DE102007056258A1

DE102007056258A1 - Chipantenne sowie mobiles Telekommunikationsendgerät, welches diese aufweist

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Publication number: DE102007056258A1
Application number: DE102007056258A
Authority: DE
Inventors: Ki Won Suwon Chang; Jeong Sik Suwon Seo; Hyun Do Yongin Park; Jae Suk Yongin Sung
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2027-11-22
Also published as: US8111194B2; US20080122722A1; GB2444164A; US7791541B2; US20080129604A1; CN102420347B; GB2444164B; DE102007056258B4; CN101188326B; CN102420347A; US20080122713A1; GB0722862D0; US8054227B2; KR100799875B1; CN101188326A

Abstract

Es wird eine Chipantenne vorgeschlagen, welche aufweist: einen dielektrischen Block; eine erste Leiterbahn, die auf wenigstens einer Fläche des dielektrischen Blocks gebildet ist, zur Verbindung mit einem externen Zufuhrteil; eine zweite Leiterbahn, die mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn beabstandet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um als Strahler zu wirken, wobei ein Ende der zweiten Leiterbahn mit einem externen Erdungsteil verbunden ist; und eine dritte Leiterbahn, die mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn beabstandet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um eine Impedanzanpassung der Antenne zu ermöglichen, wobei ein Ende der dritten Leiterbahn mit dem externen Erdungsteil verbunden ist. Es ist ebenfalls eine Leiterplatte vorgesehen, welche eine Platine mit einer darauf gebildeten Masseleiterbahn aufweist, um zum Abstimmen der Frequenzeigenschaften der Chipantenne verwendet zu werden.

Description

Für diese Anmeldung wird die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2006-115951 , angemeldet am 22. November 2006 beim koreanischen Patentamt, beansprucht, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chipantenne sowie ein mobiles Telekommunikationsendgerät, welches diese aufweist, und insbesondere eine Chipantenne mit einer Mehrzahl von Leiterbahnen, die kapazitiv mit einer Leiterbahn gekoppelt sind, die mit einem Zufuhrteil verbunden ist, ein mobiles Telekommunikationsendgerät, welches die Chipantenne aufweist, und eine Leiterplatte zur Verwendung in dem mobilen Telekommunikationsendgerät.
Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem Gebiet der mobilen Telekommunikation ist eine Antenne eine passive Vorrichtung, deren Eigenschaften für äußere Einflüsse anfällig sind. Die Antenne ist in einer Basisstation installiert oder an einer Relaisvorrichtung oder an einer kabellosen Telekommunikationsvorrichtung angebracht. Die Antenne empfängt eine elektrische Welle von außen oder sendet ein elektrisches Signal, das von einer Telekommunikationsvorrichtung erzeugt wurde, nach außen.
Für eine in dem mobilen Telekommunikationsendgerät montierte Chipantenne ist es erforderlich, dass die Eigenschaften jedes Endgeräts, wie beispielsweise Anpassung des Stehwellenverhältnisses (SWR = standing wave ratio), optimiert werden. Eine engere Bandbreite der Chipantenne erfordert eine größere Anzahl an Versuchen zur Optimierung. Andererseits wird durch eine breitere Bandbreite der Chipantenne die Anzahl an Versuchen reduziert, wodurch die Entwicklungszeit verkürzt wird.
Bei einer herkömmlichen Chipantenne wird ein Strahlungsmuster auf einem dielektrischen Block zum Verbinden mit einem Zufuhrteil und einem Erdungsteil gebildet, wodurch eine elektromagnetisch koppelnde Zufuhrstruktur erforderlich ist und ein Strahler, der für ein spezifisches Frequenzband gestaltet sein muss. Jedoch gibt es aufgrund dieser Zufuhrstruktur Einschränkungen bei der Gestaltung der Chipantenne mit Breitbandeigenschaften.
Des Weiteren werden bei der Montage in dem mobilen Telekommunikationsendgerät die Frequenzeigenschaften der Chipantenne verändert, was unvermeidbar einen Abstimmvorgang derselben mit sich bringt. Durch diesen Abstimmvorgang wird die Gestaltung einer Antennenleiterbahn oder eines dielektrischen Blocks verändert, wodurch die Effizienz der Herstellung verschlechtert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Chipantenne mit Breitband-Frequenzeigenschaften und einem guten Stehwellenverhältnis in einem Breitband-Frequenzbereich anzugeben.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein mobiles Telekommunikationsendgerät mit einer Platine vorgesehen, die eine Leiterbahn zum Abstimmen einer Resonanzfrequenz aufweist, wenn eine Chipantenne in einem mobilen Telekommunikationsendgerät montiert wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Leiterplatte vorgesehen, welche das Abstimmen der Resonanzfrequenz einer in einem mobilen Telekommunikationsendgerät zu montierenden Chipantenne ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Chipantenne vorgesehen, welche aufweist: einen dielektrischen Block mit einer sich gegenüberliegenden oberen und unteren Fläche und einer Mehrzahl von Seitenflächen, welche die obere Fläche und die untere Fläche verbinden; eine erste Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, zum Verbinden mit einem externen Zufuhrteil; eine zweite Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, wobei die zweite Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn beabstandet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um als Strahler zu wirken, wobei ein Ende der zweiten Leiterbahn mit einem externen Erdungsteil verbunden ist; und eine dritte Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, wobei die dritte Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn beabstandet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um eine Impedanzanpassung der Antenne zu ermöglichen, wobei die dritte Leiterbahn ein unteres Ende aufweist, das mit dem externen Erdungsteil verbunden ist, wobei eine Kopplungskapazität zwischen der ersten und zweiten Leiterbahn größer ist als eine Kopplungskapazität zwischen der ersten und dritten Leiterbahn.
Der dielektrische Block kann als rechteckiges Parallelepiped geformt sein. Die erste und zweite Leiterbahn können durch kapazitives Koppeln einen Strahler abgrenzen, wobei der Strahler über eine erste Seitenfläche parallel zur Längsrichtung des dielektrischen Blocks, der oberen Fläche und einer zweiten Seitenfläche gegenüber der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks gebildet ist.
Die erste Leiterbahn kann auf der ersten Seitenfläche parallel zur Längsrichtung des dielektrischen Blocks gebildet sein. Die erste Leiterbahn kann so gebildet sein, dass der Abstand zwischen der ersten Leiterbahn und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten Leiterbahn und der unteren Fläche des dielektrischen Blocks.
Die erste Leiterbahn kann L-förmig sein. Die erste Leiterbahn kann ein oberes Ende aufweisen, das mit einer Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist.
Die zweite Leiterbahn kann über die zweite Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche gegenüberliegt, des dielektrischen Blocks und dessen oberer Fläche gebildet sein. Das andere Ende der zweiten Leiterbahn kann von der Schnittlinie zwischen der oberen Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks beabstandet sein.
Die dritte Leiterbahn kann auf der unteren Fläche des dielektrischen Blocks gebildet sein. Die dritte Leiterbahn kann ein unteres Ende aufweisen, das mit einer Schnittlinie zwischen der unteren Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Körpers in Kontakt ist, wobei die dritte Leiterbahn wenigstens eine Biegung aufweist.
Die erste Leiterbahn kann auf der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks gebildet und L-förmig sein, so dass ein oberes Ende der ersten Leiterbahn mit einer Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist, die zweite Leiterbahn ist über die zweite Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche gegenüberliegt, des dielektrischen Blocks sowie dessen oberer Seite gebildet, wobei das andere Ende der zweiten Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der mit einer Schnittlinie zwischen der oberen Fläche und der ersten Fläche des dielektrischen Blocks beabstandet ist, und die dritte Leiterbahn kann auf der unteren Fläche des dielektrischen Blocks gebildet sein und ein unteres Ende aufweisen, das mit einer Schnittlinie zwischen der unteren Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist, wobei die dritte Leiterbahn wenigstens eine Biegung aufweist.
Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mobiles Telekommunikationsendgerät vorgesehen, welches aufweist: eine Chipantenne, welche aufweist: einen dielektrischen Block mit einer sich gegenüberliegenden oberen und unteren Fläche und einer Mehrzahl von Seitenflächen, welche die obere Fläche und die untere Fläche verbinden; eine erste Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, zum Verbinden mit einem externen Zufuhrteil; eine zweite Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, wobei die zweite Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn beabstandet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um als Strahler zu wirken, wobei ein Ende der zweiten Leiterbahn mit einem externen Erdungsteil verbunden ist; und eine dritte Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, wobei die dritte Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn angeordnet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um eine Impedanzanpassung der Antenne zu ermöglichen, wobei die dritte Leiterbahn ein unteres Ende aufweist, das mit dem externen Erdungsteil verbunden ist, und eine Leiterplatte, auf deren einer Seite die Chipantenne angebracht ist, wobei die Leiterplatte eine Abstimm-Masse-Leiterbahn aufweist, die auf einer Fläche gebildet ist, die der einen Fläche der Leiterplatte gegenüberliegt, damit ein Ende mit einem Erdungsteil verbunden ist, um so dafür genutzt zu werden, die Frequenzeigenschaften der Chipantenne abzustimmen.
Die Abstimm-Masse-Leiterbahn kann eine offen-quadratische Form aufweisen, die entlang eines Rands eines Abschnitts abgegrenzt ist, der dem Anbringbereich für die Chipantenne entspricht. Die Abstimm-Masse-Leiterbahn kann Linealmarkierungen aufweisen, um das Abstimmen zu erleichtern.
Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Leiterplatte vorgesehen, welche aufweist: eine Platine mit einer ersten Fläche, auf der ein Anbringbereich für eine Chipantenne vorgesehen ist, und einer zweiten Fläche, die der ersten Fläche gegenüberliegt; einer Zufuhrsignalleitung, die auf der ersten Fläche gebildet ist, um sich zu dem Anbringbereich für die Chipantenne zu erstrecken; und eine Abstimm-Leiterbahn, die auf einem Bereich gebildet ist, der ein kapazitives Koppeln mit einem leitenden Bestandteil der anzubringenden Antenne ermöglicht, wobei die Abstimm-Leiterbahn wenigstens teilweise entfernbar ist, so dass die Kopplungskapazität zwischen der Abstimm-Leiterbahn und dem leitenden Bestandteil verändert wird, um die Frequenzeigenschaften der Chipantenne abzustimmen.
Die Abstimm-Leiterbahn kann auf einem Abschnitt der zweiten Fläche gebildet sein, der dem Anbringbereich für die Chipantenne entspricht. Die Abstimm-Leiterbahn kann eine Leitung sein, die wenigstens einmal gebogen ist.
Die Abstimm-Leiterbahn kann offen-quadratisch geformt sein und entlang einem Rand eines Abschnitts, der dem Abstimmbereich für die Chipantenne entspricht, abgegrenzt sein.
Die Platine kann ein Masseteil aufweisen, und die Abstimm-Leiterbahn kann mit dem Masseteil verbunden sein.
Das Erdungsteil kann ein erstes Masseteil aufweisen, das auf der ersten Fläche der Platine gebildet ist, und ein zweites Erdungsteil, das auf der zweiten Fläche der Platine gebildet ist, um mit der Abstimm-Leiterbahn verbunden zu werden, wobei die Platine des Weiteren wenigstens eine Masseteil-Leitung aufweist, die auf der ersten Fläche gebildet ist, um sich von dem ersten Erdungsteil zu dem Anbringbereich für die Chipantenne zu erstrecken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich anhand der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1A und 1B eine perspektivische und eine Querschnittansicht sind, welche eine Chipantenne, jeweils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, darstellen;
2 ein Diagramm ist, welches die Stehwellenverhältnis-Eigenschaften der Chipantenne aus 1 darstellt;
3A und 3B eine perspektivische und eine Rückansicht sind, welche eine Platine darstellen, auf der eine in einem mobilen Telekommunikationsendgerät enthaltene Abstimm-Masse-Leiterbahn gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung gebildet ist, und
4 ein Diagramm ist, in welchem eine Veränderung der Antenneneigenschaften entsprechend einer Veränderung der Länge einer Abstimm-Masse-Leiterbahn in dem mobilen Telekommunikationsendgerät aus 3 dargestellt ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1A und 1B sind eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittansicht, in welchen eine Chipantenne, jeweils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf 1A und 1B weist die Chipantenne gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen dielektrischen Block 11, eine erste Leiterbahn 12, eine zweite Leiterbahn 13 und eine dritte Leiterbahn 14 auf.
Der dielektrische Block 11 kann als rechteckiges Parallelepiped geformt sein. Der dielektrische Block 11 weist eine obere Fläche 11a und eine untere Fläche 11b auf, die sich gegenüberliegen, sowie erste bis vierte Seitenflächen 11c, 11d, 11e und 11f, welche die obere Fläche 11a und die untere Fläche 11b verbinden. Die untere Fläche 11b des dielektrischen Blocks wird mit einer Platine in Kontakt gebracht, wenn eine Antenne auf der Platine angebracht wird.
Der dielektrische Block 11 kann aus einem keramischen Material gebildet sein.
Eine erste Leiterbahn 12 ist auf der ersten Seitenfläche 11c des dielektrischen Blocks 11 gebildet, und eine zweite Leiterbahn 13 ist auf der oberen Fläche 11a und der zweiten Seitenfläche 11d des dielektrischen Blocks 11 gebildet. Die erste und zweite Leiterbahn 12 und 13 sind voneinander mit einem bestimmten Abstand beabstandet, um kapazitiv miteinander gekoppelt zu werden.
Das eine Ende der ersten Leiterbahn 12 ist mit einem externen Zufuhrteil verbunden, um ein Signal zur Antenne zu liefern. Die zweite Leiterbahn 13 ist von der ersten Leiterbahn 12 mit einem bestimmten Abstand beabstandet, um kapazitiv mit der ersten Leiterbahn 12 gekoppelt zu werden. Das eine Ende der zweiten Leiterbahn 13 ist mit einem externen Masseteil verbunden. Die erste Leiterbahn 12 und die zweite Leiterbahn 13 werden kapazitiv miteinander gekoppelt, um für die Antenne als Strahler zu dienen.
Um die Außenflächen des dielektrischen Blocks in Form eines rechteckigen Parallelepipeds mit größter Effizienz zu nutzen, kann der durch das kapazitive Koppeln der ersten und der zweiten Leiterbahn 12 und 13 gebildete Strahler über die erste Seitenfläche 11c, die obere Fläche 11a und die zweite Seitenfläche 11d des dielektrischen Blocks gebildet sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Leiterbahn 12 auf der ersten Seitenfläche 11c parallel zur Längsrichtung des dielektrischen Blocks gebildet, und die zweite Leiterbahn 13 ist über die zweite Seitenfläche 11d und die obere Fläche 11a des dielektrischen Blocks gebildet.
Die erste Leiterbahn 12 ist L-förmig. Mit einer derartigen Form kann die erste Leiterbahn 12 mit einem bestimmten Abstand von dem Masseteil auf der Platine, auf der die Chipantenne angebracht wird, beabstandet sein, zum Verbinden mit dem externen Zufuhrteil. Die erste Leiterbahn 12 weist ein oberes Ende auf, das mit einer Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche 11c und der oberen Fläche 11a des dielektrischen Blocks in Kontakt ist.
Die erste Leiterbahn 12 ist jeweils kapazitiv mit der zweiten Leiterbahn 13 und der dritten Leiterbahn 14 gekoppelt, was später beschrieben wird. Jedoch ist die Kopplungskapazität zwischen der ersten Leiterbahn 12 und der dritten Leiterbahn 14 relativ schwächer als die Kopplungskapazität zwischen der ersten Leiterbahn 12 und der zweiten Leiterbahn 13.
Somit wirken die erste und die zweite Leiterbahn 12 und 13 als Antennenstrahler, während die dritte Leiterbahn 14 dazu dient, die Impedanzeigenschaften der Antenne zu ändern.
Die Größe der kapazitiven Kopplung kann gesteuert werden, indem der Abstand der Leiterbahnen zueinander oder von aneinander angrenzenden Bereichen angepasst wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, um die Größe der Kopplungskapazität der ersten bis dritten Leiterbahn anzupassen, die erste Leiterbahn 12 L-förmig und weist ein oberes Ende in Kontakt mit der Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche 11c und der oberen Fläche 11a des dielektrischen Blocks auf.
Die zweite Leiterbahn 13 ist auf der zweiten Seitenfläche 11d gebildet, um sich auf der oberen Fläche 11a des dielektrischen Blocks 11 zu erstrecken. Ein Abschnitt der auf der zweiten Seitenfläche 11d des dielektrischen Blocks 11 gebildeten zweiten Leiterbahn entspricht der ersten Leiterbahn 12. Ebenfalls ist ein Abschnitt der auf der oberen Fläche 11a des dielektrischen Blocks 11 gebildeten zweiten Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche 11c und der oberen Fläche 11a des dielektrischen Blocks 11 beabstandet und ist so gebildet, dass er der Breite der ersten Leiterbahn 12 entspricht.
Ein Ende der ersten Leiterbahn 12 ist mit dem Zufuhrteil verbunden, um ein Signal von außen zu empfangen, und ein Ende der zweiten Leiterbahn 13 ist mit dem Erdungsteil verbunden.
Das von außen eingegebene Signal wird der zweiten Leiterbahn 13 zugeführt, welche mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn 12 beabstandet ist, um kapazitiv miteinander gekoppelt zu werden. Somit wirken die erste Leiterbahn 12 und die zweite Leiterbahn 13 als Antennenstrahler.
Die erste Leiterbahn und die zweite Leiterbahn, die auf den drei Seitenflächen des rechteckigen parallelepipedförmigen dielektrischen Block gebildet sind, können verschiedenartig gestaltet sein. Das heißt, die erste und die zweite Leiterbahn können mit einem bestimmten Abstand auf der oberen Fläche 11a oder der zweiten Seitenfläche 11d des dielektrischen Körpers voneinander beabstandet sein.
Die dritte Leiterbahn 14 ist auf der unteren Fläche 11b des dielektrischen Blocks 11 gebildet, und ihr unteres Ende ist mit dem externen Erdungsteil verbunden.
Die dritte Leiterbahn 14 ist kapazitiv mit der ersten Leiterbahn 12 gekoppelt, um die Impedanzanpassung der Antenne zu ermöglichen.
Die Länge der dritten Leiterbahn 14 kann variiert werden, um die Impedanzanpassung der Gesamtantenne einzustellen. Das heißt, ist die dritte Leiterbahn 14 kürzer, weist die Antenne eine höhere Resonanzfrequenz auf. Ist andererseits die dritte Leiterbahn 14 länger, weist die Antenne eine niedrigere Resonanzfrequenz auf.
Das untere Ende der dritten Leiterbahn 14 kann mit einer Schnittlinie zwischen der unteren Fläche 11b und der ersten Seitenfläche 11c des dielektrischen Blocks in Kontakt sein. Die dritte Leiterbahn 14 kann wenigstens eine darin gebildete Biegung aufweisen, um eine bestimmte Länge zu erhalten.
2 ist ein Diagramm, in dem das Stehwellenverhältnis (SWR) einer Chipantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
In dem Diagramm aus 2 gibt die x-Achse die Frequenz (MHz) und die y-Achse das SWR an.
Hier bezeichnet das SWR das Verhältnis zwischen einem Ausgangssignal und einem Reflexionssignal der Antenne. Das SWR ist bei 1 optimal, da es dann keine reflektierten Wellen gibt. Indessen sind bei einem SWR von 3 oder mehr die Antenneneigenschaften nicht sichergestellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Chipantenne mit einer Größe von 40 × 40 × 1,0 [mm³] mit einer darauf gebildeten ersten Leiterbahn auf einer Leiterplatte (PCB = printed circuit board) aus einem FR4-Material angebracht, um ihr SWR zu messen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung, wie in 2 dargestellt, ist das SWR bei 3 oder weniger in einem Frequenzband von 2520 bis 2850 [MHz] aufgetragen, was somit ein überragendes SWR bei einer relativ breiten Bandbreite von 330 [MHz] zeigt.
In einem Fall, in dem für die Antenne die vorliegenden Ausführungsform die Antenne aus 1 ohne die dritte Leiterbahn darauf verwendet wird, können sich die SWR-Eigenschaften verglichen mit der vorliegenden Ausführungsform verschlechtern. Das heißt, dass in dem SWR-Diagramm eine Kurve insgesamt nach oben verschoben sein kann, wodurch ein Frequenzband bei einem identischen SWR verglichen mit der vorliegenden Erfindung verengt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die dritte Leiterbahn gebildet, um kapazitiv mit der Strahler-Leiterbahn der Antenne verbunden zu werden. Dadurch wird eine einfachere Impedanzanpassung der gesamten Antenne sichergestellt, wodurch eine Chipantenne mit Breitbandeigenschaften und Antenneneigenschaften in einem Breitband-Frequenzbereich hergestellt wird.
Des Weiteren, obwohl nicht dargestellt, wird hinsichtlich Verstärkung und Strahlungsmuster-Eigenschaften gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung eine durchschnittliche Verstärkung von –3 [dBi] oder mehr in einem Frequenzband von 2485 MHz bis 2885 MHz erzielt, wodurch eine betreibbare Antenne gewährleistet wird. Des Weiteren zeigt die Antenne überragende Eigenschaften auf, mit einem Wirkungsgrad von 80%, einer durchschnittlichen Verstärkung von –0,98 [dBi], einer Spitzenverstärkung von 3,02 [dBi] und einer Richtwirkung von 4,0 [dBi], wenn die Resonanzfrequenz 2645 MHz beträgt.
3A und 3B sind eine perspektivische Ansicht und eine Rückansicht, welche eine Leiterplatte darstellen, bei der eine in dem mobilen Telekommunikationsendgerät enthaltene Abstimm-Masse-Leiterbahn gebildet ist, jeweils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 3A und 3B umfasst die Leiterplatte 35 mit einer darauf angebrachten Chipantenne eine Platine 35c aus einem für eine PCB üblichen Material und Masseteile 35a und 35b, die auf beiden Flächen der Platine gebildet sind. Die Masseteile 35a und 35b sind miteinander mittels einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 36 verbunden.
Die Chipantenne 10 ist auf einer der Flächen der Platine 35c angebracht, insbesondere auf einem Abschnitt der Platine 35c, auf dem das Erdungsteil 35a nicht gebildet ist.
Wenn die Chipantenne 10 die in 1 dargestellte Chipantenne ist, ist eine erste Leiterbahn der Chipantenne 10 mit einer Zufuhrsignalleitung 32 auf der Platine verbunden, um ein Signal zu empfangen. Des Weiteren können eine zweite und eine dritte Leiterbahn mit dem Masseteil 35a jeweils durch eine erste und eine zweite Masseteil-Leitung 33 und 34 verbunden sein.
Das Masseteil 35b ist nicht auf einem Abschnitt gebildet, der der Anbringfläche der Chipantenne 10 entspricht, sondern auf einer rückwärtigen Fläche der PCB 35 gegenüber einer Fläche, auf der die Chipantenne 10 angebracht ist, wodurch ermöglicht wird, dass die Platine 35c direkt bloßgelegt wird. Eine Abstimm-Masse-Leiterbahn 38 wird entlang eines Rands des Abschnitts gebildet, der der Anbringfläche für die Chipantenne auf der bloßgelegten Platine 35c entspricht. Ein Ende der Abstimm-Masse-Leiterbahn 38 kann mit dem Masseteil 35b verbunden sein.
Ein Ende der Abstimm-Masse-Leiterbahn 38 kann gebogen sein, um eine bestimmte Länge zu erhalten. Die Abstimm-Masse-Leiterbahn 38 ist kapazitiv mit der Chipantenne 10 verbunden, die auf der gegenüberliegenden Fläche der Leiterplatte 35 angebracht ist, wodurch die Frequenzeigenschaften der Antenne gemäß der Länge der Masseleiterbahn 38 variiert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Masseleiterbahn 38 in einer offen-quadratischen Form entlang einem Rand eines Abschnitts gebildet, der der Anbringfläche der Chipantenne auf der Platine 35c entspricht, damit ein Ende mit dem Masseteil 35b verbunden wird. Ein offenes Ende der Masseleiterbahn kann so beginnen, dass es teilweise abgeschnitten wird, um die Länge der Abstimm-Masse-Leiterbahn 38 anzupassen.
Um das Abstimmen der Masseleiterbahn zu erleichtern, können Linealmarkierungen auf der Abstimm-Masse-Leiterbahn 38 gebildet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform haben die Linealmarkierungen einen Abstand von 1 mm.
Die Abstimm-Masse-Leiterbahn 38 ermöglicht ein einfacheres Abstimmen der Frequenzeigenschaften, was wesentlich zum Montieren der Platine mit der Chipantenne 10 darauf in dem mobilen Telekommunikationsendgerät erforderlich ist. Das heißt, dass die Länge der Abstimm-Masse-Leiterbahn 38 angepasst werden kann, ohne dass die Leiterbahn oder der dielektrische Block, die auf der Chipantenne gebildet sind, neu gestaltet werden, wodurch die Resonanzfrequenz der Chipantenne 10 verändert wird.
4 ist ein Diagramm, in welchem die Veränderung der Antenneneigenschaften entsprechend der Veränderung der Länge der Abstimm-Masse-Leiterbahn in dem mobilen Telekommunikationsendgerät aus 3 dargestellt ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Chipantenne mit einer Größe von 6 × 2 × 1,5 [mm³] mit einer darauf gebildeten ersten bis dritten Leiterbahn auf einer Testplatine aus einem FR4-Material angebracht, und eine Abstimm-Masse-Leiterbahn von 15 mm wurde auf einer rückwärtigen Fläche der Platine gebildet. In dem Diagramm aus 4 ist die Veränderung der Resonanzfrequenz der Antenne mit einer abstufbaren Minderung der Länge der Abstimm-Masse-Leiterbahn aufgetragen.
Unter Bezugnahme auf 4 führt eine Änderung der Länge der Abstimm-Masse-Leiterbahn zu einer Veränderung der Resonanzfrequenz der Antenne.
Das heißt, wenn die Abstimm-Masse-Leiterbahn eine Länge von 8 mm (D) aufweist, beträgt die Resonanzfrequenz ungefähr 2,8 GHz. Des Weiteren beträgt die Resonanzfrequenz jeweils ungefähr 2,55 GHz (C), 2,4 GHz (B) und 2,25 GHz (A), wenn die Länge ungefähr 6 mm, 4 mm und 0 mm beträgt. Basierend auf diesen Versuchsergebnissen wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Frequenz um ungefähr 65 MHz pro 1 mm der Abstimm-Masse-Leiterbahn verändert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Chipantenne alleine ein Frequenzband von 2 GHz abdecken. Somit kann die Chipantenne für das ISM-Frequenzband und als S-DMB-(satellite-digital multimedia broadcasting)Chipantenne verwendet werden.
Des Weiteren wird mit einer Änderung der Länge der Abstimm-Masse-Leiterbahn die Resonanzfrequenz der Antenne verändert, aber das SWR bleibt konstant.
Obwohl nicht dargestellt, weist die Antenne hinsichtlich Verstärkung und Strahlungsmuster gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine durchschnittliche Verstärkung von wenigstens –3 dBi bei einer Bandbreite von 84 MHz um die Resonanzfrequenz auf, bevor und nachdem die Erdungsleiterbahn entfernt wurde.
Wie oben beschrieben, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen beschränkt sein. Das heißt, dass die Form des dielektrischen Blocks und die Formen und Anordnungen der Leiterbahnen unterschiedlich modifiziert werden können.
Wie oben beschrieben, weist, gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, eine Chipantenne Breitbandeigenschaften und gute Antenneneigenschaften in einem Breitband-Frequenzbereich auf. Ebenfalls weist das mobile Telekommunikationsendgerät eine Platine auf, bei welcher die Frequenzeigenschaften der Antenne leicht abgestimmt werden können, wenn die Chipantenne in dem Endgerät montiert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, wird dem Durchschnittsfachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich wie durch die beigefügten Ansprüche definiert abzuweichen.

Claims

Chipantenne, welche aufweist: einen dielektrischen Block mit einer sich gegenüberliegenden oberen und unteren Fläche und einer Mehrzahl von Seitenflächen, welche die obere Fläche und die untere Fläche verbinden; eine erste Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, zur Verbindung mit einem externen Zufuhrteil; eine zweite Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, wobei die zweite Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn beabstandet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um als Strahler zu wirken, wobei ein Ende der zweiten Leiterbahn mit einem externen Masseteil verbunden ist; und eine dritte Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, wobei die dritte Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn angeordnet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um eine Impedanzanpassung der Antenne zu ermöglichen, wobei die dritte Leiterbahn ein unteres Ende aufweist, das mit dem externen Masseteil verbunden ist, wobei die Kopplungskapazität zwischen der ersten und zweiten Leiterbahn größer ist als die Kopplungskapazität zwischen der ersten und dritten Leiterbahn.
Chipantenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block als rechteckiges Parallelepiped geformt ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Leiterbahn durch kapazitives Koppeln einen Strahler abgrenzen, wobei der Strahler über eine erste Seitenfläche parallel zur Längsrichtung des dielektrischen Blocks, der oberen Fläche und einer zweiten Seitenfläche gegenüber der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks gebildet ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn auf der ersten Seitenfläche parallel zur Längsrichtung des dielektrischen Blocks gebildet ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn so gebildet ist, dass ein Abstand zwischen der ersten Leiterbahn und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks kleiner als ein Abstand zwischen der ersten Leiterbahn und einer unteren Fläche des dielektrischen Blocks ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn L-förmig ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn ein oberes Ende aufweist, das mit einer Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leiterbahn über eine zweite Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche gegenüberliegt, des dielektrischen Blocks und dessen oberer Fläche gebildet ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende der zweiten Leiterbahn von der Schnittlinie zwischen der oberen Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks beabstandet ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Leiterbahn auf der unteren Fläche des dielektrischen Blocks gebildet ist.
Chipantenne gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Leiterbahn ein unteres Ende aufweist, das mit einer Schnittlinie zwischen der unteren Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Körpers in Kontakt ist, wobei die dritte Leiterbahn wenigstens eine Biegung aufweist.
Chipantenne gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn auf der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks gebildet und L-förmig ist, so dass ein oberes Ende der ersten Leiterbahn mit einer Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist, die zweite Leiterbahn über die zweite Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche gegenüberliegt, des dielektrischen Blocks sowie dessen oberer Seite gebildet ist, wobei das andere Ende der zweiten Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der Schnittlinie zwischen der oberen Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks beabstandet ist, und die dritte Leiterbahn auf der unteren Fläche des dielektrischen Blocks gebildet ist und ein unteres Ende aufweist, das mit einer Schnittlinie zwischen der unteren Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist, wobei die dritte Leiterbahn wenigstens eine Biegung aufweist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät, welches aufweist: eine Chipantenne, welche aufweist: einen dielektrischen Block mit einer sich gegenüberliegenden oberen und unteren Fläche und einer Mehrzahl von Seitenflächen, welche die obere Fläche und die untere Fläche verbinden; eine erste Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, zur Verbindung mit einem externen Zufuhrteil; eine zweite Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, wobei die zweite Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn beabstandet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um als Strahler zu wirken, wobei ein Ende der zweiten Leiterbahn mit einem externen Masseteil verbunden ist; und eine dritte Leiterbahn, die auf wenigstens einer der Flächen des dielektrischen Blocks gebildet ist, wobei die dritte Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der ersten Leiterbahn angeordnet ist, um so kapazitiv mit der ersten Leiterbahn gekoppelt zu werden, um eine Impedanzanpassung der Antenne zu ermöglichen, wobei die dritte Leiterbahn ein unteres Ende aufweist, das mit dem externen Masseteil verbunden ist, und eine Leiterplatte, auf deren einer Seite die Chipantenne angebracht ist, wobei die Leiterplatte eine Abstimm-Masse-Leiterbahn aufweist, die auf einer Fläche gebildet ist, die der einen Fläche der Leiterplatte gegenüberliegt, damit ein Ende mit einem Masseteil verbunden ist, um so dafür genutzt zu werden, die Frequenzeigenschaften der Chipantenne abzustimmen.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Masse-Leiterbahn eine offen-quadratische Form aufweist, die entlang eines Rands eines Abschnitts abgegrenzt ist, der einem Anbringbereich für die Chipantenne entspricht.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Masse-Leiterbahn Linealmarkierungen aufweist, um das Abstimmen zu erleichtern.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block als rechteckiges Parallelepiped geformt ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Leiterbahn durch kapazitives Koppeln einen Strahler abgrenzen, wobei der Strahler über eine erste Seitenfläche parallel zur Längsrichtung des dielektrischen Blocks, der oberen Fläche und einer zweiten Seitenfläche gegenüber der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks gebildet ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn auf der ersten Seitenfläche parallel zur Längsrichtung des dielektrischen Blocks gebildet ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn so gebildet ist, dass der Abstand zwischen der ersten Leiterbahn und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks kleiner als der Abstand zwischen der ersten Leiterbahn und einer unteren Fläche des dielektrischen Blocks ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn L-förmig ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn ein oberes Ende aufweist, das mit einer Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leiterbahn über eine zweite Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche gegenüberliegt, des dielektrischen Blocks und dessen oberer Fläche gebildet ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende der zweiten Leiterbahn von der Schnittlinie zwischen der oberen Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks beabstandet ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Leiterbahn auf der unteren Fläche des dielektrischen Blocks gebildet ist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Leiterbahn ein unteres Ende aufweist, das mit einer Schnittlinie zwischen der unteren Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Körpers in Kontakt ist, wobei die dritte Leiterbahn wenigstens eine Biegung aufweist.
Mobiles Telekommunikationsendgerät gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Masse-Leiterbahn eine offen-quadratische Form aufweist, die entlang eines Rands eines Abschnitts abgegrenzt ist, der einem Anbringbereich für die Chipantenne entspricht, wobei die erste Leiterbahn auf der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks gebildet und L-förmig ist, so dass ein oberes Ende der ersten Leiterbahn mit einer Schnittlinie zwischen der ersten Seitenfläche und der oberen Fläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist, die zweite Leiterbahn über die zweite Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche gegenüberliegt, des dielektrischen Blocks sowie dessen oberer Seite gebildet ist, wobei das andere Ende der zweiten Leiterbahn mit einem bestimmten Abstand von der mit einer Schnittlinie zwischen der oberen Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks beabstandet ist, und die dritte Leiterbahn auf der unteren Fläche des dielektrischen Blocks gebildet ist und ein unteres Ende aufweist, das mit einer Schnittlinie zwischen der unteren Fläche und der ersten Seitenfläche des dielektrischen Blocks in Kontakt ist, wobei die dritte Leiterbahn wenigstens eine Biegung aufweist.
Leiterplatte, welche aufweist: einen Anbringbereich für die Chipantenne, der auf einer ihrer Flächen vorgesehen ist; und eine Abstimm-Masse-Leiterbahn, die auf einer Fläche gebildet ist, die der einen Fläche der Leiterplatte gegenüberliegt, damit ein Ende mit einem Masseteil verbunden ist, damit sie zum Abstimmen der Frequenzeigenschaften der Chipantenne verwendet werden kann.
Leiterplatte gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Masse-Leiterbahn offen-quadratisch geformt ist und entlang einem Rand eines Abschnitts, der dem Anbringbereich für die Chipantenne entspricht, abgegrenzt ist.
Leiterplatte gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Masse-Leiterbahn Linealmarkierungen aufweist, um das Abstimmen zu erleichtern.
Leiterplatte, welche aufweist: eine Platine mit einer ersten Fläche, auf der ein Anbringbereich für eine Chipantenne vorgesehen wird, und einer zweiten Fläche, die der ersten Fläche gegenüberliegt; eine Zufuhrsignalleitung, die auf der ersten Fläche gebildet ist, um sich zu dem Anbringbereich für die Chipantenne zu erstrecken; und eine Abstimm-Leiterbahn, die auf einem Bereich gebildet ist, der ein kapazitives Koppeln mit einem leitenden Bestandteil der anzubringenden Antenne ermöglicht, wobei die Abstimm-Leiterbahn wenigstens teilweise entfernbar ist, so dass die Kopplungskapazität zwischen der Abstimm-Leiterbahn und dem leitenden Bestandteil verändert wird, um die Frequenzeigenschaften der Chipantenne abzustimmen.
Leiterplatte gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Leiterbahn auf einem Abschnitt der zweiten Fläche gebildet ist, der dem Anbringbereich für die Chipantenne entspricht.
Leiterplatte gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Leiterbahn eine Leitung ist, die wenigstens einmal gebogen ist.
Leiterplatte gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Leiterbahn offen-quadratisch geformt ist und entlang einem Rand eines Abschnitts, der dem Anbringbereich für die Chipantenne entspricht, abgegrenzt ist.
Leiterplatte gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimm-Leiterbahn Linealmarkierungen aufweist, um das Abstimmen zu erleichtern.
Leiterplatte gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine ein Masseteil aufweist und die Abstimm-Leiterbahn mit dem Masseteil verbunden ist.
Leiterplatte gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Masseteil ein erstes Masseteil aufweist, das auf der ersten Fläche der Platine gebildet ist, und ein zweites Masseteil, das auf der zweiten Fläche der Platine gebildet ist, um mit der Abstimm-Leiterbahn verbunden zu werden, wobei die Platine weiter wenigstens eine Masseteil-Leitung aufweist, die auf der ersten Fläche gebildet ist, um sich von dem ersten Masseteil zu dem Anbringbereich für die Chipantenne zu erstrecken.