DE10022107A1 - Integrierte Antenne für Mobilfunktelefone - Google Patents

Abstract

Eine Flachantennenanordnung (Plattenantennenanordnung, Patchantennenanordnung) mit einer Masseplatte (2) und einem Strahler (3), der in einem Abstand im wesentlichen parallel zur Masseplatte (2) angeordnet ist und mit einem seiner Endbereiche mit dieser leitend verbunden ist, wobei bei einer ersten (niedrigeren) Resonanzfrequenz der Antennenanordnung (1) an der Verbindung des Strahlers mit der Masseplatte (2) ein Spannungsminimum vorhanden ist und im Bereich des anderen Endes (freies Ende) des Strahlers ein erstes Spannungsmaximum vorhanden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer weiteren, höheren Resonanzfrequenz an den genannten Enden des Strahlers (3) ein Spannungsminimum beziehungsweise ein zweites Spannungsmaximum vorhanden ist, und dass der Bereich des freien Endes (6) des Strahlers mit einer anderen Stelle (7) des Strahlers derart kapazitiv gekoppelt ist, dass die weitere Resonanzfrequenz gegenüber dem dreifachen Wert der ersten Resonanzfrequenz bei Vorhandensein der genannten kapazitiven Kopplung verringert ist. DOLLAR A Von Vorteil ist, dass in zwei Frequenzbereichen die ganze Strahlerfläche benutzt wird und dass nur ein einziger Anschluss am Strahler für die Speiseleitung nötig ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung (Flachanten­ nenanordnung, Plattenantennenanordnung, Patchantennenanord­ nung) mit einer Masseplatte und einem Strahler, der in einem Abstand im wesentlichen parallel zur Masseplatte angeordnet ist und mit einem seiner Endbereiche mit dieser leitend ver­ bunden ist, wobei bei einer ersten Resonanzfrequenz der An­ tennenanordnung an der Verbindung des Strahlers mit der Mas­ seplatte ein Spannungsminimum vorhanden ist und im Bereich des anderen Endes (freies Ende) des Strahlers ein erstes Spannungsmaximum vorhanden ist.

Bekannt sind integrierte Antennen für Mobilfunktelefone, die auf dem Prinzip der Patch-Antenne basieren. Die äußeren Ab­ messungen eines solchen Antennenmoduls werden in bestehenden Applikationen beispielsweise dadurch minimiert, dass eine gefaltete Struktur (z. B. C-Patch) verwendet wird. Neben der einfach resonanten Ausführung (ein einziges Betriebsfre­ quenzband) sind auch weitere Strukturen bekannt, die den Be­ trieb in zwei definierten Frequenzbändern (wie z. B. in den beiden Mobilfunkbändern des GSM900- und des GSM1800-Stan­ dards) ermöglichen. Hier werden entweder zwei getrennte Strahler verwendet oder es wird durch geeignete Maßnahmen erreicht, dass bei der höheren Betriebsfrequenz nur ein be­ stimmter Strahlerteil verwendet wird. Diese Vorgehensweisen bergen den Nachteil, dass insbesondere bei der höheren Fre­ quenz nicht das gesamte zur Verfügung stehende Antennenvolu­ men genutzt wird. Hieraus resultiert eine geringe Bandbreite der Antenne.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sie für zwei Frequenzbereiche geeignet ist und eine breitbandige Kon­ struktion erlaubt.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 dadurch gelöst, dass bei einer weiteren, höheren Resonanzfrequenz an den genannten Enden des Strahlers ein Spannungsminimum beziehungsweise ein zweites Spannungsmaxi­ mum vorhanden ist, und dass der Bereich des freien Endes des Strahlers mit einer anderen Stelle des Strahlers derart ka­ pazitiv gekoppelt ist, dass die weitere Resonanzfrequenz ge­ genüber dem dreifachen Wert der ersten Resonanzfrequenz ver­ ringert ist.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass bei beiden Fre­ quenzbereichen der gesamte Strahler strahlt. Dadurch ist auch bei der höheren Frequenz eine relativ große Bandbreite möglich, weil eine große Strahlerfläche zur Verfügung steht. Auch bei der niedrigeren Frequenz besteht ein Vorteil, weil auch hier die ganze für die Antenne insgesamt verfügbare Fläche als Strahler nutzbar ist. Zur Speisung kann ein ein­ ziger Punkt des Strahlers verwendet werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind der Kapazitäts­ wert und der Anschluss der kapazitiven Kopplung derart ge­ wählt, dass die zweite Resonanzfrequenz mindestens in grober Näherung dem Doppelten der ersten Resonanzfrequenz ent­ spricht. Von Vorteil ist die Eignung zum Betrieb in den Bän­ dern 900/1800 MHz oder 900/1900 MHz.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind der Kapazitäts­ wert und die weitere Stelle derart gewählt, dass die erste Resonanzfrequenz weniger stark verringert wird als die zwei­ te Resonanzfrequenz. Von Vorteil ist, daß die Antenne in ih­ ren Abmessungen klein gehalten werden kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung liegt die genannte andere Stelle des Strahlers, mit der die kapazitive Kopplung erfolgt, in der Nähe des ersten Spannungsmaximums auf dem Strahler bei der zweiten Resonanzfrequenz. Von Vorteil ist eine besonders starke Verringerung der zweiten Resonanzfre­ quenz bei einer geringen Reduzierung der ersten Resonanzfre­ quenz.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung liegt die genannte andere Stelle etwa bei 1/3 der abgewickelten Länge des Strahlers, gemessen ab der Verbindung mit der Masseplatte. Dies ist eine in vielen Fällen günstige Bemessung.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Strahler mindestens teilweise angenähert die Form eines C auf, unter Einschluss einer etwa C-förmigen Gestalt mit einer nicht­ runden, eckigen Form. Dies hat sich als günstig erwiesen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Gestalt des Strahlers derart gewählt, dass das freie Ende des Strahlers einer Stelle des Strahlers, die dem gewünschten anderen An­ schluss der Kapazität entspricht, benachbart ist. Von Vor­ teil sind die hierdurch möglichen kurzen Verbindungsleitun­ gen für den Kondensator.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die kapazitive Kopplung durch einen Metallstreifen gebildet, der unter Zwi­ schenlage von dielektrischem Material einen Teil der Länge des freien Endbereichs und einen Teil des Strahlers an der anderen für die kapazitive Kopplung vorgesehenen Stelle überdeckt, derart, dass die kapazitive Kopplung durch eine Serienschaltung zweier Kondensatoren gebildet ist. Von Vor­ teil ist die einfache und platzsparende Bauform.

Die Erfindung betrifft auch ein Handfunkgerät, unter Ein­ schluss von Transceivern, für mindestens einen der Zwecke: Sprachübertragung, Datenübertragung, Bildübertragung, mit einer Antenne, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die An­ tenne durch die Antennenanordnung nach einem der Ansprüche gebildet ist, die im wesentlichen oben besprochen sind. Von Vorteil ist, daß eine einfache Sende/Empfangsschaltung mög­ lich ist. Auch ist eine kleine Bauform für das Gerät mög­ lich.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer Antennen­ anordnung und eine Ausgestaltung eines Handfunkgeräts, wie oben besprochen. Dabei wird erfindungsgemäß lediglich die zweite (höhere) Resonanzfrequenz der Antennenanordnung im Betrieb benutzt. Dadurch können sich Lagerhaltungsvorteile ergeben, wenn nur das höhere Frequenzband benötigt wird, je­ doch erfindungsgemäße Zweibandantennen verfügbar sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in be­ liebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Aus­ führungsbeispiels einer Antenne,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung über der Länge einer Antenne gemäß Fig. 1, aber oh­ ne Kondensator, bei zwei Resonanzfreguenzen,

Fig. 3 die Lage von zwei Resonanzfrequenzen der Antenne gemäß Fig. 1 ohne Vorhandensein des Kondensators der Fig. 1,

Fig. 4 im gleichen Frequenzmaßstab wie bei Fig. 3 die ver­ änderte Lage der Resonanzfrequenzen im Vergleich zu Fig. 3 in Folge des Vorhandenseins des Kondensators der Fig. 1,

Fig. 5 eine Ansicht eines Hand-Funktelefon-Geräts mit An­ tenne und

Fig. 5a eine Einzelheit in Fig. 5 bei 20, vergrößert.

In Fig. 1 weist die Antennenanordnung 1 eine Masseplatte 2 auf. Diese ist im Beispiel eben. In einem Abstand von der Masseplatte 2 ist ein Strahler 3 auf dem größten Teil seiner Länge parallel zur Masseplatte 2 angeordnet und durch geeig­ nete nicht dargestellte Mittel in konstantem Abstand von der Masseplatte 2 gehalten. Diese Mittel sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel, das bei Fig. 1 verwirklicht wurde, ei­ nige zwischen dem Strahler 3 und der Masseplatte 2 angeord­ nete Abstandshalter aus Isoliermaterial. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die genannten Mittel eine zwischen dem Strahler 3 und der Masseplatte 2 angeordnete Platte aus dielektrischem Material. Der Strahler 3 ist insgesamt mehr­ fach abgewinkelt. Ein Ende des parallel zur Masseplatte 2 verlaufenden Teils des Strahlers 3 ist durch einen Abschnitt 3a (Kurzschlussplatte), der rechtwinklig zur Masseplatte 2 verläuft, auf seiner gesamten Breite leitend mit der Masse­ platte 2 verbunden. An den Abschnitt 3a schließt sich ein Abschnitt 3b des Strahlers 3 an, rechtwinklig zu diesem ver­ laufend schließt sich an den Abschnitt 3b ein Abschnitt 3c an, der parallel zu einer Längskante der im Beispiel recht­ eckigen Masseplatte 2 verläuft, an diesen parallel zum Ab­ schnitt 3b verlaufend ein Abschnitt 3d, und an den Abschnitt 3d schließt sich in einem Abstand vom Abschnitt 3c und par­ allel zu diesem verlaufend ein Abschnitt 3e an. Die Ab­ schnitte 3b bis 3d bilden insgesamt angenähert die Form ei­ nes Buchstaben C. Im Ausführungsbeispiel ist außerdem am Ende des Abschnitts 3e, das nahe bei der Kurzschlussplatte 3a liegt, ein weiterer Abschnitt 3f angeordnet, der viel dich­ ter beim Abschnitt 3b liegt als bei dem Abschnitt 3d und sich bis in die Nähe des Abschnitts 3c erstreckt. Die Ab­ schnitte 3b bis 3f bilden eine ebene, eckige, spiralähnliche Anordnung. Die gezeigte Antenne kann auch als Flachantenne, Plattenantenne oder Patch-Antenne bezeichnet werden.

Der gesamte Strahler 3 mit den genannten Abschnitten 3a bis 3f ist bei einer Ausführungsform der Erfindung einstückig aus einem dünnen Metallblech durch Stanzen und Biegen herge­ stellt. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Strahler als Metallisierung auf der Oberseite und einer Randfläche der obengenannten isolierenden Platte aus dielektrischem Werkstoff aufgebracht.

Die Speisung des Strahlers 3 erfolgt im Sende- und Empfangs­ fall über eine Speiseleitung 5, die in einem Abstand von der Kurzschlussplatte 3a angeordnet und mit dem Strahler 3 (im Beispiel dem Abschnitt 3b) verbunden ist, wobei der Abstand so gewählt ist, dass sich ein gewünschter Wellenwiderstand für die Speisung ergibt. Da ein relativ geringer Wellenwi­ derstand im allgemeinen gewünscht ist (Größenordnung 50 Ohm), befindet sich die Speiseleitung 5 im Vergleich zur ge­ samten abgewickelten Länge des Strahlers 3 relativ dicht bei der Kurzschlussplatte 3a. An dem der Kurzschlussplatte 3a abgewandten Endbereich 6, im Beispiel exakt am freien Ende des Strahlers 3, genauer von dessen Abschnitt 3f, einer­ seits, und an einer, im Ausführungsbeispiel genau gegenüber liegenden, Stelle 7 des Abschnitts 3c andererseits ist ein Kondensator 8 angeschlossen.

Die der Länge der Kurzschlussplatte 3a entsprechende Höhe h, in der sich der Großteil des Strahlers 3 oberhalb der Masse­ platte 2 befindet, ist klein gegenüber einem Viertel der Wellenlänge der Hochfrequenz, mit der die Antennenanordnung 1 betrieben werden soll.

Die oben erwähnte niederohmige Speisung der Speiseleitung 5 ist in Fig. 1 durch ein Koaxialkabel 9 symbolisiert, das von unten her an die Masseplatte 2 herangeführt ist. Der Au­ ßenleiter des Koaxialkabels 9 steht mit der leitenden sicht­ baren Oberfläche der Masseplatte 2 in Verbindung, und der Mittelleiter des Koaxialkabels 9 ist mit der Speiseleitung 5 in Verbindung.

In der praktischen Anwendung wird das Koaxialkabel 9 häufig sehr viel kürzer sein als dargestellt oder es kann mögli­ cherweise das Koaxialkabel ganz entfallen, weil sich die mit der Antennenanordnung 1 zu verbindende elektronische Schal­ tung bei Ausführungsformen der Erfindung unmittelbar unter­ halb der Masseplatte 2 befindet. Bei weiteren Ausführungs­ formen der Erfindung ist die Masseplatte 2 durch die weitge­ hend durchgehende Metallisierung einer gedruckten Leiter­ platte gebildet, auf deren Unterseite sich die Schaltungs­ komponenten einer gedruckten Schaltung befinden.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der Antennenanordnung der Fig. 1 wird zunächst auf Fig. 2 Bezug genommen, der eine Antenne nach Fig. 1, aber ohne Kondensator, zugrunde liegt. Auf der Horizontalachse ist die Distanz d vom Verbindungs­ punkt der Kurzschlussplatte mit der Masseplatte bis zum freien Ende des Strahlers 3 aufgetragen, wobei das andere Ende der Kurzschlussplatte 3a (d. h. die Verbindung mit der Masseplatte 2) bei d = 0 liegt. Die Vertikalachse gibt den prinzipiellen Verlauf der Spannung bzw. Feldstärke bei Spei­ sung der Antennenanordnung mit Hochfrequenz bei zwei unter­ schiedlichen Frequenzen an.

Die Kurve 10 in der Fig. 2 zeigt den Spannungsverlauf bei Speisung der Antennenanordnung ohne Kondensator mit der er­ sten, niedrigsten Resonanzfrequenz des Strahlers 3, die dann vorliegt, wenn ein Viertel der Wellenlänge der wirksamen Länge des Strahlers 3 einschließlich der Kurzschlussplatte entspricht. Zur Vereinfachung soll der Einfluss der Dielek­ trizitätszahl einer Isolierstoffplatte (als Abstandshalter oder Träger des Strahlers) bei diesen Erläuterungen vernach­ lässigt werden. Bei der Speisung an der Speiseleitung 5 mit dieser ersten Resonanzfrequenz hat die Spannung somit am freien Ende des Strahlers, entsprechend einer abgewickelten Länge l, ein erstes Maximum und am unteren Ende der Kurz­ schlussplatte den Wert 0.

Die nächst höhere Resonanzfrequenz stellt sich dann ein, wenn am Ende bei 6 bei Erhöhung der Speisefrequenz wiederum ein Maximum auftritt. Dies ist dann der Fall, wenn die Länge l des Strahlers 3 einem Wert von 3/4 der Wellenlänge der speisenden Hochfrequenz entspricht. Diese zweitgenannte Re­ sonanzfrequenz tritt bei einer im Vergleich zur erstgenann­ ten Resonanzfrequenz um den Faktor 3 höheren Frequenz auf.

Eine solche Anordnung (ohne Kondensator) ist unbrauchbar, wenn sie dazu verwendet werden soll, ein tragbares mit elek­ tromagnetischen Wellen arbeitendes Sende-Empfangsgeräte (Transceiver) mit einer Antennenanordnung zu versehen, die in zwei Frequenzbereichen arbeiten soll, die sich in ihrer Frequenz stark unterscheiden (aber nicht um den Faktor 3), die sich z. B. in ihrer Frequenz ganz grob um den Faktor 2 unterscheiden. Solche Frequenzbereiche sind für sogenannte GSM-Funktelefone üblich, bei denen ein unterer Frequenzbe­ reich (Geräte nach dem Standard GSM 900) ganz grob bei 900 MHz liegt, und ein nächst höherer Frequenzbereich (Geräte­ standard GSM 1800) bei ganz grob 1800 MHz. Die genannte An­ tennenanordnung kann somit, wenn sie die Eigenschaften gemäß Fig. 2 aufweist, nicht in Resonanz bei beiden genannten Frequenzen betrieben werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform macht einen solchen Zweibandbetrieb (Dual Band) aber möglich.

In der Praxis sind die genannten Antennenanordnungen so schmalbandig, dass sogar bei solchen Funktelefonen, die aus­ schließlich nach dem GSM900-Standard arbeiten und bei denen der Sendebetrieb und der Empfangsbetrieb in durch eine Fre­ quenzlücke getrennten Bändern erfolgen, zum Senden und Emp­ fangen jeweils durch eine am Speisepunkt vorgesehene Be­ schaltung eine Abstimmung vorgenommen werden muss. Mit die­ sem Problem befasst sich die vorliegende Erfindung nicht, und dieses Problem wird auch nicht notwendigerweise durch die Erfindung behoben.

Die Erfindung macht vielmehr ein Umschalten eigens für einen Wechsel zwischen zwei Frequenzbändern (z. B. wie beschrieben zwischen 900 MHz und 1800 MHz) im Bereich der Antenne unnö­ tig. Zur Speisung dient eine einzige Speiseleitung 5.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist nun die Anordnung so ge­ troffen, dass der Anschlusspunkt 7 des Kondensators 8 etwa bei einer abgewickelten Länge von einem Drittel der Gesamt­ länge des Strahlers 3 liegt. Der andere Anschluss des Kon­ densators 8 ist, wie schon gesagt, mit dem freien Ende des Strahlers 3 verbunden. Der Kondensator 8 ist somit zwischen zwei Stellen des Strahlers 3 angeschlossen, bei denen sich im Betrieb mit der niedrigen Resonanzfrequenz die Spannungen (abzulesen an der Kurve 10 der Fig. 2) relativ wenig unter­ scheiden, insbesondere weit geringer sind als die Hälfte der Spannung am freien Ende des Strahlers 3. Diese relativ ge­ ringe Spannung treibt einen kapazitiven Strom durch den Kon­ densator 8 und beeinflusst im Sinne einer Frequenzerniedri­ gung diese niedrigere Resonanzfrequenz (Kurve 10) der Anten­ nenanordnung 1 im Vergleich zum Zustand ohne Kondensator 8 relativ wenig.

Dagegen befindet sich beim Betrieb der Antennenanordnung 1 bei der höheren Resonanzfrequenz der Kondensator 8 ohne ir­ gendwelche Umschaltmaßnahmen nun zwischen zwei Punkten (die­ selben Punkte 6 und 7 wie zuvor), zwischen denen eine rela­ tiv große Spannungsdifferenz herrscht, die weit größer ist als die Spannung am freien Ende des Strahlers 3. Es ergibt sich hier für das Auge ohne weiteres erkennbar aus Fig. 2, dass am Kondensator 8 eine Spannung anliegt, die das Doppel­ te der Spannung am freien Ende des Strahlers 3 ist. Bei der höheren Resonanzfrequenz ist somit die Wirkung des Kondensa­ tors 8 im Sinne einer Frequenzverringerung bzw. Antennenver­ längerung sehr viel stärker als bei der niedrigeren Reso­ nanzfrequenz.

Da auch die niedrigere Resonanzfrequenz etwas im Sinne einer Antennenverlängerung (Frequenzerniedrigung) beeinflusst wird, wird man gegenüber dem Fall ohne Kondensator die Länge l geringfügig kürzer machen, so dass die geringfügige Fre­ quenzverringerung der niedrigeren Resonanzfrequenz dann zu der gewünschten Resonanzfrequenz, im Beispiel zu der Reso­ nanzfrequenz im Bereich des GSM 900 führt.

Die höhere Resonanzfrequenz wird, wie bereits gesagt, sehr viel stärker verringert, so dass bei geeigneter Auswahl der Größe des Kondensators 8 diese höhere Resonanzfrequenz den für GSM 1800 erforderlichen Wert hat.

Die allgemeine Lehre für den Anschluss des Kondensators 8 ist, dass dieser so an den Strahler angeschlossen werden soll, dass er die höhere Resonanzfrequenz stärker beein­ flusst (nämlich verringert) als die niedrige. Spezieller ist die Lehre, dass der Anschluss des Kondensators so beschaffen ist, dass die an ihm wirkende Spannung bei der höheren Reso­ nanzfrequenz höher ist als bei der niedrigeren Resonanzfre­ quenz. Im speziellen Falle ist der Kondensator 8 etwa dort angeschlossen, wo bei der zweiten Resonanzfrequenz die bei­ den gegenphasigen Maxima der Spannungskurve liegen.

Es wird darauf hingewiesen, dass zur Zeit ein weiterer GSM- Standard existiert, der mit einer noch höheren Frequenz ar­ beitet, und zwar bei etwa 1900 MHz (GSM 1900). Auch diese Frequenz fällt in den Rahmen der stark abweichenden, insbe­ sondere ganz grob doppelten Frequenz der ersten Resonanzfre­ quenz und ist somit durch die Erfindung ebenfalls zu ver­ wirklichen.

Die Frequenzbereiche liegen für GSM 900 bei etwa 880 bis 960 MHz, für GSM 1800 bei etwa 1710 bis 1880 MHz, für GSM 1900 bei etwa 1850 bis 1990 MHz.

Die Lage der Resonanzfrequenzen ohne Vorhandensein des Kon­ densators 8 ist in Fig. 3 dargestellt. S₁₁ ist der Reflexi­ onsfaktor, der am Einspeisepunkt gemessen wird. Bei den Re­ sonanzfrequenzen f1 und f2 ist der Reflexionsfaktor erheb­ lich niedriger als bei anderen Frequenzen, weil an diesen Resonanzfrequenzen die Antenne einen Großteil der eingespei­ sten Hochfrequenzleistung abstrahlt. Die Frequenz f2 hat den dreifachen Wert der Frequenz f1. Fig. 4 zeigt den Zustand, wie er sich durch den Kondensator 8 ergibt. Die Frequenz f'1 hat sich gegenüber f1 nur geringfügig verringert und hat da­ her etwa den Wert f1, die höhere Resonanzfrequenz f'2 hat sich gegenüber f2 in Fig. 3 erheblich verringert.

Der Fachmann weiß, dass durch weitere Einflüsse (Gehäuse des Handfunkgeräts, insbesondere eines GSM-Funktelefons, die Wirkung einer das Gerät haltenden Hand und andere Einflüsse) Längen, die sich aufgrund einer theoretischen Betrachtung oder anhand einer Antennenanordnung, die in einem uneinge­ bauten Zustand betrieben wird, ergeben, merklich ändern kön­ nen. Es sind daher gegenüber den hier erläuterten Bemes­ sungsregeln für die Konstruktion gegebenenfalls noch Feinan­ passungen erforderlich.

Die bei der Anordnung nach Fig. 1 vorgesehenen fünf Strah­ lerabschnitte 3b bis 3f bilden in der Draufsicht etwa die Form des kleinen Buchstaben "e". Für diese Anordnung wird daher der Name e-Patch vorgeschlagen.

Die Antennenanordnung 1 ist so ausgebildet, dass sie einen begrenzten zur Verfügung stehenden Raum mit möglichst viel Hochfrequenz führender Strahleroberfläche füllt. Hierzu dient auch der sich an den Abschnitt 3e anschließende Ab­ schnitt 3f, der zur abgewickelten Strahlerlänge 1 (die etwas kleiner ist als längs der jeweiligen Mittellinie die einzel­ nen Abschnitte gemessen) beiträgt und wegen seiner Nähe zum Abschnitt 3c eine praktische Anschlussmöglichkeit für den Kondensator 8 bietet. Bei der niedrigeren Resonanzfrequenz, bei der der Strahler 3 ein λ/4-Strahler ist, wirkt der Strahler 3 auf seiner gesamten Länge als Strahler. Dies ist aber auch bei der höheren Resonanzfrequenz der Fall. Auch hier strahlt der Strahler 3 mit allen seinen Abschnitten 3a bis 3f, also nicht etwa nur mit einer kürzeren Länge. Dies ist ein wichtiger Vorteil, weil dadurch auch bei der höheren Resonanzfrequenz die Antennenanordnung relativ breitbandig ist. Dagegen kann, wie oben erwähnt, durchaus eine umschalt­ bare Anpassung der Antenne erforderlich sein, um die Anten­ nenanordnung optimal an den Empfangsbereich von GSM 1800 ei­ nerseits und an den Sendebereich von GSM 1800 andererseits anzupassen. Es versteht sich, dass diese Ausführungsformen unmittelbar auch dann anzuwenden sind, wenn die Antenne statt für GSM 1800 für GSM 1900 dimensioniert ist, oder wenn andere Normen, wie AMPS, angewandt werden.

Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass beim Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 für den Anschluss des Kondensators 8 kei­ ne wesentlichen Teile der Fläche des Strahlers 3 verloren gehen. Der Kondensator 8 kann einfach zwischen die Bereiche 6 und 7 eingeschaltet werden.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform einer Antennenanordnung 1' (Fig. 5), bei der der Kondensator 8 durch einen Blech­ streifen 20 etwa von der Breite des Abschnitts 3f gebildet wird, der über die Lücke zwischen dem freien Ende bei 6. und dem Abschnitt 3c mit ausreichender Überlappung der beiden benachbarten Abschnitte 3c und 3f gelegt wird und unter Zwi­ schenlage von dielektrischem Material (Kunststofffolie 22, siehe Fig. 5a) in definiertem Abstand mit diesen Teilen ver­ bunden ist. Es sind auf diese Weise zwei Kondensatoren ge­ bildet, die über eine relativ breite und kurze und somit in­ duktionsarme Verbindungsleitung in Serie miteinander verbun­ den sind.

Variable bei der optimalen Dimensionierung der Antenne sind insbesondere der Kapazitätwert des Kondensators 8 und die Anschlussstelle 7. Beispielsweise mag es nützlich sein, den Kondensator an einer Stelle des Abschnitts 3c anzuschließen, für die der Wert d der Fig. 2 etwas größer ist als die Län­ ge l/3, weil bei einer solchen Vergrößerung des Abstands von der Masseplatte sich die bei der höheren Resonanzfrequenz am Kondensator wirksame Spannung (deswegen, weil sich der Punkt d = l/3 im Maximum der Kurve 11 befindet) nur wenig ändert, wohingegen sich die entsprechende Spannung der Kurve 10 (niedrigerer Frequenzbereich) stärker ändert, so dass auf diese Weise der Einfluss des Kondensators auf die niedrigere Resonanzfrequenz noch etwas verringert werden kann.

Fig. 5 zeigt in einer einfachen Darstellung ein teilweise aufgebrochen Handfunkgerät 15, nämlich ein mobiles Funktele­ fon, das als Antenne die oben beschriebene Antennenanordnung 1' enthält. Bei dieser Antenne ist der Kondensator durch ei­ nen über die Teile 3c und 3f unter Zwischenlage einer Iso­ lierschicht gelegten Blechstreifens 20 als Serienschaltung von zwei Kapazitäten verwirklicht. Die Kurzschlussplatte 3a ist zum oberen Ende des Gehäuses des Funktelefons hin ange­ ordnet. Das Handfunkgerät ist im Beispiel für die Bereiche GSM 900 und GSM 1800 ausgelegt. Die Antennenanordnung ist völlig im Inneren des Gehäuses des Funktelefons unterge­ bracht, es handelt sich somit um eine integrierte Antenne.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Antennenanord­ nung nach Fig. 1 für ein Funktelefon für die Bereiche GSM 900 und GSM 1800 nimmt der Strahler einen Raum von etwa 5 cm × 4 cm × 0,5 cm (letzteres ist die Länge der Kurz­ schlussplatte) ein.

Aus der Betrachtung der Fig. 1 ist verständlich, dass bei Beibehaltung der Strahlerlänge und der Längenunterteilung l/3 zu 2/3 durch den Anschlusspunkt 7 des Kondensators und der engen Nachbarschaft des Bereichs 6 und des Punkts 7 die Strahlerabschnitte in ihrer Form erheblich geändert werden können, ohne das Erfindungsprinzip zu verlassen.

Kurze Zuleitungen zum Kondensator 8, wie beschrieben, bedeu­ ten wenig Platzverbrauch und relativ geringe Verluste. Der geringe Platzverbrauch ermöglicht eine Dimensionierung für eine möglichst große Bandbreite.

Hervorzuheben ist auch, dass die Speisung der Antennenanord­ nung für beide Frequenzbänder am selben Schaltungspunkt, nämlich am Verbindungspunkt der Speiseleitung 5 mit dem Strahler 3, erfolgt.

Wollte man bei der Anordnung nach Fig. 1 die höhere Reso­ nanzfrequenz dadurch senken, dass dort der Kondensator 8 weggelassen wird und ein Kondensator zwischen dem freien En­ de des Strahlers 3 und Masse eingeschaltet wird, so würde dies auch eine beträchtliche Reduzierung der unteren Reso­ nanzfrequenz zur Folge haben, und an dem Frequenzverhältnis 3 : 1 zwischen der höheren und der niedrigeren Resonanzfre­ quenz würde sich wenig ändern, so dass eine solche Schaltung nicht brauchbar wäre.

Claims (11)

1. Flachantennenanordnung (Plattenantennenanordnung, Patchantennenanordnung) mit einer Masseplatte (2) und einem Strahler (3), der in einem Abstand im wesentli­ chen parallel zur Masseplatte (2) angeordnet ist und mit einem seiner Endbereiche mit dieser leitend verbun­ den ist, wobei bei einer ersten (niedrigeren) Resonanz­ frequenz der Antennenanordnung (1) an der Verbindung des Strahlers mit der Masseplatte (2) ein Spannungsmi­ nimum vorhanden ist und im Bereich des anderen Endes (freies Ende) des Strahlers ein erstes Spannungsmaximum vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer weiteren, höheren Resonanzfrequenz an den genannten Enden des Strahlers (3) ein Spannungsminimum beziehungsweise ein zweites Spannungsmaximum vorhanden ist, und dass der Bereich des freien Endes (6) des Strahlers mit einer anderen Stelle (7) des Strahlers derart kapazitiv gekoppelt ist, dass die weitere Reso­ nanzfrequenz gegenüber dem dreifachen Wert der ersten Resonanzfrequenz bei Vorhandensein der genannten kapa­ zitiven Kopplung verringert ist.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Kapazitätswert und die Anschlussstelle der kapazitiven Kopplung derart gewählt sind, dass die zwei­ te Resonanzfrequenz mindestens in grober Näherung dem doppelten der ersten Resonanzfrequenz entspricht.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Kapazitätswert und die weitere Stelle derart gewählt sind, dass die erste Resonanzfre­ quenz weniger stark verringert wird als die zweite Re­ sonanzfrequenz.

4. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte andere Stelle des Strahlers (3), mit der die kapazitive Kopp­ lung erfolgt, in der Nähe des ersten Spannungsmaximums auf dem Strahler bei der zweiten Resonanzfrequenz liegt.

5. Antennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, dass die genannte andere Stelle etwa bei 1/3 der abgewickelten Länge des Strahlers (3), gemessen ab der Verbindung mit der Masseplatte (2), liegt.

6. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler (3) min­ destens teilweise angenähert die Form eines C aufweist, unter Einschluss einer etwa C-förmigen Gestalt mit einer nichtrunden, eckigen Form.

7. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt des Strah­ lers derart gewählt ist, dass das freie Ende einer Stel­ le des Strahlers, die dem gewünschten anderen Anschluss der Kapazität entspricht, benachbart ist.

8. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Kopp­ lung durch einen Metallstreifen (20, Fig. 5) gebildet ist, der unter Zwischenlage von dielektrischem Material einen Teil der Länge des freien Endbereichs und einen Teil des Strahlers an der anderen für die kapazitive Kopplung vorgesehenen Stelle überdeckt, derart, dass die kapazitive Kopplung durch eine Serienschaltung zweier Kondensatoren gebildet ist.

9. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speisung (Speiseleitung 5) der Antennenanordnung für mehrere Fre­ quenzbänder an dem selben Anschluss am Strahler (3) vorgesehen ist.

10. Handfunkgerät (15), unter Einschluss von Transceivern, für mindestens einen der Zwecke: Sprachübertragung, Da­ tenübertragung, Bildübertragung, mit einer Antenne, da­ durch gekennzeichnet, dass die Antenne durch die Anten­ nenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che gebildet ist.

11. Verwendung einer Antennenanordnung oder Ausgestaltung eines Handfunkgeräts nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die zweite (höhere) Resonanzfrequenz der Antennenanordnung bei Betrieb benutzt wird.