DE102006007452B4 - Kombinationsantenne mit mehreren Zuleitungspunkten - Google Patents

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Abstract

Eine Kombinationsantenne, aufweisend: ein erstes elektro-magnetisches Strahlungselement, das zum Arbeiten in einem ersten Frequenzband abgestimmt ist, wobei das erste elektro-magnetische Strahlungselement abgestimmt ist, um Radiofrequenzsignale in dem ersten Frequenzband zu empfangen und zu senden, und wobei das erste elektro-magnetische Strahlungselement an einen ersten Zuleitungspunkt angeschlossen ist; ein zweites elektro-magnetisches Strahlungselement, das zum Arbeiten in einem zweiten Frequenzband abgestimmt ist, wobei das zweite elektro-magnetische Strahlungselement abgestimmt ist, um Radiofrequenzsignale in dem zweiten Frequenzband zu empfangen und zu senden, und wobei das zweite elektro-magnetische Strahlungselement an einen zweiten Zuleitungspunkt angeschlossen ist; eine gemeinsame Struktur, die durch das erste elektro-magnetische Strahlungselement und das zweite elektro-magnetische Strahlungselement gemeinsam verwendet wird, wobei die gemeinsame Struktur eine gemeinsame Antennenstruktur, eine gemeinsame Befestigungsstruktur und eine gemeinsame Erdungsstruktur aufweist, wobei die gemeinsame Erdungsstruktur eine flexible, leitende Folie aufweist, wobei die flexible, leitende Folie ein gemeinsames Erdungspotential für das erste elektro-magnetische Strahlungselement, das zweite elektro-magnetische Strahlungselement und ein Informationsverarbeitungssystem bereitstellt, und wobei das erste elektro-magnetische Strahlungselement und das zweite elektro-magnetische Strahlungselement in einer dreidimensionalen Anordnung sich mit den Strahlungsenden jeweils überlappen.

Description

  • Hintergrund
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Informationsverarbeitungssysteme und insbesondere auf Antennensysteme, die bei drahtloser Kommunikation verwendet werden.
  • Mehrere technologische Standards können für den Gebrauch in drahtlosen Kommunikationsnetzwerken angewandt werden. Zum Beispiel sind IEEE 802.11, BlueTooth, Global System for Mobile Communications (GSM) und Infrared Data Association (IrDA) weithin akzeptierte Standards für drahtlose Kommunikation. Unabhängig vom verwendeten Standard arbeiten drahtlose Geräte typischerweise in einem bestimmten vordefinierten Frequenzspektrum.
  • Jedes Sendegerät innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssystems umfasst typischerweise eine oder mehrere Antennen, um Signale zu empfangen und/oder zu senden. Die speziellen Typen von Antennen oder Antennensystemen, die innerhalb eines IHS eingesetzt werden, sind für jede drahtlose Anwendung angepasst und hängen im Allgemeinen von Faktoren ab wie etwa dem Kommunikationsstandard, Frequenzbereich, Datendurchsatz, Entfernung, Leistungsniveau, minimale Kriterien für die Qualität des Dienstes (Quality of Service, QOS) und ähnliche andere.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Anordnung für mehrere Antennen innerhalb eines tragbaren Computersystems entsprechend dem Stand der Technik. Allgemein sind alle Antennen optimiert, um innerhalb eines Randes der Plastikumhüllung des tragbaren Computersystems zu arbeiten. Der ausgewählte Ort für die mehreren Antennen kann die Antennenleistung beeinflussen. Zum Beispiel können Antennen, die oben auf der Flüssigkristallanzeigeeinheit (LCD) angebracht sind, eine bessere Leistung liefern, verglichen mit Antennen, die auf einer der beiden Seiten oder der Unterseite der LCD-Anzeigeeinheit angebracht sind. Da tragbare Computer typischerweise separate Antennen für jede drahtlose Funktion einsetzen, kann das Hinzufügen von neuen Antennen in einen schon dicht gepackten und überfüllten Raum innerhalb des tragbaren Computers schwierig sein. Die schnelle Übernahme von neueren drahtlosen Kommunikationsstandards wie etwa WWAN, WLAN und BlueTooth kann das Überfüllungsproblem innerhalb des tragbaren Computersystems beschleunigen. Dazu kann eine ungeeignete Positionierung der Antenne(n) die Leistung der drahtlosen Geräte begrenzen. In einigen Fällen können mehrere Antennen von drahtlosen Geräten durch den Gebrauch eines Radiofrequenz-(RF)Schalters (nicht gezeigt) gemeinsam verwendet werden. Allerdings erlaubt diese Technik im Allgemeinen nicht den gleichzeitigen Betrieb von allen drahtlosen Geräten und kann zu erhöhten Kosten wegen des Hinzufügens des RF-Schalters führen.
  • Deshalb besteht ein Bedarf, eine Mehrzahl von Antennen innerhalb eines IHS ohne Verwendung von zusätzlichem Raum innerhalb des IHS unterzubringen, und vorzugsweise ohne eine wesentliche Erhöhung der Kosten des Produkts. Dementsprechend wäre es wünschenswert, eine verbesserte Antennenstruktur bereitzustellen, die an ein Sendegerät eines Informationsverarbeitungssystems angeschlossen ist und bei der die oben besprochenen Nachteile, die bei den früheren Verfahren vorgefunden werden, nicht vorhanden sind.
  • Die Patentanmeldung US 2004/0135730 A1 offenbart einen tragbaren Computer, der ein Gehäuse und ein Display aufweist, in das eine planare invertierte F Antenne (PIFA, planar inverted F antenna) installiert ist. Die PIFA weist eine Massefläche auf sowie ein erstes Strahlungselement, das mit der Massefläche verbunden und ist und von dieser beabstandet ist. Ein zweites Strahlungselement ist von dem ersten Strahlungselement beabstandet und mit ihm verbunden und ist ferner an einem Ende mit einer Antennenleitung verbunden.
  • Das US Patent mit der Nr. US 6 483,463 B2 offenbart eine Diversity-Antenne, die zwei planare invertierte F Antennen (PIFA, planar inverted F antenna) umfasst. Die Diversity-Antenne ist durch zwei Strahlungselemente gekennzeichnet, die einen oder keinen physikalischen Abstand untereinander aufweisen. Die beiden Strahlungselemente sind über einer gemeinsamen Massefläche angeordnet und wobei die Massefläche eine Länge aufweist, die kleiner als ein Viertel der abgestrahlten Wellenlänge ist.
  • Die WO 2004/021510 A1 offenbart eine Antenne zum Verwenden in einem drahtlosen Kommunikationsgerät, die aus zwei Antennen gebildet wird. Die Struktur der Antenne umfasst: (i) eine Mehrzahl von Antennenteilen, wobei jedes Teil eine im Wesentlichen planare Strahlungsoberfläche aufweist, (ii) ein erstes leitendes Masseteil und (iii) ein zweites leitendes Masseteil, das mit dem ersten leitenden Masseteil verbunden ist, wobei die Strahlungsoberflächen im Wesentlichen parallel zu dem ersten und dem zweiten leitenden Masseteil und nebeneinander liegend angeordnet sind.
  • Zusammenfassung
  • Der oben genannte Bedarf wird durch die Lehren der vorliegenden Offenbarung angesprochen, die sich auf ein System und ein Verfahren zum Unterbringen einer Mehrzahl von Antennen innerhalb eines vordefinierten Raums beziehen. Entsprechend einer Ausführungsform umfasst eine gemeinsame Antennenstruktur ein erstes elektro-magnetisches Ausstrahlungselement, das zum Betrieb in einem ersten Frequenzband abgestimmt ist; ein zweites elektro-magnetisches Ausstrahlungselement, das zum Betrieb in einem zweiten Frequenzband abgestimmt ist; und eine gemeinsame Struktur, die durch das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement und das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement gemeinsam verwendet wird, wobei die gemeinsame Struktur eine gemeinsame Antennenstruktur, eine gemeinsame Befestigungsstruktur und eine gemeinsame Erdungsstruktur umfasst.
  • Mehrere Vorteile werden durch das Verfahren und das System erzielt, das hier entsprechend den veranschaulichenden Ausführungsformen präsentiert wird. Die Ausführungsformen stellen vorteilhafterweise eine verbesserte Technik zum Unterbringen einer Mehrzahl von Antennen bereit, die gleichzeitig in einer Mehrzahl von Frequenzbändern innerhalb eines begrenzten Raums arbeiten. Die verbesserte Technik verringert auch die Kosten des Produkts, in dem ein oder mehrere Komponenten unter der Mehrzahl von Antennen gemeinsam genutzt werden. Deshalb können neuere drahtlose Standards ohne eine Vergrößerung von Raum leicht integriert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Anordnung für mehrere Antennen innerhalb eines tragbaren Computersystems, wie es hier oben entsprechend dem Stand der Technik beschrieben wurde.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Kombinationsantenne entsprechend einer Ausführungsform.
  • 3 zeigt eine isometrische Ansicht einer Antennenanordnung, die innerhalb eines tragbaren Informationsverarbeitungssystems angebracht ist, entsprechend einer Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Entsprechend einer Ausführungsform stellt eine Kombinationsantenne eine gemeinsame Struktur bereit, um ein erstes elektro-magnetisches Ausstrahlungselement und ein zweites elektro-magnetisches Ausstrahlungselement zu kombinieren. Das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement und das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement sind abgestimmt, um unabhängig und gleichzeitig in einem ersten beziehungsweise einem zweiten Frequenzband zu arbeiten. Die gemeinsame Struktur, die eine gemeinsame Antennenstruktur, eine gemeinsame Befestigungsstruktur und eine gemeinsame Erdungsstruktur umfasst, spart Platz im Vergleich zu einem kombinierten Raum, der durch das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement und das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement eingenommen wird, die separat als unabhängige Antennen befestigt sind.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Kombinationsantenne entsprechend einer Ausführungsform. In der dargestellten Ausführungsform umfasst eine Antennenanordnung 300 ein erstes elektro-magnetisches Ausstrahlungselement 310, das zum Arbeiten in einem ersten Frequenzband abgestimmt ist, ein zweites elektro-magnetisches Ausstrahlungselement 320, das zum Arbeiten in einem zweiten Frequenzband abgestimmt ist, und eine gemeinsame Struktur, die durch das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement 310 und das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement 320 gemeinsam genutzt wird. Die gemeinsame Struktur umfasst eine gemeinsame Antennenstruktur, eine gemeinsame Befestigungsstruktur und eine gemeinsame Erdungsstruktur. Gemeinsames Nutzen von gemeinsamen Funktionen wie etwa strukturelle Unterstützung, Befestigung und Erdung zwischen den mehreren Antennen trägt vorteilhaft zu einer Verringerung des Raumes bei, der durch die Antennenanordnung eingenommen wird, im Vergleich zu bisherigen Antennen mit fest zugeordneten und daher duplizierten gemeinsamen Funktionen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement 310 an einen ersten Zuleitungspunkt 312 angeschlossen, und das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement 320 ist an einen zweiten Zuleitungspunkt 322 angeschlossen. Das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement 310 ist so abgestimmt, um Radiofrequenzsignale in dem ersten Frequenzband über den ersten Zuleitungspunkt 312 zu empfangen und/oder zu senden. Ähnlich ist das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement 320 so abgestimmt, um Radiofrequenzsignale in dem zweiten Frequenzband zu empfangen und/oder zu senden, entsprechend über den zweiten Zuleitungspunkt 322. In einer nicht dargestellten, beispielhaften Ausführungsform ist die Antennenanordnung 300 im Wesentlichen dieselbe wie die verbesserte Antenne 247, die mit Bezug auf 2 beschrieben wurde. Der Betrieb der ersten und zweiten elektromagnetischen Ausstrahlungselemente 310 und 320 ist voneinander unabhängig und kann nebeneinander und/oder gleichzeitig erfolgen.
  • Die Größe und Form der ersten und zweiten elektro-magnetischen Ausstrahlungselemente 310 und 320 kann in Abhängigkeit von dem ausgewählten Frequenzband in einer drahtlosen Anwendung variieren. Typische Strukturen für jede der elektro-magnetischen Ausstrahlungselemente 310 und 320 können eine Patch-Antenne und eine invertierte F-Antenne (INFA) umfassen. Die Antennenelemente können aus Blech gestanzt sein oder in einer Anordnung von gedruckten Schaltungen hergestellt werden. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Antennenanordnung 300 eine Vielfrequenzband-Antenne und kann eine oder mehrere elektro-magnetische Ausstrahlungselemente umfassen, die jeden Frequenzband entsprechen. In einer nicht dargestellten, beispielhaften Ausführungsform ähnelt die Größe und Form der Antennenanordnung 300 im Wesentlichen einem rechteckigen Prisma mit einer Länge L, einer Höhe H und einer Tiefe D. Die genauen Abmessungen können in Abhängigkeit von der drahtlosen Anwendung und den Abmessungen des IHS 200 variieren. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die gemeinsame Antennenstruktur einen leitenden Metallstreifen 332, der einen Unterstützungsrahmen zum Befestigen der ersten und zweiten elektro-magnetischen Ausstrahlungselemente 310 und 320 darstellt. Die spezielle Anordnung der ersten und zweiten elektro-magnetischen Ausstrahlungselemente 310 und 320 ermöglicht eine Verringerung von Raum und Größe, die durch die Antennenanordnung 300 eingenommen wird, im Vergleich zu Raum und Größe, die durch die ersten und zweiten elektro-magnetischen Ausstrahlungselemente 310 und 320 eingenommen werden, die separat in Übereinstimmung mit bisherigen Antennen angebracht werden, wie sie mit Bezug auf 1 beschrieben wurden. In einer nicht dargestellten Ausführungsform werden andere Formen von Platz sparenden gemeinsamen Antennenstrukturen einschließlich dreidimensionalen Rahmen zum Unterstützen der ersten und zweiten elektro-magnetischen Ausstrahlungselemente 310 und 320 in Betracht gezogen, wobei der gesamte durch die Antennenanordnung 300 eingenommene Raum verringert wird. In einer dreidimensionalen Anordnung können die ersten und zweiten elektro-magnetischen Ausstrahlungselemente 310 und 320 den Raum des jeweils anderen überlappen.
  • An jedem Ende der gemeinsamen Antennenstruktur befindet sich eine gemeinsame Befestigungsstruktur. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die gemeinsame Befestigungsstruktur ein Paar von Befestigungslaschen 342 und 344, die an jedem Ende des leitenden Metallstreifens 332 angeordnet sind. Jede Lasche des Paars von Befestigungslaschen 342 und 344 ist leitend und hat ein entsprechendes ausgestanztes Loch 346 und 348. In einer nicht dargestellten, beispielhaften Ausführungsform ermöglicht das Paar von Löchern 346 und 348 einer Schraube, an jedem Ende eine „entfernbare Sicherung” (Sichern auf eine entfernbare Weise) das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement 310, das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement 320 und die gemeinsamen Struktur an einen Teil des IHS 200 „entfernbar zu sichern” (Sichern auf eine entfernbare Weise). Zusätzliche Details der Befestigung der Antennenanordnung 300 innerhalb des IHS 200 werden mit Bezug auf 3 beschrieben.
  • In der dargestellten Ausführungsform umfasst die gemeinsame Erdungsstruktur den leitenden Metallstreifen 332 und das Paar von Befestigungslaschen 342 und 344. In einer nicht dargestellten, beispielhaften Ausführungsform ist die gemeinsame Erdungsstruktur 350 an ein gemeinsames Erdungspotential in dem IHS 200 über das Paar von Schrauben an jedem Ende angeschlossen. In einer Ausführungsform ist die gemeinsame Erdungsstruktur 350 eine flexible, leitende Folie 352. Die flexible, leitende Folie 352 stellt einen weiteren Anschluss zwischen der gemeinsamen Erdungsstruktur 350 und dem gemeinsamen Erdungspotential in dem IHS 200 bereit, wie etwa einem Metallkörper, der die LCD-Anzeige aufnimmt.
  • 3 zeigt eine isometrische Ansicht einer Antennenanordnung, die innerhalb einer tragbaren Informationsverarbeitungssystems befestigt ist, entsprechend einer Ausführungsform. In der dargestellten Ausführungsform ist die Antennenanordnung 300 (die ohne die leitende Folie 352 gezeigt wird) an einem der Orte für die herkömmlichen Antennen angeordnet, die mit Bezug auf 1 beschrieben wurden. Zum Beispiel ist die Antennenanordnung 300 innerhalb einer Lücke, Fenster oder einem Schlitz befestigt, die an einer Seite einer Verriegelungsanordnung 410 und zwischen einer oberen peripheren Kante 420 des IHS 200 und einer LCD-Anzeige 430 angeordnet sind, die als der Anzeigeschirm 205 verwendet wird. Die Kabel 242 und 244 stellen die RF-Signale an die ersten und zweiten elektro-magnetischen Ausstrahlungselemente (nicht gezeigt) bereit. Der Formfaktor des Fenster- oder des Schlitz-Gehäuses der Antennenanordnung 300 ähnelt im Wesentlichen einem rechteckigen Prisma mit vordefinierten Abmessungen für eine Länge 422, eine Höhe 432 und eine Tiefe 442. In einer speziellen Ausführungsform ist die Höhe 432 und die Tiefe 442 im Wesentlichen dieselbe wie für einen Befestigungsschlitz für herkömmliche Antennen, die mit Bezug auf 1 beschrieben wurden. Die Länge der Antennenanordnung 300 kann größer sein als eine Länge entweder des ersten elektro-magnetischen Ausstrahlungselements 312 oder des zweiten elektro-magnetischen Ausstrahlungselements 314, wenn sie in einer herkömmlichen Anordnung befestigt werden, z. B. separat als unabhängige Antennen. Allerdings beträgt die Länge einer Antennenanordnung 300 weniger als eine kombinierte Länge für das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement 312 und das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement 314, wenn sie in herkömmlichen Anordnungen befestigt werden. Deshalb nimmt die Antennenanordnung 300 vorteilhafterweise weniger Raum ein im Vergleich zu einem kombinierten Raum, der durch das erste elektro-magnetische Ausstrahlungselement 312 und das zweite elektro-magnetische Ausstrahlungselement 314 eingenommen wird, wenn sie separat als unabhängige herkömmliche Antennen befestigt werden.

Claims (4)

  1. Eine Kombinationsantenne, aufweisend: ein erstes elektro-magnetisches Strahlungselement, das zum Arbeiten in einem ersten Frequenzband abgestimmt ist, wobei das erste elektro-magnetische Strahlungselement abgestimmt ist, um Radiofrequenzsignale in dem ersten Frequenzband zu empfangen und zu senden, und wobei das erste elektro-magnetische Strahlungselement an einen ersten Zuleitungspunkt angeschlossen ist; ein zweites elektro-magnetisches Strahlungselement, das zum Arbeiten in einem zweiten Frequenzband abgestimmt ist, wobei das zweite elektro-magnetische Strahlungselement abgestimmt ist, um Radiofrequenzsignale in dem zweiten Frequenzband zu empfangen und zu senden, und wobei das zweite elektro-magnetische Strahlungselement an einen zweiten Zuleitungspunkt angeschlossen ist; eine gemeinsame Struktur, die durch das erste elektro-magnetische Strahlungselement und das zweite elektro-magnetische Strahlungselement gemeinsam verwendet wird, wobei die gemeinsame Struktur eine gemeinsame Antennenstruktur, eine gemeinsame Befestigungsstruktur und eine gemeinsame Erdungsstruktur aufweist, wobei die gemeinsame Erdungsstruktur eine flexible, leitende Folie aufweist, wobei die flexible, leitende Folie ein gemeinsames Erdungspotential für das erste elektro-magnetische Strahlungselement, das zweite elektro-magnetische Strahlungselement und ein Informationsverarbeitungssystem bereitstellt, und wobei das erste elektro-magnetische Strahlungselement und das zweite elektro-magnetische Strahlungselement in einer dreidimensionalen Anordnung sich mit den Strahlungsenden jeweils überlappen.
  2. Kombinationsantenne gemäß Anspruch 1, wobei die gemeinsame Antennenstruktur einen leitenden Metallstreifen umfasst, um strukturelle Unterstützung und elektrischen Anschluss für das erste elektro-magnetische Strahlungselement und das zweite elektro-magnetische Strahlungselement bereitzustellen.
  3. Kombinationsantenne gemäß Anspruch 2, wobei die gemeinsame Befestigungsstruktur ein Paar von Befestigungslaschen umfasst, die an jedem Ende des leitenden Metallstreifens angeordnet sind, wobei das Paar von Befestigungslaschen ein ausgestanztes Loch an jedem Ende aufweist, wobei das Loch eine Schraube an jedem Ende ermöglicht, um das erste elektro-magnetische Strahlungselement, das zweite elektro-magnetische Strahlungselement und die gemeinsame Struktur an einem Teil eines tragbaren Informationsverarbeitungssystems entfernbar zu befestigen.
  4. Kombinationsantenne gemäß Anspruch 3, wobei die gemeinsame Erdungsstruktur den leitenden Metallstreifen, das Paar von Befestigungslaschen und die Schraube für jedes Ende umfasst, die an ein gemeinsames Erdungspotential in dem Informationsverarbeitungssystem angeschlossen sind.
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