-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kleine, dreidimensionale Antenne, insbesondere eine dreidimensionale Antenne, die durch ihre dreidimensionale Struktur leicht auf ein geeignetes Frequenzband abgestimmt wird und konstruktiv verstärkt ist.
-
In der Entwicklung der Funkkommunikationstechnologie spielen Antennen eine wichtige Rolle, die die gesamte Übertragungsfähigkeit beeinflussen und sogar den Entwurf des Mechanismus unterschiedlicher Funkeinrichtungen wesentlich mitbestimmen, einschließend der Abmessungen und Größen.
-
Handelsüblich gibt es bereits viele planare Antennen in Form eines umgedrehten F, die kompakt konstruiert sind, eine optimale Übertragungsleistung aufweisen und leicht an der Innenwand eines tragbaren elektronischen Geräts montierbar sind. Solche planare Antennen finden vor allem eine breite Anwendung bei tragbaren elektronischen Geräten.
-
1 zeigte eine herkömmliche planare Antenne 100 in Form eines umgedrehten F, die an einer Grundplatte 100 angeordnet werden kann, wobei der Hauptkörper der Antenne mit schrägen Streifen bezeichnet ist und eine Strahlungsfläche 11 zum Ausstrahlen von elektromagnetischen Wellen, eine Einspeiseleitung 13, eine Erdungsfläche 17 und eine die Strahlungsfläche 11 und die Erdungsfläche 17 verbindende Kurzschlussleitung 15 umfasst.
-
Die Bauteile der genannten herkömmlichen planaren Antenne 100 in Form eines umgedrehten F sind alle aus elektrisch leitfähigem Metall hergestellt, wobei die Strahlungsfläche 11, die Einspeiseleitung 13, die Erdungsfläche 17 und die Kurzschlussleitung 15 parallel zueinander auf der Grundplatte 100 angeordnet sind, wobei die Strahlungsfläche 11 und die Einspeiseleitung 13 aneinander angeschlossen sind; bei einer Funkkommunikationseinheit (nicht dargestellt) im Anwendungssystem wird ein Elektromagnetwellensignal über die Einspeiseleitung 13 auf die Antenne 10 übertragen und ausgesendet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kleine, dreidimensionale Antenne zu schaffen, die schnell auf ein geeignetes Frequenzband abgestimmt werden kann, wobei sich das biegsame Strahlungselement flexibel an verschiedene Schaltungen anpasst, wobei die Antenne durch die dreidimensionale Konstruktion baulich verstärkt wird.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine kleine, dreidimensionale Antenne, die ein Strahlungselement umfasst, das eine sich vom Antennen-Hauptkörper erstreckende Struktur darstellt, die vor allem eine erste und eine zweite Strahlungsebene aufweist, die durch Biegen nicht koplanar ausgebildet sind; an einem Ende der ersten Strahlungsebene ist ein Biegeteil ausgebildet; am Hauptkörper ist ferner ein Einspeiseende angeordnet, das sich von der zweiten Strahlungsebene erstreckt und als Signalempfangsende für die kleine, dreidimensionale Antenne dient, wobei ein sich von der zweiten Strahlungsebene erstreckendes Erdungsende dem Einspeiseende benachbart angeordnet ist und als Signalerdungsende für die kleine, dreidimensionale Antenne dient. Die Erfindung zeichnet sich durch die aus allen Teilen ausgebildete dreidimensionale Struktur aus.
-
Im Folgenden werden die eingesetzten technischen Inhalte, Maßnahmen und Funktionen der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen planaren Antenne in Form eines umgedrehten F;
-
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Teile einer erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne;
-
3 eine erste schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne;
-
4 eine zweite schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne;
-
5 eine dritte schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne;
-
6 eine planare Ansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne;
-
7 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne;
-
8 ein Diagramm des Stehwellenverhältnisses der Spannung einer erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne;
-
9A eine schematische Darstellung der Strahlung auf der Y-Z-Ebene bei der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne;
-
9B eine schematische Darstellung der Strahlung auf der Z-X-Ebene bei der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne; und
-
9C eine schematische Darstellung der Strahlung auf der X-Y-Ebene bei der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne.
-
Gemäß 2 umfasst die erfindungsgemäße kleine, dreidimensionale Antenne wenigstens folgende Bauteile: von einem Ende des Antennen-Hauptkörpers 20 erstrecken sich wenigstens zwei elektrische Anschlüsse, nämlich ein Signaleinspeiseende 205 und ein Erdungsende 207; der längere Teil des Antennen-Hauptkörpers 20 ist als Strahlungselement 203 ausgebildet, das sich zuerst um eine vorgesehene Länge und weiter senkrecht erstreckt, so dass ein Biegeteil 201 des Strahlungselements 203 entsteht, wobei die gesamte Erstreckungslänge ungefähr der Einviertel-Länge der Resonanzwellenlänge der benutzten Frequenz des zu konzipierenden Frequenzbereiches entspricht; so kann das dadurch konzipierte Strahlungselement als Strahlungselement für die geeignete Frequenz eingesetzt werden und bei unterschiedlichen Anwendungen entsprechend korrigiert werden.
-
Dabei ist besonders, dass durch Biegen des Strahlungselements 203 zwei nicht koplanare Strahlungsebenen entstehen, die in diesem Ausführungsbeispiel eine erste und eine zweite Strahlungsebene 203a, 203b darstellen, die senkrecht zueinander stehen. Das Biegeteil 201 des Strahlungselements 203 erstreckt sich von der ersten Strahlungsebene 203a und steht in einem Ausführungsbeispiel senkrecht zur ersten Strahlungsebene 203a.
-
Es ist möglich, dass sich das Signaleinspeisende 205 und das Erdungsende 207 beide von der zweiten Strahlungsebene 203b erstrecken und zu zwei elektrischen Anschlüssen ausgebildet werden, die an einer betreffenden Schaltung (nicht dargestellt) eines Kommunikationssystems zusammengeschweift sind.
-
Die erste Strahlungsebene, die zweite Strahlungsebene, das Biegeteil des Strahlungselements, das Einspeiseende und das Erdungsende sind nicht koplanar ausgebildet, wobei diese Gestaltung den Vorteil hat, dass die Gesamthöhe der Antenne durch die Biegestrukturen verringert ist, so dass die Antenne verkleinert werden kann, um sich an dünne Gestaltungen anpassen zu können; des Weiteren besitzt eine derartige dreidimensionale Struktur gegenüber der üblichen planaren Struktur den Vorteil, dass die Antenne konstruktiv verstärkt ist.
-
Im Folgenden wird das Ausführungsbeispiel erläutert. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Antenne 30 mehrere nicht koplanare Strukturen. Das Strahlungselement 303 erstreckt sich vom Hauptkörper der kleinen, dreidimensionalen Antenne, wobei der Hauptkörper eine erste und eine zweite Strahlungsebene 303a, 303b umfasst, die durch Biegen des Hauptkörpers nicht koplanar ausgebildet sind, wobei ein Ende der ersten Strahlungsebene 303a nach unten abgebogen ist, so dass dadurch ein Biegeteil 301 entsteht, das einen Teil des Strahlungselements bildet, wie in 3 gezeigt. Die zweite Strahlungsebene 303a ist nochmal durch Biegen so verarbeitet, dass zwei elektrische Anschlüsse, nämlich ein Einspeiseende 305 und ein Erdungsende 307, ausgebildet sind. Das Einspeiseende 305 ist mit der zweiten Strahlungsebene 303b des Strahlungselements 303 elektrisch verbunden, stellt eine Erstreckungsstruktur des Strahlungselements 303 dar und dient als Signalübertragungsende der Antenne 30; das Erdungsende 307 ist dem Einspeiseende 305 benachbart angeordnet, ebenfalls mit der zweiten Strahlungsebene 303b des Strahlungselements 303 elektrisch verbunden und stellt eine Erstreckungsstruktur des Strahlungselements 303 dar.
-
Durch Biegen sind das Signaleinspeiseende 305 und das Erdungsende 307 nicht auf der gleichen Ebene ausgebildet, wobei die Gestaltung den Vorteil hat, dass die Antenne bei Anschluss an eine Grundplatte einer weiteren Schaltung konstruktiv stabiler wird. Diese Gestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Strahlungsebene 303a, die zweite Strahlungsebene 303b, das Biegeteil 301 des Strahlungselements, das Einspeiseende 305 und das Erdungsende 307 nicht koplanar, dreidimensional ausgebildet sind.
-
Aus 4 ist ersichtlich, dass das Strahlungselement 303 und das Biegeteil 301 des Strahlungselements 303 senkrecht miteinander verbunden sind; gleichfalls sind die erste und die zweite Strahlungsebene 303a, 303b senkrecht zueinander angeordnet. Das Einspeiseende 305 und das Erdungsende 307 und mit Anschlüssen einer weiteren Schaltung elektrisch verbunden, wobei die Gestaltung entsprechend unterschiedlichen Entwürfen variieren kann.
-
5 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne aus einem weiteren Sichtwinkel, wobei deutlich zu erkennen ist, dass sich das Strahlungselement 303 vom Antennen-Hauptkörper erstreckt, wobei die Antenne über das Einspeiseende 305 und das Erdungsende 307, die sich vom Strahlungselement 303 erstrecken, an eine weitere Schaltung angeschlossen ist.
-
Wie in 6 gezeigt, besteht das Strahlungselement 303 aus zwei gebogenen Ebenen, nämlich der ersten und der zweiten Strahlungsebene 303a, 303b, wobei an einen Ende der ersten Strahlungsebene 303a das Biegeteil 301 des Strahlungselements ausgebildet ist; das Einspeiseende 305 und das Erdungsende 307 erstrecken sich von der zweiten Strahlungsebene 303b, wobei das Erdungsende 307 durch Biegen in einer mehrfach gebogenen Gestaltung und dadurch in Bezug auf das Einspeiseende 305 nicht koplanar ausgebildet werden kann. Durch Adjustieren der Länge der Erstreckungsstruktur des Strahlungselements 303 kann die Frequenz der Antenne für verschiedene Anwendungen eingestellt bzw. berichtigt werden.
-
Bei den Biegestrukturen in 6 sind die gebogenen Stellen mit punktierten Linien gekennzeichnet, wobei die mehrfach gebogene Struktur die dreidimensionale Antenne charakterisiert, die im Vergleich zu planaren Antennen eine geringere Höhe aufweist und konstruktiv verstärkt ist.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 7 ist das Strahlungselement mehrfach gebogen, so dass eine Mehrzahl von Biegeteilen 70 ausgebildet ist. Durch die flexible, vielfältige Gestaltungsvariation eignet sich die Antenne für verschiedene Anwendungen und kann verkleinert, dreidimensional ausgebildet und konstruktiv verstärkt werden.
-
Gemäß einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Fläche des Erdungsendes vergrößert werden, wodurch die elektrischen Eigenschaften gefördert und Störungen vermieden werden.
-
Durch ihre dreidimensionale Struktur kann die erfindungsgemäße kleine, dreidimensionale Antenne leicht auf ein geeignetes Frequenzband abgestimmt werden; 8 zeigt beispielsweise ein Diagramm des Stehwellenverhältnisses der Spannung (Voltage Standing Wave Ratio, VSWR) der Antenne.
-
Dabei ist an der senkrechten Achse das Stehwellenverhältnis einer Antenne angezeigt, und die Kurve zeigt das Stehwellenverhältnis der erfindungsgemäßen kleinen, dreidimensionalen Antenne, deren Impedanzanpassung und Einspeiseende, einschließend der Paramater wie der Abmessung, der Größe und der Höhe, derart konzipiert werden müssen, dass sie nach der Einstellung mit einem bestimmten angewendeten Frequenzbereich übereinstimmen.
-
Aus dem Diagramm des Stehwellenverhältnisses der Spannung der Antenne ist ersichtlich, dass ein Signal mit der Frequenzbreite von 300 MHz von der Antenne bei einer Frequenz zwischen 2,29 GHz und 2,59 GHz die maximale Stellwellenamplitude von 2,0 erreicht, wobei der Wellenkamm um 2,4 GHz liegt, so dass das von der WiFi-Allianz erstellte Frequenzband von 2,4 GHz für das Funknetzwerk vollständig abgedeckt werden kann. Die erfindungsgemäße kleine, dreidimensionale Antenne kann bei einem Betriebsfrequenzbereich von IEEE 802.11b/g (2400–2500 MHz), wie z. B. bei einem Funkkommunikationsgerät, angewendet werden
-
Im Ausführungsbeispiel der Erfindung ist insbesondere eine Biegestruktur an einem Ende des Strahlungselements angeordnet. Anhand den schematischen Darstellungen der Eigenschaften der Strahlung im Frequenzbereich von 2400–2500 MHz aus 9A (Y-Z-Ebene), 9B (Z-X-Ebene) und 9C (X-Y-Ebene) lässt sich feststellen, dass die Biegestruktur die Eigenschaft der gesamten Antenne nicht beeinträchtigt.
-
Die vorstehende Beschreibung stellt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und soll nicht die Schutzansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- planare Antenne in Form eines umgedrehten F
- 100
- Grundplatte
- 11
- Strahlungsfläche
- 13
- Einspeiseleitung
- 15
- Kurzschlussleitung
- 17
- Erdungsfläche
- 20
- Antennen-Hauptkörper
- 201
- Biegeteil
- 203
- Strahlungselement
- 203a
- erste Strahlungsebene
- 203b
- zweite Strahlungsebene
- 205
- Signaleinspeiseende
- 207
- Erdungsende
- 30
- Antenne
- 301
- Biegeteil
- 303
- Strahlungselement
- 303a
- erste Strahlungsebene
- 303b
- zweite Strahlungsebene
- 305
- Einspeiseende
- 307
- Erdungsende
- 70
- Biegeteil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
