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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Breitbandantenne für drahtlose
Kommunikation, die mehrere Frequenzbänder für drahtlose Kommunikation überträgt und empfängt, z.B.
in einem tragbaren Telefon.
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Hintergrund
der Erfindung
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Als
Frequenzbänder
für drahtlose
Kommunikation tragbarer bzw. Mobiltelefone werden GSM (880 bis 960
MHz) und DCS (1710 bis 1880 MHz) in Europa, AMPS (824 bis 894 MHz)
und PCS (1850 bis 1990 MHz) in den USA und PDC 800 (810 bis 960 MHz)
und PDC 1500 (1429 bis 1501 MHz) in Japan verwendet. Als eingebaute
Antenne eines tragbaren Telefons wird im Allgemeinen eine Antenne
verwendet, die zur Übertragung
und zum Empfang zweier Frequenzbänder
fähig ist,
die jenen Gebieten entsprechen, in denen das Gerät verwendet wird.
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Ein
Beispiel einer Struktur dieser herkömmlichen Dualbandantenne für die mobile
bzw. drahtlose Kommunikation wird unter Bezugnahme auf 29 beschrieben. 29 ist
eine äußere perspektivische Ansicht
des Beispiels der Struktur der herkömmlichen Dualbandantenne für die drahtlose
Kommunikation. In 29 ist eine Erdungsplatte 12 im
Wesentlichen auf der gesamten Oberfläche einer Leiterplatte 10 angeordnet.
Ein Träger 14 aus
einem Dielektrikum ist auf der Leiterplatte 10 angeordnet,
und eine Metallplatte 16 mit guter Leitfähigkeit,
die als Antennenelement dient, befindet sich auf der Oberfläche dieses
Trägers 14.
Ein zweckgemäßer Schlitz 16a ist
in dieser Metallplatte 16 vorgesehen, um eine geeignete
Form zu ergeben. Eine geeignete Stelle der Metallplatte 16 und
der Erdungsplatte 12 sind mittels einer Erdungsklemme bzw.
-anschluss 18 aus einem Federsteckverbinder o.dgl. elektrisch
miteinander verbunden, während
eine weitere geeignete Stelle der Metallplatte 16 und ein
Anschluss 10a der Leiterplatte 10 mittels einer
Einspeiseklemme bzw. -anschluss 20 aus einem Federsteckverbinder
o.dgl. elektrisch miteinander verbunden sind. Ein erstes und ein
zweites Antennenelement, die als umgekehrte F- Antennen arbeiten und in einem ersten
Frequenzband bzw. einem zweiten Frequenzband in Resonanz sind, bestehen
aus der Metallplatte 16, die mit dem Schlitz versehen ist
und eine geeignete Form aufweist. Das erste Frequenzband ist eines
von GSM, AMPS und PDC 800, das zweite Frequenzband ist eines von
DCS, PCS und PDC 1500.
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Wenn
die Dualbandantenne in das Gehäuse eines
Mobiltelefons eingebaut ist, ist die Breite W auf etwa 40 mm beschränkt. Allerdings
ist die Wellenlänge
in Einklang mit der dielektrischen Konstante des Trägers 14 verkürzt; mit
dem Ansteigen der dielektrischen Konstante des Trägers 14 nimmt
die Größe der Antenne
ab, doch der Verstärkungsfaktor
sinkt. Wenn die dielektrische Konstante abnimmt, nehmen die Größe der Antenne
und der Verstärkungsfaktor zu,
doch die Antenne kann nicht im erwünschten Raum untergebracht
werden Wenn die Antenne im tragbaren Telefon eingebaut ist, sollte
sie möglichst groß sein,
wobei aber ihre Größe in einem
Bereich liegen muss, der ihren Einbau noch ermöglicht; auch der Verstärkungsfaktor
nimmt in einem bestimmten Ausmaß zu.
Es ist zu diesem Zweck zu empfehlen, dass der Träger 14 mit einer erwünschten
dielektrischen Konstante versehen ist. Der Träger 14 kann allerdings
nicht immer aus einem geeigneten Material gebildet sein, da dies
produktionstechnisch oder kostenmäßig nicht immer praktikabel
ist. Der Träger 14 ist
mit einem hohlen Teil 22 versehen und solcherart ausgebildet,
dass er eine im Wesentlichen C-förmige Gestalt
mit einem oberen Plattenteil 14a und beiden Seitenteilen 14b und 14b aufweist;
die erwünschte dielektrische
Gesamtkonstante wird durch eine dielektrische Konstante des Materials
des Trägers 14 und
eine dielektrische Konstante der Luft im hohlen Teil 22 erzielt.
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Obwohl
die Metallplatte 16 mittels Metallblechverarbeitung geformt
werden kann, kann sie natürlich
auch aus einem Dünnfilm
eines Elements guter Leitfähigkeit
gebildet sein, das sich günstigerweise
auf der Oberfläche
des Trägers 14 befindet;
dies erfolgt durch Harzplattieren, Heißstanzen, Verdampfen, Ätzen o.dgl.
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In
den letzten Jahren ist es aufgrund des großen Anstiegs der Reisenden
in den USA und Europa immer notwendiger geworden, dass Mobiltelefone sowohl
in den USA als auch in Europa verwendet werden können. Die Entwicklung einer
Breitbandantenne ist wünschenswert,
die ein erstes Frequenzband für
das europäische
GSM-Frequenzband oder das amerikanische AMPS-Frequenzband (bzw.
sowohl GSM als auch AMPS), ein zweites Frequenzband für das europäische DCS-Netz
und ein drittes Frequenzband für
das amerikanische PCS-Frequenzband übertragen und empfangen kann.
Im Zuge der raschen Weiterentwicklung mobiler Kommunikationstechnologien
wurde auch schon IMT-2000 (1920 bis 2170 MHz) vorgeschlagen – dieses
Frequenzband ist höher
als das herkömmliche Frequenzband
und soll auf der ganzen Welt verwendet werden. Dementsprechend ist
es wünschenswert,
eine Breitbandantenne zu entwickeln, die ein viertes Frequenzband
für IMT-2000 überfragen
und empfangen kann.
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JP 2000068736 offenbart
eine Miniatur-Multifrequenzantenne, die in einem mit drei oder mehr Frequenzen
arbeitenden System verwendet werden kann. Um dieses Ziel zu erreichen,
sind drei Antennenelemente Seite an Seite auf einer Strahlungsleiterplatte
angeordnet.
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JP 2001053528 offenbart
eine Frequenzumschaltstruktur für
eine oberflächenmontierte
Antenne, die auf Substrate auflaminiert ist, und Kommunikationsgeräte, die
mit dieser Struktur versehen sind.
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EP 0613209 offenbart einen
Zweifrequenz-Impedanz-Anpassungskreis für eine Antenne.
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Wenn
jedoch drei oder vier Antennenelemente, die jeweils an den oben
erwähnten
drei oder vier Frequenzbändern
in Resonanz sein können,
auf der Oberfläche
des Trägers 14 vorgesehen
sind, nimmt die gesamte Größe zu, und
sie können
nicht mehr in das Gehäuse
des Mobiltelefons eingebaut werden. Wenn sie so dimensioniert sind,
dass ihr Einbau möglich
ist, befinden sich die jeweiligen Antennenelemente in einer zu großen Nähe zueinander,
so dass Interferenz unter ihnen auftritt und keine günstigen
Antenneneigenschaften erzielt werden können.
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Die
vorliegende Erfindung verfolgt somit das Ziel, eine Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation bereitzustellen, die erwünschte Antenneneigenschaften
in mehreren Frequenzbändern
aufweist.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation ist solcherart ausgebildet, dass ein Träger aus
einem Dielektrikum auf einer Leiterplatte angeordnet ist, die im
Wesentlichen an der gesamten Oberfläche mit einer Erdungsplatte
versehen ist, eine Metallplatte von geeigneter Form an einer oberen
Oberfläche
des Trägers
bereitgestellt ist, ein erstes und ein zweites Antennenelement ausgebildet
sind, die als umgekehrte F-Antennen arbeiten und in einem ersten
Frequenzband bzw. einem zweiten Frequenzband an Frequenzen, die
höher als
das erste Frequenzband sind, in Resonanz sind, indem eine Erdungsklemme
zur elektrischen Verbindung der Metallplatte mit der Erdungsplatte
sowie eine Einspeiseklemme zur elektrischen Verbindung der Metallplatte
mit der Leiterplatte bereitgestellt sind, und ein drittes Antennenelement,
das ein elektrisch mit der Einspeiseklemme verbundenes Basisende
aufweist und das in einem Frequenzband an Frequenzen, die höher als
das zweite Frequenzband sind, in Resonanz ist, an einer Seitenoberfläche des
Trägers bereitgestellt
ist. Das dritte Antennenelement kann in einem dritten Frequenzband
an Frequenzen, die höher
als das zweite Frequenzband sind, in Resonanz sein, während ein
Ende des zweiten Antennenelements und ein Ende des dritten Antennenelements solcherart
angeordnet sind, dass sie um einen Abstand von 0,1 Wellenlängen oder
mehr des dritten Frequenzbands voneinander beabstandet sind; das Ende
des dritten Antennenelements ist solcherart angeordnet, dass es
um einen Abstand von 0,01 Wellenlängen oder mehr des dritten
Frequenzbands von der Erdungsplatte beabstandet ist. Die Übertragung und
der Empfang des Breitbands der drei Frequenzbänder wird dann durch das erste
und das zweite Antennenelement ermöglicht, die als umgekehrte
F-Antennen arbeiten, während
das dritte Antennenelement als Monopolantenne oder als umgekehrte F-Antenne
arbeitet. Das dritte Antennenelement ist solcherart positioniert,
dass es vom zweiten Antennen element beabstandet ist, die Isolierung
dadurch verbessert ist und die Antenneneigenschaften einander nicht
beeinträchtigen.
Das dritte Antennenelement ist auch von der Erdungsplatte beabstandet,
so dass das Kopplungsausmaß induktiver
Kopplung und/oder kapazitiver Kopplung gering ist und ein Breite-Prozentsatz
erzielt werden kann.
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Alternativ
dazu kann das dritte Antennenelement in einem dritten Frequenzband
an Frequenzen, die höher
als das zweite Frequenzband sind, in Resonanz sein, während ein
Anpassungskreis mit der Einspeiseklemme verbunden ist, um die Anpassung für das dritte
Frequenzband vorzunehmen. Selbst wenn daher das dritte Antennenelement
nicht von der Erdungsplatte beabstandet ist, wird die Übertragung und
der Empfang des Breitbands der drei Frequenzbänder durch Vorsehen des Anpassungskreises
ermöglicht.
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Alternativ
dazu kann das dritte Antennenelement in einem vierten Frequenzband
an Frequenzen, die höher
als das zweite Frequenzband sind, in Resonanz sein, während ein
Ende des zweiten Antennenelements und ein Ende des dritten Antennenelements
um einen Abstand von 0,1 Wellenlängen
oder mehr des vierten Frequenzbands voneinander beabstandet sind,
das Ende des dritten Antennenelements von der Erdungsplatte um einen
Abstand von 0,01 Wellenlängen
oder mehr des vierten Frequenzbands beabstandet ist und ein Anpassungskreis
mit der Einspeiseklemme verbunden ist, um die Anpassung für das dritte
Frequenzband an Frequenzen zwischen dem zweiten Frequenzband und
dem vierten Frequenzband durchzuführen. Auf diese Weise werden
die Übertragung
und der Empfang des Breitbands der vier Frequenzbänder ermöglicht.
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Alternativ
dazu kann das dritte Antennenelement in einem vierten Frequenzband
an Frequenzen, die höher
als das zweite Frequenzband sind, in Resonanz sein, während ein
Anpassungskreis mit der Einspeiseklemme verbunden ist, um die Anpassung für ein drittes
Frequenzband an Frequenzen zwischen dem zweiten Frequenzband und
dem vierten Frequenzband durchzuführen. Auf diese Weise werden
die Übertragung
und der Empfang des Breitbands der vier Frequenzbänder ermöglicht.
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Es
kann so ausgebildet sein, dass ein Teil der Erdungsplatte (einem
Abschnitt des Trägers
zugewandt, in dem sich das dritte Antennenelement befindet) entfernt
ist, um den Abstand zwischen dem Ende des dritten Antennenelements
und der Erdungsplatte zu vergrößern. In
diesem Fall vergrößert sich
der Abstand zwischen dem dritten Antennenelement und der Erdungsplatte,
so dass sich das Kopplungsausmaß induktiver
und/oder kapazitiver Kopplung reduziert. Das dritte Antennenelement
kann an einer tiefen Position angeordnet sein, wodurch sich auch
die Höhe
des Trägers
verringert – dies
ist für
die Miniaturisierung von Vorteil.
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In
einer anderen Ausführungsform
besitzt das dritte Antennenelement die Form eines dünnen Bands
und ist an einer Seitenfläche
des Trägers
angeordnet, so dass die Breiterichtung vertikal zur Erdungsplatte
verläuft.
Im Vergleich zu einer Monopolantenne aus einem linearen Element
kann die Resonanzbandbreite größer sein.
Die Breiterichtung des dritten Antennenelements verläuft vertikal
zur Erdungsplatte, so dass die Kapazität zwischen dem dritten Antennenelement
und der Erdungsplatte auf ein Minimum reduziert wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das dritte Antennenelement auf einer Höhe zwischen der oberen Oberfläche des
Trägers
und der Leiterplatte positioniert. Das dritte Antennenelement kann
von dem ersten oder dem zweiten Antennenelement oder der Erdungsplatte
beabstandet angeordnet sein, wobei das dritte Antennenelement geringer
Interferenz ausgesetzt ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das erste Frequenzband so festgelegt, dass es für GSM oder
AMPS relevant ist oder dass es GSM oder AMPS in einem Band aufweist;
das zweite Frequenzband ist so festgelegt, dass es für DCS relevant
ist; und das dritte Frequenzband ist so festgelegt, dass es für PCS relevant
ist. Die drei für
die drahtlose Kommunikation verwendeten Frequenzbänder können auf
diese Weise übertragen
und empfangen werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das erste Frequenzband so festgelegt, dass es für GSM oder
AMPS relevant ist oder dass es GSM oder AMPS in einem Band auf weist;
das zweite Frequenzband ist so festgelegt, dass es für DCS relevant
ist; das dritte Frequenzband ist so festgelegt, dass es für PCS relevant
ist; und das vierte Frequenzband ist so festgelegt, dass es für IMT-2000
relevant ist. Auf diese Weise können
die für
die drahtlose Kommunikation verwendeten vier Frequenzbänder übertragen und
empfangen werden.
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Kurze Beschreibung
der Abbildungen
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1 ist
eine perspektivische Außenansicht einer
Struktur einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose Kommunikation.
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2 ist
eine Ansicht, die veranschaulicht, dass ein Anti-Resonanzpunkt eintritt,
wenn Resonanzfrequenzen eines zweiten Elements und eines dritten
Antennenelements nahe aneinander angeordnet sind.
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3 ist
eine Ansicht, die Abstände
zwischen jeweiligen Antennenelementen der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose Kommunikation
und einer Erdungsplatte veranschaulicht.
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4 ist
eine Ansicht, aus der die Beziehung des Abstands zwischen Antennen
des zweiten und des dritten Antennenelements in Bezug auf die Isolierung
in der ersten Ausführungsform
ersichtlich ist.
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5 ist
eine Ansicht, aus der die Beziehung des Abstands zwischen dem dritten
Antennenelement und der Erdungsplatte in Bezug auf den Bandbreiten-Prozentsatz
ersichtlich ist, wobei das zweite und das dritte Antennenelement
in der ersten Ausführungsform
eine vorbestimmte Isolierung aufweisen.
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6 ist
eine Ansicht, die die VSWR-Eigenschaft der ersten Ausführungsform
darstellt.
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7 ist
ein Schaltdiagramm der zweiten Ausführungsform der Erfindung, worin
ein Anpassungskreis in einem Antennenelement mit der gleichen Struktur
wie die erste Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation vorgesehen ist.
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8 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft der zweiten Ausführungsform.
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9 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft jenes Zustands, in dem der Anpassungskreis in
der zweiten Ausführungsform
fehlt.
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10 ist
ein Smith-Diagramm der zweiten Ausführungsform.
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11 ist
ein Smith-Diagramm jenes Zustands, in dem der Anpassungskreis in
der zweiten Ausführungsform
fehlt.
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12 ist
eine Tabelle, aus der Zuwächse an
jeweiligen Frequenzen der zweiten Ausführungsform ersichtlich sind.
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13 ist
ein Schaltungsdiagramm der dritten Ausführungsform der Erfindung, worin
das dritte Antennenelement eines Antennenelements mit der gleichen
Struktur wie die erste Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation auf eine vierte Resonanzfrequenz eingestellt
ist und der Anpassungskreis in ähnlicher
Weise wie in der zweiten Ausführungsform
vorgesehen ist.
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14 ist
eine Ansicht, aus der die Beziehung des Abstands zwischen Antennen
des zweiten und des dritten Antennenelements in Bezug auf die Isolierung
in der dritten Ausführungsform
ersichtlich ist.
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15 ist
eine Ansicht, aus der die Beziehung des Abstands zwischen dem dritten
Antennenelement und der Erdungsplatte in Bezug auf den Bandbreiten-Prozentsatz
ersichtlich ist, wobei das zweite und das dritte Antennenelement
in der dritten Ausführungsform
eine vorbestimmte Isolierung aufweisen.
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16 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft der dritten Ausführungsform.
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17 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft der dritten Ausführungsform,
worin der Anpassungskreis fehlt.
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18 ist
eine perspektivische Außenansicht
der Struktur der vierten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose Kommunikation.
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19 ist
eine Ansicht der VWSR-Eigenschaft der fünften Ausführungsform.
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20 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft jenes Zustands, in dem der Anpassungskreis in
der fünften
Ausführungsform
fehlt.
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21 ist
ein Smith-Diagramm der fünften Ausführungsform.
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22 ist
ein Smith-Diagramm jenes Zustands, in dem der Anpassungskreis in
der fünften Ausführungsform
fehlt.
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23 ist
eine Tabelle, aus der die Zuwächse
an jeweiligen Frequenzen der fünften
Ausführungsform
ersichtlich sind.
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24 ist eine Außenansicht der Struktur der
sechsten Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation, wobei (a) eine Draufsicht und (b) eine
Seitenansicht ist.
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25 ist
eine Ansicht, aus der die Abstände
zwischen jeweiligen Antennenelementen und der Erdungsplatte in 24 ersichtlich sind.
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26 ist eine Außenansicht der Struktur der
siebten Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation, worin (a) eine Draufsicht und (b) eine
Seitenansicht ist.
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27 ist
eine perspektivische Außenansicht
der Struktur der achten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose Kommunikation.
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28 ist eine perspektivische Außenansicht
des dritten Antennenelements von 27, worin
(a) eine Struktur zeigt, in der ein dünnes bandartiges Element mit
guter Leitfähigkeit
solcherart angeordnet ist, dass seine Breiterichtung parallel zu
einer unteren Oberfläche
des oberen Plattenteils verläuft, und
(b) eine Struktur zeigt, in der ein dünnes bandartiges Element mit
guter Leitfähigkeit
solcherart angeordnet ist, dass seine Breiterichtung vertikal zur
unteren Oberfläche
des oberen Plattenteils verläuft.
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29 ist
eine perspektivische Außenansicht
der Struktur einer herkömmlichen
Dualbandantenne für
drahtlose Kommunikation.
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Beste Durchführungsart
der Erfindung
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Es
folgt eine Beschreibung der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 6. 1 ist
eine perspektivische Außenansicht
einer Struktur der ersten Ausführungsform
einer Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation der Erfindung. 2 ist eine
Ansicht, aus der ersichtlich ist, dass ein Anti-Resonanzpunkt eintritt,
wenn Resonanzfrequenzen eines zweiten und eines dritten Antennenelements
einander nahe sind. 3 ist eine Ansicht, die die
Abstände zwischen
jeweiligen Antennenelementen der erfindungsgemäßen Breitbandantenne für drahtlose Kommunikation
und einer Erdungsplatte zeigt. 4 ist eine
Ansicht, die die Beziehung des Abstands zwischen Antennen des zweiten
und des dritten Antennenelements in Bezug auf die Isolierung in
der ersten Ausführungsform
veranschaulicht. 5 ist eine Ansicht, aus der
die Beziehung des Abstands zwischen dem dritten Antennenelement
und der Erdungsplatte in Bezug auf einen Bandbreite-Prozentsatz ersichtlich
ist, wobei das zweite und das dritte Antennenelement eine vorbestimmte
Isolierung in der ersten Ausführungsform
aufweisen. 6 ist eine Ansicht, die eine
VSWR-Eigenschaft der ersten Ausführungsform darstellt.
In 1 werden die gleichen oder gleichwertige Elemente
wie jene in 29 mit den gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet, weshalb eine erneute Erklärung dieser Elemente entfällt.
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In 1 ist
eine Metallplatte 16 (z.B. 20 × 35 mm) auf einer oberen Oberfläche eines
Trägers 14 mit
Ausnahme eines Seitenteils mit einem geeigneten Schlitz 16a versehen,
der eine geeignete Form aufweist. Eine geeignete Stelle der Metallplatte 16 und
einer Erdungsplatte 12 sind mittels einer Erdungsklemme 18 elektrisch
miteinander verbunden. Eine weitere geeignete Stelle der Metallplatte 16 und eine
Klemme 10a einer Leiterplatte 10 sind mittels
einer Einspeiseklemme 20 elektrisch miteinander verbunden.
Es sind außerdem
ein erstes und ein zweites Antennenelement, die als umgekehrte F-Antennen arbeiten
und in einem ersten Frequenzband bzw. einem zweiten Frequenzband
in Resonanz sind, ausgebildet, wobei hier Ähnlichkeit zum herkömmlichen Beispiel
von 29 besteht. Das erste Frequenzband des Antennenelements
ist so festgelegt, dass es für
das europäische
GSM relevant ist. Das zweite Frequenzband des zweiten Antennenelements
ist so festgelegt, dass es für
das europäische
DCS relevant ist.
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Die
Metallplatte 16 ist in dem einen Seitenteil des Trägers 14 nicht
vorgesehen auch dies ähnlich wie
im herkömmlichen
Beispiel von 29. Ein drittes Antennenelement 24,
dessen Basis elektrisch mit der Einspeiseklemme 20 verbunden
ist und das als Dünnband-artige
Monopolantenne aus einem Material mit guter Leitfähigkeit
arbeitet, befindet sich auf einer Oberfläche einer Seite 14b des
Trägers 14 auf der
Seite des einen Seitenteils und besitzt eine elektrische Länge, die
(z.B. bei 1990 MHz) im amerikanischen PCS als drittes Frequenzband
in Resonanz sein kann. Dieses dritte Antennenelement 24 ist
auf einer Zwischenhöhe
zwischen der Leiterplatte 10 und der oberen Oberfläche des
Trägers 14 und
der Oberfläche
der Seite 14b des Trägers
angeordnet.
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Die
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation besitzt die nachstehend beschriebenen Strukturfunktionen.
Das zweite Frequenzband, in dem das zweite Antennenelement in Resonanz
ist, und das dritte Frequenzband, in dem das dritte Antennenelement 24 in
Resonanz ist, sind Frequenzen, die so nahe aneinander liegen, dass
Teile der Frequenzbänder
einander überschneiden.
Wenn die Isolierung des zweiten Antennenelements und des dritten
Antennenelements 24 mangelhaft ist, wie man dies aus 2 erkennt,
tritt ein Anti-Resonanzpunkt zwischen den Mittelfrequenzen des zweiten
und des dritten Frequenzbands auf, und es besteht die Tendenz, dass
die VSWR-Eigenschaft arg in Mitleidenschaft gezogen wird. Im dritten
Antennenelement 24 sind die erwünschten Antenneneigenschaften
infolge induktiver und/oder kapazitiver Kopplung in Bezug auf die
Erdungsplatte 12 schwierig zu erzielen.
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Die
Erfinder trugen diesen Umständen
Rechnung und ermittelten durch Versuche einen Abstand, bei dem das
zweite Antennenelement und das dritte Antennenelement 24 eine
Isolierung zweckmäßiger Größenordnung
aufwiesen, so dass kein Anti-Resonanzpunkt,
der eine Größenordnung
aufweist, die sich nachteilig auswirken könnte, eintrat, d.h. ein Abstand
d1 von 3. Damit das dritte Antennenelement 24 die
erwünschte
Antenneneigenschaft besitzt, war es solcherart von der Erdungsplatte 12 beabstandet,
dass sich die induktive und/oder kapazitive Kopplung verringerte.
Außerdem
wurde durch Versuche jener Abstand ermittelt, bei dem ein erwünschter
Bandbreiten-Prozentsatz durch das zweite Antennenelement und das
dritte Antennenelement 24 erzielt wurde, d.h. der Abstand
d2 von 3.
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Wie
aus 4 ersichtlich, verändert sich der Abstand d1 zwischen
dem Ende des zweiten Antennenelements und dem Ende des dritten Antennenelements.
Die Isolierung wird gemessen, während
sich die effektive dielektrische Konstante des Trägers 14 verändert. Um
demnach eine Isolierung von etwa –15 dB zu erzielen, reicht
es aus, wenn die effektive dielektrische Konstante 1 ist und der
Abstand d1 zwischen den Antennen 0,1 λ ist (λ ist eine Wellenlänge der
Mittelfrequenz des dritten Frequenzbands, bei der das dritte Antenneelement 24 in
Resonanz ist). Mit zunehmender dielektrischer Konstante muss sich auch
der Abstand d1 zwischen den Antennen vergrößern, um die Isolierung von
etwa –15
dB zu erzielen. In diesem Fall ist der Einflussgrad der Isolierung
von etwa –15
dB wechselseitig 1/32, wobei man davon aus gehen kann, dass geringer
Einfluss vorliegt. Die effektive dielektrische Konstante des Trägers 14 betrug
1. Die Isolierung zwischen dem zweiten Antennenelement und dem dritten
Antennenelement 24 betrug etwa –15dB. Der Abstand d2 zwischen
dem dritten Antennenelement und der Erdungsplatte 12 wurde
verändert,
um den Bandbreite-Prozentsatz zu messen. Wie aus 5 ersichtlich,
konnte man bei einem Abstand d2 von etwa 0,01 λ als Bandbreite-Prozentsatz,
bei dem VSWR 3 oder weniger betrug, einen erwünschten Wert von etwa 15 %
erzielen. Hierin ist der Bandbreite-Prozentsatz durch einen Prozentsatz
der Frequenzbreite ausgedrückt, worin
VSWR 3 oder weniger gegenüber
der Mittelfrequenz ausmacht. Da das durch das zweite Antennenelement
und das dritte Antennenelement 24 übertragene und empfangene Frequenzband
DCS (1710 bis 1880 MHZ) bzw. PCS (1850 bis 1990 MHz) ist, können im
Frequenzband von 1710 bis 1990 MHz, wenn die Mittelfrequenz 1850
MHz beträgt
und ein Bandbreite-Prozentsatz von etwa 15 % gegeben ist, sowohl
DCS als auch PCS übertragen
und empfangen werden. Auf diese Weise beträgt hinsichtlich der VSWR-Eigenschaft
der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation, worin der Abstand d1 und der Abstand d2
von 3 einen geeigneten Wert aufweisen (siehe 6),
VSWR sowohl im GSM (880 bis 960 MHz) als auch im DCS und PCS (1710
bis 1990 MHz) 3 oder weniger, wobei die Antenne als Breitbandantenne
funktioniert, die zur Übertragung
und zum Empfang von GSM, DCS und PCS fähig ist.
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Durch
Vorsehen des dritten Antennenelements 24 auf der Oberfläche der
Seite 14b des Trägers 14 auf
der Seite des einen Seitenteils kann der Abstand zum ersten und
zum zweiten Antennenelement größer sein,
als wenn es auf der oberen Oberfläche des Trägers 14 angeordnet
ist. Wenn das dritte Antennenelement 24 mittels eines Dünnband-artigen Materials
mit guter Leitfähigkeit
gebildet wird und solcherart positioniert ist, dass seine Breiterichtung
vertikal zur Erdungsplatte 12 verläuft – im Gegensatz zu jenem Fall,
in dem ein dünnes
lineares Element verwendet wird –, vergrößert sich die Resonanzbandbreite
des dritten Antennenelements 24, der Kopplungsgrad induktiver
und/oder kapazitiver Kopplung in Bezug auf die Erdungsplatte 12 verringert
sich, und es können
leichter Antenneneigenschaften einer Monopolan tenne erzielt werden.
Die Metallplatte 16 ist auf der oberen Oberfläche des
Trägers 14 mit
Ausnahme des einen Seitenteils ausgebildet, so dass sich der Abstand
d1 zwischen dem dritten Antennenelement 24 auf der Oberfläche der
Seite 14b des Trägers 14 auf
der Seite des einen Seitenteils sowie dem ersten und dem zweiten
Antennenelement dieser Metallplatte 16 vergrößert. Wenn
der Abstand d1 zwischen dem dritten Antennenelement 24 und
dem ersten und dem zweiten Antennenelement vergrößert werden kann, da z.B. die
Höhe des
Trägers 14 ausreicht,
kann die Metallplatte 16 auf der gesamten oberen Oberfläche des
Trägers 14 vorgesehen
sein.
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Es
folgt die Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter
Bezugnahme auf 7 bis 12. 7 ist
ein Schaltdiagramm der zweiten Ausführungsform der Erfindung, worin
ein Anpassungskreis in einem Antennenelement mit der gleichen Struktur
wie die erste Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation vorgesehen ist. 8 ist eine
Ansicht der VSWR-Eigenschaft der zweiten Ausführungsform. 9 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft jenes Zustands, in dem der Anpassungskreis
in der zweiten Ausführungsform
fehlt. 10 ist ein Smith-Diagramm der zweiten
Ausführungsform. 11 ist
ein Smith-Diagramm
jenes Zustands, in dem der Anpassungskreis in der zweiten Ausführungsform
fehlt. 12 ist eine Tabelle, aus der
Zuwächse
an jeweiligen Frequenzen der zweiten Ausführungsform ersichtlich sind.
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In
der zweiten Ausführungsform
ist – wie
aus 7 ersichtlich – zusätzlich zu einem Antennenelement
mit der gleichen Struktur wie die Breitbandantenne für drahtlose
Kommunikation der ersten Ausführungsform
eine Einspeiseklemme 20 elektrisch mit einer HF-Stufe einer
Sender-Empfänger-Schaltung
einer Leiterplatte 10 verbunden; dies erfolgt mittels eines
Anpassungskreises 26, der günstigerweise auf der Leiterplatte 10 montiert
ist. Dieser Anpassungskreis 26 ist solcherart ausgebildet,
dass z.B. ein Kapazitätszelement
von 1,0 pF und ein Induktivitätselement
von 3,9 nH mittels Schaltung in L-Form miteinander verbunden sind.
In der zweiten Ausführungsform
ist der Abstand d2 zwischen einem dritten Antennenelement 24 und
einer Erdungsplatte 12 kurz, und das Antennenelement selbst
besitzt eine solche Struktur, dass induktive und/oder kapazitive Kopplung
höher sind
als in der ersten Ausführungsform.
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In
der oben beschriebenen Struktur wird – wie aus 8 ersichtlich – in Bezug
auf die VSWR-Eigenschaft im GSM-Frequenzband von 880 bis 960 MHz
sowie im CDS- und
im PCS-Netz von 1710 bis 1990 MHz ein hervorragender VSWR-Wert von nahezu „2" erzielt. In Bezug
auf die VSWR-Eigenschaft des Antennenelements ohne Anpassungskreis 26 (siehe 9)
jedoch beträgt
er zwar im GSM-Netz von 880 bis 960 MHz fast „2" oder weniger, doch im PCS-Frequenzband
o.dgl. „3" oder mehr. Offenbar
ist dies darauf zurückzuführen, dass das
dritte Antennenelement 24 ursprünglich auf die elektrische
Länge eingestellt
ist, die an 1990 MHz im PCS-Frequenzband in Resonanz ist; die induktive und/oder
kapazitive Kopplung in Bezug auf die Erdungsplatte 12 ist
jedoch hoch, oder es kann infolge der Interferenz zwischen den Antennenelementen keine
erwünschte
Antenneneigenschaft erzielt werden. In der zweiten Ausführungsform
(siehe das Smith-Diagramm von 10) beträgt die Antennenimpedanz
im Frequenzbereich von 880 bis 960 MHz und 1710 bis 1990 MHz fast
50 Ω; dies
ist ein hervorragender Wert in Verbindung mit einem Kabel von 50 Ω. Wie aus
dem Smith-Diagramm von 11 ersichtlich, beträgt im Antennenelement
ohne Anpassungskreis 26 die Antennenimpedanz zwar im Bereich
von 880 bis 960 MHz und bei 1710 MHz fast 50 Ω, doch an einer Frequenz von
fast 1990 MHz ist die Antennenimpedanz von 50 Ω eher weit entfernt. Mit steigender
Frequenz wird demnach die Wirkung des Anpassungskreises 26 immer
größer, und
es ist denkbar, dass der Anpassungskreis so funktioniert, dass die
Antennenimpedanz auf hohem Wert in Bezug auf eine Frequenz von etwa
1990 MHz an einen Wert in der Nähe
von 50 Ω herangeführt wird.
Wie aus 12 ersichtlich, beträgt in Bezug
auf den Verstärkungsfaktor
der zweiten Ausführungsform
ein maximaler Verstärkungsfaktor
(MAX. Gain) –0,54
bis 0,72 dBd und ein durchschnittlicher Verstärkungsfaktor (AVG. Gain) –5,54 bis –3,53 dBd.
Ein durchschnittlicher Gesamtverstärkungsfaktor (All AVG. Gain)
beträgt –4,55 dBd
und ein maximaler Gesamtverstärkungsfaktor
(All MAX. AVG. Gain) –0,01
dBd. Demzufolge wird ein Antennenverstärkungsfaktor erzielt, der zur
Verwendung in den drei Frequenzbändern
des GSM-Frequenzbands von 880 bis 960 MHz sowie des DCS- und PCS-Frequenzbands
von 1710 bis 1990 MHz ausreicht.
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Es
folgt die Beschreibung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation unter Bezugnahme auf 13 bis 17. 13 ist
ein Schaltungsdiagramm der dritten Ausführungsform der Erfindung, worin
das dritte Antennenelement des Antennenelements mit der gleichen
Struktur wie die erste Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation auf eine vierte Resonanzfrequenz eingestellt
ist und der Anpassungskreis in ähnlicher Weise
wie in der zweiten Ausführungsform
vorgesehen ist. 14 ist eine Ansicht, aus der
die Beziehung des Abstands zwischen Antennen des zweiten und des
dritten Antennenelements in Bezug auf die Isolierung in der dritten
Ausführungsform
ersichtlich ist. 15 ist eine Ansicht, aus der
die Beziehung des Abstands zwischen dem dritten Antennenelement
und der Erdungsplatte in Bezug auf den Bandbreiten-Prozentsatz ersichtlich
ist, wobei das zweite und das dritte Antennenelement in der dritten
Ausführungsform
eine vorbestimmte Isolierung aufweisen. 16 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft der dritten Ausführungsform. 17 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft der dritten Ausführungsform,
worin der Anpassungskreis fehlt.
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Das
Ziel der dritten Ausführungsform
besteht darin, Breitbandantennen-Eigenschaften zu erzielen, die
für die
praktische Nutzung in den vier Frequenzbändern (GSM 880 bis 960 MHz;
DCS, PCS und IMT-2000 1710 bis 2170 MHz) wünschenswert sind. Ein drittes
Antennenelement 24 eines Antennenelements mit der gleichen
Struktur wie die erste Ausführungsform
ist solcherart angeordnet, dass es eine elektrische Länge aufweist,
damit es in IMT-2000 (z.B. bei 2170 MHz) als viertes Frequenzband
in Resonanz sein kann. Wie aus 13 ersichtlich,
ist eine Einspeiseklemme 20 mit einer HF-Stufe einer Sender-Empfänger-Schaltung
einer Leiterplatte 10 mittels eines Anpassungskreises 28 elektrisch
verbunden, der günstigerweise
auf der Leiterplatte 10 montiert ist. Dieser Anpassungskreis 28 ist
solcherart ausgebildet, dass z.B. ein Kapazitätselement von 0,5 pF und ein
Induktivitätselement
von 3,9 nH mittels Schaltung zu einer L-Form verbunden sind. Eine Konstante
des Anpassungskreises 28 wird günstigerweise durch Simulation
und Versuche ermittelt.
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In
der oben beschriebenen Struktur divergieren die Resonanzfrequenz
des zweiten Antennenelements und die Resonanzfrequenz des dritten
Antennenelements 24 mehr als jene der ersten Ausführungsform;
in der Folge ist der Anti-Resonanzpunkt nur schwierig zu ermitteln.
Da die Resonanzfrequenz des dritten Antennenelements 24 hoch
ist, tritt vermutlich induktive und/oder kapazitive Kopplung ein, und
die Isolierung zwischen dem zweiten Antennenelement und dem dritten
Antennenelement 24 ist möglicherweise mangelhaft. In
Versuchen wurde festgestellt (siehe 14), dass
bei einem Abstand d1 zwischen dem Ende des zweiten Antennenelements
und dem Ende des dritten Antennenelements 24 von 0,1 λ (λ ist eine
Wellenlänge
einer Mittelfrequenz des vierten Frequenzbands, in dem das dritte Antennenelement 24 in
Resonanz ist) eine Isolierung von etwa –15 dB erzielt werden konnte.
Wenn beim Messen des Bandbreite-Prozentsatzes unter Aufrechterhaltung
der Isolierung von etwa –15
dB der Abstand d2 zwischen dem dritten Antennenelement 24 und
der Erdungsplatte 12 geändert
wurde (siehe 15), wurde im Fall eines Abstands
von 0,01 λ als Bandbreite-Prozentsatz,
in dem VSWR 3 oder weniger betrug, ein erwünschter Wert von etwa 24 %
erzielt. Da die Frequenzbänder,
die vom zweiten Antennenelement und dem dritten Antennenelement 24 empfangen
und übertragen
werden, DCS (1710 bis 1880 MHz), PCS (1850 bis 1990 MHz) und IMT-2000 (1920
bis 2170 MHz) sind, wenn die Frequenzbreite 1710 bis 2170 MHz beträgt, die
Mittelfrequenz einen Wert von 1940 MHz und der Bandbreite-Prozentsatz einen
Wert von 24 % aufweist, können
DCS, PCS und IMT-2000 übertragen
und empfangen werden. Die VSWR-Eigenschaft
der dritten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation, worin der Abstand d1 zwischen dem Ende des zweiten
Antennenelements und dem Ende des dritten Antennenelements 24 sowie
der Abstand d2 zwischen dem dritten Antennenelement 24 und
der Erdungsplatte 12 einen günstigen Wert aufweisen, ist
aus 16 ersichtlich. Wenn der Anpassungskreis 28 fehlt
(siehe 17), ist VSWR in Bezug auf das
dritte Frequenzband zwischen dem zweiten Frequenzband und dem vierten
Frequenzband mangelhaft. Aus diesem Grund ist ein Anpassungskreis 28 vorgesehen,
um die Anpassung für
das dritte Frequenzband durchzuführen.
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Es
folgt die Beschreibung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation unter Bezugnahme auf 18. 18 ist
eine perspektivische Außenansicht
einer Struktur der vierten Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation. In 18 werden
die gleichen oder gleichwertige Elemente wie jene von 1 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen, weshalb eine doppelte Erklärung entfällt.
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Gemäß der vierten
Ausführungsform
ist – im Vergleich
zur ersten Ausführungsform – ein entfernter
Teil 12a, in dem die Erdungsplatte 12 fehlt, an
einer Seite eines Seitenteils angeordnet, in dem keine Metallplatte 16 eines
Trägers
vorhanden ist, und einem Abschnitt zugewandt, in dem sich kein drittes Antennenelement 24 befindet.
In der oben erläuterten
Struktur ist der Abstand d2 zwischen dem dritten Antennenelement 24 und
der Erdungsplatte 12 groß und der Kopplungsgrad an
induktiver und/oder kapazitiver Kopplung dementsprechend klein.
Die Höhe des
Trägers 14 kann
niedrig sein, um einen Bandbreiten-Prozentsatz zu erhalten, der
jenem der ersten Ausführungsform
entspricht und sich daher für
die Miniaturisierung eignet.
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Es
folgt eine Beschreibung einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf 19 bis 23. 19 ist
eine Ansicht der VWSR-Eigenschaft der fünften Ausführungsform. 20 ist
eine Ansicht der VSWR-Eigenschaft jenes Zustands, in dem der Anpassungskreis
in der fünften Ausführungsform
fehlt. 21 ist ein Smith-Diagramm der
fünften
Ausführungsform. 22 ist
ein Smith-Diagramm jenes Zustands, in dem der Anpassungskreis in
der fünften
Ausführungsform
fehlt. 23 ist eine Tabelle, aus der
die Zuwächse
an jeweiligen Frequenzen der fünften
Ausführungsform ersichtlich
sind.
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In
der fünften
Ausführungsform
ist zusätzlich zu
einem Antennenelement mit der gleichen Struktur wie die Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation der vierten Ausführungsform
eine Einspeiseklemme 20 mittels eines Anpassungskreises 28, der günstigerweise
auf einer Leiterplatte 10 montiert ist und der dritten
Ausführungsform ähnelt, elektrisch mit
einer HF-Stufe einer Sender-Empfänger-Schaltung
einer Leiterplatte 10 verbunden. Der Anpassungskreis 28 ist
solcherart ausgebildet, dass ein Kapazitätselement von 0,5 pF und ein
Induktivitätselement
von 3,9 nH mittels Schaltung zu einer L-Form verbunden sind. In
der fünften
Ausführungsform
kann kein ausreichend großer
Abstand d2 zwischen einem dritten Antennenelement 24 und
einer Erdungsplatte 12 geschaffen werden; die Struktur
ist solcherart, dass induktive und/oder kapazitive Kopplung höher als
in der vierten Ausführungsform
sind.
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In
der oben beschriebenen Struktur erzielt man in Bezug auf die VSWR-Eigenschaft
der fünften Ausführungsform – wie dies
aus 19 ersichtlich ist – im GSM-Frequenzband von 880 bis 960 MHz sowie im
DCS-, PCS- und IMT-2000-Frequenzband
von 1710 bis 2170 MHz einen hervorragenden VSWR-Wert von „2" oder weniger. Wie
jedoch aus 20 ersichtlich, beträgt zwar
in Bezug auf die VSWR-Eigenschaft des Antennenelements ohne Anpassungskreis 28 der
Wert im GSM-Frequenzband von 880 bis 960 MHz „2" oder weniger, doch er verschlechtert
sich im PCS-Frequenzband u.dgl. auf „3" oder mehr. Das ist darauf zurückzuführen, dass
das dritte Antennenelement 24 ursprünglich auf die elektrische
Länge eingestellt
war, die an 2170 MHz des IMT-2000-Frequenzbands in Resonanz ist.
In der fünften
Ausführungsform
liegt, wie aus dem Smith-Diagramm von 21 ersichtlich,
die Antennenimpedanz im Bereich von 880 bis 960 MHz sowie im Bereich
von 1710 bis 2170 MHz in der Nähe
von 50 Ω – ein ausgezeichneter
Wert in Verbindung mit einem Kabel von 50 Ω. Im Antennenelement ohne Anpassungskreis 28 liegt
jedoch, wie dies aus dem Smith-Diagramm von 22 hervorgeht,
die Antennenimpedanz bei 880 bis 960 MHz und 1710 MHz zwar in der
Nähe von
50 Ω, doch
bei einer Frequenz von 1710 MHz oder höher ist die Antennenimpedanz von
50 Ω eher
weit entfernt und steigt an. Mit steigender Frequenz wird demnach
die Wirkung des Anpassungskreises 28 immer größer, und
es ist denkbar, dass der Anpassungskreis so funktioniert, dass die Antennenimpedanz
auf hohem Wert in Bezug auf eine Frequenz von 1710 MHz oder höher an einen Wert
in der Nähe
von 50 Ω herangeführt wird.
In Bezug auf die Zuwächse
der fünften
Ausführungsform der
erfindungsgemä ßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation betragen, wie dies aus 23 ersichtlich
ist, ein maximaler Verstärkungsfaktor (MAX.
Gain) –0,74
bis 1,39 dBd, ein durchschnittlicher Verstärkungsfaktor (AVG. Gain) –3,71 bis –5,38, ein
durchschnittlicher Gesamtverstärkungsfaktor (ALL
AVG. Gain) –4,76
dBd und ein maximaler durchschnittlicher Gesamtverstärkungsfaktor
(ALL MAX. AVG. Gain) –0,33
dBd. Demnach kann man Antennenzuwächse erzielen, die zur praktischen
Nutzung in den vier Frequenzbändern
(GSM 880 bis 960 MHz; DCS, PCS und IMT-2000 1710 bis 2170 MHz) ausreichen.
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Es
folgt die Beschreibung einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation unter Bezugnahme auf 24 und 25. 24 ist eine Außenansicht der Struktur der
sechsten Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation, wobei (a) eine Draufsicht und (b) eine
Seitenansicht ist. 25 ist eine Ansicht, aus der
die Abstände
zwischen jeweiligen Antennenelementen und der Erdungsplatte in 24 ersichtlich sind. In 24 und 25 werden
die gleichen oder gleichwertige Elemente wie jene in 1 und 3 mit den
gleichen Bezugszeichen versehen, weshalb keine neuerliche Erklärung erfolgt.
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In
der sechsten Ausführungsform
ist kein drittes Antennenelement 34 auf der Oberfläche des Trägers 14 vorgesehen;
es besteht aus einem Antennenelement mit schraubenförmiger Spiralstruktur, besitzt
ein mit einer Einspeiseklemme 20 elektrisch verbundenes
Basisende und ist ausgebildet, aus dem Träger 14 zu ragen.
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In
der sechsten Ausführungsform
der oben erläuterten
Struktur ist das dritte Antennenelement 34 ausgebildet,
aus dem Träger 14 zu
ragen, so dass sich der Abstand d1 vom Ende eines zweiten Antennenelements
vergrößert. Wenn
das dritte Antennenelement 34 ausgebildet ist, in Richtung
jener Seite zu ragen, an der sich keine Leiterplatte 10 befindet
(siehe 24), vergrößert sich auch der Abstand
d2 von der Erdungsplatte 12. Im Vergleich zur ersten Ausführungsform
kann diese Struktur in einem breiteren Band verwendet werden.
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Es
folgt eine Beschreibung einer siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation unter Bezugnahme auf 26. 26 ist eine Außenansicht der Struktur der
siebten Ausführungsform
der Breitbandantenne für
drahtlose Kommunikation, worin (a) eine Draufsicht und (b) eine
Seitenansicht ist. In 26 werden die
gleichen oder gleichwertige Elemente wie jene in 24 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen, weshalb keine erneute Erklärung erfolgt.
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Die
siebte Ausführungsform
unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform darin, dass ein
drittes Antennenelement 44 aus einem Peitschenantennenelement
gebildet ist, sein Basisende mit einer Einspeiseklemme 20 elektrisch
verbunden ist und die Struktur ausgebildet ist, aus einem Träger 14 zu
ragen.
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Wenn – wie in
der sechsten und in der siebten Ausführungsform – das dritte Antennenelement 34, 44 nicht
auf der Oberfläche
des Trägers 14 vorgesehen,
sondern angeordnet ist, aus dem Träger 14 zu ragen, unterliegt
die Struktur des Antennenelements keinerlei Einschränkungen;
sie ist keinesfalls auf die Beschreibung der sechsten oder siebten
Ausführungsform
beschränkt – eine beliebige
Struktur wie z.B. ein zickzackförmiges
oder mäanderförmiges Antennenelement
kommt in Frage.
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Es
folgt die Beschreibung einer achten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation unter Bezugnahme auf 27 und 28. 27 ist
eine perspektivische Außenansicht
der Struktur der achten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation. 28 ist eine perspektivische
Außenansicht
des dritten Antennenelements von 27, worin
(a) eine Struktur zeigt, in der ein dünnes bandartiges Element mit
guter Leitfähigkeit
solcherart angeordnet ist, dass seine Breiterichtung parallel zu
einer unteren Oberfläche
des oberen Plattenteils verläuft,
und (b) eine Struktur zeigt, in der ein dünnes bandartiges Element mit
guter Leitfähigkeit
solcherart angeordnet ist, dass seine Breiterichtung vertikal zur
unteren Oberfläche
des oberen Plattenteils verläuft.
In 27 werden die gleichen oder gleichwertige Elemente
wie jene von 1 mit den gleichen Bezugszeichen
versehen, weshalb eine erneute Erklärung entfällt.
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In 27 und 28 unterscheidet sich die Struktur der
achten Ausführungsform
insofern von der ersten Ausführungsform,
als ein drittes Antennenelement 46 günstigerweise auf der unteren
Oberfläche
eines oberen Plattenteils 14a eines Trägers 14 angeordnet
ist. Das dritte Antennenelement 46 besitzt ein Basisende,
das mit der Einspeiseklemme 20 verbunden ist und aus einem
dünnen
bandartigen Element mit guter Leitfähigkeit besteht. Wie aus 28(a) ersichtlich, kann es solcherart
angeordnet sein, dass seine Breiterichtung vertikal zur unteren Oberfläche des
oberen Plattenteils 14a erfolgt. Das dritte Antennenelement 46 von 28(b) kann günstigerweise mit überlappenden
Breiteteilen 46a, 46a versehen sein, um das Haftvermögen zu verbessern.
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Da
in dieser achten Ausführungsform
das dritte Antennenelement 46 auf der unteren Oberfläche des
oberen Plattenteils 14a angeordnet ist, kann die Metallplatte 16 auf
der gesamten oberen Oberfläche
des Trägers 14 positioniert
sein. Dann wird die Dicke des oberen Plattenteils 14a entsprechend
eingestellt, so dass das dritte Antennenelement 46 in einem
geeigneten Abstand vom zweiten Antennenelement beabstandet ist.
Das dritte Antennenelement 46 ist nicht auf die dünne Bandform
beschränkt,
kann aber die Form einer Klemme aufweisen.
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In
den obigen Ausführungsformen
ging man in der Beschreibung zwar davon aus, dass die erfindungsgemäße Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation in das Gehäuse
eines tragbaren Telefons eingebaut ist, doch falls sie für andere
mobile Kommunikationsgeräte
als für
tragbare Telefone verwendet werden soll, die dimensional keinen
großen
Einschränkungen
unterliegen, kann das dritte Antennenelement 24 auf der
oberen Oberfläche
des Trägers 14 solcherart
angeordnet sein, dass es ausreichend von der Metallplatte 16 beabstandet
ist. Außerdem
ist natürlich
die Schaltungsstruktur des Anpassungskreises 26 und 28 nicht
auf die obigen Ausführungsformen
beschränkt – sie kann
je nach Bedarf ausgebildet sein. Das erste Antennenelement, das
durch Vorsehen des Schlitzes 16a in der Metallplatte 16 gebildet
ist, ist nicht auf die Ausführungsform
beschränkt,
die im GSM-Frequenzband in Resonanz ist – es kann auch ausgebildet
sein, im AMPS-Frequenzband in Resonanz zu sein, und es kann eine größere Breite
und eine etwas größere Resonanzband breite
aufweisen, so dass es sowohl GSM als auch AMPS im Frequenzband abdeckt
und in ihnen in Resonanz ist. Ohne sich auf die obigen Ausführungsformen
zu beschränken,
kann die Einstellung solcherart erfolgen, dass das erste Frequenzband
für eines
der GSM-, AMPS- und PCD800-Frequenzbänder vorgesehen ist, das zweite
Frequenzband für
eines der DCS-, PDC1500- und GPS-Frequenzbänder vorgesehen ist, das dritte
Frequenzband für
eines der PCS- und PHS-Frequenzbänder
vorgesehen ist und das vierte Frequenzband für eines der IMT-2000- und Bluetooth-Frequenzbänder vorgesehen
ist. Obwohl die erfindungsgemäße Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation drei oder vier Frequenzbänder übertragen und empfangen kann,
kann sie natürlich auch
als eingebaute Antenne eines tragbaren Telefons zum Empfang und
zur Übertragung
nur eines oder zweier Frequenzbänder
verwendet werden.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Wie
oben beschrieben, kann die erfindungsgemäße Breitbandantenne für drahtlose
Kommunikation das Breitband von drei Frequenzbändern mittels des ersten und
des zweiten Antennenelements, die als umgekehrte F-Antennen arbeiten,
und des dritten Antennenelements, das als Monopolantenne oder umgekehrte
F-Antennne arbeitet und im dritten Frequenzband in Resonanz ist, übertragen
und empfangen. Das dritte Antennenelement ist eingestellt, im vierten
Frequenzband in Resonanz zu sein, und es ist der Anpassungskreis
für die
Durchführung
der Anpassung für
das dritte Frequenzband vorgesehen, so dass die Übertragung und der Empfang
des Breitbands der vier Frequenzbänder ermöglicht werden. Auf diese Weise
kann die erfindungsgemäße Breitbandantenne
für drahtlose
Kommunikation die in der mobilen Kommunikation verwendeten drei
oder vier Frequenzbänder übertragen
und empfangen.