Längsrichtung
eine oder mehrere Einkerbungen oder Abstufungen aufweist. Durch
die Einkerbungen bzw. Abstufungen ergeben sich geometrische Strecken, über deren
Verlauf sich abstrahlbare Wellen mit einer höheren Frequenz als die vorgegebene
untere Frequenz ausbilden.
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Um
die eingangs erwähnten
Probleme zu bewältigen,
ist eine planate invertierte F-Antenne wie nachfolgend beschrieben
vorgeschlagen worden. Die 1 zeigt
den Strukturaufbau einer konventionellen planar invertierten F-Antenne
(PIFA). Die PIFA umfasst eine Strahlungsfläche 2, einen Kurzschlussstift 4,
eine Koaxialleitung 5, und eine Grundebene (Platte) 9.
Die Strahlungsfläche 2 ist
elektrisch mit der Koaxialleitung 5 gekoppelt und hat eine
Impedanz in Übereinstimmung
mit der Grundplatte 9 durch Bildung eines Kurzschlusskreises.
Die Länge
L der Strahlungsebene 2 und die Höhe H des PIFA werden gewählt entsprechend
einer ersten Breite Wp des Kurzschlussstifts 4 und einer
zweiten Breite der Strahlungsebene 2.
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Die
PIFA reduziert den Betrag schädlicher elektromagnetischer
Wellen die gegen den Benutzer erzeugt werden, da die elektromagnetischen
Wellen, die durch einen induzierten Strom in der Strahlungsfläche 2 erzeugt
und gegen die Grundebene 9 gerichtet werden, in die Strahlungsfläche 2 reinduziert
werden. Darüber
hinaus ist die SAR-Charakteristik durch eine gerichtete Verstärkung der
induzierten (gerichteten) Strahlungswellen in eine Richtung, die
auf die Strahlungsebene 2 gerichtet ist, verstärkt. Darüber hinaus
ist die strahlende Fläche 2,
die als rechtwinklige Mikrostreifenantenne mit einer vorbestimmten Länge verwendet
wird, in der Größe um die
Hälfte
reduziert und hat eine niedrige Profilstruktur.
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Die
PIFA wurde noch verbessert, um multifunktional zu arbeiten und als
Zweibandantenne ausgebildet, die in zwei unterschiedlichen Frequenzbändern verwendet
werden kann. 2 zeigt
eine Zweiband-PIFA-Antenne 10, die das gleiche Funktionsprinzip
wie die PIFA nach 1 besitzt.
Die Zweibandantenne 10 umfasst eine Strahlungsfläche 12,
einen Kurzschlussstift 14, der die strahlende Schicht 12 mit
Erde verbindet, einen Kupplungseinspeisestift 15, der Strom
in die strahlende Schicht 12 einspeist und einen Dielektrikblock 11 mit
einer Grundfläche
(Platte). Ein Schlitz S der im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, ist in
der strahlenden Fläche 12 eingeformt,
um die beiden Frequenzbänder
zu erhalten und er teilt die strahlende Fläche 12 in zwei strahlende
Flächenbereiche
um (direkt) den über
den Kopplungseinspeisestift 15 zugeführten Strom längs des
Schlitzes zu induzieren, um eine elektrische Resonanzlänge zu haben
die zwei unterschiedlichen Frequenzbändern entspricht. Die Zweibandantenne 12 kann
in einem Zweifrequenzband, z. B. einem GSM-Frequenzband und einem DCS-Frequenzband
benutzt werden.
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Bisher
ist allerdings das Frequenzband variabel zu einem CMDA-Frequenzband
(ungefähr
824 – 894
MHz), einem GPS-Frequenzband (ungefähr 1570 – 1580 MHz), einem PCS-Frequenzband
(ungefähr
1750 – 1870
MHz oder 1850 – 1990
MHz) oder einem blue tooth-Frequenzband (2400 – 2480 MHz). Die PIFA wird
benötigt
mit einem Multifrequenzband anstelle lediglich eines Zweifrequenzbandes,
da der oben angesprochene konventionelle Schlitz der Zweibandantenne
für eine
Multibandantenne nicht geeignet ist. Wenn die Zweibandantenne in
den mobilen Kommunikationsterminal eingebaut ist, wird das Profil
zu niedrig und die Frequenzbandbreite zu eng.
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Da
die Höhe
der Zweibandantenne, ein Hauptfaktor bei der Entwicklung der PIFA,
infolge der begrenzten Breite des mobilen Kommunikationsterminals
im Hinblick auf seine Tragbarkeit und ein gefälliges Aussehen, begrenzt,
ist die enge Frequenzbandbreite nachteilig in dem mobilen Kommunikationsterminal.
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Ein
Verteilkreis, wie beispielsweise eine LC-Komponente vom Chiptyp,
kann zusätzlich
an der Zweibandantenne befestigt sein, um die vorstehenden Probleme
zu lösen.
Obgleich die Zweibandantenne durch die Verwendung des Verteilkreises
eine viel breitere Frequenzbandbreite durch die Steuerung der Impedanz
erhält,
treten unerwartete Probleme wie z. B. die Effizienz der Zweibandantenne
auf, da die Zweibandantenne mit dem Verteilkreis in Wechselwirkung
tritt, der ein Außenkreis
ist der mit der Zweibandantenne gekoppelt ist.
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Danach
ist es Aufgabe der Erfindung, ausgehend von der bekommten PIFA diese
dahingehend weiteren entwickeln, dass sie eine niedrige Profilstruktur
hat, und in der Lage ist, in einer Vielzahl von Frequenzbändern benutzt
zu werden und dabei an die engen Frequenzbänder besser angepasst ist.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand der Anspruchs 1 und der Anspruchs
12 gelöst.
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Demgemäß ist eine
planar invertierte F-Antenne beansprucht, die eine LC-gekoppelte
Stromzuführung
besitzt, die von einer Strahlungsplatte beabstandet ist, die ein
leitendes Muster aufweist, um Multifrequenzbänder zu erhalten, die jeweils
große
Frequenzbandbreiten besitzen. Sie ist als eine planar invertierten
F-Antenne (PIFA) mit einer vorbestimmten Struktur, Funktion und
Form der Stromzuführung ausgebildet.
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Die
Unteranspruche geben Ausführungsarten
der Erfindung an.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die PIFA einen Einspeisungsstift
für einen
Strom, eine Stromzuführung,
deren eines Ende elektrisch mit einem Ende des Einspeisungsstifts
verbunden ist und eine vorbestimmte Resonanzlänge aufweist, einen Kopplungsstift,
der mit dem anderen Ende der Stromzuführungsleitung verbunden ist,
und eine Strahlungsplatte, die auf einer von der Stromzuführungsleitung
um einen vorbestimmten Abstand beabstandete Ebene gebildet ist,
um den gerichteten (zugeführten)
Strom durch das andere Ende des Kopplungsstifts zu induzieren (zuzuführen) und
einen Schlitz der an seinem einen Ende an einem Teil einer Kante
beginnt, während
das andere Ende in einem innenliegenden Abschnitt des strahlenden
Flächenelements
angeordnet ist, und einen Kurzschlussstift dessen eines Ende mit
dem strahlenden Flächenelement
und dessen anderes Ende mit Erde verbunden ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die PIFA einen einen
Strom zuführenden
Einspeisungsstift umfassen, eine Stromzuführungsleitung deren eines Ende
elektrisch mit einem Ende des Einspeisungsstifts verbunden ist und
eine vorgegebene Resonanzlänge
aufweist, ein strahlendes Flächenelement
das von der Stromzuführungsleitung
beabstandet ist und über
den Einspeisungsstift versorgt wird, ein Kurzschlusselement dessen
eines Ende mit dem strahlenden Flächenelement und dessen anderes
Ende mit einer Kopplungsverlängerung
versehen ist, um mit einer Erdungsplatte des Gehäuses eines Telekommunikationsterminals
und dem anderen Ende der Stromzuführungsleitung gekoppelt zu
werden.
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Die
PIFA kann einen Einspeisestift umfassen der einen Strom zuführt, eine
erste Stromzuführungsleitung,
deren eines Ende elektrisch mit einem Ende des Einspeisungsstifts
verbunden ist und eine erste Resonanzlänge aufweist, eine zweite Stromzuführung deren
eines Ende mit einem Ende des Einspeisestift verbunden ist, um parallel
zur ersten Stromzuführung
zu verlaufen und die eine zweite Resonanzlänge aufweist, einen strahlenden
Flächenbereich mit
einem Schlitz der an einer Kante des strahlenden Flächenbereichs
anfängt
und sich in der Innere des strahlenden Flächenbereichs erstreckt, wobei
der strahlende Flächenbereich
durch den Schlitz in einen ersten Flächenbereich, der mit dem Strom
durch das andere Ende des Einspeisungsstifts versorgt wird, und
einen zweiten Flächenbereich
unterteilt ist, der mit dem Strom durch das andere Ende der zweiten Stromzuführung versorgt
wird, eine Koppelleitung zur Verkopplung des strahlenden Flächenbereichs
mit Erde eines Gehäuses
eines Telekommunikationsterminals und ein Kurzschlussteil dessen
eines Ende mit der Koppelleitung, die an das andere Ende der ersten
Stromzuführung
angekoppelt ist, verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem anderen
Ende des ersten Flächenbereichs
gekoppelt ist.
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Die
PIFA kann mit einer LC-Koppeleinheit ausgebildet sein, die in der
Lage ist eine Kapazität
einer Antenne zu justieren durch eine Fläche der Stromzuführung und
einen Abstand zum strahlenden Flächenbereich
und zum Steuern der Induktivität
der Antenne unter Verwendung einer Länge der Stromzuführung, wenn
die eine vorbestimmte Resonanzlänge
aufweisende Stromzuführung
in Abstand vom strahlenden Flächenbereich
angeordnet wird. Die PIFA ermöglicht
eine Ausweitung des Frequenzbandes. Eine Multibandantenne kann sehr
einfach durch verschiedene Strukturen der Stromzuführung konzipiert
werden.
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Die
Stromzuführung
ist mit einem Ende des Einspeisungsstifts verbunden. Es existieren
zwei verschiedene Typen von Stromzuführungen entsprechend der Kopplungsstruktur
des anderen Endes der Stromzuführung.
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Bei
einem ersten Typ von Stromzuführung
ist deren anderes Ende mit dem strahlenden Flächenbereich gekoppelt, um mit
Strom versorgt zu werden und mit dem strahlenden Flächenbereich
kombiniert, um eine elektrische Resonanzlänge zu erhalten. Bei einem
zweiten Typ von Stromzuführung
ist ein Ende mit dem Einspeisungsstift und das andere Ende mit dem
Kurzschlussstift (oder der Kopplungsleitung die unterhalb des Kurzschlussstifts
angeordnet ist) verbunden, um die elektrische Resonanzlänge zu bilden.
Die obige erste Stromzuführung
und die zweite Stromzuführung
können
unter Bildung eines dritten Typs von Stromzuführung kombiniert werden.
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Die
LC-gekoppelte Stromzuführung
hat eine vorbestimmte elektrische Resonanzlänge und eines von verschiedenen
Typen von leitfähigen
Mustern, jedes angeordnet auf einer Ebene, die um eine Distanz von
einer weiteren Ebene, auf der ein anderes leitendes Muster (z. B.
strahlender Flächenbereich) angeordnet
ist, beabstandet ist, um verschiedene Resonanzlängen zu erhalten. Die Stromzuführung kann
eine einfache Schleifenform, eine Mäanderform oder eine Kombination
der einfachen Schleife und der Mäanderform
aufweisen.
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Ein
Teil der Stromzuführung
die in einer ersten Ebene angeordnet ist, erstreckt sich bis in
eine zweite Ebene, die von der ersten Ebene unterschiedlich im Abstand
von dieser ersten Ebene beabstandet ist. Wenn die Antenne mit wenigstens
zwei dielektrischen Schichten gebildet wird und die Stromzuführung einen
ersten Abschnitt und mit einem ersten leitfähigen Muster und einen zweiten
Abschnitt mit einem zweiten leitenden Muster aufweist, so sind der erste
Abschnitt und der zweite Abschnitt der Stromzuführung in der gleichen Ebene
oder auch in verschiedenen Ebenen gebildet. Die Antenne hat sowohl
die verschiedenen elektrischen Resonanzlängen als auch das niedrige
Profil.
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Die
Erfindung wird im folgenden erläutert
am Hand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht die das Prinzip einer konventionellen planaren
invertierten F-Antenne zeigt,
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2 eine
perspektivische Ansicht einer konventionellen Zweiband-PIFA,
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3A und 3B perspektivische
Ansichten einer planaren invertierten F-Antenne (PIFA) und einer
Kopplungsstromzuführung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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4A, 4B,
und 4C perspektivische Ansichten der PIFA sowie eine
Aufsicht einer Kopplungsstromzuführung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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5 ein
Diagramm mit einem Spannungs-Stehende-Welle-Verhältnis (VSWR) der PIFA gemäß 3A,
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6A und 6B perspektivische
Ansichten der PIFA und der Kopplungsstromzuführung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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7 einen
Graph der die VSWR der PIFA nach 6A zeigt,
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8 eine
perspektivische Ansicht der PIFA nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
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9 eine
perspektivische Ansicht der PIFA nach einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Es
wird nunmehr Bezug genommen im Detail auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen illustriert
sind, wobei gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Elemente bezeichnen.
Die Ausführungsbeispiele
werden nachstehend zum besseren Verständnis der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
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Die 3A zeigt
eine perspektivische Ansicht einer planaren invertierten F-Antenne (PIFA) 20 entsprechend
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die PIFA 20 umfasst einen strahlenden
Flächenbereich 22 und
eine Erdungsebene (Platte) 29 die auf der Oberseite bzw.
der Unterseite eines Dielektrikblocks 21 gebildet sind
und rechteckige Form aufweisen, einen Kurzschlussstift 24,
einen Einspeisungsstift 25, eine Stromzuführung 26 und
einen Kopplungsstift 23. Das strahlende Flächenelement 22 ist
mit einem Schlitz S versehen, um eine elektrische Resonanzlänge von
einer viertel Wellenlänge
(λ/4) zu
erhalten, die einem ersten von wenigstens zwei Frequenzbändern entspricht.
Es ist möglich,
dass der Schlitz S so ausgebildet ist, dass er wenigstens die Resonanzlänge aufweist.
Es ist möglich, dass
der Schlitz S an einer Kante des strahlenden Flächenelements 22 startet,
dann eine Biegung macht und sich bis in die Nähe des Einspeisungsstifts 25 erstreckt,
um eine U-Form zu bilden die innerhalb des Flächenbereichs des strahlenden
Flächenelements 22 angeordnet
ist, wie dies in 2 gezeigt ist.
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Die
Stromzuführung 26 umfasst
eine vorbestimmte Länge
zur Bildung einer Schlaufenstruktur, die angeordnet ist zwischen
dem strahlenden Flächenelement 22 und
der Erdungsplatte 29. 3B ist
eine perspektivische Ansicht der Stromzuführung 26 der PIFA 20 gemäß 3A.
Die Stromzuführung hat
eine schlaufenförmige
Struktur und umfasst ein erstes Ende das mit dem Einspeisungsstift 25 verbunden
ist, ein zweites Ende, das dem ersten Ende entgegengesetzt angeordnet
ist, um mit dem strahlenden Flächenelement 22 über einen
Kopplungsstift 23 verbunden zu werden und eine schlaufenförmige Leitung
zwischen dem ersten und zweiten Ende das vom strahlenden Flächenelement 22 beabstandet
ist.
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Die
Stromzuführung 26 hat
eine Induktivität
L die bestimmt ist durch die Länge
dieser Stromzuführungsleitung
und eine Kapazität
die bestimmt ist durch eine Fläche
und einen Abstand vom strahlenden Flächenelement 22. Diese
Werte der Stromzuführungsleitung
sind abhängig
vom Material aus dem der Dielektrikblock gebildet ist, der zwischen
der zwischen dem strahlenden Flächenelement 22 und
der Erdungsplatte 29 angeordnet ist. Wenn die Stromzuführung 26 in
die PIFA 20 implementiert ist funktioniert sie als LC-Kopplungskreis
zur Impedanzanpassung ohne zusätzlichen
externen Anpassungskreis und erhält
viel breitere Frequenzbänder
ohne dass eine Abnahme der Effizienz der PIFA 20 auftritt.
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Die
Zuführungsleitung 26 hat
eine elektrische Resonanzlänge,
da ein Strom in das zweite Ende der Zuführleitung 26 von Schlaufentyp über das strahlende
Flächenelement 22 eingebracht
wird und bildet zusätzliche
elektrische Resonanzlängen
infolge einer Kombination der Stromzuführung und des Schlitzes S des
strahlenden Flächenelements 22.
Als Ergebnis hat die PIFA 20 mit der Zuführleitung 26 eine
Trippelantennenstruktur mit Resonanzen in mehreren verschiedenen
Frequenzbändern.
Entsprechende Frequenzbänder
werden erklärt
in Bezug auf die Form des Schlitzes S des strahlenden Flächenelements 22 und
der Zuführleitung 26.
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Die
schlaufenförmige
Zuführleitung 26 ist
in der Lage, die Impedanzanpressung und die Frequenzabstimmung entsprechend
den elektrischen Resonanzlängen
und der Form der Zuführleitung
einzujustieren. Um es zu ermöglichen,
dass die schlaufenförmige
Zuführleitung 26 die
Impedanzanpassung an das Frequenztuning sehr einfach einjustiert,
kann eine weitere zusätzliche
Komponente der PIFA 20 nach 3A zugefügt werden,
wie dies in den 4A, 4B und 4C dargestellt
ist.
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Die 4A, 4B und 4C zeigen
eine weitere verbesserte PIFA 40, die die gleiche Impedanzanpassung
und das gleiche Frequenztuning aufweist wie die Struktur der PIFA 20 nach 3A. 4A bis 4C zeigen
eine perspektivische Ansicht, eine perspektivische Teilansicht und
eine Draufsicht auf die PIFA 40.
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Die
in 4A gezeigte PIFA 40 umfasst keinen Dielektrikblock
wie in den 2 und 3A und ist
montiert und gekoppelt auf einer nicht gezeigten Erdungsplatte,
die in einem Gehäuse
eines Kommunikationsterminals vorgesehen ist und nicht die Erdungsplatte 29 der
PIFA 20 nach 3A aufweist. Obgleich ein Gehäuse 41 der
PIFA 40 aus einem isolierenden Material hergestellt ist,
ist dieses Gehäuse 41 nicht
auf derartiges Isoliermaterial beschränkt. Das Gehäuse der
PIFA 40 besteht gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aus Kunststoffmaterial.
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Die
PIFA 40 gemäß 4A umfasst
ein strahlendes Flächenelement 42 an
der Oberfläche, wobei
dieses strahlende Flächenelement 42 mit
einem Schlitz versehen ist, um die elektrische Resonanzlänge von
einer viertel Wellenlänge
(λ/4) entsprechend
gewünschten
Frequenzbändern
zu bilden, wie dies in der PIFA 20 von 3A gezeigt
ist. Die Position P1, die auf dem strahlenden Flächenelement 42 als
Punkt markiert ist, bedeutet einen Punkt, der elektrisch mit dem
dritten Ende einer Zuführleitung 46 verbunden
ist, wie sie in den 4B und 4C dargestellt
ist. Diese Kopplung zwischen der Zuführleitung 46 und dem
strahlenden Flächenelement 42 wird
geschaffen durch Perforierung des Gehäuses 41, das aus einem
Isoliermaterial besteht. Der Kurzschlussstift 44, der vom
strahlenden Flächenelement 42 ausgeht
und mit diesem gekoppelt ist, ist längs einer Seitenwand des Gehäuses 41 angeformt.
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In 4B hat
das Gehäuse 41 der
PIFA 40 die Struktur eines Kastens, wobei die Innenseite durch
eine Seitenwand umgeben ist und einer der Innenseite entsprechenden
Außenseite.
Der Kurzschlussstift 44 der längs der Seitenwand des Gehäuses 41 ausgebildet
ist, bildet einen Kurzschlusskreis zwischen dem strahlenden Flächenelement 42 und der
Erdungsplatte eines Gehäuses
eines Kommunikationsterminals. Eine zusätzliche Erdverbindungsleitung
mit einer vorbestimmten Fläche
kann zwischen dem Kurzschlussstift 44 und der Erdungsplatte des
Gehäu ses
des Kommunikationsterminals zur Bildung des Kurzschlusskreises vorgesehen
sein.
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Die
Zuführleitung 46 ist
gebildet und angeordnet an der Innenseite des Gehäuses 41 und
hat ein drittes Ende, welches mit einem Einspeisungsstift 45 und
ein viertes Ende, welches mit dem strahlenden Flächenelement 42 über dem
Kopplungsstift 43 verbunden ist. Obgleich die Zuführleitung 46 eine vorgegebene
Länge aufweist
und die Innenseite des Gehäuses 41 umgibt,
können
die Länge
und Form der Zuführleitung 46 entsprechend
einer gewünschten
LC-Kopplungsstruktur variieren, beispielsweise können sie Mäanderform aufweisen oder eine
dreidimensionale Gestalt mit einem ersten Abschnitt, der in einer
ersten Ebene angeordnet ist, und einem zweiten Abschnitt, der mit
dem ersten Abschnitt gekoppelt ist, und in einer zweiten, von der
ersten Ebene verschiedenen, Ebene angeordnet ist. Entsprechend dem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann die PIFA 40 einen Anpassungsleitungsabschnitt 47 und
eine offene Stichleitung 48 umfassen, um die Impedanzanpassung
und das Frequenztuning leicht justieren zu können. Der Einspeisungsstift 45 ist längs der
Seitenwand des Gehäuses 41 durch
eine Perforierung in der Seitenwand des Gehäuses 41 eingeformt.
Der Einspeisungsstift 45 und der Kurzschlussstift 44 haben
eine größere Höhe als die
Seitenwand des Gehäuses 41 und
sind längs
der Seitenwand des Gehäuses 41 zurückgebogen
und mit einem externen Einspeisekreis bzw. der Erdungsplatte des
Telekommunikationsterminals verbunden.
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Die 4C zeigt
den Anpassungsleitungsabschnitt 47 und die offene Stichleitung 48 im
Detail. Der Anpassungsleitungsabschnitt 47 ist an der Zuführleitung 46 angeformt
und in der Nähe
des Einspeisungsstifts 45 angeordnet und die offene Stichleitung 48 ist
parallel zur Zuführungsleitung 46 angeordnet,
wobei ein Ende mit der Zuführungsleitung 46 gekoppelt
ist.
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Die
PIFA 40 kann verschiedene Formen und Typen von Zuführleitungen 46 aufweisen,
die das Gesamtprofil der PIFA 40 reduzieren und eine Impedanzanpassung
und ein Frequenztuning in breiten Frequenzbändern ermöglichen. Jeder Typ eines Anpassungsleitungsbereichs 47 und
der offenen Stichleitung 48 können se lektiv mit jedem Typ
von PIFA entsprechend diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung kombiniert werden.
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Wie
oben beschrieben wird die PIFA 40 kleiner in der Abmessung
als eine konventionelle PIFA und erhält breitere Frequenzbänder als
konventionelle PIFA's.
Die 5 zeigt als Graphen das Spannungs-Stehende-Wellen-Verhältnis (VSWR)
einer Trippelbandantenne verwendet im GSM-Frequenzband (890 – 960 MHz),
dem DSC-Frequenzband (1,71 – 1,88
GHz) und dem blue tooth-Frequenzband (2,4 – 2,45 GHz).
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Wie
in 5 gezeigt ist, liegen die VSWR-Werte der drei
Frequenzbänder
niedriger als 2,5. Dies bedeutet, dass die PIFA 40 wirksamer
ist als eine konventionelle PIFA. Wenn die PIFA 40 in die Dreibandantenne
eingebaut wird, erhält
man ausreichend breite Frequenzbandbreiten entsprechend den gewünschten
Frequenzbändern.
Obgleich der VSWR-Wert der PIFA 20 gemäß 3A höher ist
als im GSM-Frequenzband (ungefähr
890 MHz) als der VSWR-Wert der PIFA 40 gemäß 4A,
kann der VSWR-Wert der PIFA 20 verbessert und erniedrigt werden
durch Zufügung
eines Anpassungsleitungsabschnitts 47 sowie der offenen
Stichleitung 48 zur PIFA 20 in 3A.
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Ein
zweiter Typ einer PIFA ist entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgebildet und verschieden von der Zuführleitung
vom Schlaufentyp nach 4A. Die Zuführleitung kann ein Ende aufweisen,
das mit einem Kurzschlussstift oder einem Erdkopplungsleitungsabschnitt
verbunden ist und leitet den Strom zu einem Strahlungsflächenelement
und kann dabei eine vorbestimmte Länge aufweisen, wobei das andere
Ende vom strahlenden Flächenelement
beabstandet ist, um eine LC-Kopplung mit dem strahlenden Flächenelement
zu bilden.
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Die 6A und 6B sind
perspektivische Ansichten einer PIFA 60 bzw. einer Zuführleitung 66 vom
Schlaufentyp. In 6A umfasst die PIFA 60 einen
kubusförmigen
Keramikkörper 61,
spart jedoch die Grundplatte aus, die mit der Erdung einer gedruckten
Schaltkreisplatine des Kommunikationsterminals verbunden ist, in
dem die PIFA 60 montiert ist. Die PIFA umfasst ein strahlendes
Flächenelement 62,
einen Kurzschlussstift 64 und der Keramikblock 61 ist
mit einer Zuführleitung 66 vom
Schlaufentyp auf seiner Oberfläche
versehen.
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Ein
Einspeisungsstift 65 kann beabstandet vom strahlenden Flächenelement 62 angeordnet sein,
um elektrisch mit dem strahlenden Flächenbereich 62 verbunden
zu sein oder kann direkt mit dem strahlenden Flächenelement 62 verbunden
sein. Der Kurzschlussstift 64 umfasst ein Ende, das mit
dem strahlenden Flächenelement 62 verbunden
ist, um einen Kurzschlusskreis zu bilden und die schlaufenförmige Zuführleitung 66 enthält ein Ende,
das mit dem Einspeisungsstift 65 und ein anderes Ende,
das mit dem Kurzschlussstift 64 verbunden ist.
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Wie
in 6B gezeigt, ist es, wenn ein Kopplungsleitungsabschnitt 64' vorgesehen
ist, der in der Nähe
eines weiteren Endes des Kurzschlussstifts 64 angeordnet
ist, um mit der Erde des Gehäuses
des Kommunikationsterminals verbunden zu werden, möglich, dass
die schlaufenförmige
Zuführleitung 66 mit
dem Kopplungsleitungsabschnitt 64 verbunden ist. Die schlaufenförmige Zuführleitung 66 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in 6B dargestellt.
Die Zuführleitung 66 ist
mit dem geerdeten Kurzschlussstift 64 oder dem Kopplungsleitungsabschnitt 64' und mit dem
Einspeisungsstift 65 verbunden um eine elektrische Resonanzlänge zu haben,
die den gewünschten
Frequenzbändern
entspricht. Die Zuführleitung 66 kann
auch in verschiedenen Frequenzbändern benutzt
werden durch Einspeisen des Stroms zum strahlenden Flächenelement 62 über den
Einspeisungsstift 65. Die PIFA 60 mit einer Zuführleitung 66 wie
sie in den 6A und 6B gezeigt
ist, kann in eine Zweibandantenne implementiert werden. Wenn das
strahlende Flächenelement
der PIFA 60 mit einem Schlitz ausgebildet ist, kann die
PIFA 60 als Tripplefrequenzbandantenne verwendet werden.
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7 zeigt
den VSWR-Wert der PIFA 60 gemäß 6A und 6B.
Der VSWR-Wert ist angegeben im GPS-Frequenzband (1,57 – 1,58 GHz)
und im PCS-Frequenzband
(1,75 – 1,87
GHz). Dort wo der VSWR-Wert der PIFA unter 2,5 liegt, ergibt sich eine
Frequenzbandbreite im Bereich von etwa 600 MHz. Das GPS-Frequenzband
und das PCS-Frequenzband liegen in der Frequenzband breite von ungefähr 600 MHz.
Wenn die PIFA in ihren Abmessungen minimiert wird kann die PIFA 60 so
ausgebildet sein, dass sie im WCDMA(IMT-2000)-Frequenzband benutzt wird. Verschiedene
Typen von Multibandantennen können
konzipiert werden unter Benutzung der schlaufenförmigen Zuführleitung die entsprechend
den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, wobei ein breiteres
Frequenzband erreicht werden kann.
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Ein
dritter Typ einer Zuführleitung
einer PIFA kann erreicht werden durch eine beliebige Kombination
der PIFA 20 gemäß 3A,
der PIFA 40 nach 4A und
der PIFA gemäß 6A.
Die 8 zeigt den dritten Typ einer PIFA mit zwei Typen
von Zuführleitungen.
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In 8 umfasst
die PIFA 70 einen Kurzschlussstift 74 und einen
Einspeisungsstift 75, die beide an einem Keramikkörper 71 angeformt
sind, ein strahlendes Flächenelement 72, 82,
eine erste schlaufenförmige
Zuführleitung 76 und
eine zweite schlaufenförmige
Zuführleitung 86.
Die erste schlaufenförmige
Zuführleitung 76 weist
eine erste Länge entsprechend
der der Zuführleitung 66 nach 6A auf
und die zweite Zuführleitung 86 hat
eine zweite Länge
die von der ersten Länge
abweicht. Die zweite Zuführleitung 86 ist
mit einem Ende des Einspeisungsstifts 75 gekoppelt und
so ausgebildet, dass sie parallel zur ersten Zuführleitung 76 verläuft.
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Das
strahlende Flächenelement 72, 82 ist durch
den Schlitz (S) geteilt, der an einem Abschnitt einer Kante beginnt
und sich bis zu einem anderen Abschnitt an dieser einen Kante des
strahlenden Flächenelements
in einem ersten Flächenelementbereich 72 erstreckt
der gekoppelt ist mit einem anderen Ende des Einspeisungsstifts 75 und
einem zweiten Flächenelementbereich 82 der
mit einem anderen Ende der zweiten Zuführleitung 86 verbunden
ist. Die PIFA 70 kann eine Kombination der Zuführleitungen 20 oder 40 nach 3A und 4A und
der Zuführleitung 60 der 6A aufweisen.
Die PIFA 70 hat erste elektrische Resonanzlängen entsprechend
den beiden schlaufenförmigen
Zuführleitungen 76, 86 und
zweite elektrische Resonanzlängen
entsprechend den ersten und zweiten strah lenden Flächenelementen,
die verschieden sind von den ersten elektrischen Resonanzlängen um
in vier Frequenzbändern
arbeiten zu können.
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Obgleich
die schlaufenförmige
Zuführleitung in
der PIFA verwendet wird, können
verschiedenen Typen von Zuführleitungen
in eine PIFA 90 implementiert werden wie dies in 9 gezeigt
ist. Die PIFA 90 umfasst dritte, vierte und fünfte Zuführleitungen 96a, 96b und 96c,
die jeweils in verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Zwei dielektrische
Schichten 91a und 91b sind zwischen den dritten
und fünften
Zuführleitungen 96a, 96c und
zwischen den fünften
und vierten Zuführleitungen 96c und 96b angeordnet,
um die Zuführleitungen
leicht in der PIFA 90 montieren zu können.
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Die
PIFA 90 gemäß 9 umfasst
ein strahlendes Flächenelement 92,
einen Einspeisungsstift 95, die dritten, vierten und fünften Zuführleitungen 96a, 96b, 96c,
die vom Einspeisungsstift 95 ausgehen und einen Kurzschlussstift 94 der
das strahlende Flächenelement 92 erdet.
Da eine der dritten, vierten und fünften Zuführleitungen 96a, 96b und 96c die gleiche
Struktur wie die PIFA 20 nach 3A aufweisen
kann und da zwei der dritten, vierten und fünften Zuführleitungen 96a, 96b und 96c jeweils
in verschiedenen Ebenen angeordnet sind, bildet die PIFA 90 eine
dreidimensionale Struktur unter Verwendung von zwei dielektrischen
Schichten 91a und 91b.
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Die
dritte Zuführleitung 96a ist
unterhalb der ersten dielektrischen Schicht 91a angeordnet
und mit dem Einspeisungsstift 95 verbunden, die vierte
Zuführleitung 96c ist
zwischen der ersten dielektrischen Schicht 91a und der
zweiten dielektrischen Schicht 91b (unterhalb der zweiten
dielektrischen Schicht 91b oder auf der ersten dielektrischen
Schicht 91a) angeordnet und mit der dritten Zuführleitung 96a gekoppelt
und die fünfte
Zuführleitung 96c ist
unterhalb der ersten dielektrischen Schicht 91a angeordnet und
mit dem strahlenden Leitungselement 92 durch den Kopplungsstift 93 verbunden.
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Da
wenigstens zwei der drei Zuführleitungen in
jeweils verschiedenen Ebenen angeordnet sind, können verschiedene Typen dreidimensionaler
Zuführleitungs strukturen
in die PIFa implementiert werden. Die elektrische Resonanzlänge, ein
Abstand zwischen den verschiedenen Zuführleitungen und ein Muster
jeder Zuführleitung
können
variieren und die Designflexibilität der PIFA erhöhen. Zusätzlich zur
dreidimensionalen Struktur mit Zuführleitungen in entsprechenden
unterschiedlichen Schichten kann eine Mäanderstruktur ganz oder teilweise
benutzt oder kombiniert werden mit der oben angesprochenen dreidimensionalen
Struktur der PIFA.
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Obgleich
zwei dielektrische Schichten in der PIFA bei diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kann die Anzahl der
dielektrischen Schichten variieren und ein dielektrisches Gehäuse mit
Zweischichtenstruktur kann verwendet werden. Die Zuführleitungen
können
miteinander über
einen leitenden Stift oder durch leitende Durchgangslöcher verbunden
sein.
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Wie
vorstehend beschrieben ermöglicht
die PIFA gemäß der vorliegenden
Erfindung, dass eine Antennenstruktur kleiner wird durch Verwendung
einer elektrischen Resonanzlänge
der Zuführleitung, der
Form der Zuführleitung
und der offenen Stichleitung und dem Anpassungsleitungsabschnitt,
um die Flexibilität
des Antennendesigns zu verbessern und breitere Frequenzbänder zu
erhalten.