DE102004035548A1

DE102004035548A1 - Radio antenna structure for radiating or receiving various frequency bands has flat main antenna with current supply on circuit board and connected to earth, with parasitic flat antenna alongside it

Info

Publication number: DE102004035548A1
Application number: DE102004035548A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Oelschläger; Patrick Pan; Sheng-Gen Dr. Pan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-16

Abstract

A circuit board (CB) carries a radio wave coupling system (KS1). A flat rectangular main antenna (MA1) is formed near one edge of the circuit board and has a current supply connection (S1) and an earth connection (G1) on one short edge. A parasitic flat antenna (PE1) is formed on the circuit board adjacent to the main antenna and forms part of the antenna structure (AS1). The parasitic flat antenna is connected to earth (G2) via a concentrated electric impedance (LP1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenstruktur für mehrere Frequenzbänder mit mindestens einer als Flachantenne ausgebildeten Hauptantenne, die mit einer Stromspeisung auf einer Leiterplatine verbindbar ist, und mit mindestens einer an die Hauptantenne parasitär angekoppelten Flachantenne, die an die Masse der Leiterplatine angeschlossen ist.The The invention relates to an antenna structure for a plurality of frequency bands at least one formed as a flat antenna main antenna, with a power supply is connectable to a printed circuit board, and with at least one parasitically coupled to the main antenna flat antenna, which is connected to the ground of the printed circuit board.

Zum Beispiel ist aus der WO02/43182 eine sogenannte PIFA („Planar Inverted F-Antenna")-Antennenvorrichtung bekannt. Diese weist eine äußere, rahmenartige Planarantenne für zwei unabhängige Frequenzen auf, die an eine HF (Hochfrequenz)-Speisung angeschlossen ist. Diese äußere Planarantenne schließt eine innen angeordnete, rechteckförmige Antennenfläche ein, die an die äußere Planarantenne parasitär elektromagnetisch gekoppelt ist.To the Example is from WO02 / 43182 a so-called PIFA ("Planar Inverted F-Antenna ") - antenna device known. This has an outer, frame-like Planar antenna for two independent frequencies which is connected to an HF (radio frequency) power supply. This outer planar antenna includes an internally arranged, rectangular antenna surface, to the outer planar antenna parasitic is electromagnetically coupled.

In der EP 1 280 232 A1 ist lediglich eine linienförmige Antenne angegeben, in der mittig ein Impedanzelement zur Variation ihrer ersten und/oder zweiten Resonanzfrequenz eingefügt ist. Dabei ist die Antenne an ihrem einen Ende an den Speisungspunkt sowie an ihrem anderen Ende an die Masse eines plattenförmigen Leiters angeschlossen.In the EP 1 280 232 A1 only a line-shaped antenna is indicated, in the middle of an impedance element is inserted for varying their first and / or second resonant frequency. The antenna is connected at its one end to the feed point and at its other end to the mass of a plate-shaped conductor.

Die Antennenstruktur der US 6,452,551 B1 setzt sich aus einer gewundenen, d.h. mäanderförmigen bzw. linienförmigen, ersten Antenne für ein unteres Frequenzband sowie einer geradlinigen Stichleitung als zweites Antennenelement für ein oberes Frequenzband zusammen. Die Stichleitung ist über eine Kapazität an die gewundene, erste Antenne im Bereich deren Speisungspunktes angekoppelt.The antenna structure of the US 6,452,551 B1 is composed of a meandering, ie meandering or linear, first antenna for a lower frequency band and a straight stub line as a second antenna element for an upper frequency band. The stub line is coupled via a capacitance to the wound, first antenna in the region of the feed point.

Bei einer Antennenstruktur mit mindestens einer als Flachantenne ausgebildeten Hauptantenne für mindestens zwei Frequenzbänder und mindestens einer an diese parasitär angekoppelten Flachantenne für mindestens ein drittes Frequenzband kann eine Einstellung deren Antennenparameter, wie z.B. Resonanzfrequenzen und/oder Bandbreiten und/oder Antennenfläche, in der Praxis erschwert sein. Insbesondere kann eine Unterbringung im Gehäuse eines Funkkommunikationsgeräts aufgrund gewünschter kompakter Abmessungen und des damit einhergehenden Platzmangels kritisch sein. Diese Aufgabe lässt sich mit Hilfe einer Antennenstruktur der eingangs genannten Art dadurch lösen, dass zwischen der parasitären Flachantenne und der Masse der Leiterplatine mindestens eine konzentrierte elektrische Impedanz zwischenschaltbar ist.at an antenna structure with at least one designed as a flat antenna Main antenna for at least two frequency bands and at least one parasitically coupled to this flat antenna for at least a third frequency band can be a setting of their antenna parameters, such as. Resonant frequencies and / or bandwidths and / or antenna surface, in be difficult in practice. In particular, a housing in the case a radio communication device due to desired compact dimensions and the associated lack of space be critical. This task leaves with the help of an antenna structure of the type mentioned solve it, that between the parasitic Flat antenna and the mass of the printed circuit board at least one concentrated electrical impedance can be switched between.

Da sich durch die Hinzuschaltung mindestens einer konzentrierten elektrischen Impedanz zwischen der jeweiligen, parasitären Flachantenne und der Masse der Leiterplatine der elektrische Stromfluss auf der parasitären Flachantenne einstellen bzw. tunen lässt, können in einfacher und flexibler Weise ein oder mehrere Antennenparameter, wie z.B. Resonanzfrequenz und/oder Bandbreite, der parasitären Flachantenne verändert werden. Mit diesen in gewünschter Weise eingestellten Antennenparametern können dann Funksignale von der parasitären Flachantenne gesendet und/oder empfangen werden. Denn je nach gewähltem Wert der Impedanzbelastung durch die zusätzlich angekoppelte, konzentrierte, elektrische Impedanz lässt sich der elektrische Stromfluss auf der parasitären Flachantenne in gezielter Weise einstellen. Eine Veränderung von Form und Abmessungen der parasitären Flachantenne zur Herbeiführung geänderter Antennenparameter ist dabei nicht mehr erforderlich, weil eine entsprechende Anpassung der konzentrierten elektrischen Impedanz ausreicht, die elektrischen Stromverhältnisse auf der parasitären Flachantenne zu kontrollieren und damit deren Antennenparameter in gewünschter Weise zu beeinflussen sowie zu justieren. Aufwendige Werkzeugänderungen zum Ausstanzen und Biegen veränderter Anten nenformen, um bestimmte Antennenparameter einzustellen, wie dies bei herkömmlichen Antennenstrukturen ohne hinzugekoppelte Impedanz erforderlich ist, sind somit weitgehend vermieden.There by the addition of at least one concentrated electrical Impedance between the respective parasitic flat antenna and the ground the printed circuit board the electrical current flow on the parasitic flat antenna set or tune, can easily and flexibly one or more antenna parameters, such as. Resonant frequency and / or bandwidth, the parasitic flat antenna changed become. With these in desired Way set antenna parameters can then radio signals from the parasitic Flat antenna can be sent and / or received. Because depending on the chosen value the impedance load by the additionally coupled, concentrated, electrical impedance leaves the electric current flow on the parasitic flat antenna in more targeted Set way. A change of shape and dimensions of the parasitic flat antenna to bring about changed Antenna parameter is no longer required because a corresponding Adjusting the concentrated electrical impedance is sufficient electrical current conditions on the parasitic Flat antenna to control and thus their antenna parameters in desired Way to influence and adjust. Elaborate tool changes for punching and bending changed Antennas to set certain antenna parameters, such as at conventional Antenna structures without added impedance is required, are thus largely avoided.

Indem zwischen der parasitären Flachantenne und der Masse der Leiterplatine mindestens eine konzentrierte elektrische Impedanz eingefügt ist, lassen sich insbesondere die Abmessungen der parasitären Flachantenne in gezielter Weise gegenüber der bekannten Antennenstruktur der WO02/43182 A1 reduzieren. In Verallgemeinerung lassen sich mit Hilfe der konzentrierten elektrischen Impedanz, die an der parasitären Flachantenne zur Masse der Leiterplatine hin angekoppelt ist, die Dimensionen bzw. Abmessungen der parasitären Flachantenne in einfacher und zuverlässiger Weise an verschiedene räumliche Gegebenheiten anpassen. Dies erleichtert die Integration der erfindungsgemäßen Antennenstruktur im Gehäuse eines Funkkommunikationsgeräts unter einer Vielzahl von praktischen Gegebenheiten.By doing between the parasitic Flat antenna and the mass of the printed circuit board at least one concentrated electrical impedance inserted is, in particular, the dimensions of the parasitic flat antenna in a targeted way reduce the known antenna structure of WO02 / 43182 A1. In Generalization can be with the help of concentrated electric Impedance, the parasitic Flat antenna is coupled to the mass of the printed circuit board, the Dimensions or dimensions of the parasitic flat antenna in simple and reliable Way to different spatial conditions to adjust. This facilitates the integration of the antenna structure according to the invention in the case a radio communication device under a variety of practical conditions.

Die Erfindung betrifft auch eine Koppelstruktur mit mindestens einer Leiterplatine sowie mit mindestens einer daran angekoppelten, erfindungsgemäßen Antennenstruktur.The The invention also relates to a coupling structure having at least one Printed circuit board and at least one antenna structure according to the invention coupled thereto.

Die Erfindung betrifft auch ein Funkkommunikationsgerät mit mindestens einer Leiterplatine sowie mit mindestens einer daran angekoppelten Antennenstruktur für mehrere Frequenzbänder, wobei diese Antennenstruktur mindestens eine als Flachantenne ausgebildete Hauptantenne, die mit einer Stromspeisung auf der Leiterplatine verbunden ist, und mindestens eine an die Hauptantenne parasitär angekoppelte Flachantenne aufweist, die an die Masse der Leiterplatine angeschlossen ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen der parasitären Flachantenne und der Masse der Leiterplatine mindestens eine konzentrierte elektrische Impedanz zwischengeschaltet ist.The invention also relates to a radio communication device having at least one printed circuit board and at least one antenna structure coupled thereto for a plurality of frequency bands, said antenna structure having at least one main antenna designed as a flat antenna, which is connected to a power supply on the printed circuit board, and at least one parasitic to the main antenna coupled flat antenna which is connected to the ground of the printed circuit board, which is characterized in that between the parasitic flat antenna and the ground of the printed circuit board at least a concentrated electrical impedance is interposed.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.other Further developments of the invention are given in the dependent claims.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The Invention and its developments are described below with reference to Drawings closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematisch in Draufsicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenstruktur, die in einem vorgebbaren Höhenabstand zur Leiterplatine eines Funkkommunikationsgeräts angeordnet ist, 1 schematically in plan view a first embodiment of an antenna structure according to the invention, which is arranged at a predeterminable height distance to the printed circuit board of a radio communication device,

2 mit 4 jeweils schematisch in Draufsicht weitere Ausführungsvarianten von Antennenstrukturen, die nach dem erfindungsgemäßen Prinzip ausgebildet sind, und 2 With 4 each schematically in plan view further embodiments of antenna structures, which are formed according to the inventive principle, and

5 in schematischer Darstellung ein Funkkommunikationsgerät, in dessen Gehäuse z.B. die Antennenstruktur von 1 integriert ist. 5 in a schematic representation of a radio communication device, in whose housing, for example, the antenna structure of 1 is integrated.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of action are in the 1 With 5 each provided with the same reference numerals.

1 zeigt schematisch in Draufsicht einen Teil einer rechteckförmigen Leiterplatine CB zusammen mit einer ersten Antennenstruktur AS1 für ein Funkkommunikationsgerät, die nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist. Diese Antennenstruktur AS1 bildet zusammen mit der Leiterplatine CB eine Koppelstruktur KS1 zum Abstrahlen von Funksignalen, die im Gehäuse GH eines Funkkommunikationsgeräts MP1 untergebracht ist. 5 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung dieses Funkkommunikationsgerät MP1 mit einer derart integrierten Antennenstruktur AS1. 1 schematically shows in plan view a part of a rectangular printed circuit board CB together with a first antenna structure AS1 for a radio communication device, which is designed according to the inventive design principle. This antenna structure AS1 forms, together with the printed circuit board CB, a coupling structure KS1 for emitting radio signals, which is housed in the housing GH of a radio communication device MP1. 5 schematically shows a perspective view of this radio communication device MP1 with such an integrated antenna structure AS1.

Die Antennenstruktur AS1 von 1 weist eine im Wesentlichen rechteckförmige Flachantenne MA1 als Hauptantenne und ein davon separates, im Wesentlichen rechteckförmiges, parasitäres Flächenelement PE1 auf. Die Hauptantenne MA1 sowie diese parasitäre Flachantenne PE1 sind vorzugsweise weitgehend in derselben Lageebene in einem vorgebbaren Höhenabstand über der Leiterplatine CB angeordnet. Sie sind bezüglich ihren Längsseiten im Wesentlichen parallel zu den Längsrändern der Leiterplatine CB ausgerichtet. Ihre gedachte orthogonale Projektion auf die Bestückungsfläche der Leiterplatine liegt vorzugsweise innerhalb einer von den Längsseiten sowie Breitseiten der Leiterplatine begrenzten Bestückungsfläche. Die Hauptantenne MA1 sowie das parasitäre Flächenelement PE1 weisen jeweils eine schlank rechteckförmige Geometrieform auf. Die Hauptantenne MA1 hat insbesondere eine sogenannte PIFA („Planar Inverted F-Antenna")-Struktur. Sie ist hier im Ausführungsbeispiel von 1 an ihrer oberen Stirnseite an einem Hochfrequenz (RF) -Speisungspunkt S1 zur Stromzufuhr angeschlossen. Der Speisungspunkt S1 bildet also einen sogenannten RF-Signalport, d.h. „Radio Frequency"-Signalanschluss. Gleichzeitig ist die Hauptantenne MA1 an einem davon räumlich entfernten Kontakt mit der Masse G1 der Leiterplatine CB verbunden. Auf diese Weise lassen sich mit der Hauptantenne MA1 in zwei verschiedenen Frequenzbändern Funksignale abstrahlen, da sich auf ihr elektrische Ströme mit zwei verschiedenen Resonanzfrequenzen ausbreiten können.The antenna structure AS1 of 1 has a substantially rectangular flat antenna MA1 as a main antenna and a separate, substantially rectangular, parasitic surface element PE1. The main antenna MA1 and this parasitic flat antenna PE1 are preferably arranged largely in the same positional plane at a predeterminable height distance above the printed circuit board CB. They are aligned with respect to their longitudinal sides substantially parallel to the longitudinal edges of the printed circuit board CB. Your imaginary orthogonal projection on the mounting surface of the printed circuit board is preferably within a limited by the long sides and broad sides of the printed circuit board assembly area. The main antenna MA1 and the parasitic surface element PE1 each have a slim rectangular geometry shape. In particular, the main antenna MA1 has a so-called PIFA ("Planar Inverted F-Antenna") structure 1 at its upper end side at a high frequency (RF) supply point S1 connected to the power supply. The feeding point S1 thus forms a so-called RF signal port, ie "Radio Frequency" signal terminal At the same time, the main antenna MA1 is connected to a ground remote contact with the ground G1 of the printed circuit board CB radiate radio signals from different frequency bands, as they can propagate electrical currents at two different resonance frequencies.

Das parasitäre Flächenelement PE1 ist räumlich getrennt von der Hauptantenne MA1 angeordnet. Es ist im Wesentlichen parallel zur Hauptantenne MA1 ausgerichtet. Im Unterschied zur Hauptantenne MA1 ist das parasitäre Flächenelement PE1 nicht aktiv, d.h. direkt an einen Speisungspunkt zur Zufuhr von elektromagnetischer Leistung angeschlossen, sondern mit der Masse G2 der Leiterplatine CB über eine konzentrierte elektrische Impedanz LP1 passiv kontaktiert. Anders betrachtet ist also zwischen der parasitären Flachantenne PE1 und dem zwei ten Massepunkt G2 der Leiterplatine CB die konzentrierte elektrische Impedanz LP1 eingefügt bzw. zwischengeschaltet. Diese konzentrierte elektrische Impedanz LP1 umfasst mindestens einen elektrischen Kondensator und/oder mindestens eine elektrische Induktivität. Vorzugsweise ist sie als elektrisches Anpassungsnetzwerk aus einer Vielzahl von elektrischen Bauelementen wie z.B. elektrischen Spulen, Kondensatoren, elektrischen Widerständen, usw. ausgebildet.The parasitic surface element PE1 is spatial arranged separately from the main antenna MA1. It's essentially aligned parallel to the main antenna MA1. In contrast to the main antenna MA1 is the parasitic surface element PE1 not active, i. directly to a feeding point for feeding connected by electromagnetic power, but with the Ground G2 of the PCB CB over Passively contacted a concentrated electrical impedance LP1. In other words, between the parasitic flat antenna PE1 and the two th Ground point G2 of the printed circuit board CB the concentrated electric Impedance LP1 inserted or interposed. This concentrated electrical impedance LP1 comprises at least one electrical capacitor and / or at least an electrical inductance. Preferably, it is as an electrical matching network of a Variety of electrical components such as e.g. electric coils, Capacitors, electrical resistors, etc. formed.

Die parasitäre Flachantenne PE1 ist lediglich elektromagnetisch, d.h. passiv an die Hauptantenne MA1 angekoppelt. Auf ihr kann deshalb ebenfalls ein elektrischer Strom zum Fließen kommen, mit der sich in einem dritten Frequenzband Funksignale abstrahlen und/oder empfangen lassen. Zusätzlich oder unabhängig hiervon lässt sich ggf. auch die Bandbreite des ihr zugeordneten Frequenzbandes und/oder der mindestens zwei Frequenzbänder der von der Hauptantenne MA1 abgestrahlten Funksignale in gezielter Weise einstellen. Dadurch, dass nun an mindestens einer Stelle der Fläche der parasitären Antenne PE1 mindestens eine konzentrierte, d.h. insbesondere diskrete, elektrische Impedanz wie z.B. LP1 angekoppelt und mit der Masse der Leiterplatine CB verbunden ist, lässt sich eine Feinabstimmung des auf ihr zum Fließen kommenden elektrischen Stromes vornehmen. Durch diese Einstellmöglichkeit des elektrischen Stromes auf der parasitären Flachantenne PE1 mit Hilfe der zusätzlich hinzugefügten, konzentrierten elektrischen Impedanz ist eine Steuermöglichkeit zur gezielten Veränderung des elektrischen Stromes auf der parasitären Flachantenne PE1 bereitgestellt. Es ist insbesondere eine Feinjustierung bzw. ein Tuning des elektrischen Stromes auf der parasitären Flachantenne PE1 mit Hilfe der hinzu geschalteten, elektrischen Impedanz LP1 dahingehend möglich, ein oder mehrere Antennenparameter wie z.B. Resonanzfrequenz, Bandbreite, Abmessungen der Antennenstruktur kontrolliert einzustellen. Insbesondere kann die ursprüngliche Dimensionierung, vorzugsweise die Fläche der konzentrierten, d.h. insbesondere diskreten, elektrischen Impedanz reduziert werden. Es ist also ein Opti mierungsprozess hinsichtlich der Abmessungen der parasitären Flachantenne PE1 mit Hilfe der an ihr zusätzlich angekoppelten, konzentrierten elektrischen Impedanz LP1 ermöglicht. Insbesondere kann durch die zusätzliche Ankopplung der konzentrierten elektrischen Impedanz LP1 zwischen einer Kontaktstelle an der Fläche der parasitären Antenne PE1 und der Masse G2 der Leiterplatine CB die Fläche der parasitären Flachantenne PE1 gegenüber einer Antennenstruktur AS1 verkleinert werden, bei der die zusätzliche, konzentrierte elektrische Impedanz LP1 fehlt. Da mit Hilfe der zusätzlich hinzugeschalteten, konzentrierten elektrischen Impedanz LP1 der elektrische Stromfluss auf der parasitären Flachantenne PE1 und ggf. damit einhergehend durch elektromagnetische Koppeleffekte sogar auch der elektrische Stromfluss auf der Hauptantenne MA1 in definierter Weise steuerbar ist, lässt sich in vorteilhafter Weise ggf. sogar die Gesamtfläche reduzieren, die durch die Hauptantenne MA1 sowie die daran parasitär angekoppelte Flachantenne PE1 ohne konzentrierte elektrische Impedanz LP1 belegt wäre.The parasitic flat antenna PE1 is only electromagnetically, ie passively coupled to the main antenna MA1. An electric current can therefore also flow on it, with which radio signals can be emitted and / or received in a third frequency band. Additionally or independently thereof, the bandwidth of the frequency band assigned to it and / or the at least two frequency bands of the radio signals radiated from the main antenna MA1 can also be adjusted in a targeted manner. Characterized in that now at least one concentrated, ie in particular discrete, electrical impedance such as LP1 coupled to at least one point of the surface of the parasitic antenna PE1 and with the mass of the printed circuit board CB ver is tied, can be a fine-tuning of the flowing on her electric current make. By this adjustment of the electric current on the parasitic flat antenna PE1 with the aid of the additionally added, concentrated electrical impedance control is provided for the targeted change of the electric current on the parasitic flat antenna PE1. In particular, a fine adjustment or a tuning of the electric current on the parasitic flat antenna PE1 with the aid of the added electrical impedance LP1 is possible to set one or more antenna parameters such as resonance frequency, bandwidth, dimensions of the antenna structure controlled. In particular, the original dimensioning, preferably the area of the concentrated, ie in particular discrete, electrical impedance can be reduced. It is therefore an opti mierungsprozess with respect to the dimensions of the parasitic flat antenna PE1 using the additionally coupled to her, concentrated electrical impedance LP1 allows. In particular, by the additional coupling of the concentrated electrical impedance LP1 between a contact point on the surface of the parasitic antenna PE1 and the ground G2 of the printed circuit board CB, the area of the parasitic planar antenna PE1 can be reduced in relation to an antenna structure AS1 in which the additional, concentrated electrical impedance LP1 is missing. Since, with the aid of the additionally added, concentrated electrical impedance LP1, the electric current flow on the parasitic flat antenna PE1 and, if necessary, along with electromagnetic coupling effects even the electric current flow on the main antenna MA1 can be controlled in a defined manner, advantageously even possibly reduce the total area occupied by the main antenna MA1 and the parasitically coupled flat antenna PE1 without concentrated electrical impedance LP1.

2 zeigt in schematischer Draufsicht eine zweite Antennenstruktur AS2, die gegenüber der Antennenstruktur AS1 von 1 abgewandelt ist. Die Leiterplatte CB ist dabei der zeichnerischen Einfachheit halber weggelassen worden. Die Hauptantenne der zweiten Antennenstruktur AS2 entspricht der Hauptantenne MA1 von 1, während die parasitäre Flachantenne PE1 nun zwei Kontaktierungen G4 und G5 zur Masse der Leiterplatine CB aufweist. Während die elektrische Kontaktierung G4 zur Masse der Leiterplatine CB durch eine direkte, elektrische Leitung ohne zusätzliche konzentrierte Impedanz gebildet ist, ist in die elektrische Leitung der elektrischen Massekontaktierung G5 zusätzlich eine konzentrierte elektrische Impedanz LP2 eingefügt. Die elektrische Impedanz LP2 ist also in die elektrische Kontaktierungsleitung zwischen der parasitären Flachantenne PE1 und dem Massepunkt G5 eingekoppelt. Beide Massepunkte G4 und G5 sind mit den Rändern der parasitären Flachantenne PE1 an verschiedenen Stellen verbun den. Vorzugsweise kann somit als parasitäre Flachantenne ein planes Flächenstück aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Metall, vorgesehen sein. Selbstverständlich können die beiden Massekontaktierungen G4 und G5 auch an irgendwelchen anderen Stellen der Fläche der parasitären Flachantenne PE1 angebracht sein. Sind beispielsweise die elektrischen Massekontaktierungen innerhalb der von den Außenrändern der parasitären Flachantenne PE1 eingeschlossenen Fläche vorgesehen, so sind separate Kontaktfedern anstelle von elektrischen Leitungen zweckmäßig. 2 shows a schematic plan view of a second antenna structure AS2, compared to the antenna structure AS1 of 1 modified. The circuit board CB has been omitted for the sake of simplicity of drawing. The main antenna of the second antenna structure AS2 corresponds to the main antenna MA1 of FIG 1 while the parasitic flat antenna PE1 now has two contacts G4 and G5 to the ground of the printed circuit board CB. While the electrical contact G4 to the ground of the printed circuit board CB is formed by a direct electrical line without additional concentrated impedance, in the electrical line of the electrical ground contact G5 additionally a concentrated electrical impedance LP2 is inserted. The electrical impedance LP2 is thus coupled into the electrical contacting line between the parasitic flat antenna PE1 and the ground point G5. Both ground points G4 and G5 are verbun with the edges of the parasitic flat antenna PE1 at different locations. Preferably, therefore, a planar patch of electrically conductive material, in particular metal, can be provided as a parasitic planar antenna. Of course, the two ground contacts G4 and G5 may also be attached to any other locations of the surface of the parasitic flat antenna PE1. If, for example, the electrical ground contacts are provided within the area enclosed by the outer edges of the parasitic flat antenna PE1, separate contact springs instead of electrical lines are expedient.

Die Antennenstrukturen AS1, AS2 der 1, 2 können vorzugsweise als Flächenstücke aus einem planen Flächenelement herausgestanzt werden, für das ein elektrisch leitfähiges Material, insbesondere Metall, gewählt ist. In der Praxis kann es darüber hinaus zweckmäßig sein, das jeweilige, konzentrierte elektrische Impedanzelement auf der Leiterplatine, insbesondere der sogenannten PCB-Platine des jeweiligen Funkkommunikationsgeräts anzubringen. Die Antennenstruktur AS2 von 2 unterscheidet sich von der Antennenstruktur AS1 von 1 dadurch, dass die Antennenstruktur AS1 einen Massekontakt weniger an der parasitären Flachantenne als die Antennenstruktur AS2 von 2 hat. Die Antennenstruktur AS2 zeichnet sich gegenüber der Antennenstruktur AS1 von 1 dadurch aus, dass sie flexibler einsetzbar ist und eine bessere Antennenleistungscharakteristik aufweist. Insbesondere kann sie zur Abstrahlung von Funksignalen auf drei verschiedenen Frequenzen ausgelegt sein.The antenna structures AS1, AS2 of 1 . 2 can preferably be punched out as surface pieces from a planar surface element, for which an electrically conductive material, in particular metal, is selected. In practice, it may also be appropriate to attach the respective concentrated electrical impedance element on the printed circuit board, in particular the so-called PCB board of the respective radio communication device. The antenna structure AS2 of 2 differs from the antenna structure AS1 of 1 in that the antenna structure AS1 has a ground contact less at the parasitic flat antenna than the antenna structure AS2 of FIG 2 Has. The antenna structure AS2 is distinguished from the antenna structure AS1 by 1 in that it is more flexible and has a better antenna performance. In particular, it can be designed for the emission of radio signals at three different frequencies.

3 zeigt schematisch in Draufsicht eine dritte Antennenstruktur AS3, die auf dem erfindungsgemäßen Prinzip der zusätzlichen Ankopplung mindestens einer konzentrierten elektrischen Impedanz an das jeweilig vorhandene, parasitäre Antennenelement basiert. Die Antennenstruktur AS3 eignet sich zur Abstrahlung von Funksignalen vorzugsweise in drei verschiedenen Frequenzbereichen. Ihre Hauptantenne MA3 ist durch eine im Wesentlichen rechteckförmige Rahmenstruktur gebildet, die im Bereich einer ihrer vier Ecken eine Lücke aufweist. Sie setzt sich somit im Wesentlichen aus vier streifenförmigen Flächenelementen zusammen, die an einer Stelle ihrer Längserstreckung einen Durchlass aufweisen. Hier im Ausführungsbeispiel von 3 hat die Hauptantenne MA3 im Bereich ihrer rechten, unteren Ecke einen Durchbruch bzw. eine Lücke. Der Hauptantenne MA3 lassen sich somit zwei Resonanzfrequenzen zuordnen. Innerhalb der rechteckförmigen Fläche, die von der Hauptantenne MA3 eingerahmt ist, ist eine parasitäre Flachantenne PE3 angeordnet, so dass sich insgesamt eine verschachtelte Antennenstruktur ergibt. Die parasitäre Flachantenne PE3 ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Sie ist in erster Annäherung in der Mitte der Innenfläche positioniert, die von der rahmenförmigen Hauptantenne MA3 umschlossen ist. Die parasitäre Flachantenne PE3 dient dazu, Funksignale auf einer dritten Resonanzfrequenz abzustrahlen und/oder zu empfangen. 3 schematically shows in plan view a third antenna structure AS3, which is based on the inventive principle of the additional coupling of at least one concentrated electrical impedance to the respective existing parasitic antenna element. The antenna structure AS3 is suitable for the emission of radio signals, preferably in three different frequency ranges. Its main antenna MA3 is formed by a substantially rectangular frame structure, which has a gap in the region of one of its four corners. It is thus composed essentially of four strip-shaped surface elements which have a passage at one point of their longitudinal extent. Here in the embodiment of 3 MA3 has a breakthrough or gap in the area of its lower right corner. The main antenna MA3 can thus be assigned two resonance frequencies. Within the rectangular area, which is framed by the main antenna MA3, a parasitic flat antenna PE3 is arranged, so that the overall result is a nested antenna structure. The parasitic flat antenna PE3 is preferably formed substantially rectangular. It is positioned in first approximation in the middle of the inner surface, which is enclosed by the main frame-shaped antenna MA3. The parasitic flat antenna PE3 serves to radiate and / or receive radio signals at a third resonance frequency.

In der Praxis kann nun gegebenenfalls die Innenfläche, die von der rahmenartigen Hauptantenne MA3 der verschachtelten Antennenstruktur AS3 eingeschlossen ist, für die dortige Unterbringung der parasitären Flachantenne PE3 zu gering sein. Dann kann durch die zusätzliche Ankopplung einer konzentrierten elektrischen Impedanz LP3 an die parasitäre Flachantenne PE3 eine gezielte Beeinflussung des elektrischen Stromes auf der parasitären Flachantenne PE3 dahingehend erreicht werden, dass deren Fläche für die gewünschte dritte Resonanzfrequenz in gewünschter Weise reduziert werden kann und somit ihre Integration in die Innenfläche der Hauptantenne MA3 überhaupt ermöglicht ist. Die konzentrierte elektrische Impedanz LP3 ist hier im Ausführungsbeispiel von 3 in die elektrische Verbindungsleitung zwischen dem Außenrand der parasitären Flachantenne PE3 und einem elektrischen Massepunkt G7 der Leiterplatine CB eingefügt. Die konzentrierte elektrische Impedanz LP3 ist also zwischen der parasitären Flachantenne PE3 und dem Massepunkt G7 eingekoppelt, um die Fläche der parasitären Flachantenne PE3 zu reduzieren, die eigentlich ur sprünglich ohne dieses zusätzliche Impedanzelement zur Einstellung der gewünschten, dritten Resonanzfrequenz erforderlich wäre.In practice, the inner surface enclosed by the frame-shaped main antenna MA3 of the interleaved antenna structure AS3 may now be too small for the placement of the parasitic planar antenna PE3 there. Then, by the additional coupling of a concentrated electrical impedance LP3 to the parasitic flat antenna PE3, a targeted influencing of the electric current on the parasitic flat antenna PE3 can be achieved in such a way that its area for the desired third resonant frequency can be reduced in the desired manner and thus its integration into the inner surface of the main antenna MA3 is possible at all. The concentrated electrical impedance LP3 is here in the embodiment of 3 inserted in the electrical connection line between the outer edge of the parasitic flat antenna PE3 and an electrical ground point G7 of the printed circuit board CB. The concentrated electrical impedance LP3 is thus coupled between the parasitic flat antenna PE3 and the ground point G7 in order to reduce the area of the parasitic flat antenna PE3, which would originally be required without this additional impedance element for setting the desired, third resonant frequency.

Die 4 zeigt schließlich eine sogenannte „Quad-Band"-Antenne, d.h. eine Antennenstruktur AS4 für vier verschiedene Frequenzen, zum Abstrahlen und/oder Empfangen von Funksignalen. Die Leiterplatte CB ist dabei der zeichnerischen Einfachheit halber weggelassen worden. Sie umfasst dabei die Antennenstruktur AS3 von 3 und ist jetzt zusätzlich um eine zweite, parasitäre Flachantenne PE5 erweitert. Diese zweite parasitäre Flachantenne PE5 ist außerhalb der Hauptantenne MA3 der Antennenstruktur AS3 angeordnet. Sie setzt sich aus zwei rechtwinklig zueinander stehenden Streifenelementen zusammen und umgibt eine Breitseite sowie einen Teil der Längsseite der Hauptantenne MA3. Dabei verbleibt eine Längslücke bzw. ein Längsspalt LS53 zwischen der zweiten parasitären Flachantenne PE5 und der Hauptantenne MA3. Die vierte Antennenstruktur AS4 weist also die Hauptantenne MA3 sowie zwei parasitäre Flachantennen PE3 und PE5 auf. Der Hauptantenne MA3 sind zwei verschiedene Resonanzfrequenzen zugeordnet, während den beiden parasitären Flachantennen PE3 und PE5 zwei weitere Resonanzfrequenzen zugeteilt sind. Die zweite parasitäre Flachantenne PE5 ist an einer Stelle ihrer Außenberandung über eine elektrische Kontaktierungsleitung an einen Massepunkt G9 der Leiterplatine CB angeschlossen. An einer davon verschiedenen Stelle ihrer Außenberandung ist die parasitäre Flachantenne PE5 an einen zweiten Massepunkt G11 der Leiterplatine CB mittels einer elektrischen Verbindungsleitung angeschlossen, in die zusätzlich eine konzentrierte elektrische Impedanz LP5 eingefügt ist. Durch diese zusätzliche Impedanz LP5 lässt sich ebenfalls wie für die innere, parasitäre Flachantenne PE3 eine Reduzierung der Abmaße der äußeren parasitären Flachantenne PE5, d.h. insbesondere ihrer Fläche, bewirken. Genauso wie für innere Flachantenne lässt sich zusätzlich oder unabhängig hiervon durch die Variierung der Werte der hinzugeschalteten Impedanz die Resonanzfrequenz und/oder die Bandbreite der äußeren parasitären Flachantenne und/oder Hauptantenne einstellen bzw. steuern.The 4 Finally, Figure 4 shows a so-called "quad-band" antenna, ie an antenna structure AS4 for four different frequencies, for radiating and / or receiving radio signals The printed circuit board CB has been omitted for the sake of simplicity 3 and is now additionally extended by a second, parasitic flat PE5 antenna. This second parasitic flat antenna PE5 is arranged outside the main antenna MA3 of the antenna structure AS3. It is composed of two mutually perpendicular strip elements and surrounds a broad side and a part of the longitudinal side of the main antenna MA3. In this case, a longitudinal gap or a longitudinal gap LS53 remains between the second parasitic flat antenna PE5 and the main antenna MA3. The fourth antenna structure AS4 thus has the main antenna MA3 and two parasitic flat antennas PE3 and PE5. The main antenna MA3 are assigned two different resonance frequencies, while the two parasitic flat antennas PE3 and PE5 are assigned two further resonance frequencies. The second parasitic flat antenna PE5 is connected at one point of its outer boundary via an electrical contacting line to a ground point G9 of the printed circuit board CB. At a different location on its outer boundary, the parasitic flat antenna PE5 is connected to a second ground point G11 of the printed circuit board CB by means of an electrical connection line into which a concentrated electrical impedance LP5 is additionally inserted. As a result of this additional impedance LP5, it is likewise possible, as for the inner parasitic flat antenna PE3, to reduce the dimensions of the outer parasitic flat antenna PE5, ie in particular of its surface. In the same way as for inner flat antennas, the resonance frequency and / or the bandwidth of the outer parasitic flat antenna and / or main antenna can be adjusted or controlled additionally or independently thereof by varying the values of the added impedance.

Zusammenfassend betrachtet kann mit Hilfe der zusätzlichen Zwischenschaltung mindestens einer konzentrierten elektrischen Impedanz zwischen mindestens einer Stelle der jeweiligen parasitären Flachantenne und der Masse der Leiterplatine die Größe, insbesondere Fläche dieser parasitären Flachantenne reduziert und/oder die Bandbreiten der verschiedenen Frequenzen der Antennenstruktur insgesamt verändert, vorzugsweise erhöht werden. Die jeweilige, konzentrierte elektrische Impedanz umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Kondensatoren und/oder elektrische Spulen. Ein Kondensator kann vorzugsweise durch zwei parallel zueinander angeordnete, planare Platten gebildet sein. Als elektrische Spule kann vorzugsweise ein Stück Draht verwendet sein. Durch die zusätzliche Hinzufügung bzw. Ankopplung mindestens einer konzentrierten elektrischen Impedanz an die jeweilige, parasitäre Flachantenne kann vorzugsweise deren ursprüngliche Größe, d.h. Fläche in signifikanter Weise für ein bestimmtes Betriebsfrequenzband reduziert werden. Auf diese Weise ist mehr Platz im Gehäuse in Bereichen innerhalb der jeweiligen Antennenstruktur oder außerhalb der resultierenden Antennenstruktur vorhanden. Dadurch lassen sich weitere Bauelemente bzw. Komponenten wie z.B. eine Digitalkamera im Bereich der Antennenstruktur im Gehäuse des jeweiligen Funkkommunikationsgeräts unterbringen. Der zusätzlich geschaffene Raum kann also für eine Vielzahl anderer Komponenten und für andere Zwecke im jeweiligen Funkkommunikationsgerät, insbesondere Mobilfunkgerät benutzt werden. So kann beispielsweise ein Teil des zusätzlich gewonnenen Antennenvolumens als Lautsprecherkapselvolumen oder zur Unterbringung sonstiger Komponenten benutzt werden. Zusätzlich oder unabhängig hiervon kann die Resonanzfrequenz der durch die hinzugeschaltete konzentrierte Impedanz belasteten, parasitären Flachantenne in vorteilhafter Weise dadurch justiert bzw. gezielt eingestellt werden, dass die Werte der elektrischen Kondensatoren und/oder elektrischen Spulen dieser konzentrierten Impedanz verändert werden. Dies ist eine einfache Möglichkeit, die verschiedenen Resonanzfrequenzen der Mehrfrequenzantenne, die insgesamt aus verschiedenen Stücken von Flachantennen resultiert, in einfacher und zuverlässiger Weise zu tunen bzw. einzustellen. Dies ist ein Vorteil insbesondere dann, wenn verschiedene RF („Radio Frequency")-Komponenten mit Antennen von verschiedenen Herstellern zu einer gemeinsamen Antennenstruktur zusammengebaut werden. Insbesondere ist eine Antennenstruktur für mehrere verschiedene Frequenzen bereitgestellt, die durch die zusätzlich Ankopplung mindestens einer konzentrierten Impedanz an die jeweilige, parasitäre Flachantenne hinsichtlich ihrer Gesamtfläche verkleinerbar ist.In summary, with the aid of the additional interposition of at least one concentrated electrical impedance between at least one point of the respective parasitic planar antenna and the mass of the printed circuit board reduces the size, in particular surface of this parasitic planar antenna and / or changes the bandwidths of the different frequencies of the antenna structure as a whole, preferably increased become. The respective concentrated electrical impedance preferably comprises one or more capacitors and / or electrical coils. A capacitor may preferably be formed by two planar plates arranged parallel to one another. As electrical coil may preferably be used a piece of wire. The additional addition or coupling of at least one concentrated electrical impedance to the respective parasitic flat antenna may preferably reduce its original size, ie area, in a significant manner for a specific operating frequency band. In this way, there is more space in the housing in areas within the respective antenna structure or outside the resulting antenna structure. As a result, further components or components such as a digital camera in the field of antenna structure in the housing of the respective radio communication device can be accommodated. The additionally created space can thus be used for a variety of other components and for other purposes in each radio communication device, in particular mobile device. For example, a portion of the additionally obtained antenna volume may be used as speaker capsule volume or for accommodating other components. Additionally or independently thereof, the resonant frequency of the parasitic flat antenna loaded by the added concentrated impedance can advantageously be adjusted by adjusting the values of the electrical capacitors and / or electri be changed in this coil concentrated impedance. This is a simple way to tune the various resonance frequencies of the multi-frequency antenna, which results in total from different pieces of flat antennas, in a simple and reliable manner. This is an advantage in particular if different radio frequency components are combined with antennas from different manufacturers to form a common antenna structure, In particular, an antenna structure for a plurality of different frequencies is provided by additionally coupling at least one concentrated impedance the respective parasitic flat antenna can be reduced in terms of its total area.

Auf diese Weise kann die Fläche, die durch die jeweilige, parasitäre Flachantenne der Antennenstruktur belegt wird, derart reduziert werden, dass die Antennenstruktur insgesamt auch bei sehr kompakten Gehäuseabmessungen des jeweiligen Funkkommunikationsgeräts in diesem Platz sparend untergebracht werden kann. Im Vergleich zu herkömmlichen parasitären Flachantennen kann die impedanzbelastete, parasitäre Flachantenne hinsichtlich ihrer Abmessungen, insbesondere Fläche sehr klein gemacht werden. Dadurch wird von ihr weniger Platz im Inneren des Gehäuses des jeweiligen Funkkommunikationsgeräts beansprucht. Dieser frei werdende Volumenbereich kann für die Integration anderer Bauteile oder Komponenten des Funkkommunikationsgeräts wie z.B. für den Einbau einer Digitalkamera oder eines Lautsprechers innerhalb der oder im Nahbereich der Antennenstruktur benutzt werden.On this way, the area, by the respective, parasitic Flat antenna of the antenna structure is occupied, so reduced be that the overall antenna structure even with very compact housing dimensions of the respective radio communication device in this space saving can be accommodated. Compared to conventional parasitic flat antennas can the impedance loaded, parasitic flat antenna in terms their dimensions, especially area can be made very small. This will give you less space inside the case of the respective radio communication device claimed. This released volume range can be used for integration other components or components of the radio communication device such as e.g. for the Installation of a digital camera or a loudspeaker within the or in the vicinity of the antenna structure.

Claims

Antenna structure (AS1) for a plurality of frequency bands with at least one main antenna (MA1) designed as a flat antenna, which can be connected to a power supply (S1) on a printed circuit board (CB), and with at least one flat antenna (PE1) parasitically coupled to the main antenna (MA1) , which is connectable to the ground (G2) of the printed circuit board (CB), characterized in that between the parasitic flat antenna (PE1) and the ground (G2) of the printed circuit board (CB) at least one concentrated electrical impedance (LP1) is interchangeable.

Antenna structure according to Claim 1, characterized that the concentrated electrical impedance (LP1) at least one electrical capacitor and / or at least one electrical inductance.

Antenna structure according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the parasitic Flat antenna (PE2) at least two different points to ground (G4, G5) is connected.

Antenna structure according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the main antenna (MA1) and the parasitic flat antenna (PE1) are formed by two, substantially rectangular surface elements, which are positioned substantially parallel to each other.

Antenna structure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the parasitic flat antenna (PE3, PE5) within and / or outside the structure of the main antenna (MA3) is arranged.

Coupling structure (KS1) with at least one printed circuit board (CB) and at least one antenna structure coupled thereto (AS1) according to any one of the preceding claims.

Radio communication device (MP1) with at least one Printed circuit board (CB) and at least one connected thereto Antenna structure (AS1) for several Frequency bands, wherein this antenna structure (AS1) at least one formed as a flat antenna Main antenna (MA1), with a power supply (S1) on the printed circuit board (CB), and at least one to the main antenna (MA1) parasitic coupled flat antenna (PE1) which is connected to the mass (G2) the printed circuit board is connected, in particular according to one of the preceding Claims, characterized in that between the parasitic flat antenna (PE1) and the mass (G2) of the printed circuit board (CB) at least one concentrated electrical impedance (LP1) is interposed.