Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne, insbesondere zur Anwendung im Mobilfunk.The present invention relates to an antenna, in particularfor use in mobile communications.
In Hinsicht auf die Entwicklung der Mobilfunktechnologie, insbesondere hinsichtlich der Auslastung der Netze und des "Roamings" im In- und Ausland, und auch generell bei funkbetriebenen Kommunikationsendgeräten werden zunehmend mehr Antennen benötigt, die in der Lage sind, mehrere Frequenzbänder gleichzeitig abzudecken.In terms of the development of cellular technology,particularly with regard to the utilization of the networks and the"Roamings" at home and abroad, and also in generalradio-operated communication terminals are becoming more and moreAntennas needed that are able to span multiple frequency bandscover at the same time.
Gleichzeitig verlangt der Markt nach immer kleineren und kostengünstigeren Geräten. Durch Designvorgaben werden die früher ausschließlich externen Antennen immer öfter mit ins Gerät integriert. Daher sind zunehmend Antennen gefordert, die einen geringen Platzbedarf haben, problemlos für eine Funktion in mehreren Frequenzbändern oder einem oder mehreren breitbandigen Frequenzbereichen auslegbar, kostengünstig und reproduzierbar herstellbar sind. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die Antenne innerhalb des Gerätegehäuses und nicht wie bisher als Stummel- oder ausziehbare Antenne auf dem Gerät sitzen sollte. Dies hat zur Folge, dass die erforderliche minimale elektrische Gesamtlänge der Antenne mit den bisher geläufigen Strukturen nicht mehr realisiert werden kann. Dieses Problem gewinnt mit der weiteren Miniaturisierung der Mobilfunkgeräte und dem entsprechend verringerten Volumen der Antennen zunehmend an Bedeutung.At the same time, the market is demanding smaller and smaller onescheaper devices. Through design specifications, theIn the past only external antennas were increasingly usedIntegrated device. Therefore, antennas are increasingly requiredhave a small footprint, easily for oneFunction in multiple frequency bands or one or morebroadband frequency ranges can be interpreted, inexpensive andare reproducible. In addition it isdesirable that the antenna inside the device housing and notas before as a stub or extendable antenna on theDevice should sit. As a result, the requiredminimum total electrical length of the antenna with the previouslycommon structures can no longer be realized.This problem wins with the further miniaturization of theMobile devices and the correspondingly reduced volume ofAntennas are becoming increasingly important.
Die bisherigen Konzepte, wie beispielsweise die F-, Inverted F-, Patch-, Mikrostreifen- und beidseitige PCB-Antennen haben alle den Nachteil, dass sie entweder einen zu hohen Platzbedarf haben oder die Abstimmbarkeit bei einer Multiband-Funktion nicht ohne weiteres möglich ist. So sind beispielsweise Multiband-Antennen bekannt, bei denen auf zumindest einer Seite einer Leiterplatte mehrere Leiterbahnen als Strahlungskörper angeordnet sind. Nur eine der Leiterbahnen ist mit einem Sender verbunden. Weitere Leiterbahnen sind nicht direkt über elektrische Leiter verbunden, sondern sind derart ausgebildet, dass sie durch eine elektromagnetische Kopplung angeregt werden. Bei Mikrostreifenleitungs-Antennen wird eine Massefläche benötigt, die die Rückseite einer gedruckten Leiterplatte (PCB) vollständig abdeckt. Durch den erforderlichen Abstand zwischen den strahlenden Elementen ist zudem ein großer Platzbedarf erforderlich. Zudem sind diese Antennen bei der Herstellung sehr kostenintensiv.The previous concepts, such as the F, invertedF, patch, microstrip and double sided PCB antennasall the disadvantage that they are either too highHave space requirements or adjustability with a multibandFunction is not easily possible. So areFor example, multiband antennas are known in which at leastone side of a printed circuit board several conductor tracks asRadiation bodies are arranged. Only one of the traces isconnected to a transmitter. There are no other tracesdirectly connected via electrical conductors, but are suchtrained them through electromagnetic couplingbe stimulated. In microstrip antennas, oneGround plane needed to cover the back of a printedPCB completely covered. By the requiredThere is also a distance between the radiating elementslarge space required. These antennas are also includedvery expensive to manufacture.
Auch bei beidseitigen PCB-Antennen oder zwei PCBs mit jeweils einer strahlenden Struktur auf einer Seite der beiden PCBs und mit einer verlängerten Masse zum Abstimmen auf einer Rückseite einer der beiden PCBs, die hintereinander gelegt werden, besteht beispielsweise nur eine geringe Multibandfähigkeit und weniger Möglichkeiten zur Abstimmung. Zudem wird eine Massezuführung benötigt.Even with double-sided PCB antennas or two PCBs with eacha radiating structure on one side of the two PCBsand with an extended mass to match on oneBack of one of the two PCBs placed one behind the otherthere is, for example, only a small oneMulti-band capability and fewer options for coordination. In addition,a mass supply is required.
Mehrere PCB-Multiband-Antennen sind in der Herstellung aufwendiger und haben eine geringe Reproduzierbarkeit.Several PCB multiband antennas are being manufacturedmore complex and have a low reproducibility.
Die Verwendung mehrerer Antennen zur Abdeckung von mehreren Bändern macht einen höheren Platzbedarf, eine zusätzliche Ansteuerung der einzelnen Antennen, eine zusätzliche Antennenkontaktierung und eine zusätzliche Antennenhalterung erforderlich. Dabei erhöht sich dementsprechend auch die Anzahl der Bauelemente. Auch diese Alternative ist bei der Herstellung sehr kostenintensiv.The use of multiple antennas to cover multipleTapes take up more space, an additional oneControl of the individual antennas, an additionalAntenna contacting and an additional antenna bracketrequired. The number increases accordinglyof the components. This alternative is also part of theManufacturing very expensive.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antenne bereitzustellen, die in der Lage ist, mehrere Frequenzbänder gleichzeitig abzudecken und wenig Platzbedarf hat.An object of the invention is an antennaprovide that is capable of multiple frequency bands at the same timecover and has little space requirement.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Antenne gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.This task is solved by an antenna according to theindependent claim 1. Further advantageous embodimentsare contained in the subclaims.
Gemäß Anspruch 1 ist erfindungsgemäß eine Antenne, insbesondere eine Multiband-Antenne für Mobilfunkgeräte, mit einer kombinierten Antennenstruktur bereitgestellt, wobei mindestens eine Loop-Antennenstruktur mit mindestens einer Stab-Antennenstruktur kombiniert ist.According to claim 1 is an antenna according to the invention,in particular a multiband antenna for mobile devices, with onecombined antenna structure provided, whereinat least one loop antenna structure with at least one rodAntenna structure is combined.
Dadurch wird eine Antenne realisiert, die eine derartig kombinierte Antennenstruktur aufweist, dass sie in mehreren Frequenzbändern und/oder in einem oder mehreren breitbandigen Frequenzbereichen auslegbar ist und in ein beliebiges Kommunikationsendgerät integrierbar ist.As a result, an antenna is realized which is one of theseCombined antenna structure has multipleFrequency bands and / or in one or more broadbandFrequency ranges can be interpreted and in anyCommunication terminal can be integrated.
Vorzugsweise kann die entsprechend kombinierte Antennenstruktur in ihren sämtlichen Maßen relativ zur Anpassung an die gestellten, von Gerät zu Gerät unterschiedlichen Anforderungen in ihren Werten variieren. Dabei bleiben die relativen Abmessungen der kombinierten Antennenstruktur, d. h. die Abmessungen der Loop-Antennenstruktur im Verhältnis zur Stab-Antennenstruktur erhalten.Preferably the correspondingly combined oneAntenna structure in all its dimensions relative to the adaptation to theposed, different from device to deviceRequirements vary in their values. The relative remainDimensions of the combined antenna structure, i. H. theDimensions of the loop antenna structure in relation to the rodPreserved antenna structure.
Welche Form die einzelnen Abschnitte der kombinierten Antennenstruktur aufweisen ist dabei flexibel. So kann beispielsweise die Stab-Antennenstruktur als Stab oder als Mäander oder in einer beliebig anderen Form, wie beispielsweise in einer Wellenform, realisiert werden, ebenso kann die Loop-Antennenstruktur in Mäander-, in Stab- oder einer anderen geeigneten Form vorliegen.What shape the individual sections of the combinedHaving an antenna structure is flexible. So canfor example the rod antenna structure as a rod or as a meanderor in any other form, such as ina waveform, can also be realized, the loopAntenna structure in meandering, rod or othersuitable form.
Vorzugsweise ist die kombinierte Antennenstruktur so ausgebildet, dass eine an das jeweilige Gerät angepasste Platzoptimierung erfolgt.The combined antenna structure is preferably suchtrained that one adapted to the respective deviceSpace optimization takes place.
Vorzugsweise weist die kombinierte Antennenstruktur in dem Frequenzband mit der tiefsten Frequenz eine Loop-Antennenstruktur auf. Somit besitzt sie auch mindestens dort einen Massekontakt. Der Massekontakt kann prinzipiell an jeder beliebigen Position der Antennenstruktur angebracht werden. Vorzugsweise ist er allerdings am Ende der Struktur vorgesehen, d. h. vorzugsweise weist die kombinierte Antennenstruktur mindestens an einem ihrer Enden einen Massekontakt auf. Dadurch ist die Frequenz niedriger.The combined antenna structure preferably has in theFrequency band with the lowest frequency a loopAntenna structure. So she owns at least therea ground contact. The ground contact can in principleattached to any position of the antenna structurebecome. However, it is preferably at the end of the structureprovided d. H. preferably the combined oneAntenna structure at least at one of its ends a ground contacton. This makes the frequency lower.
Es kann auch mehr als einen Massekontakt an verschiedenen Positionen geben. Aus Platzgründen kann das strahlende Element auch in einer anderen Form ausgeführt werden. Vorzugsweise wird diese Struktur in der maximalen Distanz zum Massekontakt des zweiten strahlenden Elements ausgelegt.It can also have more than one ground contact at differentGive positions. The radiating element can be used for reasons of spacecan also be carried out in another form. Preferablythis structure becomes the maximum distance from the ground contactof the second radiating element.
Ferner kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform die Antenne auch aus mehreren strahlenden Strukturen als eine in Form einer Loop-Antennenstruktur und/oder einer Stab-Antennenstruktur bestehen, um eine Multibandantenne mit mehr als zwei Bändern zu realisieren.Furthermore, in another preferred embodiment, theAntenna also made of several radiating structures as one inForm of a loop antenna structure and / or a rodAntenna structure consist of a multi-band antenna with moreto be realized as two bands.
Die Position der Antenne auf bzw. in dem jeweiligen Gerät ist unerheblich. Sie kann an die jeweiligen Geräteeigenschaften und die Einsatzart angepasst werden.The position of the antenna on or in the respective device isirrelevant. It can depend on the respective device propertiesand the type of use can be adjusted.
Vorzugsweise liegt die Stab-Antennenstruktur an der Stirnseite des Gerätes. Zu achten ist dabei stets auf den Abstand des Strahlerelementes zur Massefläche.The rod antenna structure is preferably on theFront of the device. Always pay attention to the distance of theRadiator element to the ground surface.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne weist die kombinierte Antennenstruktur als Kontaktelemente mindestens einen HF-Kontakt und mindestens einen Massekontakt auf. Prinzipiell sind auch mehrere Massekontakte möglich um ein gewünschtes Antennenverhalten einzustellen. Der HF-Kontakt ist vorzugsweise am Anfang des Mäanders angebracht, kann aber auch an einer anderen Stelle positioniert werden.In a particularly preferred embodiment of theThe antenna according to the invention has the combined antenna structureas contact elements at least one RF contact andat least one ground contact. In principle there are also severalGround contacts possible around a desired antenna behavioradjust. The RF contact is preferably at the beginning of theAttached meandering, but can also be in another placebe positioned.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne sind an der kombinierten Antennenstruktur Abstimmelemente vorgesehen. Diese können in der Nähe, d. h. unterhalb, oberhalb oder neben einer oder mehreren strahlenden Strukturen angebracht sein. Die Abstimmelemente können beispielsweise in Form eines Patches vorliegen.In a further preferred embodiment of theAntennas according to the invention are on the combined antenna structureTuning elements provided. These can be nearby, i.e. H.below, above or next to one or more radiatingStructures. The voting elements canfor example in the form of a patch.
Die Antenne kann auch einen gestuften oder gestauchten Aufbau haben, d. h. die Höhe der Antenne über dem entsprechenden Geräte-PCB kann sowohl hinsichtlich ihrer Länge als auch ihrer Breite variieren. Vorzugsweise ist die Kontur des Strahlerelementes der erfindungsgemäßen Antenne dem Gehäuseverlauf angepasst, um das Volumen möglichst gut auszunutzen.The antenna can also have a stepped or compressed structurehave, d. H. the height of the antenna above the corresponding oneDevice PCBs can be both length and lengthVary in width. Preferably, the contour of theRadiator element of the antenna according to the invention, the course of the housingadjusted to use the volume as well as possible.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne werden die Abstrahleigenschaften verbessert und die Bandbreite erhöht, indem die Ebene der Antenne parallel zur metallischen Oberfläche des Gerätes verläuft. Sie kann aber auch in einem variablen Abstand zur metallischen EMV-Schirmung des funkbetriebenen Kommunikationsendgerätes verlaufen.In a further preferred embodiment of theThe antenna properties according to the invention improve the radiation propertiesand the bandwidth increased by the level of the antennaruns parallel to the metallic surface of the device. shecan also be at a variable distance from the metallicEMC shielding of the radio-operated communication terminalrun.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne weist die Antennenstruktur geeignete dielektrische und/oder magnetische Materialien auf. Man verwendet beispielsweise eine Keramik. Dadurch können die Abstrahleigenschaften verbessert werden und gegebenenfalls auch das verfügbare Volumen optimal ausgenutzt werden. Die dielektrischen und/oder magnetischen Materialien können die Antennenstruktur teilweise oder vollständig ausfüllen. Es sind auch Kombinationen von verschiedenen dielektrischen und/oder magnetischen Stoffen bzw. Luft möglich.In another preferred embodiment of theThe antenna according to the invention has a suitable antenna structuredielectric and / or magnetic materials. youuses a ceramic, for example. This allows theRadiation properties are improved and, if necessary, thatavailable volumes can be used optimally. Thedielectric and / or magnetic materials canFill in the antenna structure partially or completely. They are tooCombinations of different dielectric and / ormagnetic substances or air possible.
Ferner werden erfindungsgemäß mehrere Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Antenne bereitgestellt.Furthermore, several methods forManufacture of an antenna according to the invention provided.
In einem ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Antenne wird die Antenne auf einem PCB (Printed Circiut Board) realisiert.In a first preferred method according to the invention forProduction of an antenna according to the invention becomes the antennarealized on a PCB (Printed Circiut Board).
In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Antenne wird die Antenne aus einem Blech mittels einer Stanz-Biege-Technik hergestellt.In a further method according to the invention forManufacturing an antenna according to the invention, the antenna is made froma sheet by means of a stamping and bending technique.
Ferner kann die erfindungsgemäße Antenne erfindungsgemäß als eine Folie ausgeführt werden. Man verwendet hier beispielsweise biegsames flexibles Kunststoffmaterial, insbesondere Folie aus Polycarbonat oder Polyetherimid. Auf jeder Lage kann eine Leiterbahn strukturiert sein, die einen Strahler oder ein anderes beliebiges elektrisches Element darstellt. Die Strukturierung kann mittels verschiedener Technologien, bekannt aus der selektiven Strukturierung bei den sogenannten MID-Anwendungen, erzeugt werden. Hierbei sind insbesondere das vollflächige Metallisieren mit anschließendem Laserstrukturieren, das Aufbringen eines Primerlacks zur Metallisierung durch Maskenabdeckung oder Tampondruck (Boymetec-Verfahren) und anschließender Metallisierung zu nennen. Mit Metallisierung ist hierbei das chemische Abscheiden und/oder galvanische Abscheiden von Metallen gemeint. Eine weitere Variante ist z. B. das Aufdrucken eines leitfähigen Lackes durch Stempel-, Tampon- oder Siebdruck.Furthermore, the antenna according to the invention can be used according to the invention asrun a slide. One uses herefor example, flexible, flexible plastic material, in particularPolycarbonate or polyetherimide film. In every situationcan be structured a conductor track that a radiatoror any other electrical element.The structuring can be done using different technologies,known from the selective structuring of the so-calledMID applications. Here are particularfull-surface metallization with subsequentLaser structuring, the application of a primer for metallizationby masking or pad printing (Boymetec process)and subsequent metallization. WithMetallization is chemical deposition and / orgalvanic deposition of metals. Another variantis z. B. by printing a conductive varnishStamp, tampon or screen printing.
In einem weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Antenne wird die Antenne in der MID-Technik (Moulded Interconnected Device) ausgeführt.In a further preferred method according to the invention forProduction of an antenna according to the invention becomes the antennain MID technology (Molded Interconnected Device)executed.
Das Material, auf dem die Struktur im Falle der PCB und der MID-Technik aufgebracht wird, ist frei wählbar. Vorzugsweise ist es hochfrequenztauglich. Es kann auch biegsames flexibles Material sein, wodurch eine Anpassung an Gehäuse- bzw. Gerätekonturen möglich ist.The material on which the structure in the case of the PCB and theMID technology is applied, is freely selectable. Preferablyit is radio frequency compatible. It can also be pliable flexibleBe material, which means an adaptation to housing orDevice contours is possible.
Ferner umfasst die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Antenne zum Einbau bzw. zur Integration in ein Kommunikationsendgerät, insbesondere in ein Mobilfunkgerät. Die erfindungsgemäße Antenne kann auch auf beliebige Art und Weise mit dem Kommunikationsendgerät verbunden sein, beispielsweise außen aufgesetzt oder ausklappbar sein oder sie kann auf einer herkömmlichen Leiterplatte, beispielsweise in GSM-Tischtelefonen, in Funk- oder Telekommunikationsmodulen, montiert werden. Letztlich kann sie auch als eigenständige externe Antenne betrieben werden. In allen Fällen muss auf eine geeignete Antennenmasse geachtet werden.The invention further comprises the use of theantenna according to the invention for installation or integration into aCommunication terminal, especially in a mobile radio device. Theantenna according to the invention can also in any way andBe connected to the communication terminalFor example, be placed on the outside or fold out or it canon a conventional circuit board, for example in GSMDesk phones, in radio or telecommunications modules,to be assembled. Ultimately, it can also function as a standaloneexternal antenna can be operated. In all cases, asuitable antenna dimensions are observed.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen werden anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further advantages and embodiments are based on thefollowing drawings explained. Show it:
Fig. 1a Seitenansicht eines Teils eines Mobilfunkgerätes mit einer integrierten erfindungsgemäßen Antenne;FIG. 1a side view of part of a mobile device with an integrated antenna according to the invention;
Fig. 1b Draufsicht eines Teils eines Mobilfunkgerätes mit einer integrierten erfindungsgemäßen Antenne;FIG. 1b is plan view of part of a mobile device with an integrated antenna according to the invention;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antenne.Fig. 2 shows an embodiment of an antenna according to the invention.
InFig. 1a und 1b ist eine Seiten- und eine Draufsicht eines Teils eines Mobilfunkgerätes1 gezeigt, in welchem eine erfindungsgemäße Antenne2 integriert ist. Dargestellt ist inFig. 1a ein PCB3, auf welchem ein Schirmdeckel4 aufliegt und an dessen einem Ende eine Hörmuschel5 angebracht ist. Die integrierte erfindungsgemäße Antenne2 befindet sich in einem geeigneten Abstand h2 zum Schirmdeckel4. Die Höhe der Antenne2 über dem Geräte-PCB3 kann innerhalb der Länge und/oder der Breite variieren. Vorzugsweise verläuft die Ebene der Antenne2 parallel zur metallischen Oberfläche. Dadurch können die Abstrahleigenschaften verbessert werden und die Bandbreite erhöht werden. Sie kann aber auch in einem variablen Abstand zur metallischen EMV-Schirmung4 des Mobilfunkgerätes1 verlaufen.InFig. 1a and 1b show a side and a plan view is shown of a part of a mobile radio apparatus1 is integrated in which an antenna2 according to the invention. A PCB3 on which a shield cover4 shown inFig. 1a and rests at one end thereof an earpiece5 is attached. The integrated antenna2 according to the invention is located at a suitable distance h2 from the shield cover4 . The height of the antenna2 above the device PCB3 can vary within the length and / or the width. The plane of the antenna2 preferably runs parallel to the metallic surface. This can improve the radiation properties and increase the bandwidth. However, it can also run at a variable distance from the metallic EMC shield4 of the mobile radio device1 .
Fig. 1b zeigt eine Draufsicht auf einen Teil eines Mobilfunkgerätes1 mit einer erfindungsgemäßen integrierten Antenne2. Erkennbar ist hier wiederum das PCB3 und der darauf angebrachte Schirmdeckel4. Die Antenne2 weist zwei Kontaktelemente auf, nämlich einen HF-Kontakt6 und einen Massekontakt7. Die Position der Antenne in dem Gerät ist unerheblich, kann also an die Geräteeigenschaften und die Einsatzart angepasst werden. Die Stab-Antennenstruktur liegt vorzugsweise an der Stirnseite des Gerätes.FIG. 1b shows a top view of a part of a mobile radio apparatus1 with an inventive integrated antenna2. The PCB3 and the shield cover4 attached to it can again be seen here. The antenna2 has two contact elements, namely an RF contact6 and a ground contact7 . The position of the antenna in the device is irrelevant, so it can be adapted to the device properties and type of application. The rod antenna structure is preferably on the front of the device.
Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antenne2. Sämtliche Maße können zur Anpassung an die gestellten, von Gerät zu Gerät unterschiedlichen Anforderungen in ihren Werten variieren.Fig. 2 shows the basic structure of an embodiment of an antenna2 according to the invention. All dimensions can vary in their values to adapt to the different requirements from device to device.
Der Stab8 kann also auch in Mäanderform, der Mäander9 in Stabform oder in einer beliebig anderen Form realisiert werden. Wie hier dargestellt bildet vorzugsweise das Band mit der tieferen Frequenz die Loop-Antennenstruktur10 und hat somit Masse-Kontakt11. Der Masse-Kontakt11 kann an jeder beliebigen Position der Loop-Antennenstruktur10 angebracht werden. Vorzugsweise liegt er aber, wie hier dargestellt, am Ende der Struktur. Der HF-Kontakt12 liegt hier am Anfang des Maänders9, d. h. am Übergang von der Stab-Antennenstruktur13 zur Loop-Antennenstruktur10.The rod8 can also be realized in a meander shape, the meander9 in a rod shape or in any other shape. As shown here, the band with the lower frequency preferably forms the loop antenna structure10 and thus has ground contact11 . The ground contact11 can be attached to any position of the loop antenna structure10 . However, as shown here, it is preferably at the end of the structure. The RF contact12 is here at the beginning of the meander9 , ie at the transition from the rod antenna structure13 to the loop antenna structure10 .
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |