DE102013222139A1

DE102013222139A1 - Planar multi-frequency antenna

Info

Publication number: DE102013222139A1
Application number: DE201310222139
Authority: DE
Inventors: Michael Heiss
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-04-30
Also published as: WO2015063036A1

Abstract

Planare Mehrfrequenzantenne (10), welche eine erste Strahlungselektrode (12) mit einer ersten Fläche (A1) und mindestens eine zweite Strahlungselektrode (16) mit einer zweiten Fläche (A2) umfasst. Die erste Fläche (A1) weist mindestens eine Öffnung (14) auf, wobei die zweite Strahlungselektrode (16) in der Öffnung (14), von der ersten Strahlungselektrode (12) beabstandet, angeordnet ist. Dabei liegen die erste Strahlungselektrode (12) und die zweite Strahlungselektrode (16) in einer gemeinsamen Metallisierungslage (18).A planar multi-frequency antenna (10) comprising a first radiation electrode (12) having a first surface (A1) and at least one second radiation electrode (16) having a second surface (A2). The first surface (A1) has at least one opening (14), wherein the second radiation electrode (16) is arranged in the opening (14), spaced from the first radiation electrode (12). In this case, the first radiation electrode (12) and the second radiation electrode (16) lie in a common metallization layer (18).

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Planare Mehrfrequenzantennen mit einer ersten und mindestens einer zweiten Strahlungselektrode. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Speisen einer solchen Mehrfrequenzantenne.Embodiments of the present invention relate to a planar multi-frequency antenna having a first and at least a second radiation electrode. Further embodiments relate to a method for feeding such a multi-frequency antenna.

Eine Mehrfreuqenzantenne ist eine Antenne bei der die Strahlungs- und elektrischen Eigenschaften (Strahlungsdiagramm, Polarisation, Impedanz, usw.) nicht von der Frequenz abhängen bzw. bei mehreren Frequenzen gut oder zumindest zufriedenstellend sind. Damit kann eine solche Antenne bei mehreren Frequenzen betrieben werden. Des Weiteren werden auch Antennen als Mehrfrequenzantennen bezeichnet bei denen die Eigenschaften nur zu bestimmten diskreten Frequenzen gleich bzw. gut oder zufriedenstellend sind.A Mehrfreuqenzantenne is an antenna in which the radiation and electrical properties (radiation pattern, polarization, impedance, etc.) are not dependent on the frequency or at several frequencies are good or at least satisfactory. Thus, such an antenna can be operated at several frequencies. Furthermore, antennas are also referred to as multi-frequency antennas in which the properties are the same or good or satisfactory only at certain discrete frequencies.

Eine planare Antenne ist beispielsweise aus einer Masseplatte und mindestens einer leitenden Fläche (Schicht) aufgebaut. Dabei wird mindestens eine leitende Fläche (Schicht) an mindestens einem Punkt gespeist. Diese Anordnung weist oftmals nur eine geringe Bandbreite auf, daher besteht der Bedarf die planare Antenne für die Funktion in mehreren Frequenzbändern auszulegen.A planar antenna is constructed, for example, from a ground plane and at least one conductive surface (layer). In this case, at least one conductive surface (layer) is fed at least one point. This arrangement often has only a small bandwidth, so there is a need to design the planar antenna for the function in multiple frequency bands.

Bei planaren Antennen (Microstripantennen) kann eine Mehrfrequenz-Antenne durch Verwendung mehrerer metallischer Lagen [1, 2], durch Schlitze in einer Fläche (Patch) [3] oder durch Kurzschlüsse erreicht werden. Auch besondere Formen der Flächen [4] oder eine Belastung (Loading) der Flächen (mit parasitären Elementen) [5] kann verwendet werden.In planar antennas (microstrip antennas), a multi-frequency antenna can be achieved by using multiple metallic layers [1, 2], by slits in a patch [3] or by short circuits. Also special shapes of the surfaces [4] or a loading of the surfaces (with parasitic elements) [5] can be used.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Konzept zu schaffen, das es ermöglicht eine kompakte planare Mehrfrequenzantenne zu erstellen.The present invention is therefore based on the object to provide a concept that makes it possible to create a compact planar multi-frequency antenna.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 24.The object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 24.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine planare Mehrfrequenzantenne, welche eine erste Strahlungselektrode mit einer ersten Fläche und mindestens eine zweite Strahlungselektrode mit einer zweiten Fläche umfasst. Die erste Fläche weist mindestens eine Öffnung auf, wobei die zweite Strahlungselektrode in der Öffnung, von der ersten Strahlungselektrode beabstandet, angeordnet ist. Dabei liegen die erste Strahlungselektrode und die zweite Strahlungselektrode in einer gemeinsamen Metallisierungslage.Embodiments of the present invention provide a planar multi-frequency antenna comprising a first radiation electrode having a first surface and at least one second radiation electrode having a second surface. The first surface has at least one opening, wherein the second radiation electrode is arranged in the opening, spaced from the first radiation electrode. In this case, the first radiation electrode and the second radiation electrode are in a common metallization.

Des Weiteren wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Speisen der planaren Mehrfrequenzantenne mit einem elektrischen Signal.Furthermore, a method is provided. The method includes feeding the planar multi-frequency antenna with an electrical signal.

Die vorliegende Erfindung nutzt den Effekt, dass durch die Anordnung von einer Mehrzahl von flächig ausgestalteten Strahlungselektroden die Antenne als Mehrfrequenzantenne betrieben werden kann. Durch die Anordnung der zweiten Strahlungselektrode in der ersten Strahlungselektrode wird eine kompakte Bauweise der Mehrfrequenzantenne ermöglich. Zusätzlich bieten derartige planare Mehrfrequenzantennen bezüglich der Ausgestaltung der Fläche eine große Gestaltungsmöglichkeit, wodurch sich die Antenne auf die Frequenzbänder, in welchen sie betrieben werden soll, abstimmen lässt. Da die Antenne auf einem festen Träger aufgebracht wird, ist die Antennen robust gegen mechanische Einflüsse und zugleich kostengünstig in der Herstellung.The present invention utilizes the effect that the antenna can be operated as a multi-frequency antenna by arranging a plurality of radiant electrodes of planar design. The arrangement of the second radiation electrode in the first radiation electrode enables a compact construction of the multi-frequency antenna. In addition, such planar multi-frequency antennas provide great design flexibility in terms of surface design, allowing the antenna to tune to the frequency bands in which it is to operate. Since the antenna is mounted on a solid support, the antennas are robust against mechanical influences and at the same time inexpensive to manufacture.

Bei der planaren Mehrfrequenzantenne können alle Strahlungselektroden der Mehrfrequenzantenne in der gemeinsamen Metallisierungslage liegen. Dadurch ergibt sich eine einfache und kompakte Bauweise für die Mehrfrequenzantenne. Durch die einlagige Bauweise wird außerdem die Abstrahlung von Oberflächenwellen reduziert.In the planar multi-frequency antenna, all the radiation electrodes of the multi-frequency antenna can be in the common metallization layer. This results in a simple and compact design for the multi-frequency antenna. The single-layer construction also reduces the emission of surface waves.

Die erste Strahlungselektrode kann bei der planaren Mehrfrequenzantenne für das niedrigste Frequenzband ausgelegt sein. Da das niedrigste Frequenzband die längste Wellenlänge aufweist und die Wellenlänge vorzugsweise auf die Länge der Antenne abgestimmt ist, um den Gewinn zu optimieren, wird vorzugsweise die größte Strahlungselektrode für das niedrigste Frequenzband ausgelegt und in diesem niedrigsten Frequenzband betrieben.The first radiation electrode may be configured in the planar multi-frequency antenna for the lowest frequency band. Since the lowest frequency band has the longest wavelength and the wavelength is preferably tuned to the length of the antenna in order to optimize the gain, preferably the largest radiation electrode for the lowest frequency band is designed and operated in this lowest frequency band.

Die planare Mehrfrequenzantenne kann ein Speisenetzwerk umfassen, welches einen Speisungspunkt und mindestens eine der Strahlungselektroden elektrisch verbindet. Dabei kann das Speisenetzwerk in der Öffnung angeordnet sein und kann zumindest die erste Strahlungselektrode und die zweite Strahlungselektrode miteinander verbinden. Das Speisenetzwerk kann ausgelegt sein, um für die erste Strahlungselektrode und die zweite Strahlungselektrode individuelle Impedanzanpassungen zu bewirken. Es können an mindestens einer der Strahlungselektroden auch eine Mehrzahl von Speisungspunkten ausgebildet sein. Durch die Speisung der Strahlungselektroden über einen Speisungspunkt wird das Layout der planaren Mehrfrequenzantenne vereinfacht. Durch die Anordnung des Speisungspunktes in der Öffnung kann zusätzlich die Mehrfrequenzantenne kompakter erstellt werden. Das Speisenetzwerk lässt eine individuelle Impedanzanpassung zwischen dem Speisungspunkt und den Strahlungselektroden zu. Durch eine individuelle Impedanzanpassung des Speisenetzwerks zwischen dem Speisungspunkt und der Strahlungselektrode, kann die Anpassung der Antenne optimiert werden.The planar multi-frequency antenna may include a feed network electrically connecting a feed point and at least one of the radiation electrodes. In this case, the feed network can be arranged in the opening and can connect at least the first radiation electrode and the second radiation electrode to one another. The feed network may be configured to provide individual impedance matching for the first radiation electrode and the second radiation electrode. It can be formed on at least one of the radiation electrodes and a plurality of feeding points. Feeding the radiation electrodes through a feed point simplifies the layout of the planar multi-frequency antenna. By arranging the feeding point in the opening, in addition, the multi-frequency antenna can be made more compact. The feed network allows individual impedance matching between the feed point and the radiation electrodes. By an individual Impedance matching of the feed network between the feed point and the radiation electrode, the adaptation of the antenna can be optimized.

In Ausführungsbeispiele kann die Öffnung bzw. können die Strahlungselektroden als Rechteck ausbildet sein. Die zweite Strahlungselektrode kann mittig in der Öffnung platziert sein. Eine als Rechteck ausgebildete Öffnung bzw. als Rechteck ausgebildete Strahlungselektroden lassen eine einfache Konstruktion und Berechnung der Ausgestaltung der Mehrfrequenzantenne zu. Dabei hat eine rechteckige Fläche kaum negative Einflüsse auf das Abstrahlungsverhalten der Strahlungselektrode. Die mittige Platzierung der zweiten Strahlungselektrode verbessert typischerweise eine Strahlungscharakteristik der Mehrfrequenzantenne.In embodiments, the opening or the radiation electrodes can be formed as a rectangle. The second radiation electrode may be placed centrally in the opening. An opening formed as a rectangle or radiation electrodes formed as a rectangle allow a simple construction and calculation of the configuration of the multi-frequency antenna. In this case, a rectangular area has hardly any negative effects on the radiation behavior of the radiation electrode. The central placement of the second radiation electrode typically improves a radiation characteristic of the multi-frequency antenna.

Die Öffnung kann sich vollständig innerhalb einer Hälfte der Fläche der ersten Strahlungselektrode befinden. Durch die Anordnung der Öffnung in einer Hälfte der Fläche resultiert ein höherer Gewinn bzw. bessere Abstrahleigenschaften der Mehrfrequenzantenne.The opening may be completely within one half of the area of the first radiation electrode. The arrangement of the opening in one half of the area results in a higher gain or better emission properties of the multi-frequency antenna.

In Ausführungsbeispiele kann die Öffnung nicht über zwei gerade Linien, die durch einen Flächenschwerpunkt verlaufen und ein Viertel der Gesamtfläche der ersten Strahlungselektrode begrenzen, hinaus verlaufen. Durch die Linien wird die Öffnung auf höchstens einen Viertel der Fläche der ersten Strahlungselektrode begrenzt ist. Die Begrenzung der Öffnung in der Strahlungselektrode auf einen Viertel der Fläche der ersten Strahlungselektrode erhöht den Gewinn der Mehrfrequenzantenne bzw. verbessert deren Abstrahleigenschaften zusätzlich.In embodiments, the opening may not extend beyond two straight lines that extend through a centroid and bound one quarter of the total area of the first radiation electrode. Through the lines, the opening is limited to at most a quarter of the area of the first radiation electrode. The limitation of the opening in the radiation electrode to one quarter of the area of the first radiation electrode increases the gain of the multi-frequency antenna or additionally improves its emission properties.

In Ausführungsbeispielen kann die erste Strahlungselektrode derart ausgelegt sein, dass ein Abstand (A) zwischen einer äußeren Berandung der ersten Strahlungselektrode und der Öffnung mindestens 0,25% einer größten Ausdehnung der ersten Strahlungselektrode beträgt. Ferner kann die zweite Strahlungselektrode zu der ersten Strahlungselektrode einen Abstand (B) aufweisen, der mindestens 0,5% einer größten Ausdehnung der ersten Strahlungselektrode entspricht. Weiter kann die Fläche der zweiten Strahlungselektrode eine Größe aufweisen, die kleiner ist als 40% der Fläche der ersten Strahlungselektrode. Durch die Beabstandung der Strahlungselektroden werden leitende Verbindungen und damit Kurzschlüsse zwischen den Strahlungselektroden ausgeschlossen. Durch die beschriebenen Designregeln kann auch der Gewinn bzw. die Abstrahleigenschaften der planaren Mehrfrequenzantenne optimiert werden.In embodiments, the first radiation electrode may be designed such that a distance (A) between an outer boundary of the first radiation electrode and the opening amounts to at least 0.25% of a maximum extent of the first radiation electrode. Furthermore, the second radiation electrode may have a distance (B) from the first radiation electrode which corresponds to at least 0.5% of a maximum extension of the first radiation electrode. Further, the area of the second radiation electrode may have a size smaller than 40% of the area of the first radiation electrode. The spacing of the radiation electrodes precludes conductive connections and thus short circuits between the radiation electrodes. The described design rules can also optimize the gain or the emission characteristics of the planar multi-frequency antenna.

Ferner können in weiteren Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von Strahlungselektroden in der Öffnung angeordnet sein, wobei die Strahlungselektroden zueinander einen Abstand (C) aufweisen. Der Abstand (C) zwischen den Strahlungselektroden in der Öffnung kann mindestens 0,5% einer größten Abmessung, der größten der zweiten Strahlungselektroden betragen. Durch die Anordnung mehrerer Strahlungselektroden in der Öffnung, kann die Mehrfrequenzantenne auf mehrere Frequenzbänder abgestimmt werden. In den einzelnenn Frequenzbändern und für die gesamte Antenne kann dadurch der Gewinn erhöht werden.Furthermore, in further embodiments, a plurality of radiation electrodes may be arranged in the opening, the radiation electrodes being at a distance from each other (C). The distance (C) between the radiation electrodes in the opening may be at least 0.5% of a largest dimension, the largest of the second radiation electrodes. By arranging a plurality of radiation electrodes in the opening, the multi-frequency antenna can be tuned to multiple frequency bands. The profit can be increased in the individual frequency bands and for the entire antenna.

In Ausführungsbeispielen kann die zweite Strahlungselektrode eine weitere Öffnung aufweisen, in welcher eine dritte Strahlungselektrode angeordnet ist. Durch das Anordnen einer dritten Strahlungselektrode in einer weiteren Öffnung der zweiten Strahlungselektrode ergeben sich dieselben Effekte wie durch das Anordnen der zweiten Strahlungselektrode in einer Öffnung der ersten Strahlungselektrode. So lässt sich über mehrere Frequenzbänder eine kompakte planare Mehrfrequenzantenne betreiben, welche einen guten Gewinn aufweist.In embodiments, the second radiation electrode may have a further opening in which a third radiation electrode is arranged. By arranging a third radiation electrode in a further opening of the second radiation electrode, the same effects result as by arranging the second radiation electrode in an opening of the first radiation electrode. Thus, a compact planar multi-frequency antenna can be operated over several frequency bands, which has a good profit.

In einer zweiten Metallisierungslage kann eine Grundebene planparallel zu der ersten Strahlungselektrode angeordnet sein. Dabei sollte die Grundebene nicht über einen äußeren Umfang der ersten Strahlungselektrode vorstehen. Eine Grundebenen stellt eine solide Bezugsfläche unter der Strahlungselektrode dar, welche das Abstrahlungsverhalten der Mehrfrequenzantenne verbessert.In a second metallization layer, a ground plane may be arranged plane-parallel to the first radiation electrode. In this case, the ground plane should not project beyond an outer circumference of the first radiation electrode. A ground plane provides a solid reference area under the radiation electrode which enhances the radiation performance of the multi-frequency antenna.

In Ausführungsbeispielen kann in der Öffnung zumindest ein elektrisches Bauteil integriert sein bzw. in mindestens einer der Strahlungselektroden zumindest ein Schlitz eingebracht sein. Durch die Integration zumindest eines Bauteils in der Öffnung wird eine kompakte Bauweise der Strahlungselektrode erreicht. Das zumindest eine Bauteil kann beispielsweise der Abstimmung des Speisenetzwerks dienen. Das Einbringen von Schlitzen in die Strahlungselektroden dient der Abstimmung der Strahlungselektroden auf ein bestimmtes Frequenzband und lässt beispielsweise eine zirkulare Polarisation der Antenne zu.In embodiments, at least one electrical component can be integrated in the opening or at least one slot can be made in at least one of the radiation electrodes. By integrating at least one component in the opening, a compact design of the radiation electrode is achieved. The at least one component can serve, for example, to tune the feed network. The introduction of slots in the radiation electrodes serves to tune the radiation electrodes to a specific frequency band and allows, for example, a circular polarization of the antenna.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the present invention will be explained with reference to the accompanying figures. Show it:

1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiel planaren Mehrfrequenzantenne; 1 a perspective view of an embodiment planar multi-frequency antenna;

2 ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne mit einem Speisenetzwerk; 2 an embodiment of a multi-frequency antenna with a feed network;

3 ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne mit einer Mehrzahl von zweiten Strahlungselektroden; 3 an embodiment of a multi-frequency antenna having a plurality of second radiation electrodes;

4 ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne mit einer Mehrzahl von zweiten Strahlungselektroden und mehreren Speisungspunkte; 4 an embodiment of a multi-frequency antenna having a plurality of second radiation electrodes and a plurality of feeding points;

5 ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne, bei welcher die zweite Strahlungselektrode eine weitere Öffnung aufweist, in welcher eine dritte Strahlungselektrode angeordnet ist; 5 an embodiment of a multi-frequency antenna, wherein the second radiation electrode has a further opening in which a third radiation electrode is arranged;

6 ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne, mit einer dritten Strahlungselektrode und mehreren Speisungspunkten; 6 an embodiment of a multi-frequency antenna, with a third radiation electrode and a plurality of feeding points;

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne mit einem Speisenetzwerk; 7 Another embodiment of a multi-frequency antenna with a feed network;

8a ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne, wobei die Öffnung vollständig in einer Hälfte der ersten Fläche der ersten Strahlungselektrode angeordnet ist; 8a an embodiment of a multi-frequency antenna, wherein the opening is arranged completely in one half of the first surface of the first radiation electrode;

8b ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne, wobei die Öffnung in einem Viertel der ersten Strahlungselektrode angeordnet ist; 8b an embodiment of a multi-frequency antenna, wherein the opening is disposed in a quarter of the first radiation electrode;

9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne, mit einer Mehrzahl von zweiten Strahlungselektroden; 9 another embodiment of a multi-frequency antenna, with a plurality of second radiation electrodes;

10 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer planaren Mehrfrequenzantenne. 10 a side view of an embodiment of a planar multi-frequency antenna.

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Figuren gleiche oder gleichwertige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen austauschbar sind.In the following description of the embodiments of the invention, the same or equivalent elements in the figures are given the same reference numerals, so that their description in the different embodiments are interchangeable.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer planaren Mehrfrequenzantenne 10, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Mehrfrequenzantenne ist in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Die planaren Mehrfrequenzantenne 10 umfasst eine erste Strahlungselektrode 12 mit einer ersten Fläche A₁, wobei die erste Fläche A₁ eine Öffnung 14 aufweist. In der der Öffnung 14 ist, von der ersten Strahlungselektrode 12 beabstandet, eine zweite Strahlungselektrode 16 mit einer zweiten Fläche A₂ angeordnet. Die erste Strahlungselektrode 12 und die zweite Strahlungselektrode 16 liegen in einer gemeinsamen Metallisierungslage 18. 1 shows a perspective view of a planar multi-frequency antenna 10 , according to an embodiment of the present invention. The multi-frequency antenna is in its entirety with 10 designated. The planar multi-frequency antenna 10 includes a first radiation electrode 12 with a first surface A ₁ , wherein the first surface A _{1 is} an opening 14 having. In the opening 14 is, from the first radiation electrode 12 spaced, a second radiation electrode 16 arranged with a second surface A ₂ . The first radiation electrode 12 and the second radiation electrode 16 lie in a common metallization situation 18 ,

Die erste Strahlungselektrode 12 und die zweite Strahlungselektrode 16 sind beispielsweise planare leitfähige Elektroden, die auch als Patch bezeichnet werden können. Planar bezeichnet die räumliche Anordnung von Punkten in einer Ebene. Die Punkte sind dann plan, wenn sie in einer Eben liegen. Die Strahlungselektroden 12, 16 können aber auch in einer gekrümmte Ebene liegen und beispielsweise einen Ausschnitt einer Mantelfläche eines Kreiszylinders bilden.The first radiation electrode 12 and the second radiation electrode 16 are for example planar conductive electrodes, which can also be referred to as a patch. Planar refers to the spatial arrangement of points in a plane. The points are then plan, if they lie in a plane. The radiation electrodes 12 . 16 but may also lie in a curved plane and form, for example, a section of a lateral surface of a circular cylinder.

Die Strahlungselektroden 12, 16 sind im Wesentlichen als Rechtecke ausgebildet. Die Strahlungselektroden 12, 16 können ausgelegt sein, um die Abstrahlung einer dual oder zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle zu ermöglichen. Die Strahlungselektroden 12, 16 (Patches) können bei einigen Ausführungsbeispielen beliebige Formen haben. Häufig verwendete sind: Rechtecke, Kreise, Dreiecke, Sechsecke, Achtecke, Fraktale sowie raufüllende Kurven (”Space-Filling”) [7]. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite Strahlungselektrode 12, 16 Rechteckig. Es können aber beispielsweise auch rechteckige Strahlungselektroden eingesetzt werden, bei denen beispielsweise mindestens eine Ecke ”abgeschnitten” ist, d. h. der 90° Winkel der Ecke durch zwei 135° Winkel ersetzt wurde.The radiation electrodes 12 . 16 are essentially formed as rectangles. The radiation electrodes 12 . 16 can be designed to allow the emission of a dual or circularly polarized electromagnetic wave. The radiation electrodes 12 . 16 (Patches) may have any shapes in some embodiments. Frequently used are: Rectangles, circles, triangles, hexagons, octagons, fractals and flush-filling curves ("Space-Filling") [7]. In the embodiment shown, the first and second radiation electrodes 12 . 16 Rectangular. However, it is also possible, for example, to use rectangular radiation electrodes in which, for example, at least one corner is "cut off", ie the angle of 90 ° of the corner has been replaced by two angles of 135 °.

Die erste Strahlungselektrode 12 umfasst, wie erwähnt, die Fläche A₁. Die Fläche A₁ weist eine Öffnung 14 auf. Die Öffnung 14 stellt einen von der Fläche A1 umschlossenen Bereich dar, in welchem kein elektrisch leitendes Material, der ersten Strahlungselektrode 12 vorhanden ist. Die Öffnung 14 liegt in derselben Ebene, d. h. in derselben Metallisierungslage 18 wie die erste Strahlungselektrode 12. Die Öffnung 14 kann als Rechteck ausgebildet sein. Es sind aber auch andere Formen für die Ausgestaltung der Öffnung 14 möglich. Beispielsweise kann die Öffnung 14 als Kreis, Dreieck, Sechseck, Achteck oder Fraktal ausgebildet sein. Die Ausbildung der Öffnung 14 hängt vom Frequenzband, in welchem die Mehrfrequenzantenne 10 betrieben wird, sowie weiteren Faktoren ab.The first radiation electrode 12 comprises, as mentioned, the area A ₁ . The area A ₁ has an opening 14 on. The opening 14 represents an area enclosed by the area A1, in which no electrically conductive material, the first radiation electrode 12 is available. The opening 14 lies in the same plane, ie in the same metallization position 18 like the first radiation electrode 12 , The opening 14 can be designed as a rectangle. But there are other forms for the design of the opening 14 possible. For example, the opening 14 be formed as a circle, triangle, hexagon, octagon or fractal. The formation of the opening 14 depends on the frequency band in which the multi-frequency antenna 10 operated as well as other factors.

In der Ebene bzw. in derselben Metallstimmungslage 18 wie die erste Strahlungselektrode 12 kann in der Öffnung 14 eine zweite Strahlungselektrode 16 angeordnet sein. Die zweite Strahlungselektrode 16 kann von der ersten Strahlungselektrode 12 beabstandet sein. Durch die Beabstandung sind die erste Strahlungselektrode 12 und die zweite erste Strahlungselektrode 16 zueinander elektrisch isoliert. Somit kann kein konduktiver Signalaustausch zwischen den beiden Strahlungselektroden 12, 16 stattfinden. Die Beabstandung ermöglicht die Nutzung der beiden Strahlungselektroden 12, 16 in unterschiedlichen Frequenzbändern. Dabei können die unterschiedlichen Frequenzbänder zeitlich versetzt oder gleichzeitig genutzt werden.In the plane or in the same metal mood 18 like the first radiation electrode 12 can in the opening 14 a second radiation electrode 16 be arranged. The second radiation electrode 16 can from the first radiation electrode 12 be spaced. By the spacing are the first radiation electrode 12 and the second first radiation electrode 16 electrically isolated from each other. Thus, no conductive signal exchange between the two radiation electrodes 12 . 16 occur. The spacing allows the use of the two radiation electrodes 12 . 16 in different frequency bands. The different frequency bands can be offset in time or used simultaneously.

Eine Ebene, in welcher Patches, Elektroden oder Leiterflächen angeordnet sind, wird bei der planaren Mehrfrequenzantenne 10 als Metallisierungslage 18 bezeichnet. In Ausführungsbeispielen können alle Strahlungselektroden 12, 16 in einer gemeinsamen Metallisierungslage 18 liegen. Dabei sind sämtliche Strahlungselektroden 12, 16 einlagig in einer gemeinsamen Metallisierungslage 18 angeordnet. Dadurch wird eine einfache und kompakte Bauweise der planaren Mehrfrequenzantenne 10 ermöglicht. Durch den einlagigen Aufbau der Mehrfrequenzantenne 10 können beispielsweise auch Oberflächenwellen reduziert oder gar ganz verhindert werden. Durch die Reduktion der Oberflächenwellen wird der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 10 erhöht, bzw. es wird der Wirkungsgrad verbessert.A plane in which patches, electrodes or conductor surfaces are arranged becomes the planar multi-frequency antenna 10 as a metallization layer 18 designated. In exemplary embodiments can all the radiation electrodes 12 . 16 in a common metallization situation 18 lie. In this case, all radiation electrodes 12 . 16 single layer in a common metallization layer 18 arranged. This provides a simple and compact design of the planar multi-frequency antenna 10 allows. Due to the single-layer structure of the multi-frequency antenna 10 For example, surface waves can also be reduced or even completely prevented. By reducing the surface waves becomes the gain of the multi-frequency antenna 10 increases, or the efficiency is improved.

Der Gewinn oder Antennengewinn umfasst die Richtwirkung und den Wirkungsgrad einer Antenne. Der Gewinn bezeichnet somit das Verhältnis der in die Hauptrichtung abgestrahlten Strahlungsleistungsdichte, verglichen mit einer verlustlosen Bezugsantenne mit gleicher Speiseleistung, welche meist eine ungerichtete Strahlstärke aufweist.The gain or antenna gain includes the directivity and efficiency of an antenna. The gain thus denotes the ratio of the radiation power density radiated in the main direction, compared with a lossless reference antenna with the same power supply, which usually has a non-directional radiant intensity.

Die erste Strahlungselektrode kann für das niedrigste Frequenzband ausgelegt sein. Die erste Strahlungselektrode 12 weist gegenüber der zweiten Strahlungselektrode 16 die größere Ausdehnung auf. Für den Betrieb der Antenne sollte ein Frequenzband verwendet werden, dessen Wellenlänge λ etwa dem doppelten einer Seitenlänge der Flächen A₁ bzw. A₂ entspricht, d. h. die die Längsseite der ersten oder zweiten Strahlungselektrode 12, 16 weist eine Länge von etwa λ/2 auf. Die Wellenlänge λ ist umso größer, je tiefer die Frequenz ist. Daraus ergibt sich, dass je größer die Ausdehnung der Antenne ist, desto tiefer ist die Frequenz, bei der die Antenne optimal betrieben werden kann.The first radiation electrode may be designed for the lowest frequency band. The first radiation electrode 12 points opposite to the second radiation electrode 16 the greater extent. For the operation of the antenna, a frequency band should be used whose wavelength λ corresponds approximately to twice a side length of the areas A ₁ and A ₂ , ie the longitudinal side of the first or second radiation electrode 12 . 16 has a length of about λ / 2. The wavelength λ is greater, the lower the frequency. As a result, the larger the size of the antenna, the lower the frequency at which the antenna can be operated optimally.

Die in Ausführungsbeispielen gezeigte Antenne (Mehrfrequenzantenne) besteht aus einer Patchantenne (ersten Strahlungselektrode 12) für das niedrigste Frequenzband. In das Patch (erste Strahlungselektrode 12) der Antenne (Mehrfrequenzantenne 10) wird mindestens eine Öffnung (14) eingebracht. In jede eingebrachte Öffnung 14 kann nun ein weiteres Patch (zweite Strahlungselektrode 16) für eine höhere Frequenz eingebracht werden. Dadurch entsteht eine Struktur bei der sich ein Patch (Strahlungselektrode) in einem anderem Patch (Strahlungselektrode) befindet.The antenna shown in embodiments (multi-frequency antenna) consists of a patch antenna (first radiation electrode 12 ) for the lowest frequency band. In the patch (first radiation electrode 12 ) of the antenna (multi-frequency antenna 10 ) at least one opening ( 14 ) brought in. In every inserted opening 14 Now another patch (second radiation electrode 16 ) are introduced for a higher frequency. This creates a structure in which there is a patch (radiation electrode) in another patch (radiation electrode).

2 zeigt eine weiteres Ausführungsbeispiel der planaren Mehrfrequenzantenne 10 mit der ersten Strahlungselektrode 12 und der zweiten Strahlungselektrode 16, welche in der Öffnung 14 der ersten Strahlungselektrode 12 angeordnet ist. Die Mehrfrequenzantenne (Patch-Antenne) ist für zwei Frequenzen ausgelegt. Die Strahlungselektrode (Patch) für eine niedrigere Frequenz ist in der Öffnung 14 einer Strahlungselektrode (Patche) für eine höhere Frequenz untergebracht. Die Position und Größe der Strahlungselektroden 12, 16 (Patches) sowie der Öffnungen 14 ist beliebig. 2 shows another embodiment of the planar multi-frequency antenna 10 with the first radiation electrode 12 and the second radiation electrode 16 which is in the opening 14 the first radiation electrode 12 is arranged. The multi-frequency antenna (patch antenna) is designed for two frequencies. The radiation electrode (patch) for a lower frequency is in the opening 14 housed a radiation electrode (patches) for a higher frequency. The position and size of the radiation electrodes 12 . 16 (Patches) and the openings 14 is arbitrary.

Die Mehrfrequenzantenne 10 umfasst ferner ein Speisenetzwerk 20, welches einen Speisungspunkt 22 und mindestens eine der Strahlungselektroden 12, 16 elektrische verbindet. In Ausführungsbeispielen der Mehrfrequenzantenne sind zumindest die erste Strahlungselektroden 12 und die zweite Strahlungselektroden 16 miteinander verbunden, wobei das Speisenetzwerk 20 ausgelegt ist, um für die erste Strahlungselektrode und die zweite Strahlungselektrode individuelle Impedanzanpassungen zu bewirken. Die elektrische Verbindung zwischen dem Speisungspunk 22 und den Strahlungselektroden 12, 16, kann dabei direkt, wie in 2 gezeigt, oder über elektrische Elemente mit bestimmten elektrischen Eigenschaften erfolgen. Beispielsweise können die elektrische Elemente kapazitive- oder induktive Leitungscharakteristiken aufweisen und beispielsweise als Kondensatoren oder Spulen ausgebildet sein. Durch die elektrischen Elemente kann beispielsweise eine Anpassung der Impedanz beispielsweise zwischen einer Signalquelle und einer der Strahlungselektrode 12, 16 erfolgen. Aufgrund des Speisenetzwerks 20 (der Anpassschaltung) wird das eingebrachte Patch (zweite Strahlungselektrode 16) allerdings nur eine geringe Größe haben können.The multi-frequency antenna 10 further includes a feed network 20 which is a feeding point 22 and at least one of the radiation electrodes 12 . 16 electrical connects. In embodiments of the multi-frequency antenna, at least the first radiation electrodes 12 and the second radiation electrodes 16 connected to each other, the food network 20 is designed to cause individual impedance matching for the first radiation electrode and the second radiation electrode. The electrical connection between the supply point 22 and the radiation electrodes 12 . 16 , can directly, as in 2 shown, or via electrical elements with certain electrical properties. By way of example, the electrical elements can have capacitive or inductive conduction characteristics and can be designed, for example, as capacitors or coils. By the electrical elements, for example, an adjustment of the impedance, for example, between a signal source and one of the radiation electrode 12 . 16 respectively. Due to the food network 20 (the matching circuit) is the introduced patch (second radiation electrode 16 ) but can only have a small size.

Über den Speisungspunkt 22 können elektrische Signale von einer Signalquelle an die Mehrfrequenzantenne 10 übertragen werden. Der Speisungspunkt 22 kann beispielsweise eine kreisförmige Fläche oder eine anders gestaltet Struktur sein, an welcher eine Verbindung des Speisenetzwerks 20 beispielsweise mittels einer Nadelspitze kontaktiert wird oder an welcher ein Koaxialkabel mit dem Speisepunkt verbunden ist. Der Speisungspunkt 22 kann auch Kupplungselement wie beispielsweise einen Stecker aufweisen, mit welchem das elektrische Signal der Signalquelle an die Mehrfrequenzantenne übertragen wird. Als Signalquelle kann eine beliebige für den Betrieb einer planaren Mehrfrequenzantenne geeignete Quelle verwendet werden. Dabei erzeugt die Signalquelle ein elektromagnetisches Signal welches vorzugsweise über eine elektrischen Strom leitende Verbindung an den Speisungspunkt übertragen wird.About the feeding point 22 can send electrical signals from a signal source to the multi-frequency antenna 10 be transmitted. The feeding point 22 may be, for example, a circular surface or a different shaped structure, to which a connection of the feed network 20 for example, by means of a needle tip is contacted or to which a coaxial cable is connected to the feed point. The feeding point 22 may also comprise coupling element such as a plug, with which the electrical signal of the signal source is transmitted to the multi-frequency antenna. Any source suitable for the operation of a planar multi-frequency antenna may be used as the signal source. In this case, the signal source generates an electromagnetic signal which is preferably transmitted via an electrical current conductive connection to the feed point.

Die in Ausführungsbeispielen gezeigte Mehrfrequenzantenne 10 kann auch als planare Mehrfrequenzantenne 10 zum Empfang elektrischer Signale genutzt werde. Dabei werden elektromagnetische Signale von der Mehrfrequenzantenne 10 empfangen und über das Speisenetzwerk 20 zum Speisepunkt 22 geführt. Am Speisungspunkt 22 können die Signale abgegriffen und an eine Empfangseinheit weitergeleitet werden. Die Empfangseinheit kann beispielsweise ein Tuner oder ein vergleichbarer Signalverarbeiter sein. Es ist auch möglich, die Mehrfrequenzantenne, gleichzeitig oder in kurzen versetzen Zeitabständen, sowohl als Sender als auch als Empfänger von elektromagnetischen Wellen bzw. Signalen zu nutzen.The multi-frequency antenna shown in embodiments 10 Can also be used as a planar multi-frequency antenna 10 used to receive electrical signals. In this case, electromagnetic signals from the multi-frequency antenna 10 received and over the food network 20 to the feeding point 22 guided. At the feeding point 22 the signals can be tapped and forwarded to a receiving unit. The receiving unit may be, for example, a tuner or a comparable signal processor. It is also possible that Multi-frequency antenna, simultaneously or in short offset intervals, both as a transmitter and as a receiver of electromagnetic waves or signals to use.

In Ausführungsbeispielen kann das Speisenetzwerk in der Öffnung angeordnet sein. Wie in 2 gezeigt kann das Speisenetzwerk 20 in der Öffnung 14 zwischen der ersten Strahlungselektrode 12 und der zweiten Strahlungselektrode 16 angeordnet sein. Dabei kann das Speisenetzwerk 20 angeordnet sein, um sowohl die erste Strahlungselektrode 12 als auch die zweite Strahlungselektrode 14 von einem gemeinsamen Speisepunkt 22 aus zu speisen. Der Speisungspunkt 22 kann vorzugsweise mittig zwischen der ersten 12 und der zweiten Strahlungselektrode 16 oder, wie in 2 gezeigt, asymmetrisch zwischen den beiden Strahlungselektroden 12, 16 angeordnet sein.In embodiments, the feed network may be located in the opening. As in 2 shown can be the food network 20 in the opening 14 between the first radiation electrode 12 and the second radiation electrode 16 be arranged. This can be the food network 20 be arranged to both the first radiation electrode 12 as well as the second radiation electrode 14 from a common feeding point 22 to dine out. The feeding point 22 may preferably be midway between the first 12 and the second radiation electrode 16 or, as in 2 shown asymmetrically between the two radiation electrodes 12 . 16 be arranged.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der planaren Mehrfrequenzantenne 10 mit der ersten Strahlungselektrode 12 und der Öffnung 14 in der Fläche A₁ der ersten Strahlungselektrode 12. In der Öffnung 14 können eine Mehrzahl von zweiten Strahlungselektroden 16 angeordnet sein. Die Patch-Antenne (Mehrfrequenzantenne 10) ist für mehrere Frequenzen geeignet. Es sind mehrere (verschieden oder gleich große) zweite Strahlungselektroden (Patches) in der Öffnung 14 der ersten Strahlungselektroden 12 (des größeren Patches) untergebracht. Die Position und Größe der Strahlungselektroden 12, 16 (Patches) sowie der Öffnungen 14 sind beliebig. 3 shows another embodiment of the planar multi-frequency antenna 10 with the first radiation electrode 12 and the opening 14 in the area A _{1 of} the first radiation electrode 12 , In the opening 14 may be a plurality of second radiation electrodes 16 be arranged. The patch antenna (multi-frequency antenna 10 ) is suitable for several frequencies. There are several (different or equal) second radiation electrodes (patches) in the opening 14 the first radiation electrodes 12 (the larger patch) housed. The position and size of the radiation electrodes 12 . 16 (Patches) and the openings 14 are arbitrary.

Bei Ausführungsbeispielen kann die Mehrfrequenzantenne 10 bis zu n zweite Strahlungselektroden 16 ₁ bis 16 _n aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl größer gleich eins ist, n ≥ 1. In 3 sind beispielsweise drei zweite Strahlungselektroden 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃ in der Öffnung 14 angeordnet. Die ersten Strahlungselektrode 12 sowie die zweiten Strahlungselektroden 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃ können über das Speisenetzwerk 20 von einem gemeinsamen Speisungspunkt 22 gespeist werden. Der Speisungspunkt 22 kann dabei mittig in dem Speisenetzwerk 20 angeordnet sein. Somit kann eine gute Speisung aller Strahlungselektroden 12, 16 mit geringem Aufwand und Flächenbedarf erreicht werden.In embodiments, the multi-frequency antenna 10 up to n second radiation electrodes 16 ₁ to 16 _n , where n is a natural number greater than or equal to one, n ≥ 1. In 3 For example, there are three second radiation electrodes 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ in the opening 14 arranged. The first radiation electrode 12 and the second radiation electrodes 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ can be through the food network 20 from a common feeding point 22 be fed. The feeding point 22 can be in the middle of the food network 20 be arranged. Thus, a good supply of all the radiation electrodes 12 . 16 be achieved with little effort and space requirements.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der planaren Mehrfrequenzantenne 10. Die ersten Strahlungselektrode 12 mit der Fläche A₁, weist die Öffnung 14 auf. In der Öffnung 14 sind drei zweite Strahlungselektroden 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃, von der ersten Strahlungselektrode 12 beabstandet, angeordnet. Die zweiten Strahlungselektroden 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃ können über ein Speisenetzwerk 20 beispielsweise mit einer Signalquelle verbunden werden. Das Speisenetzwerk 20 weist mehrere Speisungspunkte 22 auf. Dabei sind die Speisungspunkte 22 mit den Strahlungselektrode 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃ elektrisch verbunden. Die Speisungspunkte 22 können auf einer der Strahlungselektroden 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃ angeordnet sein. Die Speisungspunkte 22 können aber auch in der Öffnung 14 der ersten Strahlungselektrode 12 angeordnet sein und über elektrisch leitende Verbindungen mit den Strahlungselektroden 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃ verbunden sein. Beispielsweise um verschiedene Signale an die Strahlungselektroden 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃ auszugeben oder von diesen zu empfangen, sind in der in 4 gezeigten Ausführung an den Strahlungselektroden 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃ bzw. im Speisungsnetzwerk 20 eine Mehrzahl von Speisungspunkten 22 ausgebildet. Durch die Speisungspunkte 22 können elektrisch Signale von einer Signalquelle auf die Mehrfrequenzantenne 10 übertragen oder von dieser empfangen werden. 4 shows another embodiment of the planar multi-frequency antenna 10 , The first radiation electrode 12 with the area A ₁ , has the opening 14 on. In the opening 14 are three second radiation electrodes 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ , from the first radiation electrode 12 spaced, arranged. The second radiation electrodes 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ can be through a food network 20 For example, be connected to a signal source. The food network 20 has several feed points 22 on. These are the feeding points 22 with the radiation electrode 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ electrically connected. The feeding points 22 can on one of the radiation electrodes 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 _{3 be} arranged. The feeding points 22 but also in the opening 14 the first radiation electrode 12 be arranged and via electrically conductive connections with the radiation electrodes 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ connected. For example, to different signals to the radiation electrodes 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ to spend or receive from these are in the in 4 shown embodiment of the radiation electrodes 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ or in the supply network 20 a plurality of feeding points 22 educated. Through the feeding points 22 can electrical signals from a signal source to the multi-frequency antenna 10 be transmitted or received by this.

Jedes Patch (Strahlungselektroden 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃) kann mit einer eigenen Speisung versehen werden oder es können alle Patches (Strahlungselektroden 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃) über ein Speisenetzwerk miteinander verbunden werden. Ebenso kann mit jedem Patch (Strahlungselektroden 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃) und einer entsprechenden Speisung (z. B. mehrere Speisepositionen) eine duale oder zirkulare Polarisation erreicht werden. Eine mögliche Speisung ist das Verwenden einer koaxialen kontaktierung (Probe) für jedes Patch (Strahlungselektrode 12, 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃). Auch die Verwendung einer an das äußerste Patch (erste Strahlungselektrode 12) angeschlossenen koaxialen Leitung mit Verbindungen zu den kleineren Patches (zweite Strahlungselektroden 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃) und/oder in Kombination mit den koaxialen Anschlüssen für die kleineren Patches (zweite Strahlungselektroden 16 ₁, 16 ₂, 16 ₃) ist möglich.Every patch (radiation electrodes 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ ) can be provided with its own power supply or it can all patches (radiation electrodes 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ ) are connected to each other via a feed network. Likewise, with each patch (radiation electrodes 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ ) and a corresponding feed (eg several feed positions) a dual or circular polarization can be achieved. One possible feed is to use a coaxial contact (sample) for each patch (radiation electrode 12 . 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ ). Also, the use of an outermost patch (first radiation electrode 12 ) connected coaxial line with connections to the smaller patches (second radiation electrodes 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ ) and / or in combination with the coaxial terminals for the smaller patches (second radiation electrodes 16 ₁ , 16 ₂ , 16 ₃ ) is possible.

Es sind verschieden Methoden der Speisung der Strahlungselektroden möglich. Die Strahlungselektroden können separat gespeist werden wie in den 4 und 6 gezeigt, oder die Strahlungselektroden (Patches) werden gemeinsam gespeist, wie in 3 gezeigt. Verschiedene Speisungen sind möglich, so könnte z. B. die erste Strahlungselektrode (äußerstes Patch) mit einer Mikrostreifenleitung (Microstripleitung) und eine zweite Strahlungselektrode (inneres Patch) mit einer Konisch-Schlitz-Speisung (Taperd-Siot Speisung) versehen werden. Ferner ist eine beliebige Kombination der verschiedenen Speisungen möglich.Different methods of feeding the radiation electrodes are possible. The radiation electrodes can be fed separately as in the 4 and 6 shown, or the radiation electrodes (patches) are fed together, as in 3 shown. Different feeds are possible, so z. B. the first radiation electrode (extreme patch) with a microstrip line (microstrip line) and a second radiation electrode (inner patch) with a conical slot feed (Taperd-Siot supply) are provided. Furthermore, any combination of different feeds is possible.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der planaren Mehrfrequenzantenne 10, bei welchem die zweite Strahlungselektrode 16 eine weitere Öffnung 24 aufweist, in welcher eine dritte Strahlungselektrode 26 angeordnet ist. Die zweite Strahlungselektrode 16 kann auch mehrere weitere Öffnungen 24 aufweisen, in welchen jeweils mindestens ein dritte Strahlungselektrode 26 angeordnet sein kann (in 5 nicht gezeigt). Ferner ist es in weiteren Ausführungsbeispielen möglich, dass die Mehrfrequenzantenne 10 beispielsweise eine Mehrzahl von zweiten Strahlungselektroden 16 aufweist. Die weitere Öffnung 24 kann dabei wie die Öffnung 14 in der ersten Strahlungselektrode 12 eine beliebige Form aufweisen und dieselben Funktionen und Vorteile aufweisen wie die Öffnung 14 in der ersten Strahlungselektrode 12. Es können auch mehrere Patches (Strahlungselektroden 12, 16, 26) ineinander Verschachtelt werden. Dabei lassen sich die Varianten aus 3 und 5 beliebig kombinieren. 5 shows an embodiment of the planar multi-frequency antenna 10 in which the second radiation electrode 16 another opening 24 in which a third radiation electrode 26 is arranged. The second radiation electrode 16 can also have several more openings 24 in which in each case at least one third radiation electrode 26 can be arranged (in 5 Not shown). Furthermore, it is in further Embodiments possible that the multi-frequency antenna 10 For example, a plurality of second radiation electrodes 16 having. The further opening 24 can like the opening 14 in the first radiation electrode 12 have any shape and have the same functions and advantages as the opening 14 in the first radiation electrode 12 , It can also be several patches (radiation electrodes 12 . 16 . 26 ) are interleaved. This leaves out the variants 3 and 5 combine as desired.

In der weiteren Öffnung 24 kann, mindestens eine dritte Strahlungselektrode 26, von der zweiten Strahlungselektrode 16 beabstandet, angeordnet sein. Die dritte Strahlungselektrode 26 kann dabei in Form und Material wie die erste oder zweite Strahlungselektrode 12, 16 ausgestaltet sein und ebenfalls dieselben Funktionen und Vorteile aufweisen wie die erste 12 oder zweite Strahlungselektrode 16. Die eine oder mehreren dritten Strahlungselektroden 26 sind vorzugsweise für ein höheres Frequenzband ausgelegt als die zweite Strahlungselektrode 16.In the further opening 24 can, at least a third radiation electrode 26 , from the second radiation electrode 16 spaced, be arranged. The third radiation electrode 26 can be in shape and material as the first or second radiation electrode 12 . 16 be configured and also have the same functions and advantages as the first 12 or second radiation electrode 16 , The one or more third radiation electrodes 26 are preferably designed for a higher frequency band than the second radiation electrode 16 ,

Ferner ist in Ausführungsbeispielen der Mehrfrequenzantenne 10 durch mindestens eine Öffnung in der dritten Strahlungselektrode eine weitere Verschachtelung von Strahlungselektroden der Mehrfrequenzantenne 10 möglich. Entsprechende Verschachtelungen durch Öffnungen in den Strahlungselektroden können beliebig fortgesetzt werden.Further, in embodiments, the multi-frequency antenna is 10 by at least one opening in the third radiation electrode, a further interleaving of radiation electrodes of the multi-frequency antenna 10 possible. Corresponding interleaves through openings in the radiation electrodes can be continued as desired.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Mehrfrequenzantenne 10, bei welcher die zweite Strahlungselektrode 16 eine weitere Öffnung 24 aufweist, in welcher die dritte Strahlungselektrode 26 angeordnet ist. Zusätzlich umfasst das Ausführungsbeispiel Speisungspunkte 22 welche auf der ersten Strahlungselektrode 12, der zweiten Strahlungselektrode 16, und der dritten Strahlungselektrode 26 angeordnet sind. Durch die Anordnung der Speisungspunkte 22 direkt auf jeder der Strahlungselektroden 12, 16, 26 ist kein Speisenetzwerk, welches in einer der Öffnungen 14, 24 angeordnet ist, notwendig. Somit sind keine zusätzlichen Verbindungen zwischen den Strahlungselektroden 12, 16, 26 und den Speisungspunkten 22 notwendig. 6 shows an embodiment of the multi-frequency antenna 10 in which the second radiation electrode 16 another opening 24 in which the third radiation electrode 26 is arranged. Additionally, the embodiment includes feed points 22 which on the first radiation electrode 12 , the second radiation electrode 16 , and the third radiation electrode 26 are arranged. By the arrangement of the feeding points 22 directly on each of the radiation electrodes 12 . 16 . 26 is not a feed network, which is in one of the openings 14 . 24 is arranged, necessary. Thus, there are no additional connections between the radiation electrodes 12 . 16 . 26 and the feeding points 22 necessary.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Mehrfrequenzantenne 10. Die erste Fläche A₁ der ersten Strahlungselektrode 12 weist dabei die Öffnung 14 auf. Die Öffnung 14 weist die Form von zwei zusammenliegenden Rechtecken auf. In der Öffnung 14 ist die zweite Strahlungselektrode 16, von der ersten Strahlungselektrode 12 beabstandet, angeordnet. Zusätzlich ist in der Öffnung ein Ausführungsbeispiel des Speisenetzwerkes 20 angeordnet. Das Speisennetzwerk 20 kann einen Speisungspunkt 22 und eine elektrische Verbindung zwischen dem Speisungspunkt 22 und der ersten und zweiten Strahlungselektrode 12, 16 aufweisen. Über das Speisenetzwerk 20 können die erste und zweite Strahlungselektrode 12, 16 beispielsweise mit einer elektrischen Signalquelle verbunden werden. Dabei kann das Speisenetzwerk 20 ausgelegt sein, um für die erste Strahlungselektrode 12 und die zweite Strahlungselektrode 16 individuelle Impedanzanpassungen zu bewirken oder Signallaufzweiten abzustimmen bzw. zu beeinflussen. Durch die Ausgestaltung des Speisenetzwerkes 20 kann beispielsweise eine Anpassung der Leitungsimpedanz an die Mehrfrequenzantenne 10 bzw. eine Anpassung der Impedanz der Speisung an die Impedanz der Strahlungselektrode erfolgen. 7 shows a further embodiment of the multi-frequency antenna 10 , The first surface A _{1 of} the first radiation electrode 12 has the opening 14 on. The opening 14 is in the form of two adjacent rectangles. In the opening 14 is the second radiation electrode 16 , from the first radiation electrode 12 spaced, arranged. In addition, in the opening an embodiment of the feed network 20 arranged. The food network 20 can be a feeding point 22 and an electrical connection between the feeding point 22 and the first and second radiation electrodes 12 . 16 exhibit. About the food network 20 can be the first and second radiation electrode 12 . 16 For example, be connected to an electrical signal source. This can be the food network 20 be designed to for the first radiation electrode 12 and the second radiation electrode 16 to effect individual impedance adjustments or to tune or influence signal launch times. Due to the design of the food network 20 For example, an adaptation of the line impedance to the multi-frequency antenna 10 or an adaptation of the impedance of the feed to the impedance of the radiation electrode.

8a zeigt ein Ausführungsbeispiel der Mehrfrequenzantenne 10, wobei die Öffnung 14 vollständig in einer Hälfte der ersten Fläche A₁ der ersten Strahlungselektrode 12 angeordnet ist. Die zweite Strahlungselektrode 16, mit der zweiten Fläche A₂, ist in der Öffnung, von der ersten Strahlungselektrode 12 beabstandet, angeordnet. Die Öffnung 14 kann sich vollständig innerhalb der einen Hälfte der ersten Fläche A1 der ersten Strahlungselektrode 12 befinden. Die Hälfte der ersten Fläche A₁ kann beispielsweise bestimmt werden, durch eine Gerade, welche durch einen Flächenschwerpunkt der ersten Strahlungselektrode 12 gelegt wird. Durch die Anordnung der Öffnung 14 in der einen Hälfte der Strahlungselektrode 12 kann der Gewinn der Mehrfrequenzantenne erhöht werden bzw. es können günstige Abstrahleigenschaften erreicht werden. 8a shows an embodiment of the multi-frequency antenna 10 where the opening 14 completely in one half of the first area A _{1 of} the first radiation electrode 12 is arranged. The second radiation electrode 16 , with the second surface A ₂ , is in the opening, from the first radiation electrode 12 spaced, arranged. The opening 14 can be completely within one half of the first surface A1 of the first radiation electrode 12 are located. For example, half of the first area A ₁ can be determined by a straight line passing through a centroid of the first radiation electrode 12 is placed. By the arrangement of the opening 14 in one half of the radiation electrode 12 the gain of the multi-frequency antenna can be increased or favorable radiation properties can be achieved.

8b zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfrequenzantenne 10 wobei die Öffnung 14 in einem Viertel der ersten Strahlungselektrode 12 angeordnet ist. Die Öffnung 14 in der ersten Strahlungselektrode 12 verläuft dabei nicht über zwei gerade Linie, die durch einen Flächenschwerpunkt verlaufen, und die ein Viertel der Gesamtfläche A₁ der ersten Strahlungselektrode 12 begrenzen, hinaus. Dadurch ist die Öffnung 14 auf höchstens einen Viertel der Fläche A₁ der ersten Strahlungselektrode 12 begrenzt. In der Öffnung 14 ist die zweite Strahlungselektrode 16 mit der Fläche A₂ angeordnet. Durch die Anordnung der Öffnung 14 in einen Viertel der Fläche A₁ der ersten Strahlungselektrode 12, kann der Gewinn der Mehrfrequenzantenne 10 zusätzlich erhöht werden bzw. es können günstige Abstrahleigenschaften erreicht werden. 8b shows an embodiment of a multi-frequency antenna 10 the opening 14 in a quarter of the first radiation electrode 12 is arranged. The opening 14 in the first radiation electrode 12 does not run over two straight lines that run through a centroid, and one quarter of the total area A _{1 of} the first radiation electrode 12 limit, out. This is the opening 14 to at most a quarter of the area A _{1 of} the first radiation electrode 12 limited. In the opening 14 is the second radiation electrode 16 arranged with the area A ₂ . By the arrangement of the opening 14 in a quarter of the area A _{1 of} the first radiation electrode 12 , the profit of the multi-frequency antenna 10 can be additionally increased or it can be achieved favorable radiation properties.

Für das Ausführungsbeispiel gemäß 8b werden im Folgenden einige Angaben für die Dimensionierung der Mehrfrequenzantenne 10 aufgezeigt. Dabei kann die erste Strahlungselektrode 12 derart ausgelegt sein, dass ein Abstand (A) zwischen einer äußeren Berandung der ersten Strahlungselektrode 12 und der Öffnung 14 mindestens 0,25% einer größten Ausdehnung der ersten Strahlungselektrode beträgt. Bei einer rechteckigen Ausgestaltung der ersten und zweiten Strahlungselektroden 12, 16 sowie der Öffnung 14 kann der Abstand (A) auf der ersten Strahlungselektroden 12 (dem großen Patch) mindestens 0,5% der größeren Seitenlänge der ersten Strahlungselektrode 12 (des größten Patchs) betragen.For the embodiment according to 8b Below are some details for the dimensioning of the multi-frequency antenna 10 demonstrated. In this case, the first radiation electrode 12 be designed such that a distance (A) between an outer boundary of the first radiation electrode 12 and the opening 14 is at least 0.25% of a maximum extension of the first radiation electrode. In a rectangular configuration the first and second radiation electrodes 12 . 16 as well as the opening 14 may be the distance (A) on the first radiation electrodes 12 (the large patch) at least 0.5% of the larger side length of the first radiation electrode 12 (of the largest patch).

Ferner weist die zweite Strahlungselektrode 16 zu der ersten Strahlungselektrode 12 einen Abstand B auf. Der Abstand B soll mindestens 0,5% der größten Ausdehnung der ersten Strahlungselektrode 12 entsprechen. Bei einer rechteckigen Ausgestaltung der ersten und zweiten Strahlungselektroden 12, 16 sowie der Öffnung 14, soll der Abstand zur ersten Strahlungselektrode 12 (großer Patch) mindestens 1% der größten Seitenlänge der ersten Strahlungselektrode 12 (des größten Patchs) betragen.Furthermore, the second radiation electrode 16 to the first radiation electrode 12 a distance B on. The distance B should be at least 0.5% of the maximum extent of the first radiation electrode 12 correspond. In a rectangular configuration of the first and second radiation electrodes 12 . 16 as well as the opening 14 , should the distance to the first radiation electrode 12 (large patch) at least 1% of the largest side length of the first radiation electrode 12 (of the largest patch).

Die in den 8A und 8B eingezeichneten Speisepunkte 22 sind beispielsweise mittig an einer Längsseite der ersten Strahlungselektrode 12 bzw. an einer Längsseite der zweiten Strahlungselektrode 16 angeordnet.The in the 8A and 8B marked feeding points 22 For example, they are centered on a longitudinal side of the first radiation electrode 12 or on a longitudinal side of the second radiation electrode 16 arranged.

Bei einem Ausführungsbeispiel der planaren Mehrfrequenzantenne 10 kann die Fläche A₂ der zweiten Strahlungselektrode 16 eine Größe aufweisen, die kleiner ist als 40% der Fläche A₁ der ersten Strahlungselektrode 12. Durch eine vorgenannte Flächenaufteilung ergibt sich ein guter Gewinn der Mehrfrequenzantenne 10 bzw. es ergeben sich gute Mehrfrequenzeigenschaften.In one embodiment of the planar multi-frequency antenna 10 may be the area A _{2 of} the second radiation electrode 16 have a size smaller than 40% of the area A _{1 of} the first radiation electrode 12 , By an aforementioned area distribution results in a good profit of the multi-frequency antenna 10 or there are good Mehrfrequenzeigenschaften.

Die zweite Strahlungselektrode 16 kann bei einem Ausführungsbeispiel der planaren Mehrfrequenzantenne 10 mittig in der Öffnung 14 platziert werden. Dadurch ergibt sich ein optimiertes Abstrahlungsverhalten der Mehrfrequenzantenne 10.The second radiation electrode 16 may in one embodiment of the planar multi-frequency antenna 10 in the middle of the opening 14 to be placed. This results in an optimized radiation behavior of the multi-frequency antenna 10 ,

9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der planaren Mehrfrequenzantenne 10, wobei eine Mehrzahl von zweiten Strahlungselektroden 16 in der Öffnung 14 angeordnet sind. Die zweiten Strahlungselektroden 16 ₁, 16 ₂ weisen dabei zueinander einen Abstand C auf. Beim Abstand C handelt es sich um einen Abstand zwischen zwei beliebigen zweiten Strahlungselektroden 16 ₁ bis 16 _n an einer beliebigen Stelle der zweiten Strahlungselektroden 16 ₁ bis 16 _n. Der Abstand C zwischen den zweiten Strahlungselektroden 16 ₁ bis 16 _n in der Öffnung 14 soll mindestens 0,5% einer größten Abmessung, der größten der zweiten Strahlungselektroden 16 betragen. Bei einer rechteckigen Ausgestaltung der ersten und zweiten Strahlungselektroden 12, 16 sowie der Öffnung 14, (wie bspw. in 9 gezeigt) soll der Abstand der einzelnen zweiten Strahlungselektroden bspw. 16 ₁, 16 ₂ (Patches) mindestens 1% der größten der zweiten Strahlungselektroden 16 (des größten Patches) betragen. 9 shows another embodiment of the planar multi-frequency antenna 10 wherein a plurality of second radiation electrodes 16 in the opening 14 are arranged. The second radiation electrodes 16 ₁ , 16 ₂ have a distance C to each other. The distance C is a distance between any two second radiation electrodes 16 ₁ to 16 _n at any point of the second radiation electrodes 16 ₁ to 16 _n . The distance C between the second radiation electrodes 16 ₁ to 16 _n in the opening 14 should be at least 0.5% of a largest dimension, the largest of the second radiation electrodes 16 be. In a rectangular configuration of the first and second radiation electrodes 12 . 16 as well as the opening 14 , (such as in 9 shown) should the distance of the individual second radiation electrodes bspw. 16 ₁ , 16 ₂ (patches) at least 1% of the largest of the second radiation electrodes 16 (the largest patch).

Zusätzlich kann bei Ausführungsbeispielen der planaren Mehrfrequenzantenne in einer zweiten Metallisierungsebene eine Grundebene planparallel zu der ersten Strahlungselektrode angeordnet sein. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung steht die Grundebene nicht über einen äußeren Umfang der ersten Strahlungselektrode vor. Die Grundebene (Groundplane) kann alle möglichen Formen aufweisen, Häufig verwendete sind: Rechtecke, Kreise, Dreiecke, Sechsecke, Achtecke, Fraktale sowie raumfüllende Kurven (”Space-Filling”) [7].Additionally, in embodiments of the planar multi-frequency antenna in a second metallization plane, a ground plane may be arranged plane-parallel to the first radiation electrode. In a preferred embodiment, the ground plane does not project beyond an outer periphery of the first radiation electrode. The ground plane can have all sorts of shapes. Frequently used are: rectangles, circles, triangles, hexagons, octagons, fractals, and space-filling curves [7].

Es können in Ausführungsbeispielen der planaren Mehrfrequenzantenne verschiedene Anpassschaltungen in der Öffnung des größten Patches (ersten Strahlungselektrode) integriert werden. Ferner kann in weiteren Ausführungsbeispiel der planaren Mehrfrequenzantenne, in einer der Öffnungen der Strahlungselektroden, zumindest ein elektrisches Bauteil integriert sein. Damit kann z. B. ein RFID-Transponder mit einer Mikrostreifenantenne (Microstripantenne bzw. planare Mehrfrequenzantenne) für mehrere Frequenzen verwendet werden. Das elektrische Bauteil kann auch beispielsweise zum Abgleich bzw. zur Impedanzanpassung des Speisenetzwerkes dienen. Dadurch kann das Abstrahlverhalten der planaren Mehrfrequenzantenne optimiert werden.In embodiments of the planar multi-frequency antenna, different matching circuits can be integrated in the opening of the largest patch (first radiation electrode). Furthermore, in another exemplary embodiment of the planar multi-frequency antenna, at least one electrical component can be integrated in one of the openings of the radiation electrodes. This can z. B. an RFID transponder with a microstrip antenna (microstrip antenna or planar multi-frequency antenna) can be used for multiple frequencies. The electrical component can also serve, for example, for balancing or for impedance matching of the feed network. As a result, the radiation behavior of the planar multi-frequency antenna can be optimized.

In einem Ausführungsbeispiel kann in mindestens einer der Strahlungselektrode (Patches) zumindest ein Schlitz eingebracht werden. Daraus ergibt sich, beispielsweise beim Betrieb der Mehrfrequenzantenne mit zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen, ein zusätzlicher Gewinn bzw. es wird eine Abstrahlung einer zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle ermöglicht.In one embodiment, at least one slot may be introduced in at least one of the radiation electrodes (patches). This results, for example in the operation of the multi-frequency antenna with circularly polarized electromagnetic waves, an additional gain or it is possible to emit a circularly polarized electromagnetic wave.

Es sind verschiedene Methoden der Speisung der Strahlungselektroden möglich. Die Strahlungselektroden können separat gespeist werden wie in den 4 und 6 gezeigt oder die Strahlungselektroden (Patches) werden gemeinsame gespeist, wie in 3 gezeigt. Verschiedene Speisungen sind möglich, so könnte z. B. die erste Strahlungselektrode (das äußerste Patch) mit einer Mikrostreifenleitung (Microstripleitung) und eine zweite Strahlungselektrode (inneres Patch) mit einer Konisch-Schlitz-Speisung (Taperd-Siot Speisung) versehen werden. Ferner ist eine beliebige Kombination der verschiedenen Speisungen möglich. Jede Art der Speisung kann dabei, wie in 7 gezeigt, beliebig mit Anpassschaltung versehen sein.Various methods of feeding the radiation electrodes are possible. The radiation electrodes can be fed separately as in the 4 and 6 shown or the radiation electrodes (patches) are fed together, as in 3 shown. Different feeds are possible, so z. B. the first radiation electrode (the outermost patch) with a microstrip line (microstrip line) and a second radiation electrode (inner patch) with a conical slot feed (Taperd-Siot supply) are provided. Furthermore, any combination of different feeds is possible. Any type of power can be used, as in 7 shown, be provided with arbitrary matching circuit.

Eines der Hauptmerkmale der Ausführungsbeispiele ist die Erstellung einer planaren Mehrfrequenzantenne (Mehrfreuqenz-Patch-Antenne) die die Strahlungselektrode (Patches) für die höheren Frequenzbänder in die Strahlungselektrode (das Patch) für das niedrigste Frequenzband integriert.One of the key features of the embodiments is the creation of a multi-frequency planar antenna (multi-frequency patch antenna) which integrates the higher frequency band radiation patches into the lowest frequency band radiation electrode (patch).

Zur Anpassung der Mehrfrequenzantenne können z. B. Mikrostreifenleitungen (Microstripleitungen), Belastung (Loading) des Patches oder Schlitze verwendet werden. Dabei kann die planaren Mehrfrequenzantenne auch in mehreren Frequenzbändern gleichzeitig arbeiten.To adapt the multi-frequency antenna z. As microstrip lines (microstrip lines), loading (loading) of the patch or slots are used. The planar multi-frequency antenna can also work in several frequency bands at the same time.

Die in den Ausführungsbeispielen genannten Punkte sind beliebig mit anderen Arten des Antennenaufbaus, wie z. B. dem Verwenden mehrere Strahlungselektroden (Patches) übereinander, kombinierbar, wobei einlagige Mehrfrequenzantennen typischerweise überlegen sind. 10 zeigt eine Mikrostreifenantenne (Microstripantenne), wobei durch Verwendung mehrerer metallischer Lagen eine Mehrfrequenzantenne erreicht wird. Die planare Mehrfrequenzantenne (Patchantenne) ist aus einer Masseplatte 28 und mindestens einer leitenden Schicht 30 aufgebaut. Es ist auch möglich in Ausführungsbeispielen Öffnungen für das Belasten (Loading) der Strahlungselektroden (Patches) zu verwenden. Ebenso kann in Ausführungsbeispielen durch zwei Strahlungselektroden (Patches) nebeneinander [6] eine planare Mehrfrequenzantenne (Multifrequenz-Patch-Antenne) erstellet werden.The points mentioned in the embodiments are arbitrary with other types of antenna structure, such. B. using multiple radiation electrodes (patches) on top of each other, can be combined, with single-layer multi-frequency antennas are typically superior. 10 shows a microstrip antenna (microstrip antenna), wherein a multi-frequency antenna is achieved by using multiple metallic layers. The planar multi-frequency antenna (patch antenna) is made of a ground plane 28 and at least one conductive layer 30 built up. It is also possible in embodiments to use openings for the loading of the radiation electrodes (patches). Likewise, in embodiments by two radiation electrodes (patches) side by side [6] a planar multi-frequency antenna (multi-frequency patch antenna) can be created.

Bei den Ausführungsbeispielen der planaren Mehrfrequenzantenne stand die Verwendung von nur zwei metallischen Lagen (Grundebene bzw. Grundplane und Metallisierungslage bzw. Ebene mit den Strahlungselektroden bzw. Patches) im Vordergrund. Dabei sollte die Mehrfrequenzantenne (Antenne) nicht größer sein als die erste Strahlungselektrode (das größte Patch) für die niedrigste Frequenz.In the embodiments of the planar multi-frequency antenna, the use of only two metallic layers (ground plane or ground plane and metallization layer or plane with the radiation electrodes or patches) was in the foreground. In this case, the multi-frequency antenna (antenna) should not be larger than the first radiation electrode (the largest patch) for the lowest frequency.

Wenn die Öffnung größer gewählt wird als insbesondere in den Ausführungsbeispielen der 8a und 8b gezeigt, findet eine Reduzierung des Antennengewinns statt. Wenn dies die Anwendung nicht beeinträchtigt, kann die Öffnung auch größer gewählt werden als in den 8a und 8b gezeigt.If the opening is chosen larger than in particular in the embodiments of the 8a and 8b shown, there is a reduction of the antenna gain. If this does not affect the application, the opening can be made larger than in the 8a and 8b shown.

Literaturliterature

[1] F. Croq, DM Pozar, "Multifrequency Operation of Microstrip Antennas Using Aperture Coupled Parallel Resonators", IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol. 40, n. 11, pp. 1367-1374, Nov. 1992
[2] J. Anguera, C. Puente, C. Borja, "A Procedure to Design Stacked Microstrip Patch Antennas Based on a Simple Network Model", Microwave and Opt. Tech. Letters, vol. 3, Wiley, Jun. 2001
[3] I. Sarkar, PP Sarkar, SK Chowdhury, "A Novel Compact, Microstrip Antenna With Multifrequency Operation", International Seminar / Workshop on Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory (DIPED) 2009, p. 147-151, Sept. 2009
[4] Y. Pang, B. Gao, "Novel Compact Multi-frequency Microstrip Patch Antenna", 2003 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 4, pp. 166-169, Jun. 2003
[5] J. Montero-de-Paz, E. Ugarte-Munoz, FJ Herraiz-Martinez, D. Segovia-Vargas, "Multifrequency Single Patch Antennas Loadad with Split Ring Resonators" Proceedings of the Fourth European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), 2010
[6] Z.-J. Tang, Y.-G. Hey, "Broadband microstrip antenna with U and T slots for 2.45 / 2.41 GHz RFID tag", Electronics Letters, vol. 45, issue: 18, pp. 926-928, Aug. 2009
[7] SR Anoop, KK Ajayan, MR Baiju1, V. Krishnakumar. V, "Multiband Behavioral Analysis of a Higher Order Fractal Patch Antenna", International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT) 2010, p. 823-827, Oct. 2010

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a hardware device). Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

Planar multi-frequency antenna ( 10 ), full: A first radiation electrode ( 12 ) with a first surface (A ₁ ), wherein the first surface (A1) has at least one opening (A ₁ ). 14 ), and - at least one second radiation electrode ( 16 ) with a second surface (A ₂ ), wherein the second radiation electrode ( 16 ) in the opening ( 14 ), from the first radiation electrode ( 12 ), is arranged, and wherein the first radiation electrode ( 12 ) and the second radiation electrode ( 16 ) in a common metallization layer ( 18 ) lie.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to claim 1, wherein all the radiation electrodes ( 12 . 16 . 26 ) the planar multi-frequency antenna ( 10 ) in the common metallization layer ( 18 ) lie.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the first radiation electrode ( 12 ) is designed for the lowest frequency band.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the planar multi-frequency antenna ( 10 ) a feed network ( 20 ) comprising a feed point ( 22 ) and at least one of the radiation electrodes ( 12 . 16 . 26 ) electrically connects.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to claim 4, wherein at least the first radiation electrode ( 12 ) and the second radiation electrode ( 16 ) and the feed network ( 20 ) is designed to (for the first radiation electrode ( 12 ) and the second radiation electrode ( 16 ) to effect individual impedance adjustments.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 4 or 5, wherein on at least one of the radiation electrodes ( 12 . 16 . 26 ) a plurality of feed points ( 22 ) is trained.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 4 or 5, wherein the feed network ( 20 ) in the opening ( 14 . 24 ) is arranged.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to claim 7, wherein the feed network ( 22 ) in the opening ( 14 . 24 ) between the first radiation electrode ( 12 ) and the second radiation electrode ( 16 ), wherein the feed network ( 20 ) is arranged to both the first radiation electrode ( 12 ) as well as the second radiation electrode ( 16 ) from a common feed point ( 22 ) to dine out.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the opening ( 14 . 24 ) is formed as a rectangle.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the opening ( 14 ) completely within one half of the first surface (A ₁ ) of the first radiation electrode ( 12 ) is located.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to claim 9, wherein the opening ( 14 ) do not have two straight lines which run through a centroid and a quarter of the total area (A ₁ ) of the first radiation electrode ( 12 ) limits running out so that the opening ( 14 ) to at most a quarter of the area (A ₁ ) of the first radiation electrode ( 12 ) is limited.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 11, wherein the radiation electrodes ( 12 . 16 . 24 ) are formed as a rectangle.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 12, wherein the second radiation electrode ( 16 ) in the middle of the opening ( 14 ) is placed.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 12, wherein the first radiation electrode ( 12 ) is designed such that a distance (A) between an outer boundary of the first radiation electrode ( 12 ) and the opening ( 14 ) at least 0.25% of a maximum extent of the first radiation electrode ( 12 ) is.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 14, wherein the second radiation electrode ( 16 ) to the first radiation electrode ( 12 ) has a distance (B) which is at least 0.5% of a maximum extent of the first radiation electrode ( 12 ) corresponds.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 15, wherein the area (A ₂ ) of the second radiation electrode ( 16 ) has a size smaller than 40% of the area (A ₁ ) of the first radiation electrode ( 12 ).

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 16, wherein a plurality of radiation electrodes ( 16 ₁ , to 16 _n ) in the opening ( 14 ), the radiation electrodes ( 16 ₁ , to 16 _n ) have a mutual distance (C).

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to claim 17, wherein the distance (C) between the radiation electrodes ( 16 . 26 ) in the opening ( 14 ) at least 0.5% of a largest dimension, the largest of the second radiation electrodes ( 16 ) is.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 18, wherein the second Radiation electrode ( 16 ), another opening ( 24 ), in which a third radiation electrode ( 26 ) is arranged.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 18, wherein in a second metallization layer ( 18 ), a ground plane plane parallel to the first radiation electrode ( 12 ) is arranged.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to claim 20, wherein the ground plane (G) does not extend over an outer circumference of the first radiation electrode ( 12 ) protrudes.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 21, wherein in the opening ( 14 ) at least one electrical component is integrated.

Planar multi-frequency antenna ( 10 ) according to one of claims 1 to 22, wherein in at least one of the radiation electrodes ( 12 . 16 . 26 ) At least one slot is introduced.

Method for operating a planar multi-frequency antenna ( 10 ), wherein the planar multi-frequency antenna ( 10 ): A first radiation electrode ( 12 ) with a first surface (A ₁ ), wherein the first surface (A ₁ ) has at least one opening (A ₁ ) 14 ), and - at least one second radiation electrode ( 16 ) with a second surface (A ₂ ), wherein the second radiation electrode ( 16 ) in the opening ( 14 ), from the first radiation electrode ( 12 ), is arranged, and wherein the first radiation electrode ( 12 ) and the second radiation electrode ( 16 ) in a common metallization layer ( 18 ) comprises; and wherein the method comprises feeding the planar multi-frequency antenna ( 10 ) with an electrical signal.

The method of claim 24, wherein the planar multi-frequency antenna ( 10 ) is fed to radiate a dual polarized or a circularly polarized electromagnetic wave.