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WO2004082072A1 - Multirange antenna with terminal capacitance - Google Patents

Multirange antenna with terminal capacitance Download PDF

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Publication number
WO2004082072A1
WO2004082072A1 PCT/EP2004/002205 EP2004002205W WO2004082072A1 WO 2004082072 A1 WO2004082072 A1 WO 2004082072A1 EP 2004002205 W EP2004002205 W EP 2004002205W WO 2004082072 A1 WO2004082072 A1 WO 2004082072A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna
arrangement according
elements
radiating element
antenna arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/002205
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Siegfried Mathiae
Peter Karl Prassmayer
Frank Mierke
Original Assignee
Kathrein-Werke Kg
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 Kathrein-Werke Kg filed Critical Kathrein-Werke Kg
Publication of WO2004082072A1 publication Critical patent/WO2004082072A1/en

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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
    • 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
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    • 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
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/321—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors within a radiating element or between connected radiating elements
    • 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
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364—Creating multiple current paths
    • H01Q5/371—Branching current paths
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element
    • H01Q9/36—Vertical arrangement of element with top loading

Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement according to the preamble of claim 1.
  • a dual-band antenna for the mobile area has become known, for example, from WO 99/04452. It u holds two rod-shaped radiator elements, which are offset from one another in the axial direction and are connected to one another by an inductance (coil) located between them. The ends of the rod-shaped radiator elements to be pointed towards one another, including the coil arranged between them, are fixed on the one hand by an inductance and on the other hand by an outer, surrounding conductive sheath. This results in an LC resonant circuit between the lower and upper radiator elements.
  • Corresponding tuning of the resonant circuit can ensure that in a low frequency range the entire radiator device with two radiator elements arranged offset in the axial direction serves as an antenna, whereas due to the blocking effect of the LC resonant circuit in a higher frequency band only the lower radiator element with its corresponding one Length is effective. In a higher frequency band range, reception or transmission is only carried out via the radiator element located below.
  • the antenna nevertheless has a comparatively large overall height, which is why it appears less suitable, in particular, as a low-profile mobile radio antenna that can be attached to the outside of motor vehicles.
  • this antenna principle is limited to a dual-band antenna and cannot be expanded in the sense of a multi-band antenna, by means of which three or four different band ranges can be received, for example. In general, the bandwidth of this antenna must therefore be in many. Cases are not adequately assessed.
  • An antenna arrangement has also become known, for example, from DE 201 11 229 U1.
  • an antenna arrangement for motor vehicles which has a chassis, above which a printed circuit board is arranged, to accommodate circuit components.
  • One or more vertically projecting and at least partially flat antenna elements are provided vertically to the essentially horizontally oriented line board, specifically for receiving different services or for the mobile radio range in different frequency bands.
  • the entire antenna arrangement is covered by a hood, which can have a fin-like shape.
  • Such antennas are usually attached to the motor vehicle body sheet, for example at the transition from the motor vehicle roof to the rear window.
  • antenna arrangements have also become known in which, based on a more or less horizontal chassis, the aforementioned printed circuit board with the circuit-electronic components, filter assemblies etc. is initially provided, and the antenna elements are in turn positioned perpendicularly to it in the vertical direction.
  • these may not only consist of metallically conductive self-supporting emitter devices, but also again, for example, of a printed circuit board element, i.e. generally made of a dielectric material on which metallized surfaces are formed to form the radiators.
  • radiator element is sufficient. If several services are to be implemented, or if, for example, communication is to be made possible in different frequency bands in the mobile radio range, then a plurality of radiators or planar antenna elements which are offset from one another are naturally provided.
  • a car radio antenna has also become known, which can be accommodated in a fin-like housing which, in addition to a horizontal base with a printed circuit board with corresponding electrical assemblies, has a vertical board seated thereon on which an antenna monopole is comparable in electrical terms conductive surface elements are formed.
  • An inductance is provided between an upper and a lower radiator element.
  • a generic antenna is known for example from DE 102 08 210 AI.
  • An antenna arrangement has also become known from DE 44 23 191 AI. It shows, for example, three antenna antenna elements which are arranged next to one another and which are galvanically connected via a junction for transmitting the received and / or transmitted signals.
  • the object of the present invention is to provide an improved mobile radio antenna, at least in the form of a two-band or preferably in the form of a multi-band antenna, which basically has a high antenna gain and, above all, an improved omnidirectional characteristic and / or should show improved broadband.
  • the antenna arrangement should preferably be constructed as space-saving as possible.
  • the present invention proposes a multi-band antenna for mobile use, in particular as a motor vehicle antenna, which has a high antenna gain and, above all, a high omnidirectional characteristic and a high bandwidth.
  • a multi-band antenna for mobile use, in particular as a motor vehicle antenna, which has a high antenna gain and, above all, a high omnidirectional characteristic and a high bandwidth.
  • a central antenna element is provided for an upper frequency band in the case of an antenna arrangement having at least three antenna radiating elements, and that, viewed in side view, a further antenna element for a lower frequency band is provided on the left and on the right of it , All three antenna elements are preferably electrically connected at the bottom with a junction.
  • the peculiarity of improving the omnidirectional properties in particular is that the two outer antenna radiating elements are also electrically connected to one another on their upper side (ie opposite to the common electrical junction) without contacting the central antenna radiating element (which is preferably of shortened design). It is more than surprising that this enables an improved omnidirectional property to be achieved.
  • the aforementioned electrical connection between the upper ends of the outer antenna radiating elements is preferably designed in the form of a roof capacitance, which preferably has a greater width in the transverse direction than the width of the individual antenna radiating elements.
  • An improved multi-band antenna can, however, also be realized according to a secondary solution according to claim 8 in that the multi-band antenna has at least two antenna elements, the one antenna antenna element being connected to the electrical junction with a parallel or LC resonant circuit is, the at least second antenna antenna element can also be connected inductively via a coil or electrically-galvanically to the junction.
  • At least three antenna radiating elements are also provided in this case, which are not all connected in the same way to the electrical junction.
  • the antenna according to the invention can thus generally be constructed in such a way that strip or monopole-like conductor structures are used on an at least approximately vertically oriented substrate, preferably in the form of a printed circuit board, which serve as radiator elements. These are connected to a connection via a junction.
  • the two, three or more radiator elements which are approximately preferably finger-shaped in side view, can be adapted to the desired broadband or to the desired frequencies or frequency bands to be transmitted such that, for example, at least one finger-shaped radiator element is galvanically connected to the junction and that at least one further radiator element consists of an inductively extended stub.
  • the inductance it is known that the corresponding radiator element can be lengthened, so that a lower one Frequency band can be received.
  • a plurality of radiator elements in the form of fingers, strips or stubs are therefore preferably provided, which preferably sit next to one another in a parallel orientation and can preferably also be provided with a whip-shaped or oblique or roof-shaped angled shape in their upper region in order to reduce the overall height.
  • the already mentioned preferably provided roof capacitance can be used additionally or alternatively for the electrical connection of a radiator element via an inductor or an LC resonant circuit at its base point.
  • roof capacity By using the roof capacity, the mechanical dimensions of the antenna can be further reduced.
  • the inductor for achieving an inductively elongated stub line is likewise designed as a printed coil on the substrate, preferably in the form of the printed circuit board.
  • the parallel resonant circuit is likewise formed from a printed capacitance and a printed coil.
  • discrete components for the capacitance and the coil can also be used here (even if the printed embodiment is preferred).
  • the stripline-shaped, ie the finger- or stub-line-shaped radiator elements are not only on one side of the substrate, ie the plate-shaped, preferably in the manner of a printed circuit board trained substrate are provided, but are formed in side view preferably congruent or overlapping one behind the other on both sides, ie on both surfaces of the substrate.
  • the radiator elements provided on both surface sides of the substrate can be plated through using several through-holes in the substrate, so that there is a galvanic connection between the two line sections on the two opposite upper sides of the antenna radiator element.
  • the corresponding radiator elements for lower frequency band ranges can be provided without such plated-through holes.
  • the desired capacitance of using an LC circuit can also be formed, for example, by the fact that the two preferably identical or at least partially overlapping stripe line sections are not plated through on the two opposite surfaces of the substrate of a specific antenna radiator.
  • the present antenna arrangement has the essential advantage that on the one hand a large bandwidth can be achieved with a good antenna gain at the same time, and this despite the fact that the antenna arrangement is optimized with respect to the installation space and the manufacturing costs compared to conventional solutions.
  • FIG. 1 a partially schematic representation of an antenna arrangement according to the invention with a base and a printed circuit board underneath and a vertically plugged-in substrate with three radiating elements;
  • FIG. 2 an antenna arrangement simplified compared to FIG. 1;
  • Figure 3 another schematic embodiment of a multi-band antenna arrangement showing one side of the substrate carrying the radiator elements
  • FIG. 4 shows the corresponding rear side to the representation according to FIG. 3 in the correct representation of FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a further modified exemplary embodiment with two separate, jointly fed resonators with a large roof capacity
  • FIG. 6 a design of the antenna device similar to FIG. 5 with longer radiators and a shortened roof capacity.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a multi-band antenna according to the invention, ie a three-band antenna, partly in a schematic perspective illustration.
  • the antenna has an antenna device 1 which comprises a plate-shaped substrate 3, for example in the form of a printed circuit board 3 ', on which the stripline, finger-shaped or stub line-like antenna radiator elements 7 which are at least approximately planar in the exemplary embodiment shown are formed.
  • the antenna radiating elements 7 are connected via a junction 11 located at the bottom to transverse junction sections 11a and / or vertically extending junction sections 11b, which enable an electrical connection to a connection point 15 located below.
  • the antenna device formed in this way then sits on a base plate 17 which is arranged at the bottom and is generally arranged more horizontally, with a base circuit board 19 on which the further required electronic and / or electrical components and structural components, which are shown in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, are usually accommodated and 2 are not reproduced for the sake of better illustration.
  • the underlying base plate 17 is also used to hold a housing cover, not shown, which can be designed like a fin. This fin-like design is given above all by the plate-shaped design of the antenna device 1.
  • the antenna antenna element 7a on the left is designed, for example, as a conductive, clad copper layer on the substrate 3, the antenna antenna element 7a thus formed being continuously conductive, that is to say electrically connected to the junction 11.
  • the antenna antenna element 7b lying in the middle is separated from the junction 11 at the bottom by a groove-shaped interruption 21 ', that is to say a slot-shaped interruption.
  • a printed coil 23 for the parallel resonant circuit serves as a bridge for the electrical connection between the antenna radiating element 7b thus formed and the junction 11.
  • the groove-shaped interruption 21 results in a printed capacitance 21, so that a parallel resonant circuit (LC resonant circuit) is generated by the printed capacitance and the printed coil.
  • the third antenna radiating element 7c shown on the right in FIG. 1 is connected to the junction 11 by means of a printed coil 24, that is to say inductively.
  • the left antenna antenna element 7a serves, for example, for an upper frequency band, the antenna antenna element 7c for transmission in a lower frequency band and the central antenna antenna element 7b connected via the LC resonant circuit 21, 23 for transmission both in the upper and in the lower frequency band.
  • the entire antenna arrangement can be shortened, so an electrically effective extension for reception in a lower frequency band is realized with antenna antenna elements that are relatively short in length.
  • FIG. 1 also shows that the printed circuit board does not have to be rectangular, but can be adapted to the antenna device 1, i.e. can be adapted in particular to the antenna radiating elements 7a to 7c.
  • the substrate can be provided with openings 25. Crosspieces 25 'serve to increase the stability if such openings 25 are provided.
  • the resonant frequency of the resonant circuit is set to 1300 MHz. This electrically lengthens the middle radiator in the lower frequency band and shortens it in the upper frequency band. A double resonator is thus obtained. The bandwidth is increased again by the two auxiliary resonators on the side.
  • the embodiment according to FIG. 2 is a broadband antenna, preferably for a dual band range. Two antenna radiating elements 7b and 7c are provided here, in each of which the radiating elements 7b and 7c are connected to the junction 11 by means of an LC resonant circuit, for which purpose both the coil 23 and the capacitance 21 in printed form in this exemplary embodiment is formed on the substrate, ie in the printed circuit board.
  • the resonance frequency of the resonant circuits is set to 1300 MHz, for example. This electrically lengthens the radiator in the lower frequency band and shortens it in the upper. This results in two double resonators, • which are offset in frequency due to different mechanical dimensions, which can increase the bandwidth.
  • FIGS. 3 and 4 A further exemplary embodiment is finally explained on the basis of FIGS. 3 and 4, which is basically of a similar construction.
  • the base plate or the chassis 17 with a base printed circuit board 19 usually provided thereon for receiving the required electrical and / or electronic assemblies and components is not shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the antenna device 1 with the vertically arranged substrate 3 in one side view, the rear design of the antenna radiating elements and the merging 11 being shown in FIG. is shown, and that in a representation that results quasi with a transparent design of the substrate 3 with omission of the antenna antenna elements on the upper level.
  • the galvanically connected antenna radiating element 7a is designed to be on the right for the upper frequency band range, that the middle antenna radiating element 7b is again electrically connected to the junction 11, forming an LC resonant circuit (capacitance 21, inductance 23), and that the one on the left Antenna radiator element 7c is in turn connected to the junction via a printed inductor for the lower band.
  • junction 11 is formed on the one side 3 'of the substrate 3 in the form of a junction section 11' which is reduced in area so that the printed components in the form of the inductors 23, 24 can be accommodated.
  • the merging 11 is in the form of a merging section 11 "with a larger area extension, but essentially congruent with the merging 11' at the top of the front.
  • junction 11 ', 11' 'on both sides of the substrate is electrically connected to one another by a large number of bores 27 which are electrically contacted.
  • antenna antenna elements 7a-7c visible in FIG. 3 Congruent with the antenna antenna elements 7a-7c visible in FIG. 3 are at least partially With the antenna antenna elements 7a-7c formed on the front side, further antenna antenna elements 7a ', 7b', 7c 'are provided, with the antenna element 7a and 7c likewise having a large number of bores 29 drilled through the substrate in order to to make contact. Therefore, the antenna radiating element 7a and 7a 'and the antenna radiating element 7c and 7c' are electrically connected to each other through the through-hole via the holes 29.
  • the capacitive coupling of the LC resonant circuit for the central antenna radiating element 7b, 7b ' is in turn formed in that on one side 3' of the substrate 3 the antenna radiating element 7b via the inductance 23 and via a plated-through hole 30 with that on the rear Side 3 "of the junction 11" located on the substrate 3 is electrically connected, the parts of the junction 11 ', 11 "located on the front and the back of the substrate 3 being electrically galvanically connected by the plurality of bores 27 provided there.
  • the front and the rear antenna radiating element 7b and 7b ' have no bore and are therefore not designed to be electrically-galvanically connected due to the lack of a through-connection, so that the coupling of the Radiator element 7b located on the front 3 'of the substrate 3 is only connected to the junction 11 via the LC resonant circuit, whereas the radiator element 7b' located on the rear is electrically-galvanically connected to the junction 11, 11 ".
  • the radiator element 7c 'on the rear side 3 "of the substrate 3 is electrically conductively separated from the junction 11.
  • the associated part 7c of this antenna radiating element via • the aforementioned inductance 24 in the form of a printed coil and a plated-through hole 30 directly electrically connected to the junction 11, 11 "provided on the rear side 3" in an electrically conductive (galvanic) manner
  • the part of the antenna element 7c, 7c 'located on the front and the back of the substrate 3 are electrically conductively connected to one another by a large number of plated-through holes 29, so that this element 7c is only electrically connected to the junction 11 via the coil 24 mentioned communicates.
  • a further fine adjustment and adaptation can be ensured, for example, by designing the antenna antenna elements 7b and 7b 'in different lengths in the middle antenna antenna element 7b and 7b'.
  • the middle finger-shaped emitter or resonance element 7b still has an upper-lying, right-angled bend 7 ′′ b, whereas on the opposite side the middle emitter element 7b ′ does not have this angled extension .
  • the substrate is designed in a side view in the manner of an inverted U with the formation of a large central recess 35 '.
  • a monopole-like stripline section 7d of suitable length is also formed on the section on the right, for example for the DAB-L band or for receiving the terrestrial SDARS band. This results in a second connection point 15 'for connecting this radiator 7d.
  • the exemplary embodiments 5 and 6 relate to an antenna with three antenna radiating elements 7a-7c plus a roof capacitance 37.
  • the central antenna radiating element 7b is somewhat shortened in vertical extension compared to the other two external radiating elements 7a and 7c.
  • All radiator elements 7a-7c are electrically connected to one another via the junction 11.
  • the upper ends 107c and 107a of the outside radiator elements 7a, 7c are electrically connected to a roof capacitance 37 which also projects laterally beyond the entire radiator arrangement and which has a significantly greater transverse extent 37 'than the transverse width of the individual radiator elements 7.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 6 differs from that according to FIG. 5 only by a different geometrical dimension, in which the roof capacity 37 has a shorter transverse extension length and the vertical height of the outside radiator elements 7a, 7c is greater and the central radiator element 7b is significantly higher than in the exemplary embodiment according to Figure 5.
  • the antenna explained creates two separate resonators which are fed together.
  • the resonator for the lower frequency band is symmetrical and designed as a monopoly for the upper frequency band.
  • the roof capacity again serves to extend the monopoly for the lower frequency band. This means that there is practically no out-of-roundness in the radiation diagram.
  • the overall antenna arrangement is very broadband in the lower frequency band range.
  • a high antenna gain can also be achieved here. This is bought by the monopole's somewhat higher space requirements for the lower frequency band.
  • the exemplary embodiments of the additionally provided roof capacity explain the possibility of electrically extending the antenna or the antenna elements. It is basically known that the resonance frequency of a monopoly is indirectly proportional to its length. An electrical extension of the antenna means that the length of the antenna is shorter than the desired resonance frequency would require. A special arrangement then ensures that the antenna is still resonating at the desired frequency. This is understood as an "electrical extension" on an antenna.
  • a coil is provided at the base of the antenna (If an antenna is shortened, its input impedance is capacitive. To compensate for this reactive component, an inductive component, ie coil, must be installed in series with the antenna).
  • a capacity is provided at the end of the antenna, for example in the form of the roof capacities explained (the roof capacity stores additional charge carriers at the upper end of the monopoly, so that a fourth of a sinusoid fits the monopoly in the current distribution.
  • the antenna is somewhat broader than with inductive).
  • a dielectric is provided around the antenna (the wavelength in a dielectric is smaller than in free space. If a dielectric is now placed around the antenna, its resonance frequency is lower than in air. The antenna can thus be made mechanically shorter, to get to the same resonance frequency).

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Abstract

The invention relates to an improved antenna assembly which is characterised by the following properties. At least three antenna elements (7; 7a, 7b, 7c) are shifted with respect to each other and arranged on a plate-shaped substrate, Said antenna elements (7; 7a, 7b, 7c) are embodied in the form of striplines, fingers and/or line sections or the similar. The antenna elements (7; 7a, 7b, 7c) are electrically connected to at least one connection point by means of a junction (11). The antenna element (7b) is used for a superior frequency range. At least one other antenna element (7a, 7c) is used for an inferior frequency range and is arranged by the end thereof on the right-hand and left-hand sides of the antenna element (7b) for a superior frequency range. The two other antenna elements (7a, 7c) which are arranged on the right-hand side and/or left-hand sides of said antenna element (7b) are electrically connected to each other at the level of the sides or ends (107a, 107b) thereof in front of the junction (11).

Description

MULTIBANDANTEKTNE MIT ENDKAPAZITAT MULTI-BAND ANTEC WITH END CAPACITY
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an antenna arrangement according to the preamble of claim 1.
Bei der Vielzahl der verwendeten unterschiedlichen Mobilfunk-Frequenzen ist es bei Mobilfunk-Antennen, insbesonde- re für den Kraftfahrzeugbereich bekannt, zumindest Zwei- Band-Antennen vorzusehen.Given the large number of different mobile radio frequencies used, it is known to provide at least two-band antennas for mobile radio antennas, in particular for the motor vehicle sector.
Eine Dual-Band-Antenne für den Mobilbereich ist beispielsweise aus der WO 99/04452 bekannt geworden. Sie u fasst zwei stabförmige Strahlerelemente, die in Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet und durch eine dazwischen sitzende Induktivität (Spule) miteinander verbunden sind. Die aufeinander zu weisenden Enden der stabförmigen Strahlerelemente, einschließlich der dazwischen angeordneten Spule, sind durch eine Induktivität zum einen und durch eine außen sitzende, alles umgebende leitende Hülle zum anderen fixiert. Dadurch ergibt sich ein LC-Schwingkreis zwischen dem unteren und oberen Strahlerelement. Durch eine entsprechende Abstimmung des Schwingkreises lässt sich gewährleisten, dass in einem niedrigen Frequenzbereich die gesamte Strahlereinrichtung mit beiden in Axialrichtung versetzt zueinander angeordneten Strahlerelemen- ten als Antenne dient, wohingegen aufgrund der Sperrwirkung des LC-Schwingkreises in einem höheren Frequenzband nur das untere Strahlerelement mit seiner entsprechenden Länge wirksam ist. In einem höheren Frequenzbandbereich wird also nur über das eine unten liegende Strahlerelement empfangen oder gesendet.A dual-band antenna for the mobile area has become known, for example, from WO 99/04452. It u holds two rod-shaped radiator elements, which are offset from one another in the axial direction and are connected to one another by an inductance (coil) located between them. The ends of the rod-shaped radiator elements to be pointed towards one another, including the coil arranged between them, are fixed on the one hand by an inductance and on the other hand by an outer, surrounding conductive sheath. This results in an LC resonant circuit between the lower and upper radiator elements. By Corresponding tuning of the resonant circuit can ensure that in a low frequency range the entire radiator device with two radiator elements arranged offset in the axial direction serves as an antenna, whereas due to the blocking effect of the LC resonant circuit in a higher frequency band only the lower radiator element with its corresponding one Length is effective. In a higher frequency band range, reception or transmission is only carried out via the radiator element located below.
Die Antenne weist aber gleichwohl eine vergleichsweise große Bauhöhe auf, weshalb sie insbesondere als niedrig- bauende, an Kraftfahrzeugen außen aufsetzbare Mobilfunkan- tenne weniger geeignet erscheint. Zudem ist dieses Antennenprinzip auf eine Dualbandantenne beschränkt und ist nicht im Sinne einer Multi-Band-Antenne erweiterbar, mittels der beispielsweise drei oder vier unterschiedliche Bandbereiche empfangen werden können. Allgemein muss von daher die Bandbreite dieser Antenne als in vielen. Fällen nicht ausreichend beurteilt werden.However, the antenna nevertheless has a comparatively large overall height, which is why it appears less suitable, in particular, as a low-profile mobile radio antenna that can be attached to the outside of motor vehicles. In addition, this antenna principle is limited to a dual-band antenna and cannot be expanded in the sense of a multi-band antenna, by means of which three or four different band ranges can be received, for example. In general, the bandwidth of this antenna must therefore be in many. Cases are not adequately assessed.
Eine Antennenanordnung ist beispielsweise auch aus der DE 201 11 229 Ul bekannt geworden. In dieser Vorveröffentli- chung wird eine Antennenanordnung für Kraftfahrzeuge beschrieben, welche ein Chassis aufweist, oberhalb dessen eine Leiterplatine angeordnet ist, und zwar zur Aufnahme von Schaltungsbauelementen. Vertikal zu der im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Leitungsplatine sind ein oder mehrere vertikal vorstehende und zumindest zum Teil flächige Antennenelemente vorgesehen, und zwar zum Empfang unterschiedlicher Dienste oder für den Mobilfunkbereich in verschiedenen Frequenzbändern. Die gesamte Antennenanordnung ist durch eine Haube abgedeckt, die finnenähnliche Form aufweisen kann. Derartige Antennen werden üblicherweise auf dem Kraftfahrzeug-Karosserieblech angebracht, beispielsweise am Übergang des Kraftfahrzeug-Daches zum Heckfenster.An antenna arrangement has also become known, for example, from DE 201 11 229 U1. In this prior publication, an antenna arrangement for motor vehicles is described, which has a chassis, above which a printed circuit board is arranged, to accommodate circuit components. One or more vertically projecting and at least partially flat antenna elements are provided vertically to the essentially horizontally oriented line board, specifically for receiving different services or for the mobile radio range in different frequency bands. The entire antenna arrangement is covered by a hood, which can have a fin-like shape. Such antennas are usually attached to the motor vehicle body sheet, for example at the transition from the motor vehicle roof to the rear window.
Darüber hinaus sind auch Antennenanordnungen bekannt geworden, bei welchen auf einem mehr oder weniger waagerechten Chassis aufbauend zunächst die erwähnte Leiterplatine mit den schaltungselektronischen Bauelementen, Filterbaukreisen etc. vorgesehen ist, und die Antennenelemente wiederum senkrecht dazu in Vertikalrichtung positioniert sind. Diese können beispielsweise nicht nur aus metallisch leitenden selbsttragenden Strahlereinrichtungen bestehen, sondern beispielsweise ebenfalls wieder aus einem Leiterplatinenelement, d.h. allgemein aus einem dielektrischen Material, auf welchem metallisierte Flächen zur Bildung der Strahler ausgebildet sind.In addition, antenna arrangements have also become known in which, based on a more or less horizontal chassis, the aforementioned printed circuit board with the circuit-electronic components, filter assemblies etc. is initially provided, and the antenna elements are in turn positioned perpendicularly to it in the vertical direction. For example, these may not only consist of metallically conductive self-supporting emitter devices, but also again, for example, of a printed circuit board element, i.e. generally made of a dielectric material on which metallized surfaces are formed to form the radiators.
Soll nur in einem Frequenzbandbereich empfangen werden, so genügt ein Strahlerelement. Sollen mehrere Dienste realisiert werden, oder soll beispielsweise eine Kommunikation in verschiedenen Frequenzbändern im Mobilfunkbereich ermöglicht werden, so sind naturgemäß dann mehrere versetzt zueinander liegende Strahler oder flächige Antennenelemente vorgesehen.If only one frequency band is to be received, a radiator element is sufficient. If several services are to be implemented, or if, for example, communication is to be made possible in different frequency bands in the mobile radio range, then a plurality of radiators or planar antenna elements which are offset from one another are naturally provided.
Schließlich ist auch eine Autofunkantenne bekannt geworden, die in einem finnenähnlichen Gehäuse untergebracht werden kann, welche neben einer horizontalen Basis mit einer Leiterplatine mit entsprechenden elektrischen Baugruppen eine darauf sitzende vertikale Platine aufweist, auf welcher einem Antennenmonopol vergleichbar elektrisch leitende Flächenelemente ausgebildet sind. Zwischen einem oberen und einem unteren Strahlerelement ist eine Induktivität vorgesehen. Es handelt sich hierbei um eine Zwei- Band-Antenne, die allerdings ebenfalls wieder nicht die gewünschte Bandbreite und nicht den in der gesamten Bandbreite erhofften Antennengewinn aufweist und zudem, wenn dies ein Erforderniss ist, auch eine vergleichsweise sehr niedrige Bauhöhe erlaubt.Finally, a car radio antenna has also become known, which can be accommodated in a fin-like housing which, in addition to a horizontal base with a printed circuit board with corresponding electrical assemblies, has a vertical board seated thereon on which an antenna monopole is comparable in electrical terms conductive surface elements are formed. An inductance is provided between an upper and a lower radiator element. This is a two-band antenna, which, however, again does not have the desired bandwidth and does not have the desired antenna gain in the entire bandwidth and, if this is a requirement, also allows a comparatively very low overall height.
Eine gattungsbildende Antenne ist beispielsweise aus der DE 102 08 210 AI bekannt geworden.A generic antenna is known for example from DE 102 08 210 AI.
Eine Antennenanordnung ist ferner auch aus der DE 44 23 191 AI bekannt geworden. Sie zeigt beispielsweise drei nebeneinander angeordnete Antennenstrahlerelemente, die über eine Zusammenführung zur Übertragung der Empfangsund/oder Sendesignale galvanisch verbunden sind.An antenna arrangement has also become known from DE 44 23 191 AI. It shows, for example, three antenna antenna elements which are arranged next to one another and which are galvanically connected via a junction for transmitting the received and / or transmitted signals.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesser- te Mobilfunkantenne zu schaffen, und zwar zumindest in Form einer Zwei-Band- oder bevorzugt in Form einer MultiBand-Antenne, die grundsätzlich einen hohen Antennengewinn aufweist und dabei vor allem eine verbesserte Rundstrahleigenschaft und/oder eine verbesserte Breitbandigkeit auf- weisen soll. Bevorzugt soll dabei die Antennenanordnung möglichst raumsparend aufgebaut sein.The object of the present invention is to provide an improved mobile radio antenna, at least in the form of a two-band or preferably in the form of a multi-band antenna, which basically has a high antenna gain and, above all, an improved omnidirectional characteristic and / or should show improved broadband. The antenna arrangement should preferably be constructed as space-saving as possible.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 bzw. 8 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Mehr-Band-Antenne für den mobilen Einsatz, insbesondere als Kraftfahrzeugantenne vorgeschlagen, die einen hohen Antennengewinn und vor allem eine hohe Rundstrahleigenschaft sowie eine hohe Bandbreite aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Antenne ist es problemlos möglich, diese so zu konzipieren oder anzupassen, dass quasi jede oder fast jede gewünschte Bandbreite oder eine Mehrbandigkeit realisierbar ist.The object is achieved according to the features specified in claims 1 and 8, respectively. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims. The present invention proposes a multi-band antenna for mobile use, in particular as a motor vehicle antenna, which has a high antenna gain and, above all, a high omnidirectional characteristic and a high bandwidth. With the antenna according to the invention, it is easily possible to design or adapt it in such a way that virtually any or almost any desired bandwidth or multi-band capability can be implemented.
Erfindungsgemäß lässt sich dies vor allem dadurch realisieren, dass bei einer zumindest drei Antennenstrahlerelemente aufweisenden Antennenanordnung ein mittleres Antennenelement für ein oberes Frequenzband vorgesehen ist, und dass in Seitenansicht betrachtet zum einen links davon und zum anderen rechts davon ein weiteres Antennenelement für ein unteres Frequenzband vorgesehen ist. Alle drei Antennenelemente sind bevorzugt unten liegend elektrisch mit einer Zusammenführung verbunden. Die Besonderheit zur Verbesserung insbesondere der Rundstrahleigenschaften ist, dass die beiden äußeren Antennenstrahlerelemente ohne Kontaktierung mit dem mittleren Antennenstrahlerelement (welches bevorzugt verkürzt ausgebildet ist) zusätzlich an ihrer oben liegenden Seite (also gegenüberliegend zur gemeinsamen elektrischen Zusammenführung) zusätzlich elek- trisch miteinander verbunden sind. Es ist mehr als überraschend, dass hierdurch eine verbesserte Rundstrahleigenschaft realisierbar ist.According to the invention, this can be realized in particular in that a central antenna element is provided for an upper frequency band in the case of an antenna arrangement having at least three antenna radiating elements, and that, viewed in side view, a further antenna element for a lower frequency band is provided on the left and on the right of it , All three antenna elements are preferably electrically connected at the bottom with a junction. The peculiarity of improving the omnidirectional properties in particular is that the two outer antenna radiating elements are also electrically connected to one another on their upper side (ie opposite to the common electrical junction) without contacting the central antenna radiating element (which is preferably of shortened design). It is more than surprising that this enables an improved omnidirectional property to be achieved.
Bevorzugt ist die erwähnte elektrische Verbindung zwischen den oben liegenden Enden der äußeren Antennenstrahlerelemente in Form einer Dachkapazität ausgebildet, die bevorzugt eine größere Breite in Quererstreckung aufweist, als die Breite der einzelnen Antennenstrahlerelemente. Eine verbesserte Mehr-Band-Antenne lässt sich gemäß einer nebengeordneten Lösung nach Anspruch 8 aber auch dadurch realisieren, dass die Mehr-Band-Antenne zumindest zwei Antennenelemente aufweist, wobei das eine Antennenstrahlerelement mit einem Parallel- oder LC-Schwingkreis mit der elektrischen Zusammenführung verbunden ist, wobei das zumindest zweite Antennenstrahlerelement daneben auch induktiv über eine Spule oder elektrisch-galvanisch mit der Zusammenführung verbunden sein kann.The aforementioned electrical connection between the upper ends of the outer antenna radiating elements is preferably designed in the form of a roof capacitance, which preferably has a greater width in the transverse direction than the width of the individual antenna radiating elements. An improved multi-band antenna can, however, also be realized according to a secondary solution according to claim 8 in that the multi-band antenna has at least two antenna elements, the one antenna antenna element being connected to the electrical junction with a parallel or LC resonant circuit is, the at least second antenna antenna element can also be connected inductively via a coil or electrically-galvanically to the junction.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind aber auch in diesem Falle zumindest drei Antennenstrahlerelemente vorgesehen, die insgesamt nicht alle gleich mit der elektrischen Zusammenführung verbunden sind.In a preferred embodiment, however, at least three antenna radiating elements are also provided in this case, which are not all connected in the same way to the electrical junction.
Die erfindungsgemäße Antenne kann somit also allgemein so aufgebaut sein, dass auf einem zumindest näherungsweise vertikal ausgerichteten Substrat, vorzugsweise in Form einer Leiterplatine streifen- oder monopolähnliche Leiter- Strukturen ausgebildet sind, die als Strahlerelemente dienen. Diese sind über eine Zusammenführung mit einem Anschluss verbunden. Die in Seitenansicht näherungsweise vorzugsweise fingerförmig gestalteten zwei, drei oder mehreren Strahlerelemente lassen sich in Anpassung an die gewünschte Breitbandigkeit bzw. in Anpassung an die gewünschten zu übertragenden Frequenzen oder Frequenzbänder so realisieren, dass z.B. zumindest ein fingerförmiges Strahlerelement galvanisch mit der Zusammenführung in Verbindung steht und dass zumindest ein weiteres Strahler- element aus einer induktiv verlängerten Stichleitung besteht. Durch die Verwendung der Induktivität lässt sich - was an sich bekannt ist - das entsprechende Strahlerelement quasi verlängern, so dass darüber ein niedrigeres Frequenzband empfangen werden kann.The antenna according to the invention can thus generally be constructed in such a way that strip or monopole-like conductor structures are used on an at least approximately vertically oriented substrate, preferably in the form of a printed circuit board, which serve as radiator elements. These are connected to a connection via a junction. The two, three or more radiator elements, which are approximately preferably finger-shaped in side view, can be adapted to the desired broadband or to the desired frequencies or frequency bands to be transmitted such that, for example, at least one finger-shaped radiator element is galvanically connected to the junction and that at least one further radiator element consists of an inductively extended stub. By using the inductance, it is known that the corresponding radiator element can be lengthened, so that a lower one Frequency band can be received.
Bevorzugt sind also mehrere finger-, streifen- oder stich- leitungsförmige Strahlerelemente vorgesehen, die bevorzugt in Parallelausrichtung nebeneinander sitzen und vorzugsweise zur Verringerung der Gesamtbauhöhe in ihrem oberen Bereich noch mit einer peitschenförmigen oder schräg- oder dachförmig verlaufenden Abwinkelung versehen sein können.A plurality of radiator elements in the form of fingers, strips or stubs are therefore preferably provided, which preferably sit next to one another in a parallel orientation and can preferably also be provided with a whip-shaped or oblique or roof-shaped angled shape in their upper region in order to reduce the overall height.
Die bereits erwähnte bevorzugt vorgesehene Dachkapazität kann zusätzlich oder alternativ zur elektrischen Anbindung eines Strahlerelementes über eine Induktivität oder einen LC-Schwingkreis an dessen Fußpunkt verwendet werden. Durch die Verwendung der Dachkapazität lassen sich die mecha- nischen Abmessungen der Antenne weiter verringern.The already mentioned preferably provided roof capacitance can be used additionally or alternatively for the electrical connection of a radiator element via an inductor or an LC resonant circuit at its base point. By using the roof capacity, the mechanical dimensions of the antenna can be further reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Induktivität zur Erzielung einer induktiv verlängerten Stichleitung ebenfalls als gedruckte Spule auf dem Substrat vorzugs- weise in Form der Leiterplatine ausgebildet.In a preferred embodiment, the inductor for achieving an inductively elongated stub line is likewise designed as a printed coil on the substrate, preferably in the form of the printed circuit board.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Parallelschwingkreis ebenfalls aus einer gedruckten Kapazität und einer gedruckten Spule gebildet wird. Genau- so können aber an dieser Stelle auch diskrete Bauteile für die Kapazität wie für die Spule eingesetzt werden (auch wenn die gedruckte Ausführungsform bevorzugt wird) .In a further development of the invention it is provided that the parallel resonant circuit is likewise formed from a printed capacitance and a printed coil. However, discrete components for the capacitance and the coil can also be used here (even if the printed embodiment is preferred).
Schließlich kann eine weitere Feinabstimmung und Anpassung dadurch erfolgen, dass die streifenleitungsförmigen, d.h. die finger- bzw. stichleitungsförmigen Strahlerelemente nicht nur auf einer Seite des Substrates, d.h. des plat- tenförmigen, vorzugsweise nach Art einer Leiterplatine ausgebildeten Substrates vorgesehen sind, sondern in Seitenansicht bevorzugt deckungsgleich oder überlappend hintereinander auf beiden Seiten, d. h. auf beiden Oberflächen des Substrates ausgebildet sind.Finally, a further fine-tuning and adjustment can take place in that the stripline-shaped, ie the finger- or stub-line-shaped radiator elements are not only on one side of the substrate, ie the plate-shaped, preferably in the manner of a printed circuit board trained substrate are provided, but are formed in side view preferably congruent or overlapping one behind the other on both sides, ie on both surfaces of the substrate.
Je nach Ausbildung und Anpassung des entsprechenden Strahlerelementes können die auf beiden Oberflächenseiten des Substrates vorgesehenen Strahlerelemente unter Verwendung mehrerer Durchbohrungen des Substrates durchkontaktiert sein, so dass eine galvanische Verbindung beider Leitungsabschnitte auf den beiden gegenüberliegenden Oberseiten des Antennenstrahlerelementes besteht. Die entsprechenden Strahlerelemente für niedrigere Frequenzbandbereiche können ohne derartige Durchkontaktierung vorgesehen sein. Die gewünschte Kapazität der Verwendung eines LC-Kreises kann beispielsweise auch dadurch ausgebildet sein kann, dass die beiden bevorzugt deckungsgleichen oder sich zumindest teilweise überschneidenden S.treifenleitungsabschnitte auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Substrates eines bestimmten Antennenstrahlers nicht durchkontaktiert sind.Depending on the design and adaptation of the corresponding radiator element, the radiator elements provided on both surface sides of the substrate can be plated through using several through-holes in the substrate, so that there is a galvanic connection between the two line sections on the two opposite upper sides of the antenna radiator element. The corresponding radiator elements for lower frequency band ranges can be provided without such plated-through holes. The desired capacitance of using an LC circuit can also be formed, for example, by the fact that the two preferably identical or at least partially overlapping stripe line sections are not plated through on the two opposite surfaces of the substrate of a specific antenna radiator.
Die vorliegende Antennenanordnung weist als wesentlichen Vorteil auf, dass auf der einen Seite eine große Band- breite bei gleichzeitig gutem Antennen-Gewinn erzielbar ist, und dies, obwohl die Antennenanordnung bezüglich des Bauraumes sowie der Fertigungskosten gegenüber herkömmlichen Lösungen optimiert ist.The present antenna arrangement has the essential advantage that on the one hand a large bandwidth can be achieved with a good antenna gain at the same time, and this despite the fact that the antenna arrangement is optimized with respect to the installation space and the manufacturing costs compared to conventional solutions.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen: Figur 1: eine teilweise schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung mit einer Basis und einer unten liegenden Leiterplatine sowie einem vertikal aufgesteckten Substrat mit drei Strahlerelementen;The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. The following show in detail: FIG. 1: a partially schematic representation of an antenna arrangement according to the invention with a base and a printed circuit board underneath and a vertically plugged-in substrate with three radiating elements;
Figur 2 : eine gegenüber Figur 1 vereinfachte Antennenanordnung;FIG. 2: an antenna arrangement simplified compared to FIG. 1;
Figur 3: ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel einer Multi-Band-Antennenanordnung unter Darstellung der einen Seite des die Strahlerelemente tragenden Substrates;Figure 3: another schematic embodiment of a multi-band antenna arrangement showing one side of the substrate carrying the radiator elements;
Figur 4 die entsprechende Rückseite zu der Darstellung gemäß Figur 3 in deckungsrichtiger Darstellung zu Figur 3;FIG. 4 shows the corresponding rear side to the representation according to FIG. 3 in the correct representation of FIG. 3;
Figur 5 ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit zwei getrennten gemeinsam gespeisten Resonatoren mit großer Dachkapazität; undFIG. 5 shows a further modified exemplary embodiment with two separate, jointly fed resonators with a large roof capacity; and
Figur 6: eine zu Figur 5 ähnliche Ausbildung der Antenneneinrichtung mit länger dimensionierten Strahlern und verkürzter Dachkapazität.FIG. 6: a design of the antenna device similar to FIG. 5 with longer radiators and a shortened roof capacity.
In Figur 1 ist teilweise in schematischer perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Multi-Band-Antenne, d.h. einer Dreibandantenne gezeigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Antenne eine Antenneneinrichtung 1 auf, welche ein plattenförmiges Substrat 3 beispielsweise in Form einer Leiterplatine 3 ' umfasst, auf welchem die streifenleitungs-, fingerförmig- oder stichleitungsähnlichen, im gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest näherungsweise flächenhafte Antennenstrahlerelemente 7 ausgebildet sind.FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a multi-band antenna according to the invention, ie a three-band antenna, partly in a schematic perspective illustration. In the exemplary embodiment shown, the antenna has an antenna device 1 which comprises a plate-shaped substrate 3, for example in the form of a printed circuit board 3 ', on which the stripline, finger-shaped or stub line-like antenna radiator elements 7 which are at least approximately planar in the exemplary embodiment shown are formed.
Diese sind im Wesentlichen parallel und mit Seitenversatz zueinander angeordnet, zumindest mit einem unteren Anten- nenstrahlerabschnitt 7', an welchem sich jeweils demgegenüber in einer Richtung winklig oder geneigt verlaufende obere Antennenstrahlerabschnitte 7" anschließen. Dadurch kann die Gesamthöhe weiter verringert werden.These are arranged essentially parallel and with a lateral offset to one another, at least with a lower antenna radiator section 7 ', to which, in contrast, in each case are connected upper antenna radiator sections 7 "which run at an angle or inclination. The overall height can thereby be further reduced.
Die Antennenstrahlerelemente 7 sind über eine unten liegende Zusammenführung 11 mit querverlaufenden Zusammenfüh- rungsabschnitten 11a und/oder vertikal verlaufenden weiteren Zusammenführungsabschnitten 11b verbunden, die eine elektrische Verbindung zu einer unten liegenden Anschlussstelle 15 ermöglichen.The antenna radiating elements 7 are connected via a junction 11 located at the bottom to transverse junction sections 11a and / or vertically extending junction sections 11b, which enable an electrical connection to a connection point 15 located below.
Die so gebildete Antenneneinrichtung sitzt dann auf einer unten angeordneten, in der Regel dazu eher waagerecht angeordneten Basisplatte 17 mit einer Basisleiterplatine 19, auf welcher üblicherweise noch die weiteren benötigten elektronischen und/oder elektrischen Bauteile und Baukomponenten untergebracht sind, die im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 und 2 der besseren Darstell- barkeit halber nicht wiedergegeben sind. Die untenliegende Basisplatte 17 dient gleichzeitig zur Halterung einer nicht näher gezeigten Gehäuseabdeckung, die finnenähnlich gestaltet sein kann. Diese finnenähnliche Gestaltung er- gibt sich vor allem durch die plattenförmige Gestaltung der Antenneneinrichtung 1.The antenna device formed in this way then sits on a base plate 17 which is arranged at the bottom and is generally arranged more horizontally, with a base circuit board 19 on which the further required electronic and / or electrical components and structural components, which are shown in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, are usually accommodated and 2 are not reproduced for the sake of better illustration. The underlying base plate 17 is also used to hold a housing cover, not shown, which can be designed like a fin. This fin-like design is given above all by the plate-shaped design of the antenna device 1.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist das links liegende Antennenstrahlerelement 7a beispielsweise als leitende kaschierte Kupferschicht auf dem Substrat 3 ausgebildet, wobei das so gebildete Antennenstrahlerelement 7a durchgängig leitend, also galvanisch mit der Zusammenführung 11 elektrisch verbunden ist.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the antenna antenna element 7a on the left is designed, for example, as a conductive, clad copper layer on the substrate 3, the antenna antenna element 7a thus formed being continuously conductive, that is to say electrically connected to the junction 11.
Das in der Mitte liegende Antennenstrahlerelement 7b ist im gezeigten Ausführungsbeispiel unten über eine nutförmi- ge Unterbrechung 21', also eine schlitzförmig gestaltete Unterbrechung von der Zusammenführung 11 getrennt. Als Überbrückung für die elektrische Bindung zwischen dem so gebildeten Antennenstrahlerelement 7b und der Zusammenführung 11 dient eine gedruckte Spule 23 für den Parallelschwingkreis. Durch die nutförmige Unterbrechung 21 ergibt sich eine gedruckte Kapazität 21, so dass durch die ge- druckte Kapazität und die gedruckte Spule ein Parallelschwingkreis (LC-Schwingkreis) erzeugt wird.In the exemplary embodiment shown, the antenna antenna element 7b lying in the middle is separated from the junction 11 at the bottom by a groove-shaped interruption 21 ', that is to say a slot-shaped interruption. A printed coil 23 for the parallel resonant circuit serves as a bridge for the electrical connection between the antenna radiating element 7b thus formed and the junction 11. The groove-shaped interruption 21 results in a printed capacitance 21, so that a parallel resonant circuit (LC resonant circuit) is generated by the printed capacitance and the printed coil.
Schließlich ist das in Figur 1 gezeigte rechts liegende dritte Antennenstrahlerelement 7c mittels einer gedruckten Spule 24, also induktiv, mit der Zusammenführung 11 verbunden.Finally, the third antenna radiating element 7c shown on the right in FIG. 1 is connected to the junction 11 by means of a printed coil 24, that is to say inductively.
Sowohl bei dem Antennenstrahlerelement 7b als auch bei dem Antennenstrahlerelement 7c können anstelle der gedruckten Bauteile diskrete Bauelemente, also sowohl ein Kondensator als auch eine Spule aufgesetzt werden. Dies erfordert aber mehr Bauraum, ist teurer und weist -den Nachteil auf, dass insbesondere bei kleindimensionierten Kondensatoren die Toleranzen größer sind als im Falle einer kostengünstig umzusetzenden gedruckten Kapazität.Both in the antenna radiating element 7b and in the antenna radiating element 7c, discrete components, that is to say both a capacitor and a coil, can be fitted instead of the printed components. However, this requires more installation space, is more expensive and has the disadvantage that, especially in the case of small-sized capacitors Tolerances are larger than in the case of a printed capacity that can be implemented inexpensively.
Bei dem so gebildeten. Ausführungsbeispiel dient das linke Antennenstrahlerelement 7a beispielsweise für ein oberes Frequenzband, das Antennenstrahlerelement 7c zur Übertragung in einem unteren Frequenzband und das über den LC- Schwingkreis 21, 23 angebundene mittlere Antennenstrahlerelement 7b zur Übertragung sowohl im oberen als auch im unteren Frequenzband.With the so formed. The left antenna antenna element 7a serves, for example, for an upper frequency band, the antenna antenna element 7c for transmission in a lower frequency band and the central antenna antenna element 7b connected via the LC resonant circuit 21, 23 for transmission both in the upper and in the lower frequency band.
Durch die Verwendung der erwähnten Induktivitäten lässt sich die gesamte Antennenanordnung verkürzt ausbilden, es wird also mit vergleichsweise in ihrer Längserstreckung kurzen Antennenstrahlerelementen eine elektrisch wirksame Verlängerung zum Empfang in einem unteren Frequenzband realisiert .By using the above-mentioned inductors, the entire antenna arrangement can be shortened, so an electrically effective extension for reception in a lower frequency band is realized with antenna antenna elements that are relatively short in length.
Schließlich ist anhand von Figur 1 auch gezeigt, dass die Leiterplatine nicht rechteckförmig sein muss, sondern der Antenneneinrichtung 1 angepasst sein kann, d.h. insbesondere an die Antennenstrahlerelemente 7a bis 7c angepasst sein kann. Zudem kann das Substrat mit Durchbrechungen 25 versehen sein. Querstege 25' dienen der Erhöhung der Sta- bilität, wenn derartige Durchbrechungen 25 vorgesehen sind.Finally, FIG. 1 also shows that the printed circuit board does not have to be rectangular, but can be adapted to the antenna device 1, i.e. can be adapted in particular to the antenna radiating elements 7a to 7c. In addition, the substrate can be provided with openings 25. Crosspieces 25 'serve to increase the stability if such openings 25 are provided.
Zu Figur 1 wird ferner angemerkt, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises . beispielsweise auf 1300 MHz ge- setzt wird. Dadurch wird der mittlere Strahler im unteren Frequenzband elektrisch verlängert und im oberen Frequenzband verkürzt. Man erhält somit einen Doppelresonator. Durch die beiden seitlichen Hilfsresonatoren wird die Bandbreite nochmals erhöht. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 handelt es sich um eine breitbandige Antenne, vorzugsweise für einen Dualbandbereich. Hier sind jeweils zwei Antennenstrahlerelemente 7b und 7c vorgesehen, bei denen jeweils die Anbin- düng des Strahlerelementes 7b und 7c an der Zusammenführung 11 mittels eines LC-Schwingkreises erfolgt, wozu auch bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl die Spule 23 als auch die Kapazität 21 in gedruckter Form auf dem Substrat, d.h. in der Leiterplatine ausgebildet ist. Die Resonanz- frequenz der Schwingkreise wird beispielsweise auf 1300 MHZ gesetzt. Dadurch wird der Strahler im unteren Frequenzband elektrisch verlängert und im oberen verkürzt. Man erhält somit zwei Doppelresonatoren, • die aufgrund unterschiedlicher mechanischer Abmessungen in der Frequenz gegeneinander versetzt sind, wodurch die Bandbreite erhöht werden kann. Die Stege 25' dienen bei diesem Ausführungsbeispiel zur Verbesserung der mechanischen Stabilität und die gemeinsame Zusammenführung 11, 11a, 11b dient der Erzielung einer verbesserten Rückflussdämpfung. Ansonsten ist der Aufbau vergleichbar.Regarding FIG. 1, it is also noted that the resonant frequency of the resonant circuit. For example, it is set to 1300 MHz. This electrically lengthens the middle radiator in the lower frequency band and shortens it in the upper frequency band. A double resonator is thus obtained. The bandwidth is increased again by the two auxiliary resonators on the side. The embodiment according to FIG. 2 is a broadband antenna, preferably for a dual band range. Two antenna radiating elements 7b and 7c are provided here, in each of which the radiating elements 7b and 7c are connected to the junction 11 by means of an LC resonant circuit, for which purpose both the coil 23 and the capacitance 21 in printed form in this exemplary embodiment is formed on the substrate, ie in the printed circuit board. The resonance frequency of the resonant circuits is set to 1300 MHz, for example. This electrically lengthens the radiator in the lower frequency band and shortens it in the upper. This results in two double resonators, • which are offset in frequency due to different mechanical dimensions, which can increase the bandwidth. In this exemplary embodiment, the webs 25 'serve to improve the mechanical stability and the joint merging 11, 11a, 11b serves to achieve an improved return loss. Otherwise the structure is comparable.
Anhand von Figur 3 und 4 wird schließlich noch ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, das grundsätzlich ähnlich aufgebaut ist. Der besseren Darstellbarkeit wegen ist in Figur 3 die Basisplatte oder das Chassis 17 mit einer darauf üblicherweise vorgesehenen Basis-Leiterplatine 19 für die Aufnahme der benötigten elektrischen und/oder elektronischen Baugruppen und -komponenten nicht dargestellt.A further exemplary embodiment is finally explained on the basis of FIGS. 3 and 4, which is basically of a similar construction. For the sake of better representation, the base plate or the chassis 17 with a base printed circuit board 19 usually provided thereon for receiving the required electrical and / or electronic assemblies and components is not shown in FIG.
Figur 3 zeigt dabei die Antenneneinrichtung 1 mit dem vertikal angeordneten Substrat 3 in der einen Seitendarstellung, wobei bei Figur 4 die rückwärtige Ausbildung der Antennenstrahlerelemente und der Zusammenführung 11 ge- zeigt ist, und zwar in einer Darstellung, die sich quasi bei durchsichtiger Ausbildung des Substrates 3 unter Weglassung der Antennenstrahlerelemente auf der oben liegenden Ebene ergibt.FIG. 3 shows the antenna device 1 with the vertically arranged substrate 3 in one side view, the rear design of the antenna radiating elements and the merging 11 being shown in FIG. is shown, and that in a representation that results quasi with a transparent design of the substrate 3 with omission of the antenna antenna elements on the upper level.
Daraus ist zu ersehen, dass das galvanisch angebundene Antennenstrahlerelement 7a für den oberen Frequenzbandbereich rechtsliegend ausgebildet ist, dass das mittlere Antennestrahlelement 7b wieder unter Ausbildung eines LC- Schwingkreises (Kapazität 21, Induktivität 23) an die Zusammenführung 11 elektrisch angebunden ist, und dass das linksliegende Antennenstrahlerelement 7c wiederum über eine gedruckte Induktivität für das untere Band mit der Zusammenführung verbunden ist.It can be seen from this that the galvanically connected antenna radiating element 7a is designed to be on the right for the upper frequency band range, that the middle antenna radiating element 7b is again electrically connected to the junction 11, forming an LC resonant circuit (capacitance 21, inductance 23), and that the one on the left Antenna radiator element 7c is in turn connected to the junction via a printed inductor for the lower band.
Die Zusammenführung 11 ist auf der einen Seite 3' des Substrates 3 in Form eines flächenmäßig verkleinerten Zusammenführungsabschnittes 11' ausgebildet, damit die gedruckten Bauelemente in Form der Induktivitäten 23, 24 Platz finden.The junction 11 is formed on the one side 3 'of the substrate 3 in the form of a junction section 11' which is reduced in area so that the printed components in the form of the inductors 23, 24 can be accommodated.
Auf der gegenüberliegenden, also rückwärtigen Seite 3' des Substrates 3 ist die Zusammenführung 11 in Form eines Zusammenführungsabschnittes 11" mit größerer Flächener- Streckung ausgebildet, aber im wesentlichen deckungsgleich zur Zusammenführung 11' oben auf der Vorderseite.On the opposite, ie rear side 3 'of the substrate 3, the merging 11 is in the form of a merging section 11 "with a larger area extension, but essentially congruent with the merging 11' at the top of the front.
Die Zusammenführung 11', 11'' auf beiden Seiten des Substrates ist durch eine Vielzahl von Bohrungen 27, die elektrisch durchkontaktiert sind, elektrisch miteinander verbunden.The junction 11 ', 11' 'on both sides of the substrate is electrically connected to one another by a large number of bores 27 which are electrically contacted.
Deckungsgleich zu den in Figur 3 sichtbaren Antennenstrahlerelemente 7a-7c sind auf der Rückseite zumindest teil- weise mit den auf der Vorderseite ausgebildeten Antennen- strahlerelementen 7a-7c weitere Antennenstrahlerelemente 7a', 7b', 7c' vorgesehen, wobei bei dem Strahlerelement 7a und 7c ebenfalls eine Vielzahl von Bohrungen 29 durch das Substrat hindurch eingebracht sind, um auch hier Durch- kontaktierungen vorzunehmen. Von daher sind das Antennenstrahlerelement 7a und 7a' sowie das Antennenstrahlerelement 7c und 7c' elektrisch durch die Durchkontaktierung über die Bohrungen 29 miteinander verbunden.Congruent with the antenna antenna elements 7a-7c visible in FIG. 3 are at least partially With the antenna antenna elements 7a-7c formed on the front side, further antenna antenna elements 7a ', 7b', 7c 'are provided, with the antenna element 7a and 7c likewise having a large number of bores 29 drilled through the substrate in order to to make contact. Therefore, the antenna radiating element 7a and 7a 'and the antenna radiating element 7c and 7c' are electrically connected to each other through the through-hole via the holes 29.
Die kapazitive Ankopplung des LC-Schwingkreises für das mittlere Antennenstrahlerelement 7b, 7b' wird wiederum dadurch gebildet, dass auf der einen Seite 3' des Substrates 3 das Antennenstrahlerelement 7b über die Indukti- vität 23 und über eine durchkontaktierte Bohrung 30 mit der auf der rückwärtigen Seite 3" des Substrates 3 befindlichen Zusammenführung 11" elektrisch verbunden ist, wobei die auf der Vorder- sowie der Rückseite des Substrates 3 befindlichen Teile der Zusammenführung 11', 11" durch die dort vorgesehene Vielzahl von Bohrungen 27 elektrischgalvanisch in Verbindung stehen. Aus Figur 3 und Figur 4 ist auch zu ersehen, dass das der Induktivität 23 benachbarte Ende des auf der Vorderseite 3' des Substrates befindlichen Strahlerelementes 7b von dem Antennenstrahler- element 7b' nur durch das Substrat getrennt ist, wodurch die Kapazität durch die gesamte Länge der auf beiden Seiten des Substrates 3 ausgebildeten Strahlerabschnitte 7b und 7b' gebildet wird. Dadurch wird zusätzlich noch eine Kapazität 21 erzeugt, die zusammen mit der Induktivität 23 den LC-Schwingkreis bildet. Das vordere und das hintere Antennenstrahlerelement 7b und 7b' weisen keine Bohrung auf und sind von daher mangels einer nicht vorhandenen Durchkontaktierung auch nicht elektrisch-galvanisch in Verbindung stehend ausgebildet, so dass die Ankopplung des auf der Vorderseite 3' des Substrates 3 befindlichen Strahlerelementes 7b nur über den LC-Schwingkreis mit der Zusammenführung 11 verbunden ist, wohingegen das auf der Rückseite befindliche Strahlerelement 7b' elektrisch-gal- vanisch mit der Zusammenführung 11, 11" verbunden ist.The capacitive coupling of the LC resonant circuit for the central antenna radiating element 7b, 7b 'is in turn formed in that on one side 3' of the substrate 3 the antenna radiating element 7b via the inductance 23 and via a plated-through hole 30 with that on the rear Side 3 "of the junction 11" located on the substrate 3 is electrically connected, the parts of the junction 11 ', 11 "located on the front and the back of the substrate 3 being electrically galvanically connected by the plurality of bores 27 provided there. From FIG 3 and FIG. 4 it can also be seen that the end of the radiator element 7b located on the front 3 'of the substrate, which is adjacent to the inductance 23, is only separated from the antenna radiator element 7b' by the substrate, as a result of which the capacitance is separated by the entire length of the radiator sections 7b and 7b 'formed on both sides of the substrate 3. Dadurc h, a capacitance 21 is additionally generated, which together with the inductor 23 forms the LC resonant circuit. The front and the rear antenna radiating element 7b and 7b 'have no bore and are therefore not designed to be electrically-galvanically connected due to the lack of a through-connection, so that the coupling of the Radiator element 7b located on the front 3 'of the substrate 3 is only connected to the junction 11 via the LC resonant circuit, whereas the radiator element 7b' located on the rear is electrically-galvanically connected to the junction 11, 11 ".
Aus der Betrachtung der Vorder- und Rückseite der Antenneneinrichtung gemäß Figur 3 und Figur 4 ist auch zu ersehen, dass das Strahlerelement 7c' auf der rückwärtigen Seite 3" des Substrates 3 von der Zusammenführung 11 elektrisch leitend getrennt ist. Auf der Vorderseite 3' des Substrates 3 ist der zugehörige Teil 7c dieses Antennen- strahlerelementes über • die erwähnte Induktivität 24 in Form einer gedruckten Spule und einer durchkontaktierten Bohrung 30 direkt elektrisch leitend mit der auf der rückwärtigen Seite 3" vorgesehenen Zusammenführung 11, 11" elektrisch leitend (galvanisch) verbunden. Der auf der Vorder- sowie der Rückseite des Substrates 3 befindliche Teil des Antennenelementes 7c, 7c' sind durch eine Viel- zahl durchkontaktierter Bohrungen 29 elektrisch leitend miteinander verbunden, so dass dieses Element 7c nur über die erwähnte Spule 24 mit der Zusammenführung 11 elektrisch in Verbindung steht.From the consideration of the front and back of the antenna device according to FIG. 3 and FIG. 4 it can also be seen that the radiator element 7c 'on the rear side 3 "of the substrate 3 is electrically conductively separated from the junction 11. On the front 3' of the Substrate 3 is the associated part 7c of this antenna radiating element via • the aforementioned inductance 24 in the form of a printed coil and a plated-through hole 30 directly electrically connected to the junction 11, 11 "provided on the rear side 3" in an electrically conductive (galvanic) manner The part of the antenna element 7c, 7c 'located on the front and the back of the substrate 3 are electrically conductively connected to one another by a large number of plated-through holes 29, so that this element 7c is only electrically connected to the junction 11 via the coil 24 mentioned communicates.
Eine weitere Feinjustierung und Anpassung kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass bei dem mittleren Antennenstrahlerelement 7b und 7b' diese Antennenstrahler- ' elemente in unterschiedlicher Länge ausgebildet sind. Dazu ist aus Figur 3 zu ersehen, dass. das mittlere fingerförmi- ge Strahler- oder Resonanzelement 7b noch eine oben liegende, nach rechts verlaufende Abwinkelung 7''b aufweist, wohingegen auf der gegenüberliegenden Seite das mittlere Strahlerelement 7b' diese abgewinkelte Verlängerung nicht aufweist . Anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3 und 4 ist auch gezeigt, dass hier das Substrat in Seitenansicht nach Art eines umgekehrten U unter Ausbildung einer großen mittleren Ausnehmung 35' gestaltet ist. An dem rechts liegenden Abschnitt ist ferner noch, beispielsweise für das DAB-L-Band oder für den Empfang des terrestrischen SDARS-Bandes, ein monopolartiger Streifenleitungsabschnitt 7d in geeigneter Länge ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine zweite Anschlussstelle 15' zum Anschluss dieses Strahlers 7d.A further fine adjustment and adaptation can be ensured, for example, by designing the antenna antenna elements 7b and 7b 'in different lengths in the middle antenna antenna element 7b and 7b'. For this purpose, it can be seen from FIG. 3 that the middle finger-shaped emitter or resonance element 7b still has an upper-lying, right-angled bend 7 ″ b, whereas on the opposite side the middle emitter element 7b ′ does not have this angled extension , With reference to the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4, it is also shown that here the substrate is designed in a side view in the manner of an inverted U with the formation of a large central recess 35 '. A monopole-like stripline section 7d of suitable length is also formed on the section on the right, for example for the DAB-L band or for receiving the terrestrial SDARS band. This results in a second connection point 15 'for connecting this radiator 7d.
Anhand der weiteren Figuren 5 und 6 soll gezeigt werden, dass bezüglich der anhand der Figuren 1 bis 4 erläuterten Antennen durch zusätzliche oder alternative Realisierung von sog. die äußeren Antennenstrahlerelemente verbindenden Dachkapazitäten noch eine Verbesserung bezüglich des Antennen-Gewinns und teilweise auch bezüglich der Rundheit des Strahlungsdiagramm.es möglich ist.On the basis of the further FIGS. 5 and 6, it should be shown that, with regard to the antennas explained with reference to FIGS. 1 to 4, an additional or alternative implementation of so-called roof capacities connecting the outer antenna radiating elements still improves the antenna gain and in some cases also the roundness of the antenna Radiation diagram.It is possible.
Die Ausführungsbeispiele 5 und 6 betreffen eine Antenne mit drei Antennenstrahlerelemente 7a-7c zuzüglich einer Dachkapazität 37. Das mittlere Antennenstrahlerelement 7b ist gegenüber den anderen beiden außen liegenden Strahlerelementen 7a und 7c in der Vertikalerstreckung etwas ver- kürzt ausgebildet. Alle Strahlerelemente 7a-7c sind über die Zusammenführung 11 elektrisch miteinander verbunden. Die oberen Enden 107c und 107a der außen liegenden Strahlerelemente 7a, 7c sind mit einer die gesamte Strahleranordnung auch seitlich überragende Dachkapazität 37 elek- trisch verbunden, die eine deutlich größere Quererstreckung 37' aufweist als die Querbreite der einzelnen Strah- l'erelemente 7.The exemplary embodiments 5 and 6 relate to an antenna with three antenna radiating elements 7a-7c plus a roof capacitance 37. The central antenna radiating element 7b is somewhat shortened in vertical extension compared to the other two external radiating elements 7a and 7c. All radiator elements 7a-7c are electrically connected to one another via the junction 11. The upper ends 107c and 107a of the outside radiator elements 7a, 7c are electrically connected to a roof capacitance 37 which also projects laterally beyond the entire radiator arrangement and which has a significantly greater transverse extent 37 'than the transverse width of the individual radiator elements 7.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 unterscheidet sich von jenem nach Figur 5 nur durch eine andere geometrische Bemaßung, bei welcher die Dachkapazität 37 eine kürzere Quererstreckungslänge aufweist und dabei aber die vertikale Höhe der außen liegenden Strahlerelementen 7a, 7c grö- ßer ist und das mittlere Strahlerelement 7b deutlich überragt als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5.The exemplary embodiment according to FIG. 6 differs from that according to FIG. 5 only by a different geometrical dimension, in which the roof capacity 37 has a shorter transverse extension length and the vertical height of the outside radiator elements 7a, 7c is greater and the central radiator element 7b is significantly higher than in the exemplary embodiment according to Figure 5.
Durch die erläuterte Antenne werden zwei getrennte Resonatoren geschaffen, die gemeinsam gespeist werden. Der Reso- nator für das untere Frequenzband ist symmetrisch und als Monopol für das obere Frequenzband ausgeführt. Die Dachkapazität dient wieder zur Verlängerung des Monopols für das untere Frequenzband. Dadurch ergibt sich praktisch keine Unrundheit im Strahlungsdiagramm. Zudem ist die Antennenanordnung insgesamt sehr breitbandig im unteren Frequenzbandbereich. Schließlich lässt sich hier auch ein hoher Antennen-Gewinn erzielen. Erkauft wird dies durch einen etwas höheren Platzbedarf des Monopols für das untere Frequenzband.The antenna explained creates two separate resonators which are fed together. The resonator for the lower frequency band is symmetrical and designed as a monopoly for the upper frequency band. The roof capacity again serves to extend the monopoly for the lower frequency band. This means that there is practically no out-of-roundness in the radiation diagram. In addition, the overall antenna arrangement is very broadband in the lower frequency band range. Finally, a high antenna gain can also be achieved here. This is bought by the monopole's somewhat higher space requirements for the lower frequency band.
Durch die erläuterten Ausführungsbeispiele der zusätzlich vorgesehenen Dachkapazität eröffnet sich die Möglichkeit, die Antenne bzw. die Antennenelemente elektrisch zu verlängern. Dabei ist grundsätzlich bekannt, dass die Reso- nanzfrequenz eines Monopols indirekt proportional zu seiner Länge ist. Eine elektrische Verlängerung der Antenne bedeutet, dass die Länge der Antenne kürzer ist als es die gewünschte Resonanzfrequenz erfordern würde. Durch spezielle Anordnung wird dann dafür gesorgt, dass die Antenne trotzdem bei der gewünschten Frequenz in Resonanz ist. Dies wird unter einer "elektrischen Verlängerung" an einer Antenne verstanden.The exemplary embodiments of the additionally provided roof capacity explain the possibility of electrically extending the antenna or the antenna elements. It is basically known that the resonance frequency of a monopoly is indirectly proportional to its length. An electrical extension of the antenna means that the length of the antenna is shorter than the desired resonance frequency would require. A special arrangement then ensures that the antenna is still resonating at the desired frequency. This is understood as an "electrical extension" on an antenna.
Möglichkeiten der elektrischen Verlängerung einer Antenne sind durch folgende Maßnahmen möglich:Possibilities of electrically extending an antenna are possible through the following measures:
a) Es wird eine Spule am Fußpunkt der Antenne vorgesehen (Wird eine Antenne verkürzt, so ist ihre Eingangsimpedanz kapazitiv. Um diesen Blindanteil zu kompensieren, muss eine induktive Komponente, also Spule, in Reihe zur Antenne angebracht werden) .a) A coil is provided at the base of the antenna (If an antenna is shortened, its input impedance is capacitive. To compensate for this reactive component, an inductive component, ie coil, must be installed in series with the antenna).
b) Es wird eine Kapazität am Ende der Antenne vorgesehen, beispielsweise in Form der erläuterten Dachkapazitäten (Die Dachkapazität speichert zusätzliche Ladungsträger am oberen Ende des Monopols damit passt bei der Stromverteilung ein Vier- tel eines Sinusbogens auf den Monopol. Bei kapazitiver Verlängerung ist die Antenne etwas breitban- diger als bei induktiver) .b) A capacity is provided at the end of the antenna, for example in the form of the roof capacities explained (the roof capacity stores additional charge carriers at the upper end of the monopoly, so that a fourth of a sinusoid fits the monopoly in the current distribution. In the case of capacitive extension, the antenna is somewhat broader than with inductive).
c) Es wird ein Dielektrikum um die Antenne vorgesehen (In einem Dielektrikum ist die Wellenlänge kleiner als im freien Raum. Wird nun ein Dielektrikum um die Antenne angebracht, so ist ihre Resonanzfrequenz niedriger als in Luft. Die Antenne kann somit mechanisch kürzer ausgelegt werden, um auf die gleiche Resonanzfrequenz zu gelangen) . c) A dielectric is provided around the antenna (the wavelength in a dielectric is smaller than in free space. If a dielectric is now placed around the antenna, its resonance frequency is lower than in air. The antenna can thus be made mechanically shorter, to get to the same resonance frequency).

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Antennenanordnung insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorzugsweise zur Anbringung auf einer Karosseriefläche, mit folgenden Merkmalen:1. Antenna arrangement, in particular for motor vehicles, preferably for attachment to a body surface, with the following features:
- mit einem Montagesockel (17),- with a mounting base (17),
- mit einer Leiterplatine (19) zur Unterbringung von elektrischen Baugruppen und Baukomponenten, insbesondere einer eventuell vorgesehenen Hochfrequenz-Schaltung für die vorgesehenen Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c),with a printed circuit board (19) for accommodating electrical assemblies and structural components, in particular a possibly provided high-frequency circuit for the antenna antenna elements (7; 7a, 7b, 7c) provided,
- mit einem vorzugsweisen plattenförmigen Substrat (3) , welches vorzugsweise in einer Vertikalebene liegend ausgerichtet ist,with a preferably plate-shaped substrate (3), which is preferably aligned lying in a vertical plane,
- auf dem plattenförmigen Substrat (3) sind zumindest drei versetzt zueinander liegende Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) vorgesehen, - die Antennenstrahlerelemente (7 ; 7a, 7b, 7c) sind streifenleitungs-, finger- und/oder stichleitungs- förmig oder dazu ähnlich ausgebildet,- On the plate-shaped substrate (3) at least three staggered antenna antenna elements (7; 7a, 7b, 7c) are provided, - The antenna antenna elements (7; 7a, 7b, 7c) are stripline, finger and / or branch line-shaped or similarly trained,
- die beiden Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) sind über eine Zusammenführung (11; 11', 11'') elek- trisch mit zumindest einer Anschlussstelle (15) verbunden, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale es ist ein Antennenstrahlerelement (7b) für ein oberes Frequenzband vorgesehen, es sind zu dem Antennenstrahlerelement (7b) für das obere Frequenzband zum einen links davon und zum anderen rechts liegend davon je zumindest ein weiteres Antennenstrahlerelement (7a, 7c) für ein unteres Frequenzband angeordnet, und die beiden links bzw. rechts von dem Antennenstrahlerelement (7b) angeordneten weiteren Antennenstrahlerelemente (7a, 7c) sind an ihrer zur Zusammenführung (11; 11', 11") gegenüberliegenden Seite oder Enden (107a, 107c) elektrisch miteinander verbunden.- The two antenna radiator elements (7; 7a, 7b, 7c) are electrically connected to at least one connection point (15) via a junction (11; 11 ', 11''), characterized by the following further features: it is an antenna radiator element ( 7b) provided for an upper frequency band, at least one further antenna radiating element (7a, 7c) for a lower frequency band is arranged to the left and one to the right of the antenna radiating element (7b) for the upper frequency band, and the two to the left and right of the antenna radiating element (7b ) arranged further antenna radiating elements (7a, 7c) are electrically connected to each other on their opposite side or ends (107a, 107c) for merging (11; 11 ', 11 ").
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Antennenstrahlerelement (7b) gegenüber den beiden äußeren Antennenstrahlerelementen (7a, 7c) verkürzt ausgebildet ist.2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the central antenna radiating element (7b) is shortened compared to the two outer antenna radiating elements (7a, 7c).
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Antennenstrahlerelemente (7a, 7c) über eine gerade verlaufende Leitung an ihrer zur Zusammenführung (11; 11', 11") gegenüberliegenden Seite oder Enden (107a, 107c) elektrisch miteinander verbunden sind.3. Antenna arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the two outer antenna radiating elements (7a, 7c) electrically via a straight line on their opposite side for merging (11; 11 ', 11 ") or ends (107a, 107c) are interconnected.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Enden (107a, 107c) der außenliegenden Antennenstrahlerelemente (7a, 7c) mit einer die gesamte Strahleranordnung auch seitlich überragende Dachkapazität (37) elektrisch verbunden sind.4. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the upper ends (107a, 107c) of the external antenna radiator elements (7a, 7c) are electrically connected to a roof capacity (37) which also projects laterally from the entire antenna array.
5. Antennenordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachkapazität (37) eine deutlich größere Quererstreckung (37') aufweist aus die Querbreite der einzelnen Strahlerelemente (7). 5. Antenna arrangement according to claim 4, characterized in that the roof capacity (37) has a significantly greater transverse extent (37 ') from the transverse width of the individual radiator elements (7).
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Antennenstrahlerelemente (7a, 7c) symmetrisch links und rechts zu dem in der Mitte vorgesehenen Antennenstrahlerelement (7b) angeordnet sind.6. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two outer antenna antenna elements (7a, 7c) are arranged symmetrically left and right to the antenna antenna element (7b) provided in the middle.
7. Antennenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Dachkapazität (37) symmetrisch zu einer durch das mittlere Antennenstrahlerelement (7b) verlaufenden Symmetrieebene angeordnet ist.7. Antenna arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the roof capacitance (37) is arranged symmetrically to a plane of symmetry running through the central antenna radiating element (7b).
8. Antennenanordnung insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorzugsweise zur Anbringung auf einer Karosseriefläche, mit folgenden Merkmalen: - mit einem Montagesockel (17),8. Antenna arrangement, in particular for motor vehicles, preferably for attachment to a body surface, with the following features: with a mounting base (17),
- mit einer Leiterplatine (19) zur Unterbringung von elektrischen Baugruppen und Baukomponenten, insbesondere einer eventuell vorgesehenen Hochfrequenz-Schaltung für die vorgesehenen Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c),with a printed circuit board (19) for accommodating electrical assemblies and structural components, in particular a possibly provided high-frequency circuit for the antenna antenna elements (7; 7a, 7b, 7c) provided,
- mit einem vorzugsweisen plattenförmigen Substrat (3) , welches vorzugsweise in einer Vertikalebene liegend ausgerichtet ist,with a preferably plate-shaped substrate (3), which is preferably aligned lying in a vertical plane,
- auf dem plattenförmigen Substrat (3) sind zumindest zwei versetzt zueinander liegende Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) vorgesehen,at least two antenna radiating elements (7; 7a, 7b, 7c) are provided on the plate-shaped substrate (3),
- die Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) sind streifenleitungs-, finger- und/oder stichleitungs- förmig oder dazu ähnlich ausgebildet, - die beiden Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) sind über eine Zusammenführung (11; 11', 11'') elektrisch mit zumindest einer Anschlussstelle (15) verbunden, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale es ist zumindest ein Antennenstrahlerelement (7; 7b, 7c) vorgesehen, welches mittels eines Parallel- oder LC-Schwingkreises über die Zusammenführung (11; 11', 11") elektrisch mit der zumindest einen Anschlussstelle (15) verbunden ist, und es ist zumindest ein zweites Antennenstrahlerelement (7a, 7b, 7c) vorgesehen, welches entweder (a) elektrisch-galvanisch, oder (b) induktiv über eine Spule (24), oder- The antenna radiator elements (7; 7a, 7b, 7c) are strip-line, finger and / or branch line-shaped or similar, - The two antenna radiator elements (7; 7a, 7b, 7c) are merged (11; 11 ', 11'') electrically connected to at least one connection point (15), characterized by the following further features at least one antenna radiating element (7; 7b, 7c) is provided which is electrically connected to the at least one connection point (15) by means of a parallel or LC resonant circuit via the junction (11; 11 ', 11 ") is connected, and at least one second antenna radiating element (7a, 7b, 7c) is provided, which either (a) electrically-galvanically, or (b) inductively via a coil (24), or
(c) über einen Parallel- oder LC-Schwingkreis über die Zusammenführung (11; 11', 11") elektrisch mit der zumindest einen Anschlussstelle (15) verbunden ist.(c) is electrically connected to the at least one connection point (15) via a parallel or LC resonant circuit via the junction (11; 11 ', 11 ").
9. Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung zwei Antennenstrahlerelemente (7; 7b, 7c) umfasst, welche beide über einen Parallel- oder LC-Schwingkreis mit der Zusammenführung (11; 11', 11") verbunden sind.9. Antenna arrangement according to claim 8, characterized in that the antenna arrangement comprises two antenna radiating elements (7; 7b, 7c), both of which are connected to the junction (11; 11 ', 11 ") via a parallel or LC resonant circuit.
10. Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) verbunden sind, von denen zumindest ein Anten- nenstrahlerelement (7a) abweichend zu den verbleibenden Strahlerelementen (7b, 7c) mit der Zusammenführung (11; 11', 11") elektrisch-galvanisch verbunden ist.10. Antenna arrangement according to claim 8, characterized in that at least three antenna radiating elements (7; 7a, 7b, 7c) are connected, of which at least one antenna radiating element (7a) differs from the remaining radiating elements (7b, 7c) with the merging ( 11; 11 ', 11 ") is electrically-galvanically connected.
11. Antennenanordnung nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Antennenstrahlerelemen- ten (7; 7a, 7b, 7c) jedes der Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) unterschiedlich mit der Zusammenführung (11) elektrisch verbunden ist. 11. Antenna arrangement according to claim 8 or 10, characterized in that in the case of a plurality of antenna radiating elements (7; 7a, 7b, 7c) each of the antenna radiating elements (7; 7a, 7b, 7c) is electrically connected differently to the junction (11).
12. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität (23) als gedrucktes Bauteil aus dem Substrat (3) ausgebildet ist.12. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that the inductor (23) is designed as a printed component from the substrate (3).
13. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität (21) des LC- Schwingkreises in gedruckter Form ausgebildet ist.13. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that the capacitance (21) of the LC resonant circuit is formed in printed form.
14. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität und/oder die14. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that the inductance and / or
Kapazität als diskretes Bauteil vorgesehen ist.Capacity is provided as a discrete component.
15. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennseichnet, dass zumindest ein Antennenstrah- lerelement (7c) unter Verwendung einer Fußpunktinduktivität zum Empfang unterer Frequenzbänder elektrisch verlängert ist.15. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized gekennseichnet that at least one antenna radiating element (7c) is electrically extended using a base inductance for receiving lower frequency bands.
16. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennseichnet, dass die Antennenstrahlerelemente16. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized in that the antenna radiating elements
(7; 7a, 7b, 7c) einen ersten Antennenstrahlerabschnitt auf der einen Seite des Substrates (3) und einen Antennenstrahlerabschnitt (7a', 7b', 7c') auf der gegenüberliegenden rückwärtigen Seite des Antennenstrahlerelementes auf- weisen.(7; 7a, 7b, 7c) have a first antenna radiator section on one side of the substrate (3) and an antenna radiator section (7a ', 7b', 7c ') on the opposite rear side of the antenna radiator element.
17. Antennenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Antennenstrahlerelement (7a, 7c) mit einem weiteren auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates (3) ausgebildeten zweiten Teil des Antennenstrahlerelementes (7a' , 7c' ) elektrisch zusammengeschaltet ist, wobei jeweils die beidseitig des Substrates (3) angeordneten zusammengehörenden Antennenstrahlerele- mente (7a, 7a'; 7c, 7c') über zumindest eine und vorzugsweise mehrere durchkontaktierte Bohrungen (29) durch das Substrat (3) hindurch elektrisch galvanisch verbunden sind.17. Antenna arrangement according to claim 16, characterized in that at least one antenna radiating element (7a, 7c) with another on the opposite side of the substrate (3) formed second part of the antenna radiating element (7a ', 7c') is electrically connected, each of which Associated antenna antenna elements arranged on both sides of the substrate (3) elements (7a, 7a '; 7c, 7c') are electrically galvanically connected through at least one and preferably a plurality of plated-through holes (29) through the substrate (3).
18. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antennenstrahlerelement18. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 17, characterized in that the antenna radiating element
(7b) , welches über einen LC-Schwingkreis (21, 23) mit der(7b), which is connected to the. Via an LC resonant circuit (21, 23)
Zusammenführung (11) elektrisch verbunden ist, ein zu- gehöriger zweiter Teil eines AntennenstrahlerelementesJunction (11) is electrically connected, an associated second part of an antenna radiating element
(7b' ) zugeordnet ist, welches mit der auf der Rückseite befindlichen Zusammenführung (11') elektrisch, vorzugsweise elektrisch-galvanisch, verbunden ist.(7b ') is assigned, which is electrically, preferably electrically-galvanically, connected to the junction (11') located on the rear.
19. Antennenanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Vorder- und der Rückseite des Substrates (3) vorgesehenen Teile des Antennenstrahlerelementes (7b, 7b' ) galvanisch nicht verbunden sind.19. Antenna arrangement according to claim 18, characterized in that the parts of the antenna radiating element (7b, 7b ') provided on the front and back of the substrate (3) are not electrically connected.
20. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennseichnet, dass zumindest ein weiteres Antennenstrahlerelement (7d) in Form eines sich bevorzugt gerade oder monopolartig erstreckenden finger-, streifenlei- tungs- und/oder stichleitungsförmig ausgebildeten Strah- lers mit einer unten liegenden Anschlussstelle (15') vorgesehen ist.20. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 19, characterized in that at least one further antenna radiating element (7d) in the form of a preferably straight or monopole-extending finger, strip line and / or stub line-shaped radiator with a bottom one Connection point (15 ') is provided.
21. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallänge der Dachkapa- zität (37) größer ist als der maximale Seitenabstand der äußersten Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7c) . 21. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 20, characterized in that the axial length of the roof capacitance (37) is greater than the maximum lateral distance of the outermost antenna radiating elements (7; 7a, 7c).
22. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachkapazität (37) verkürzt ausgebildet ist und über einen Zwischenabschnitt (107b) mit dem Ende (107a) eines Antennenstrahlerelementes (7a) verbunden ist.22. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 21, characterized in that the roof capacitance (37) is shortened and is connected via an intermediate section (107b) to the end (107a) of an antenna radiating element (7a).
23. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachkapazität (37) beid- seitig eines Substrates (3) ausgebildet und vorzugsweise über durchkontaktierte Bohrungen miteinander elektrisch verbunden ist.23. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 22, characterized in that the roof capacitance (37) is formed on both sides of a substrate (3) and is preferably electrically connected to one another via plated-through holes.
24. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennseichnet, dass die Dachkapazität (37) ein Quererstreckungsmaß aufweist, das deutlich größer ist als das Breitenmaß der Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) .24. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 23, characterized in that the roof capacity (37) has a transverse dimension that is significantly larger than the width dimension of the antenna radiating elements (7; 7a, 7b, 7c).
25. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennseichnet, dass die Dachkapazität (37) ein25. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 24, characterized in that the roof capacity (37)
Querschnittsmaß aufweist, das in der Größenordnung des Querschnittsmaßes für die einzelnen Antennenstrahlerelemente (7; 7a, 7b, 7c) aufweist.Has cross-sectional dimension, which has in the order of magnitude of the cross-sectional dimension for the individual antenna radiating elements (7; 7a, 7b, 7c).
26. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antennenstrahlerelement (7b) für das obere Frequenzband vorgesehen ist, und dass dazu symmetrisch links und rechts zwei getrennte Antennenstrahler (7a, 7c) angeordnet sind, die für das untere Frequenzband vorgesehen sind, die gemeinsam mit der Zusammenführung (11) verbunden sind. 26. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 25, characterized in that an antenna radiating element (7b) is provided for the upper frequency band, and that for this purpose symmetrically left and right two separate antenna radiators (7a, 7c) are arranged, which are for the lower frequency band are provided, which are connected together with the merging (11).
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