DE10049410A1

DE10049410A1 - Mobiltelefon mit Mehrbandantenne

Info

Publication number: DE10049410A1
Application number: DE10049410A
Authority: DE
Inventors: Peter Nevermann; Sheng-Gen Pan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2002-04-11
Also published as: US6853352B2; CN100490247C; DE50105641D1; WO2002029926A1; EP1323207A1; EP1323207B1; CN1592988A; US20040051672A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mobilfunkgerät mit einer Mehrbandantenne, die zumindest eine mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) und eine Kontaktfeder (13) zur Kontaktierung der Leiterstruktur (11, 12) mit einer Sender/Empfangselektronik aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die mänderförmige Leiterstruktur (11, 12) und die Kontaktfeder (13) als in Abwicklung einander nicht überlappendes einstückiges Stanzbiegeteil gebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mobilfunkgerät mit einer Mehrbandantenne, die eine mäanderförmige Leiterstruktur und eine Kontaktfeder zur Kontaktierung der Leiterstruktur mit einer Sen der/Empfangselektronik aufweist.

Ein derartiges Mobilfunkgerät kann beispielsweise als Mobiltele fon bzw. sog. Handy realisiert sein. Die Abmessungen für die An tenne eines derartigen Geräts, welche Antenne heutzutage in das Gehäuse weit verbreitet integriert ist, sind aus Designgründen eingeschränkt. Darüber hinaus soll dieses Mobilfunkgerät zuneh mend nicht nur in einem einzigen Netz, entsprechend einem einzi gen Frequenzbereich, sondern auch in mehreren Netzen, entspre chend mehreren Frequenzbereichen betrieben werden können. Es wird deshalb eine (integrierte) Antenne benötigt, die in zwei oder mehr Frequenzbereichen nutzbar ist. Ferner besteht die Anforde rung an das in Rede stehende Mobilfunkgerät, dass seine Leis tungsfähigkeit und sein Design möglichst kostengünstig realisiert werden können.

Die ins Gehäuse integrierte Mehrbandantenne bekannter Mobilfunk geräte ist beispielsweise aus mehreren Teilantennen realisiert. Bei diesen Teilantennen handelt es sich entweder um zylindersym metrische Helixdrahtgebilde oder um planare Antennen, die bevor zugt auf Schaltkarten realisiert sind. Da ihre Grundformen jedoch nicht der Gestalt des Gehäuses entsprechen, das typischerweise allgemein elliptischen Querschnitt aufweist, benötigen solche An tennen im Gehäuse relativ viel Platz. Aus diesem Grund kann der Anforderung an das Design des Mobilfunkgeräts bei geringen Abmes sungen nicht oder nur unzulänglich entsprochen werden.

Aus der WO 99/22420 ist bekannt, die Mehrbandantenne des in Rede stehenden Mobilfunkgeräts durch Aufbringen von Mäanderstrukturen auf flexiblem Leiterplattenmaterial zu realisieren. Eine derarti ge Mehrbandantenne besitzt dadurch große Flexibilität. Die Kosten für das flexible Grundmaterial und die notwendige Kontaktierung des flexiblen Leitermaterials führen jedoch dazu, dass die Kosten für diese Antenne dem Mehrfachen der Kosten der vorstehend ge nannten nichtflexiblen Antenne entspricht.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mobil funkgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Mehr bandantenne kostengünstig herstellbar ist und Freiheit bei der Wahl des Designs des Mobilfunkgeräts gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Da die mäanderförmige Leiterstruktur und die Kontaktfeder der An tenne erfindungsgemäß als in Abwicklung einander nicht überlap pendes einstückiges Teil gebildet sind, kann diese Antenne prob lemlos und kostengünstig durch einen einzigen Stanzvorgang gefer tigt werden, an den sich ggf. lediglich noch ein Biegevorgang an schließt. Da das erfindungsgemäße einstückige Stanzbiegeteil in weiten Grenzen beliebig geformt werden kann, kann es problemlos an das gewünschte Design des Mobilfunkgerätes angepasst werden, ohne dass auf die Struktur der Antenne Rücksicht genommen werden muss.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Antenne besteht darin, dass sie mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit und deshalb mit ge ringen Herstellungskosten hergestellt werden kann, weil auf die Standard-Stanz- und Biegetechnik rückgegriffen werden kann. Da die Mehrbandantenne als einteiliges Stanzbiegeteil ausgebildet ist, erübrigt sich eine separate Herstellung und Bereitstellung der Antennenfeder.

Bevorzugt sind die mindestens zwei Mäanderstrukturen der als einstückiges Stanz-Biegeteil gebildeten Mehrbandantenne parallel geschaltet nebeneinander so nahe angeordnet, dass eine deutliche Verkopplung erzielt wird, so dass das Gesamtvolumen der Mehrband antenne minimal ist. Die verteilten Teilinduktivitäten und Kapa zitäten der Mäander werden dabei optimal genutzt, so dass die An tenne in mehreren Frequenzbändern zuverlässig betrieben werden kann. Durch Optimierung ist es möglich, die Mehrbandantenne bei spielsweise in Nähe ihrer ersten Resonanzfrequenz für eines der Zielfrequenzbänder, beispielsweise GSM, einzusetzen, während sie nahe ihrer zweiten Resonanzfrequenz so breitbandig arbeitet, dass damit ein Einsatz bei zwei weiteren Frequenzbändern, bei spielsweise PCN und PCS möglich ist.

Ein weiterer Vorteil der einstückig als Stanzbiegeteil gebildeten Mehrbandantenne besteht darin, dass eine Nennimpedanz von 50 Ohm problemlos realisierbar ist, so dass diese Antenne ohne zusätzli ches Anpassnetzwerk, das beim Stand der Technik erforderlich ist, betrieben werden kann. Dies gewährleistet, dass die erfindungsge mäß gebildete Antenne ohne die Verluste betrieben werden kann, die beim Stand der Technik durch Anpassungselemente unvermeidlich sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispiel haft näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Mehrbandantenne des erfindungs gemäßen Mobilfunkgeräts in Seitenaufrissansicht,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Mehrbandantenne des er findungsgemäßen Mobilfunkgeräts in Seitenaufrissansicht, und

Fig. 3 in Diagrammform den Reflexionsfaktor der Multibandantenne von Fig. 1, wobei die durch die Antenne abgedeckten Fre quenzbänder strichliert eingetragen sind.

In Fig. 1 ist eine Mehrbandantenne allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Bei der Mehrbandantenne 10 handelt es sich um ein einstückiges Stanz-Biegeteil, umfassend eine mäanderförmige Lei terstruktur mit einer ersten Mäander 11 und einer zweiten Mäander 12 und eine Kontaktfeder 13. Die beiden Mäander 11, 12 und die Kontaktfeder 13 sind relativ zueinander so angeordnet, dass sie sich in Abwicklung (in abgewickelter Gestalt) nicht überlappen. Die erste Mäander 11 ist ebenso wie die zweite Mäander 12 in Ab wicklung planar gebildet und diese beiden Mäander liegen abgewi ckelt in zwei seitlich versetzten Ebenen und sind über einen Ver bindungssteg 14 miteinander verbunden, der quer zu den Mäander ebenen verläuft. Die Kontaktfeder 13 ist im Bereich des Verbin dungsstegs 14 angeordnet und stellt eine Verlängerung dieses Stegs dar.

Die erste Mäander 11 umfasst ausgehend vom Verbindungssteg 14 ei nen ersten Mäanderteil 15 mit zwei zueinander parallel verlaufen den Arme 16 und 17. An den ersten Mäanderteil 15 schließt sich ein zweiter Mäanderteil 18 an, der zwei parallel zueinander sowie parallel zu den Armen 16, 17 des ersten Mäanderteils 15 verlaufe ne Arme 19 und 20 umfasst. Der zweite Mäanderteil 18 ist über ei nen Quersteg 21 mit dem ersten Mäanderteil 17 verbunden. An den zweiten Mäanderteil schließt sich verbunden über einen Quersteg 22 ein dritter Mäanderteil 23 an, der zwei zueinander sowie zu den vorausgenannten Armen 16, 17 und 19, 20 parallele Arme 24, 25 umfasst. An einen dritten Mäanderteil 23 schließt sich ein vier ter Mäanderteil 26 an, der mit dem vorausgehenden Mäanderteil 23 über einen Quersteg 27 verbunden ist und zwei Stege 28 und 29 um fasst, die zueinander sowie zu den vorausgehend genannten Armen parallel verlaufen. Über einen Quersteg 30 verbunden schließt sich an den vierten Mäanderteil 26 ein fünfter Mäanderteil 31 an, der wie die vorausgehenden Mäanderteile zwei Arme 32 und 33 in paralleler Ausrichtung umfasst. Der fünfte Mäanderteil 31 läuft in einen in Mäanderrichtung sich erstreckenden und um 90° ein wärts gebogenen Abschlusssteg 34 aus.

Der jeweils gegenseitige Abstand der fünf Mäanderteile 15, 18, 23, 26 und 31 ist ebenso unterschiedlich gewählt wie der Relativ abstand ihrer Arme 16, 17, 19, 20, 24, 25, 28, 29 und 32, 33. Diese Abstände und ihre Abfolge sind zugunsten des durch die An tenne abzudeckenden Frequenzbereichs optimiert.

Der zweite Mäander 12 ist weniger komplex aufgebaut als die erste Mäander 11 und umfasst einen einzigen Mäanderteil 35, der mit Ab stand über dem Abschlusssteg 34 der ersten Mäanderteil 11 zu lie gen kommt und zueinander sowie zu den Armen der ersten Mäander 11 parallel verlaufende Arme 36, 37 aufweist. Der Mäanderteil 35 ist durch ihren unteren Arm 36 über einen weiteren, langen Verbin dungssteg 38 mit der Kontaktfeder 13 und dem Verbindungssteg 14 verbunden.

Durch die mäanderförmige Leiterstruktur 11, 12 der Mehrbandanten ne 10 werden insgesamt drei Frequenzbereich festgelegt. Der dies bezügliche Reflexionsfaktor der Mehrbandantenne 10 ist in Fig. 3 mit durchgezogener Linie gezeigt und allgemein mit der Bezugszif fer 38 bezeichnet. Strichliert dargestellt und mit den Bezugszif fern 39, 40 und 41 bezeichnet sind die drei Frequenzbereiche bzw. -bänder der Mehrbandantenne 10 entsprechend dem EGSM-Band, dem PCN-Band und dem PCS-Band.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform der Mehrbandanten ne 10 von Fig. 1 gezeigt. Die in Fig. 2 gezeigte Mehrbandantenne 10' hat im wesentlichen clen gleichen Grundaufbau wie die Mehr bandantenne 10 von Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, dass die Mäander in Abwicklung nicht in Ebenen, sondern auf gekrümmten Flächen zu liegen kommen und mit dem Unterschied, dass die erste Mäander 11' nicht fünf, sondern lediglich drei Mäanderteile um fasst. Die zweite Mäander 12' hingegen ist entsprechend der ers ten Mäander 11 konfiguriert. Gleiche Elemente der Antenne 10' sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie bei der Antenne 10, weshalb sich einen nähere Erläuterung dieser Elemente erüb rigt. Ein weiterer Unterschied der Antenne 10' gegenüber der An tenne 10 ist, dass die Abstände ihrer Mäanderteile sowie die Ab stände der Arme der Mäanderteile unterschiedlich sind, so dass sich für die Antenne 10' ein anderer Reflexionsfaktor ergibt als für die Antenne 10.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend erläuterten zwei spe ziellen Ausführungsformen einer Mehrbandantenne beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung in beliebigen Mäanderstrukturen ver körpert sein, einschließlich zickzackförmiger Strukturen, solange diese Strukturen in Abwicklung als nicht überlappendes einstücki ges Stanzbiegeteil realisierbar sind.

Claims

1. Mobilfunkgerät mit einer Mehrbandantenne, die zumindest eine mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) und eine Kontaktfeder (13) zur Kontaktierung der Leiterstruktur (11, 12) mit einer Sen der/Empfangselektronik aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) und die Kontaktfeder (13) als in Abwicklung einander nicht überlappendes einstückiges Stanzbiegeteil gebildet sind.

2. Mobilfunkgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) zur Bereitstellung der Mehrbandfunktion der Antenne Mäander (11 und 12) unterschiedli cher Konfiguration umfasst.

3. Mobilfunkgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Mäander (11 und 12) nebeneinander angeordnet sind.

4. Mobilfunkgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mäander (11 und 12) eine unterschiedliche Anzahl und/oder Form von Mäanderteilen (15, 18, 23, 26, 31) umfassen.

5. Mobilfunkgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mäander (11 und 12) an einem Antennensig nal-Einspeisungs/Ausleitungspunkt über einen Verbindungssteg (14) miteinander verbunden sind.

6. Mobilfunkgerät mit einer Dreibandantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das einspeisungs/aus leitungspunktferne Ende einer ersten Mäander (11) die zweite Mäander (12) anschließt, und dass entlang einer Längsseite der ersten Mäander ein Verbindungssteg (38) zur zweiten Mäander (12) verläuft.

7. Mobilfunkgerät mit einer Dreibandantenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Mäander (11 und 12) auf eine erste Resonanzfrequenz abgestimmt ist, während die ande re Mäander breitbandiger auf eine zweite und eine dritte Reso nanzfrequenz abgestimmt ist.

8. Mobilfunkgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) in Abwicklung im wesentlichen planar gebildet ist.

9. Mobilfunkgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) in Abwicklung gewölbt gebildet ist.

10. Mobilfunkgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) insgesamt eine Nennimpedanz von 50 Ohm aufweist.