DE102005047418A1

DE102005047418A1 - Dualband-Antenneneinrichtung, drahtlose Datenübertragungseinrichtung sowie Radiofrequenz-Chip

Info

Publication number: DE102005047418A1
Application number: DE102005047418A
Authority: DE
Inventors: Shyh-Tirng Fang
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2025-10-01
Also published as: TWI246226B; US7362286B2; DE102005047418B4; TW200612613A; US20060082506A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dualband-Antenneneinrichtung, die in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband betrieben werden kann. Die Einrichtung umfasst einen ersten Strahlungskörper und einen zweiten Strahlungskörper. Der erste Strahlungskörper bildet eine einzelne Bahn mit zumindest zwei abgewinkelten Abschnitten aus. Ein Abschnitt des zweiten Strahlungskörpers ist parallel zu einem Abschnitt des ersten Strahlungskörpers unter einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Außerdem betrifft die Erfindung eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung sowie einen Radiofrequenz-Chip mit einer darin integrierten Dualband-Antenneneinrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenneneinrichtung bzw. Antenne, insbesondere eine Dualband-Antenneneinrichtung (Dual Band), eine Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung sowie einen Radiofrequenz-Chip mit einer solchen Antenneneinrichtung.

Die Entwicklungsziele beim Design von persönlichen mobilen Datenübertragungseinrichtungen oder drahtlosen Datenendgeräten konzentrieren sich auf ein geringes Gewicht, eine flache Ausführung, ein kompaktes Profil und eine gute Datenübertragungsqualität. Wenn man Mobiltelefone als Beispiel nimmt, so dominieren kleine, schnittige Modelle mit guter Datenübertragungsqualität und geringen Kosten.

Gegenwärtig verwenden die meisten persönlichen mobilen Datenübertragungseinrichtungen oder drahtlosen Datenendgeräte, wie beispielsweise Mobiltelefone, freiliegende Drahtantennen. Die freiliegende Drahtantenne steht von der Oberfläche des Mobiltelefons vor, so dass das äußere Erscheinungsbild des Mobiltelefons nicht attraktiv ist und das Vorstehen der Antenne für ein Herumtragen des Mobiltelefons unzweckmäßig ist. Außerdem sind die Kosten für freiliegende Antennen höher als die Kosten für Flächenantennen (plane antenna). Außerdem ist das Design von freiligenden Antennen für Mobiltelefone, die in zwei Frequenzbändern oder mehreren Frequenzbändern betrieben werden, komplizierter und erfordert für einen gemeinsamen Betrieb eine Schaltung zur Impedanzanpassung.

Die Erfindung ist auf eine Dualband-Antenneneinrichtung gerichtet, die das Design einer polygonartigen Flächenantenne aufgreift. Ein solches Design ermöglicht eine einfache Anpassung der Resonanzeigenschaften bzw. Resonanzkennlinien der Dualband-Antenne, verringert die Zeit zur Feinabstimmung der Antennenkennlinien und verbessert den Produktdurchsatz.

Die Erfindung ist ferner gerichtet auf eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung, die eine Dualband-Antenneneinrichtung gemäß der Erfindung verwendet, die innerhalb der drahtlosen Datenübertragungseinrichtung vorgesehen ist, um so ein flexibles Design, ein ansprechendes äußeres Erscheinungsbild und geringere Kosten als bei Verwendung von freiliegenden Antennen zu erzielen.

Die Erfindung ist ferner gerichtet auf einen Radiofrequenz-Chip ((RF-Chip), der mittels Halbleiterprozessen hergestellt wird, um eine Dualband-Antenneneinrichtung gemäß der Erfindung und eine Radiofrequenz-Schaltungseinheit in einen einzelnen Chip zu integrieren, so dass Hersteller den RF-Chip zur Herstellung von kompakten drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen mit geringem Gewicht verwenden können.

Eine Dualband-Antenneneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband betrieben werden. Die Dualband-Antenneneinrichtung umfasst einen ersten Strahlungskörper und einen zweiten Strahlungskörper. Der erste Strahlungskörper weist eine einzelne Bahn, insbesondere Leiterbahn, bzw. einen einzelnen Leitweg mit zumindest zwei abgewinkelten Abschnitten auf. Die einzelne Bahn des Strahlungskörpers weist ein erstes Ende zum Speisen eines Signals in den ersten Strahlungskörper sowie ein zweites Ende zum Verbinden des zweiten Strahlungskörpers auf. Ein Abschnitt des zweiten Strahlungskörpers ist parallel und beabstandet zu dem ersten Strahlungskörper vorgesehen, und zwar unter einem vorbestimmten Abstand.

Eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Merkmal auf dass die erfindungsgemäße Dualbandantenne verwendet wird. Die drahtlose Datenübertragungseinrichtung umfasst ein Radiofrequenz-Modul (RF-Modul) zum Verarbeiten eines RF-Signals und eine mit dem RF-Modul verbundene Dualband-Antenneneinrichtung, um das in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband betriebene bzw. gesendete RF-Signal zu empfangen oder zu senden. Die Dualband-Antenneneinrichtung umfasst einen ersten Strahlungskörper und einen zweiten Strahlungskörper. Der erste Strahlungskörper weist eine einzelne Bahn bzw. einen einzelnen Leitweg mit zumindest zwei abgewinkelten Abschnitten auf. Die einzelne Bahn des Strahlungskörpers weist ein erstes Ende zum Speisen eines Signals in den ersten Strahlungskörper und ein zweites Ende zum Verbinden des zweiten Strahlungskörpers auf. Ein Abschnitt des zweiten Strahlungskörpers ist parallel und beabstandet zu dem ersten Strahlungskörper vorgesehen, und zwar unter einem vorbestimmten Abstand.

Ein Radiofrequenz-Chip (RF-Chip) gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Merkmal auf, dass die erfindungsgemäße Dualband-Antenne in einen einzelnen Chip integriert ist. Der RF-Chip umfasst ein Substrat, eine RF-Schaltungseinheit, die auf dem RF-Chip zum Verarbeiten eines RF-Signals vorgesehen ist, sowie eine Dualband-Antenneneinrichtung, die mit der RF-Schaltungseinheit zum Empfangen oder Senden des in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband betriebenen bzw. gesendeten RF-Signals verbunden ist. Die Dualband-Antenneneinrichtung umfasst einen ersten Strahlungskörper und einen zweiten Strahlungskörper. Der erste Strahlungskörper weist eine einzelne Bahn bzw. einen einzelnen Leitweg mit zumindest zwei abgewinkelten Abschnitten auf. Die einzelne Bahn des Strahlungskörpers weist ein erstes Ende zum Speisen eines Signals in den ersten Strahlungskörper sowie ein zweites Ende zum Verbinden des zweiten Strahlungskörpers auf. Ein Abschnitt des zweiten Strahlungskörpers ist parallel und beabstandet zu dem ersten Strahlungskörper vorgesehen, und zwar unter einem vorbestimmten Abstand.

Figurenübersicht
Die nachfolgende ausführliche Beschreibung erfolgt in beispielhafter Weise und soll die Erfindung nicht nur auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränken, was man am Besten anhand der beigefügten Zeichnungen verstehen wird, worin:
1a und 1b Darstellungen sind, die zwei Ausführungsbeispiele für Dualband-Antenneneinrichtungen gemäß der Erfindung zeigen;
2a und 2b Darstellungen sind, die weitere zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dualband-Antenneneinrichtungen zeigen;
3a bis 3c Darstellungen sind, die drei weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dualband-Antenneneinrichtungen zeigen;
4 ein Diagramm ist, das den Frequenzgang der Dualband-Antenneneinrichtungen gemäß den 3a bis 3c zeigt;
5 eine Darstellung ist, die eine weitere Dualband-Antenneneinrichtung zeigt, die auf der in der 3a beschriebenen Struktur beruht;
6 ein Diagramm ist, das Kurven zeigt, die jeweils den Frequenzgang der auf der 5 basierenden Dualband-Antenneneinrichtung ohne und mit den dritten Leiterbahnen zeigt;
7 eine Darstellung ist, die eine weitere Dualband-Antenneneinrichtung zeigt, die auf der in der 3a beschriebenen Struktur beruht;
8 eine Darstellung ist, die eine weitere Dualband-Antenneneinrichtung zeigt, welche Merkmale der anhand der 5 und 7 beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert;
9a eine Darstellung ist, die ein Ausführungsbeispiel für eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung zeigt, die die erfindungsgemäßen Dualband-Antenneneinrichtungen verwendet;
9b eine Darstellung ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel einer drahtlosen Datenübertragungseinrichtung zeigt, die die erfindungsgemäße Dualband-Antenneneinrichtung verwendet;
10 eine Darstellung ist, die eine Dualband-Antenneneinrichtung zeigt, die entlang von Falzlinien F1 und F2 unter vorbestimmten Winkeln abgewinkelt ist;
11a und 11b Darstellungen sind, die Radiofrequenz-Chips zeigen, die Dualband-Antenneneinrichtungen gemäß Ausfürungsbeispielen der Erfindung verwenden.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend erfolgt in beispielhafter Weise eine ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung.
Die 1a ist eine Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dualband-Antenneneinrichtung zeigt. Die Dualband-Antenneneinrichtung 10, die in einem ersten Frequenzband und in einem zweiten Frequenzband betrieben werden kann, umfasst einen ersten Strahlungskörper R1 mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, eine Signal-Einspeisungsstelle F, die auf bzw. an dem ersten Ende des ersten Strahlungskörpers R1 vorgesehen ist, um in den ersten Strahlungskörper R1 Signale einzuspeisen, sowie einen zweiten Strahlungskörper R2, der mit dem zweiten Ende des Strahlungskörpers R1 verbunden ist. Der erste Strahlungskörper R1 weist eine einzelne Bahn bzw. einen einzelnen Leitweg auf, mit einer Mehrzahl von abgewinkelten Abschnitten (bzw. Wendestellen), die bzw. der aus einer Mehrzahl von ersten Leiterbahnen besteht. Beispielsweise sind sechs erste Leiterbahnen (path conductor) R1₁ ~ R1₆, die sich jeweils in unterschiedliche Richtungen erstrecken, miteinander verbunden, um die einzelne Bahn bzw. den einzelnen Leitungsweg des ersten Strahlungskörpers R1 mit fünf abgewinkelten Abschnitten T1 ~ T5 zu bilden. Der zweite Strahlungskörper R2 ist mit dem zweiten Ende des ersten Strahlungskörpers R1 verbunden, das heißt mit der ersten Leiterbahn R1₆.
Der zweite Strahlungskörper R2 weist ebenfalls eine einzelne Bahn, insbesondere Leiterbahn, bzw. einen einzelnen Leitungsweg auf und kann aus nur einer zweiten Leiterbahn R2₁ ausgebildet sein, wie in der 1 gezeigt, oder aus einer Mehrzahl von zweiten Leiterbahnen R2₁ ~ R2₃, die miteinander verbunden sind, wie in der 1b gezeigt. In der 1b erstrecken sich die zweiten Leiterbahnen R2₁ – R2₃ jeweils in unterschiedliche Richtungen. Ein Abschnitt des zweiten Strahlungskörpers R2, beispielsweise die zweite Leiterbahn R2₁, ist parallel und beabstandet unter einem vorbestimmten Abstand D zu der ersten Leiterbahn R1₁ vorgesehen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der bestimmte Abstand D vorzugsweise weniger als 0,05λ₁, wobei λ₁ die Wellenlänge ist, die der Zentralfrequenz (nachfolgend auch als erste Resonanzfrequenz bezeichnet) des ersten Frequenzbands entspricht. Die erste Resonanzfrequenz hängt von der Länge des ersten Strahlungskörpers R1 ab, das heißt von der Gesamtlänge der ersten Leiterbahnen R1₁ ~ R1₆. Die Länge des ersten Strahlungskörpers R1 beträgt im Wesentlichen λ₁/4. Außerdem hängt die Zentralfrequenz des zweiten Frequenzbands (nachfolgend auch als zweite Resonanzfrequenz bezeichnet) von der Gesamtlänge des ersten und zweiten Strahlungskörpers R1 und R2 ab, das heißt in der 1a von der Gesamtlänge der ersten Leiterbahnen R1₁ ~ R1₆ und der zweiten Leiterbahn R2₁. Außerdem existiert eine gewisse Beziehung, insbesondere proportionale Beziehung, zwischen der ersten Resonanzfrequenz und der zweiten Resonanzfrequenz und diese hängt von dem vorbestimmten Abstand D ab. Folglich kann der Entwickler die zweite Resonanzfrequenz durch Anpassen des vorbestimmten Abstands D und der Länge des zweiten Strahlungskörpers R2 beeinflussen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Resonanzfrequenz im Wesentlichen gleich dem 1,5 ~ 2,5 -fachen der ersten Resonanzfrequenz.
Die 2a und 2b sind Darstellungen, die zwei weitere Ausführungsbeispiele für Dualband-Antenneneinrichtungen gemäß der Erfindung zeigen. In der 2a bzw. 2b umfasst die Dualband-Antenne 20 einen ersten Strahlungskörper 21 mit drei ersten Leiterbahnen 21₁ bis 21₃ , die miteinander verbunden sind, um so eine einzelne Bahn bzw. einen einzelnen Weg mit zwei abgewinkelten Abschnitten, t1 und t2, zu bilden. Ein zweiter Strahlungskörper 22 mit einer zweiten Leiterbahn 22₁ , die parallel zu der ersten Leiterbahn 21₁ ist, ist ebenfalls ausgebildet. Eine Signaleinspeisungsstelle F ist auf dem ersten Ende des ersten Strahlungskörpers 21 vorgesehen und der zweite Strahlungskörper 22 verbindet mit dem zweiten Ende des ersten Strahlungskörpers 21. In vergleichbarer Weise sind die erste Leiterbahn 21₁ und die zweite Leiterbahn 22₁ unter einem Abstand D von weniger als 0,05 λ₁ zueinander beabstandet.
Die 3a bis 3c sind Darstellungen, die drei weitere Ausführungsbeispiele für Dualband-Antenneneinrichtungen gemäß der Erfindung zeigen. Der erste Strahlungskörper 31 einer beliebigen der drei Dualband-Antenneneinrichtungen 30 in den 3a bis 3c ist auf vier ersten Leiterbahnen 31₁ ~ 31₄ ausgebildet, die eine einzelne Bahn bzw. einen einzelnen Weg mit drei abgewinkelten Abschnitten t1 ~ t3 bilden. In der 3a bzw. 3b weist der zweite Strahlungskörper 32 lediglich eine zweite Leiterbahn 32₁ auf. In der 3c weist der zweite Strahlungskörper 32 zwei zweite Leiterbahnen 32₁ und 32₂ auf. Die erste Resonanzfrequenz f₁ der Dualband-Antenneneinrichtung 30 kann in dem GSM-900-Band (etwa 880 ~ 960 MHz) betrieben werden und deshalb ist die Länge des ersten Strahlungskörpers 31 so ausgelegt, dass diese etwa λ₁/4 beträgt, wobei λ₁ die zu 900 MHz entsprechende Wellenlänge von ist. Außerdem ändert sich die zweite Resonanzfrequenzen f₂, f'₂ oder f''₂ in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Abstand d₁, d₂ bzw. d₃ sowie von der Länge des zweiten Strahlungskörpers 32. Irgendeine der zweiten Resonanzfrequenz f₂, f'₂ und f''₂ ändert sich von dem 1,5-fachen bis 2,5-fachen der ersten Resonanzfrequenz f₁. Außerdem ist der vorbestimmte Abstand d₁, d₂ und d₃ kleiner als 0,05 λ₁.
Die 4 ist ein Diagramm, das den Frequenzgang der Dualband-Antenneneinrichtungen der 3a bis 3c zeigt. Die ersten und zweiten Resonanzfrequenzen der Dualband-Antenneneinrichtungen in den 3a bis 3c betragen (f₁, f₂), (f₁, f'₂) bzw. (f₁, f''₂). Die 4 zeigt übersichtlich, dass die erste Resonanzfrequenz f₁ beinahe unabhängig von der Lage und der Länge des zweiten Strahlungskörpers 32 ist.
In den 3a bis 3c beträgt der Abstand zwischen der zweiten Leiterbahn 32₁ und der ersten Leiterbahn 31₁ , d₁, d₂ bzw. d₃, wenn man annimmt, dass gilt: d₁ > d₂ und d₂ = d₃. Im Hinblick auf die 4 ist klar, dass sich die zweiten Resonanzfrequenzen f₂, f'₂ und f''₂ mit der Lage und der Länge des zweiten Strahlungskörpers 32 ändern. Wenn beispielsweise der vorbestimmte Abstand zwischen der ersten Leiterbahn 31₁ und der zweiten Leiterbahn 32₁ von d₁ auf d₂ abnimmt, nimmt die zweite Resonanzfrequenz von f₂ auf f'₂ ab. Falls die vorbestimmten Abstände d₂ und d₃ gleich sind und wenn die Länge des zweiten Strahlungskörpers 32 vergrößert wird, beispielsweise von einem Zustand mit nur einer zweiten Leiterbahn 32₁ (vgl. 3b) zu einem Zustand mit zwei zweiten Leiterbahnen 32₁ und 32₂ (vgl. 3c), nimmt außerdem die zweite Resonanzfrequenz der Dualband-Antenneneinrichtung von f'₂ auf f''₂ ab. Aus Experimenten weiß man, dass sich die zweite Resonanzfrequenz (f₂, f'₂ oder f''₂) innerhalb des Bereichs von dem 1,5-fachen bis 2,5-fachen der ersten Resonanzfrequenz f₁ ändert. Deshalb kann die Dualband-Antenneneinrichtung gemäß der Erfindung in dem GSM-900-Band und dem DCS-1800-Band durch geeignete Auslegung des ersten und zweiten Strahlungskörpers betrieben werden.
Die 5 ist eine Darstellung, die eine weitere Dualband-Antenneneinrichtung zeigt, die auf dem in der 3a beschriebenen Aufbau beruht. In der 5 umfasst die Dualband-Antenneneinrichtung außerdem eine dritte Leiterbahn 50, die sich senkrecht von der ersten Leiterbahn 31₁ des ersten Strahlungskörpers 31 erstreckt. Die dritte Leiterbahn 50 ist beabstandet unter einem Abstand zu der ersten Leiterbahn 31₄ vorgesehen, was zu einer dritten Resonanzfrequenz f₃ führt. Die Dualband-Antenneneinrichtung kann für DCS 1800 MHz und PCS 1900 MHz oder für ISM 2400 MHz betrieben werden, wenn die dritte Resonanzfrequenz f₃ in die Nähe der zweiten Resonanzfrequenz f₂ eingestellt wird.
In der 6 repräsentieren die Kurven 61, 62 bzw. 63 den Frequenzgang der Dualband-Antenneneinrichtung, die auf der 5 beruht, ohne die dritte Leiterbahn und mit dritten Leiterbahnen einer Länge von 25 mm bzw. 30 mm. Im Hinblick auf die Kurven 61 bis 63 sind die erste und zweite Resonanzfrequenz f₁ und f₂, die das Resonanzverhalten des Hauptkörpers der Dualband-Antenneneinrichtung bestimmen, unabhängig von der Länge der Leiterbahn 50. Die dritte Resonanzfrequenz f₃ und f'₃ nimmt jedoch in Abhängigkeit von der Länge der dritten Leiterbahn 50 ab.
Die 7 ist eine Darstellung, die eine weitere Dualband-Antenneneinrichtung zeigt, die auf dem in der 3a beschriebenen Aufbau beruht. In der 7 umfasst die Dualband-Antenneneinrichtung außerdem einen Masseleiter 70, der sich von der ersten Leiterbahn 31₁ des ersten Strahlungskörpers 31 aus erstreckt. Das Ende G des Masseleiters 70 verbindet mit einer Erdung bzw. Masseebene, die beispielsweise auf einer gedruckten Leiterplatine (PCB) vorgesehen ist und zur Impedanzanpassung der ersten und zweiten Resonanzbetriebsart der Dualband-Antenneneinrichtung dient und ein Abstimmungsnetzwerk ersetzt, das auf der gedruckten Leiterplatine vorgesehen ist, ohne dass die Betriebsbandbreite beeinträchtigt wird.
Die 8 ist eine Darstellung, die eine weitere Dualband-Antenneneinrichtung zeigt, welche die Merkmale der in den 5 und 7 beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert. Diese Dualband-Antenneneinrichtung kann in mehreren Bändern und mit großer Bandbreite betrieben werden.
Sämtliche Ausführungsbeispiele für die Dualband-Antenneneinrichtung, die vorstehend beschrieben wurden, können bei drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise bei persönlichen mobilen Datenendgeräten zur Datenübermittlung (GSM-, PCS-, WCDMA-Mobiltelefonen etc.), sowie bei anderen kleinen Datenübermittlungsvorrichtungen.
Die 9 ist eine Darstellung, die eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung zeigt, welche die beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dualband-Antenneneinrichtungen verwendet. Die drahtlose Datenübertragungseinrichtung 9 umfasst eine Leiterplatine (PCB), ein Radiofrequenz-Modul (RF) 92, das auf der Leiterplatine 90 vorgesehen ist, um Radiofrequenzsignale zu verarbeiten, ein Basisband-Modul (BB) 94, das auf der Leiterplatine 90 vorgesehen ist, um Daten und verwandte Steuersignale zu verarbeiten, ein Strommanagement-Modul, um die Stromversorgung und die Bereitstellung von elektrischer Energie für das RF-Modul 92 und das Basisband-Modul 94 zu steuern, sowie eine Dualband-Antenneneinrichtung 98, welche das RF-Modul 92 über eine Signaleinspeisungsstelle F und eine Ausgangsstelle der Leiterplatine 90 verbindet, um Funksignale, die in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband betrieben bzw. übermittelt werden, zu empfangen oder zu senden.
In der 9a verwendet die drahtlose Datenübertragungseinrichtung 9 die in der 3 beschriebene Antenneneinrichtung als Beispiel für die Dualband-Antenneneinrichtung 98, diese ist jedoch nicht darauf beschränkt. Eine beliebige Dualband-Antenneneinrichtung mit Merkmalen, die in den 1a, 1b, 2a, 2b, 2c, 3a ~ 3c, 5, 7 und 8 beschrieben wurden, können bei der drahtlosen Datenübertragungseinrichtung 9 gemäß der 9 eingesetzt werden, was jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im Detail beschrieben ist. Die 9b ist eine Darstellung, die eine weitere drahtlose Datenübertragungseinrichtung zeigt, die eine Dualband-Antenneneinrichtung 99 mit einem ähnlichen Aufbau zu demjenigen, der in der 8 beschrieben ist, verwendet. Ein Masseleiter der Dualband-Antenne 99 weist ein Ende G auf, das mit einer Masseebene bzw. Erdungsebene 95 verbunden ist, die auf der Leiterplatine 90 vorgesehen ist.
Die Dualband-Antenneneinrichtungen, die bei drahtlosen Datenübertragungseinrichtungen eingesetzt werden, können unabhängige Bauelemente darstellen, wie in den 9a und 9b gezeigt, oder können auf der Leiterplatine 90 unter Verwendung von Druck- und Ätzprozessen ausgebildet sein.
Aufgrund der Tendenz, dass immer kompaktere, leichtere drahtlose Datenübertragungseinrichtungen entwickelt werden, muss das äußere Erscheinungsbild einer Dualband-Antenneneinrichtung modifiziert werden, um die Gerätegröße zu verringern, um die Leiterplatine an den Innenbauraum der drahtlosen Datenübertragungseinrichtung anzupassen, ohne das Leistungsverhalten zu beeinträchtigen. Beispielsweise sind der erste und zweite Strahlungskörper einer Dualband-Antenneneinrichtung entlang von zumindest einer Falzlinie unter einem vorbestimmten Winkel abgewinkelt, so dass die Dualband-Antenneneinrichtung in zumindest zwei Abschnitte auf zwei unterschiedlichen Ebenen mit dem dazwischen ausgebildeten vorbestimmten Winkel unterteilt ist, und so dass das äußere Erscheinungsbild der Dualband-Antenneneinrichtung so modifiziert ist, dass diese dreidimensional geformt ist. Beispielsweise sind der erste und zweite Strahlungskörper einer Dualband-Antenneneinrichtung entlang von zumindest zwei Falzlinien um zwei Winkel abgewinkelt, um so die Dualband-Antenneneinrichtung in zumindest drei Abschnitte auf drei unterschiedlichen Ebenen zu unterteilen, wobei zwischen zwei dieser Ebenen der entsprechende Winkel dazwischen ausgebildet ist. Die 10 ist eine Darstellung, die eine Dualband-Antenneneinrichtung 100 zeigt, die entlang der Falzlinien F1 und F2 unter im Wesentlichen rechten Winkeln abgewinkelt ist. In der 10 ist der Abschnitt zwischen den Falzlinien F1 und F2 im Wesentlichen senkrecht zu der Leiterplatine (PCB) 101; sämtliche der anderen Abschnitte der Dualband-Antenneneinrichtung sind parallel zu der Leiterplatine 101 und erstrecken sich hin zu der Leiterplatine 101. Obwohl die Höhe der abgewinkelten Dualband-Antenneneinrichtung 100 größer ist, ist die Fläche der abgewinkelt ausgebildeten Dualband-Antenneneinrichtung 100, die entlang der selben Ebene der Leiterplatine 101 vorgesehen ist, geschlitzt und ist deshalb die abgewinkelte Dualband-Antenneneinrichtung 100 für eine kompakte drahtlose Datenübertragungseinrichtung mit geringem Gewicht mit den vorgeschriebenen Eigenschaften geeignet.
Die Dualband-Antenneneinrichtung und das RF-Modul, das von einer drahtlosen Datenübertragungseinrichtung verwendet wird, stellen zwei unabhängige Bauelemente dar, die jeweils in einem Hochfrequenz-Band betrieben werden. Die Dualband-Antenneneinrichtung verbindet das RF-Modul durch direkte Kontaktierung, durch eine Lötverbindung, einen Steckverbinder oder dergleichen. Die Störimpedanz der Schaltung kann das Leistungsverhalten des RF-Moduls beeinträchtigen, wenn dieses in einem Hochfrequenz-Band betrieben wird, und deshalb beeinträchtigt die Störimpedanz an der Verbindung zwischen der Antenneneinrichtung und dem RF-Modul das Leistungsverhalten der drahtlosen Datenübertragungseinrichtung. Falls die Dualband-Antenneneinrichtung und das RF-Modul in einen einzigen Chip integriert werden, ist deshalb die Verbindung der Antenneneinrichtung und des RF-Moduls einstückig ausgebildet, um so die Störimpedanz und Unterschiede der Impedanz zwischen unterschiedlichen Chips zu reduzieren.
Die 11a und 11b sind Darstellungen, die Radiofrequenz-Chips (RF) zeigen, die Dualband-Antenneneinrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung verwenden. In der 11a umfasst der RF-Chip ein Substrat 110, eine Radiofrequenz-Schaltungseinheit 111, die auf dem Substrat 110 zur Verarbeitung von Funksignalen vorgesehen ist, sowie eine Dualband-Antenneneinrichtung 112, die auf dem Substrat 110 vorgesehen ist und mit der RF-Schaltungseinheit 111 verbunden ist, um Funksignale, die in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband übermittelt werden, zu empfangen oder zu senden.
Die in der 3a beschriebene Dualband-Antenneneinrichtung wird als ein Ausführungsbeispiel von dem RF-Chip gemäß der 11a verwendet, wenngleich die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Eine beliebige Dualband-Antenneneinrichtung mit Markmalen, die in den 1a, 1b, 2a, 2b, 3a ~ 3c, 5, 7 und 8 beschrieben wurden, können bei dem RF-Chip gemäß der 11a eingesetzt werden. Die Merkmale der vorgenannten Dualband-Antenneneinrichtungen werden aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht weiter beschrieben. Die Dualband-Antenneneinrichtung 112 und die RF-Schaltungseinheit 111 werden mittels Halbleiterprozessen auf dem Substrat 110 hergestellt. Wie ebenfalls in der 11b gezeigt, kann die RF-Schaltungseinheit 111 zunächst auf dem Substrat 110 ausgebildet werden, dann kann eine Isolationsschicht 113 über der RF-Schaltungseinheit 111 ausgebildet werden, und schließlich wird die Dualband-Antenneneinrichtung 112 oberhalb der Isolationsschicht 113 ausgebildet, um so die RF-Schaltung über eine Kontaktstelle 115 zu kontaktieren bzw. zu verbinden.
Wenngleich die Erfindung in beispielhafter Weise und anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Vielmehr soll diese zahlreiche Modifikationen und ähnliche Anordnungen, wie diese dem Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sein werden, mit abdecken. Deshalb soll dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche die breitestmögliche Auslegung zuteil werden, um sämtliche solcher Modifikationen und vergleichbaren Anordnungen mit zu umfassen.

Claims

Dualband-Antenneneinrichtung, die in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband betreibbar ist, mit: einem ersten Strahlungskörper (R1), der aus einer ersten einzelnen Leiterbahn mit zumindest zwei abgewinkelten Abschnitten (R1₁ – R1₆) ausgebildet ist, mit einem ersten Ende (F), um ein Signal in den ersten Strahlungskörper einzuspeisen, und einem zweiten Ende; und einem zweiten Strahlungskörper (R2), der mit dem zweiten Ende des ersten Strahlungskörpers (R1) verbunden ist und der parallel und beabstandet zu einem Abschnitt des ersten Strahlungskörpers unter einem vorbestimmten Abstand vorgesehen ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Abstand weniger als 0,05 λ beträgt und λ die Wellenlänge ist, die der Zentralfrequenz des ersten Frequenzbands entspricht.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zentralfrequenz des ersten Frequenzbands von der Länge des ersten Strahlungskörpers (R1) abhängt.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zentralfrequenz des zweiten Frequenzbands von den Gesamtlängen des ersten und zweiten Strahlungskörpers abhängt.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Zentralfrequenz des zweiten Frequenzbands von dem vorbestimmten Abstand (D) abhängt.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zentralfrequenz des zweiten Frequenzbands in einem gewissen Verhältnis zu der Zentralfrequenz des ersten Frequenzbands steht.
Dualband-Antenneneinrichtung nach Anspruch 6, bei der das gewisse Verhältnis von dem vorbestimmten Abstand (D) abhängt.
Dualband-Antenneneinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Zentralfrequenz des zweiten Frequenzbands das 1,5-fache bis 2,5-fache der Zentralfrequenz des ersten Frequenzbands ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste Strahlungskörper (R1) eine Mehrzahl von ersten Leiterbahnen (R1₁ – R1₆) umfasst, die sich jeweils in unterschiedliche Richtungen erstrecken; und bei der der zweite Strahlungskörper (R2) aus einer zweiten einzelnen Leitenbahn ausgebildet ist, mit zumindest einer zweiten Leiterbahn (R2₁), die parallel zu einer der ersten Leiterbahnen vorgesehen ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach Anspruch 9, bei der der zweite Strahlungskörper (R2) eine Mehrzahl von zweiten Leiterbahnen aufweist, die sich jeweils in unterschiedliche Richtungen erstrecken und die zweite einzelne Leiterbahn ausbilden.
Dualband-Antenneneinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die erste Leiterbahn, die mit dem ersten Ende des ersten Strahlungskörpers verbunden ist, und die zweite Leiterbahn, die mit dem zweiten Ende des ersten Strahlungskörpers verbunden ist, parallel und unter dem vorbestimmten Abstand (D) zueinander beabstandet vorgesehen ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Substrat (110), um darauf den ersten und zweiten Strahlungskörper mit Hilfe eines Druck- oder Ätzprozesses bereit zu stellen.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine dritte Leiterbahn, die mit dem ersten Strahlungskörper verbunden ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach Anspruch 13, bei der sich die dritte Leiterbahn senkrecht von der ersten Leiterbahn erstreckt, die mit dem ersten Ende des ersten Strahlungskörpers verbunden ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen Masseleiter, der mit dem ersten Strahlungskörper verbunden ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach Anspruch 15, bei der der Masseleiter mit dem ersten Ende des ersten Strahlenkörpers verbunden ist.
Dualbahn-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste und zweite Strahlungskörper wahlweise entlang einer Falzlinie unter einem vorbestimmten Winkel abgewinkelt sind, so dass die Dualband-Antenneneinrichtung in zwei Abschnitte auf zwei unterschiedlichen Ebenen unterteilt ist, zwischen denen der vorbestimmte Winkel ausgebildet ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste und zweite Strahlungskörper wahlweise entlang von zwei Falzlinien unter vorbestimmten Winkeln abgewinkelt sind, so dass die Dualband-Antenneneinrichtung in drei Abschnitte auf drei unterschiedlichen Ebenen unterteilt ist, wobei zwischen jeweils zwei Ebenen der entsprechende vorbestimmte Winkel ausgebildet ist.
Dualband-Antenneneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste und zweite Strahlungskörper wahlweise entlang von zwei Falzlinien abgewinkelt ist, so dass die Dualband-Antenneneinrichtung in einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt auf drei unterschiedlichen Ebenen unterteilt ist; wobei die Ebenen des ersten und zweiten Abschnittes parallel zueinander sind und die Ebene des dritten Abschnittes unter einem vorbestimmten Winkel in Bezug zu den Ebenen des ersten und zweiten Abschnittes geneigt ist.
Drahtlose Datenübertragungseinrichtung, mit einer Dualband-Antenneneinrichtung zum Empfangen und Senden eines Funksignals, das in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband betrieben bzw. übermittelt wird, wobei die Dualband-Antenneneinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Radiofrequenz-Chip mit: einem Substrat (110); einer Dualband-Antenneneinrichtung (112), die auf dem Substrat vorgesehen ist, um ein Funksignal, das in einem ersten Frequenzband und einem zweiten Frequenzband betrieben bzw. übermittelt wird, zu empfangen und zu senden; wobei die Dualband-Antenneneinrichtung (112) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildet ist.
Radiofrequenz-Chip nach Anspruch 21, wobei der erste und zweite Strahlungskörper (R1, R2) auf dem Substrat durch Halbleiterprozessierung ausgebildet sind.
Radiofrequenz-Chip nach Anspruch 21 oder 22, weiterhin umfassend eine dritte Leiterbahn, die mit dem ersten Strahlungskörper verbunden ist.
Radiofrequenz-Chip nach einem der Ansprüche 21 bis 23, weiterhin umfassend einen Masseleiter, der mit dem ersten Strahlungskörper verbunden ist.
Radiofrequenz-Chip nach Anspruch 24, wobei der Masseleiter mit dem ersten Ende des ersten Strahlungskörpers verbunden ist.