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EP0986130B1 - Antenne für funkbetriebene Kommunikationsendgeräte - Google Patents

Antenne für funkbetriebene Kommunikationsendgeräte Download PDF

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EP0986130B1
EP0986130B1 EP99117720A EP99117720A EP0986130B1 EP 0986130 B1 EP0986130 B1 EP 0986130B1 EP 99117720 A EP99117720 A EP 99117720A EP 99117720 A EP99117720 A EP 99117720A EP 0986130 B1 EP0986130 B1 EP 0986130B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
antenna according
circuit board
layers
individual
Prior art date
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EP99117720A
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EP0986130A3 (de
EP0986130A2 (de
Inventor
Stefan Huber
Martin Dr. Weinberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BenQ Mobile GmbH and Co OHG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP0986130A3 publication Critical patent/EP0986130A3/de
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H01Q5/385—Two or more parasitic elements

Definitions

  • the present invention relates to an antenna according to the preamble of claim 1.
  • the object of the present invention is to provide an antenna Specify the type mentioned, which takes up little space has, can be designed for several frequency bands and is cheap to produce.
  • This task for the antenna mentioned above solved that the individual antenna structures for training of a radiator are shaped.
  • the antenna according to the invention is easy and inexpensive to manufacture, requires little space and is easy for a function in several frequency bands or in one broadband frequency range can be designed.
  • This multi-band antenna consists of one capacitive coupling device not self-radiating, which excites different resonators / antennas. With the subject of registration if the coupling device is already a radiator, the coupling is done by E and H fields. in the In contrast to the object of registration, there are all radiation elements in one level.
  • the individual antenna structures arise from different trained conductor tracks in the different locations of the multilayer printed circuit board.
  • the antenna structures the forms shown by way of example in FIGS. 1 to 8, but also take other forms.
  • the track has the shape of a meander, a serpentine line or the shape of a rod.
  • the conductor tracks can branch as shown in FIGS. 5 and 6 and at different points B to N1, which in one Lay level, end. It is also possible that in a Lay several conductors forming an antenna next to each other are arranged.
  • FIGS of the present invention A four-layer antenna according to FIGS of the present invention.
  • Figures 9A to 9D are the individual antenna structures in the four layers shown.
  • Figure 10 shows a schematic cross section through this four-layer antenna. It can be seen that two layers within the multi-layer circuit board and two Layers are outside of the multi-layer circuit board.
  • This one multi-band antenna presented consists of a or several multilayer printed circuit boards.
  • the material from one of these PCBs is freely selectable, but should be suitable for high frequencies. It can in particular Case also be flexible flexible material. In every situation can be structured a conductor track that a radiator or any other electrical element.
  • the antenna consists of more than two layers, at least from three layers. At least one of these layers lies within of the material.
  • the locations are preferred, but not mandatory, parallel to each other. You can use any position to each other.
  • the layers can be at any Position of the circuit board and any also have different thicknesses. So there are also layers possible on the front and on the long sides. Farther inclined positions are also possible.
  • This dining point is about a contact element with the RF module of the communication terminal sesn.
  • All other emitters are preferably excited by coupling.
  • one or more direct electrical connections can also be made between one or more radiators at different positions by means of plated-through holes or contacting via a side surface at any point.
  • a plated-through hole is shown in FIGS. 11A to 11D and 12.
  • the layers shown in FIGS. 11A and 11C are connected to one another by means of a plated-through hole, as can be seen in FIG. 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne nach dem Oberbegriff des Anpruchs 1.
In Hinsicht auf die Entwicklung in der Mobilfunktechnologie werden Antennen benötigt, welche in der Lage sind mehrere Frequenzbänder gleichzeitig abzudecken. Außerdem verlangt der Markt nach immer kleineren und billigeren Mobilfunkgeräten. Deswegen sind Antennen gefordert, die einen geringen Platzbedarf haben, problemlos für eine Funktion in mehreren Frequenzbändern oder einem breitbandigen Frequenzbereich auslegbar und billig und reproduzierbar herstellbar sind.
Die bisherigen Konzepte, wie z. B. die Helix-Drahtantennen oder die Mikrostreifenleitungsantennen haben alle den Nachteil, daß sie entweder einen zu hohen Platzbedarf haben oder die Abstimmbarkeit bei einer Multiband-Funktion nicht ohne weiteres möglich ist.
Aus der EP-A-0 746 054 ist zwar eine Antennenanordnung gemäß dem Oberbegriff bekannt, jedoch weist diese Antenne keine Multibandfähigkeit auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antenne der eingangs genannten Art anzugeben, die einen geringen Platzbedarf aufweist, für mehrere Frequenzbänder auslegbar ist und billig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird für die eingangs genannte Antenne dadurch gelöst, daß die einzelnen Antennenstrukturen zur Ausbildung eines Strahlers geformt sind.
Die erfindungsgemäße Antenne ist leicht und billig herstellbar, erfordert einen geringen Platzbedarf und ist problemlos für eine Funktion in mehreren Frequenzbändern oder in einem breitbandigen Frequenzbereich auslegbar.
Im Gegensatz zu der aus EP-A-0 746 054 bekannten Antennenanordnung, bei der sich jeweils Strahlungsstrukturen und Koppelerstrukturen auf den einzelnen Lagen abwechseln und welche keine Multibandfähigkeit aufweist, weist jede einzelne Lage eine unterschiedlichen Strahlungsstruktur auf, so dass auf einfache Art und Weise eine Multibandfähigkeit hergestellt werden kann.
Aus der US-A-5 075 691 ist eine laminar aufgebaute Multibandantenne bekannt. Diese Multibandantenne besteht aber aus einer nicht selbst strahlenden kapazitiven Koppelvorrichtung, welche verschiedene Resonatoren/Antennen anregt. Beim Anmeldungsgegenstand ist bereits die Koppelvorrichtung ein Strahler, wobei die Verkoppelung durch E- und H-Felder erfolgt. Im Gegensatz zum Anmeldungsgegenstand befinden sich alle Strahlungselemente in einer Ebene.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antenne ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus einer nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen
  • Figur 1 bis Figur 8 mögliche Ausgestaltungen der einzelnen Antennenstrukturen,
  • Figur 9A bis Figur 9D und Figur 10 den beispielhaften Aufbau einer mehrlagigen Antenne, und
  • Figuren 11A bis 11D und Figur 12 einen anderen beispielhaften Aufbau einer weiteren mehrlagigen Antenne.
    • Die einzelnen Antennenstrukturen entstehen durch unterschiedlich ausgebildete Leiterbahnen in den verschiedenen Lagen der mehrlagigen Leiterplatte. Dabei können die Antennenstrukturen, die in den Figuren 1 bis 8 beispielhaft gezeigte Formen, aber auch darüber hinausgehende Formen, annehmen. Vorzugsweise hat die Leiterbahn die Form eines Mäanders, einer Schlangenlinie oder die Form eines Stabes. Die Leiterbahnen können sich auch wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist, verzweigen und an unterschiedlichen Punkten B bis N1, welche in einer Ebene liegen, enden. Weiterhin ist es möglich, daß in einer Lage jeweils mehrere eine Antenne bildende Leiterbahn nebeneinander angeordnet sind.
    In den Figuren 9A bis 10 ist eine vierlagige Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. In den Figuren 9A bis 9D sind die einzelnen Antennenstrukturen in den vier Lagen dargestellt. Figur 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch diese vierlagige Antenne. Es ist zu erkennen, daß sich zwei Lagen innerhalb der mehrlagigen Leiterplatte und zwei Lagen außerhalb der mehrlagigen Leiterplatte befinden.
    Es sollen an dieser Stelle noch einige allgemeine Bemerkungen zu der erfindungsgemäßen Antenne gemacht werden. Die hier vorgestellte mehrlagige Multiband-Antenne besteht aus einer oder mehreren mehrlagigen Leiterplatten. Das Material, aus dem eine dieser Leiterplatten besteht, ist frei wählbar, sollte aber hochfrequenztauglich sein. Es kann im besonderen Fall auch biegsames flexibles Material sein. Auf jeder Lage kann eine Leiterbahn strukturiert sein, die einen Strahler oder ein anderes beliebiges elektrisches Element darstellt.
    Die Antenne besteht aus mehr als zwei Lagen, also mindestens aus drei Lagen. Von diesen Lagen liegt mindestens eine innerhalb des Materials. Die Lagen sind vorzugsweise, aber nicht zwingend, parallel zueinander. Sie können jede beliebige Position zueinander einnehmen. Die Lagen können an jeder beliebigen Position der Leiterplatte liegen und jede beliebige auch unterschiedliche Dicke besitzen. Es sind also auch Lagen auf den Stirnseiten und auf den Längsseiten möglich. Weiterhin sind auch schiefe Lagen möglich.
    Vorzugsweise besitzt nur eine Leiterbahn (ein Strahler) auf einer Lage einen Speisepunkt. Dieser Speisepunkt wird über ein Kontaktelement mit der HF-Baugruppe des Kommunikationsendgerätes verbundenn.
    Alle anderen Strahler werden vorzugsweise durch Kopplung angeregt. Es können sich auch zwei oder mehrere Strahler auf einer Lage befinden.
    Es können sich aber auch eine oder mehrere direkte elektrische Verbindungen zwischen einem oder mehreren Strahlern auf verschiedenen Lagen mittels Durchkontaktierung oder Kontaktierung über eine Seitenfläche an jedem beliebigen Punkt hergestellt werden.
    Ein derartiges Beispiel mit einer Durchkontaktierung ist in den Figuren 11A bis 11D und 12 gezeigt. Hierbei handelt es sich um eine vierlagige Multibandantenne, deren Antennenstrukturen dem in den Figuren 9A bis 9D und Figur 10 gezeigtem Ausführungsbeispiel entsprechen. Zum Unterschied zu dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel sind bei diesem Ausführungsbeispiel die in Figur 11A und Figur 11C gezeichneten Lagen mittels einer Durchkontaktierung, wie in Figur 12 zu erkennen ist, miteinander verbunden.

    Claims (9)

    1. Antenne für funkbetriebene Kommunikationsendgeräte, bestehend aus Antennenstrukturen, die jeweils von einer auf unterschiedlichen Lagen einer mehrlagigen Leiterplatte befindlichen, eine beliebige Form aufweisende Leiterbahn gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Lage der mehrlagigen Leiterplatte eine unterschiedlich geformte Antennenstruktur zur Ausbildung einer Multiband-Antenne appliziert ist.
    2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrlagige Leiterplatte aus einer oder mehreren mehrlagigen Leiterplatten besteht, wobei die einzelne Leiterplatte mindestens drei Lagen aufweist.
    3. Antenne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lagen beliebige Positionen zueinander einnehmen.
    4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen die Antennenstruktur bildenden Leiterbahnen unterschiedliche Dicke aufweisen.
    5. Antenne nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf den einzelnen Lagen jeweils eine oder mehrere Leiterbahnen befinden.
    6. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Leiterbahnen an einem oder mehreren vorgegebenen Punkten beginnen und an einem oder mehreren vorgegebenen Punkten in derselben Ebene enden.
    7. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Antennenstrukturen einen Speisepunkt aufweisen, der über ein Kontaktelement mit der HF-Baugruppe des Kommunikationsendgerätes verbunden ist.
    8. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine oder mehrere direkte elektrische Verbindungen zwischen einer oder mehreren Antennenstrukturen auf verschiedenen Lagen vorgesehen sind.
    9. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne in der HF-Baugruppe des Kommunikationsendgerätes integriert ist.
    EP99117720A 1998-09-08 1999-09-08 Antenne für funkbetriebene Kommunikationsendgeräte Expired - Lifetime EP0986130B1 (de)

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    DE19841011 1998-09-08
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    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
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    EP0986130A3 EP0986130A3 (de) 2000-12-13
    EP0986130B1 true EP0986130B1 (de) 2004-08-04

    Family

    ID=7880238

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    EP (1) EP0986130B1 (de)
    CN (1) CN1249546A (de)
    AT (1) ATE272898T1 (de)
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