DE102012204184A1

DE102012204184A1 - Multiband-Antenne

Info

Publication number: DE102012204184A1
Application number: DE102012204184A
Authority: DE
Inventors: Takafumi Nishi; Yuji Sugimoto; Nakabuchi Masayuki; Ichiro Shigetomi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-09-27
Also published as: US20120242552A1; JP5291136B2; CN102694262B; US8736501B2; JP2012199813A; CN102694262A

Abstract

Eine Multiband-Antenne beinhaltet zwei leitfähige Verdrahtungen (10, 12) und Einheitsschaltungen (20), die entlang der leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) hintereinandergeschaltet sind. Jede Einheitsschaltung (20) beinhaltet eine Kommunikationsschaltung (30), einen ersten Kondensator (50) und einen zweiten Induktor (42). Die Kommunikationseinheit (30) verbindet zwischen den leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) über einen ersten Induktor (40) und einen zweiten Kondensator (52), der in Serie mit dem ersten Induktor (40) verschaltet ist. Der erste Kondensator (50) und der zweite Induktor (42) sind in zumindest einer der leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) eingefügt. Der zweite Induktor (42) ist parallel zu dem ersten Kondensator (50) verschaltet. Alternativ beinhaltet die Einheitsschaltung (22) eine Kommunikationsschaltung (32), die zwischen den leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) über einen ersten Induktor (40) verbindet, und einen ersten Kondensator (50), der in zumindest einer der leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) eingefügt ist. Der erste Induktor (40), der erste Kondensator (50), ein dritter Kondensator (54), der zwischen den leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) angeordnet ist, und ein dritter Induktor (44), der auf zumindest einer der leitfähigen Verdrahtungen angeordnet ist, erfüllen eine durch die Gleichung 2 ausgedrückte Beziehung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Multiband-Antenne, die Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen sendet und empfängt.
Eine Technik, die Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen über eine einzige Antenne sendet und empfängt, ist als eine Sperrladungstechnik oder Trap Load-Technik bekannt geworden. Bei der Sperrladungstechnik ist zum Beispiel in einem Fall des Sendens und Empfangens zweiter Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen, wie beispielsweise einer hohen Frequenz und einer niedrigen Frequenz, ein LC-Parallelschwingkreis (Sperre oder Trap), der bei der hohen Frequenz schwingt, mit bzw. bei einem Viertel der Wellenlänge der hohen Frequenz verbunden, um mit der Antenne bei der hohen Frequenz zu harmonieren. Weil der elektrische Strom an dem Teil, an dem die Sperre verbunden ist, nicht fließt, wird die Funkwelle mit der dem Viertel der Wellenlänge entsprechenden Frequenz, d. h. die Funkwelle mit der hohen Frequenz, gesendet und empfangen.
In Bezug auf die Funkwelle mit der niedrigen Frequenz wird unter Berücksichtigung, dass die geladene Sperre als eine Reaktanz dient, die Gesamtlänge der Antenne so eingestellt, dass die Antenne bei der niedrigen Frequenz harmoniert bzw. schwingt. Daher wird die Funkwelle mit der niedrigen Frequenz gesendet und empfangen.
Auf diese Art und Weise können die Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen durch die einzelne bzw. nur eine Antenne gesendet und empfangen werden. Eine solche Multiband-Antenne ist zum Beispiel in der dem US-Patent USP 6,163,300 entsprechenden Druckschrift JP 11-55022A beschrieben.
Um Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen über nur eine Antenne unter Verwendung der Sperrladungstechnik zu senden und zu empfangen, muss die Antenne durch Kaskadieren bzw. Hintereinanderschalten mehrerer Sperren oder Fallen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen aufgebaut werden. In einem solchen Fall sind daher die Frequenzen der zu sendenden und zu empfangenden Funkwellen auf die Werte der Resonanzfrequenzen der hintereinandergeschalteten Sperren beschränkt. Das heißt, die Frequenzen der zu sendenden und zu empfangenden Funkwellen sind wahrscheinlich diskret.
Der Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, eine Multiband-Antenne bereitzustellen, die Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen sendet und empfängt.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt beinhaltet eine Multiband-Antenne zwei leitfähige Verdrahtungen, welche im Wesentlichen parallel zueinander sind, als eine grundlegende Struktur, und Einheitsschaltungen, die entlang der leitfähigen Verdrahtungen hintereinandergeschaltet sind. Jede der Einheitsschaltungen beinhaltet eine Kommunikationseinheit, einen ersten Kondensator und einen zweiten Induktor. Die Kommunikationsschaltung verbindet zwischen den zwei leitfähigen Verdrahtungen über einen ersten Induktor und einen zweiten Kondensator, der in Serie mit dem ersten Induktor verschaltet ist. Der erste Kondensator und der zweite Induktor sind in zumindest eine der leitfähigen Verdrahtungen eingefügt. Der zweite Konduktor ist parallel zu dem ersten Kondensator verschaltet.
In einer solchen Struktur sind Resonanzpunkten zumindest zwei Frequenzen gegeben. Das heißt, Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen können durch nur eine Antenne gesendet und empfangen werden. Darüber hinaus kann die Größe der Antenne verringert werden.
In einer solchen Struktur ist zum Beispiel ein dritter Induktor notwendigerweise in Serie mit den zwei leitfähigen Verdrahtungen angeordnet, und ist ein dritter Kondensator notwendigerweise parallel zu den zwei leitfähigen Verdrahtungen angeordnet. Der erste Kondensator ist in Serie mit dem dritten Induktor angeordnet, und der erste Induktor ist parallel zu dem dritten Kondensator angeordnet. Der zweite Induktor ist parallel zu dem dritten Induktor und dem ersten Kondensator, angeordnet in Serie mit dem dritten Induktor, angeordnet. Der zweite Kondensator ist in Serie mit dem ersten Induktor angeordnet. In einem solchen Fall sind, in Bezug auf eine höhere Frequenz, Betriebsabläufe des ersten Kondensators und des ersten Induktors dominant. In Bezug auf eine niedrigere Frequenz wird der erste Kondensator zu einem offenen Zustand angenähert, und wird der erste Induktor zu einem kurzgeschlossenen Zustand angenähert. Daher nehmen Wirkungen des zweiten Induktors und des zweiten Kondensators zu, und sind Betriebsabläufe des zweiten Induktors und des zweiten Kondensators dominant.
Zum Beispiel erfüllen der erste Induktor, der erste Kondensator, der zweite Induktor, der zweite Kondensator, der dritte Induktor, der in Serie mit den leitfähigen Verdrahtungen angeordnet ist, und der dritte Kondensator, der zwischen den leitfähigen Verdrahtungen angeordnet ist, eine durch den folgenden Ausdruck 1 ausgedrückte Beziehung:
worin L_L der Wert des ersten Induktors ist, C_L der Wert des ersten Kondensators ist, L_M der Wert des zweiten Induktors ist, C_M der Wert des zweiten Kondensators ist, L_R der Wert des dritten Induktors ist, und C_R der Wert des dritten Kondensators ist.
In einem solchen Fall sind die Resonanzpunkte, das heißt jeder Induktor und jeder Kondensator, zahlenmäßig beschränkt. Daher werden die Werte des Induktors und des Kondensators leicht ermittelt.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt beinhaltet eine Multiband-Antenne zwei leitfähige Verdrahtungen, welche im Wesentlichen parallel zueinander sind, als eine grundlegende Struktur, und Einheitsschaltungen, die entlang der zwei leitfähigen Verdrahtungen hintereinandergeschaltet sind. Jede der Einheitsschaltungen beinhaltet eine Kommunikationseinheit, die zwischen den leitfähigen Verdrahtungen über einen ersten Induktor verbindet, und einen ersten Kondensator, der in zumindest eine der zwei leitfähigen Verdrahtungen eingefügt ist. Der erste Induktor, der erste Kondensator, ein dritter Kondensator, der zwischen den leitfähigen Verdrahtungen angeordnet ist, und ein dritter Induktor, der auf zumindest einer der leitfähigen Verdrahtungen angeordnet ist, erfüllen eine durch den nachstehenden Ausdruck 2 ausgedrückte Beziehung:
worin L_L der Wert des ersten Induktors ist, C_L der Wert des ersten Kondensators ist, C_R der Wert des dritten Kondensators ist, und L_R der Wert des dritten Induktors ist.
In einer solchen Struktur können Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen durch nur eine Antenne gesendet und empfangen werden. Darüber hinaus kann die Größe der Antenne verringert werden.
Die vorstehenden sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, besser entnehmbar. Es zeigen:
1A ein schematisches Diagramm einer Multiband-Antenne in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel;
1B ein Schaltungsdiagramm einer Einheitsschaltung der Multiband-Antenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
2A eine schematische Aufsicht auf eine vorderseitige Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte, auf welcher die Multiband-Antenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist;
2B eine schematische Aufsicht auf eine rückseitige Oberfläche der gedruckten Leiterplatte gemäß den ersten Ausführungsbeispiel;
3 ein Diagramm, das ein Beispiel von Dispersionskurven der Multiband-Antenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
4 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Frequenz und Wellenlänge der Multiband-Antenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
5A und 5B Diagramme, die die Änderung zweier Resonanzfrequenzen der Multiband-Antenne mit der Änderung einer Induktanz L_M eines zweiten Induktors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellen;
6A und 6B Diagramme, die die Änderung der zwei Resonanzfrequenzen mit der Änderung einer Kapazität C_M eines zweiten Kondensators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellen;
7A und 7B schematische Diagramme zum Darstellen von Betriebsabläufen von Komponenten der Multiband-Antenne bei den zwei Resonanzfrequenzen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
8A ein schematisches Diagramm einer Einheitsschaltung der Multiband-Antenne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
8B ein Schaltungsdiagramm einer Einheitsschaltung der Multiband-Antenne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
9 ein schematisches Diagramm zum Darstellen von Betriebsabläufen von Komponenten der Multiband-Antenne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
10 ein Diagramm, das ein Analyseergebnis einer Eingangskennlinie der Multiband-Antenne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.
<Erstes Ausführungsbeispiel>
Nachstehend wird ein erstes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 1 bis 7B beschrieben.
(Struktur der Multiband-Antenne 1)
Bezug nehmend auf 1A ist eine Multiband-Antenne 1 ein nach dem Mono-Pol-Prinzip arbeitende Antenne, die durch Hintereinanderschalten mehrerer Einheitsschaltungen 20 mit derselben Struktur entlang zweiter Verdrahtungen 10, 12 aus Metall als einer grundlegenden Struktur aufgebaut ist. Die zwei Verdrahtungen 10, 12 aus Metall sind im Wesentlichen parallel zueinander, und sind als leitende bzw. leitfähige Verdrahtungen bereitgestellt.
Ein erstes Ende der Metallverdrahtung 10 ist ein Zufuhr- oder Speisepunkt 14, und ist mit mehreren Sende- und Empfangseinrichtungen (Transceivern) 72, 74 usw. über ein Bandfilter 70 verbunden. Ein zweites Ende der Metallverdrahtung 10 ist ein offenes Ende.
Ein erstes Ende der Metallverdrahtung 12, welches sich auf derselben Seite wie das erste Ende der Metallverdrahtung 10 befindet, ist mit einer Erdungs- oder Masseplatte 60 verbunden, um eine Sendesignalreflexion zu vermeiden.
Die Multiband-Antenne 1 mit der vorstehend beschriebenen Struktur ermöglicht es, Funkwellen in Zuordnung zu den mehreren Sende- und Empfangseinrichtungen 72, 74 usw. zu senden und zu empfangen.
Wie in 1B gezeigt ist, beinhaltet die Einheitsschaltung 20 eine Kommunikationseinheit 30, einen ersten Kondensator 50 (C_L), und einen zweiten Induktor 42 (L_M).
Die Kommunikationseinheit 30 weist eine Schaltungsstruktur auf, die die zwei Metallverdrahtungen, die Metallverdrahtung 10 und die Metallverdrahtung 12, über einen ersten Induktor 40 mit einer Induktanz (L_L) und einen zweiten Kondensator 52 (C_M), der in Serie mit dem ersten Induktor 40 (L_L) verschaltet ist, miteinander verbindet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei erste Kondensatoren 50 (C_L) in die Metallverdrahtung 10 eingefügt. Darüber hinaus sind zwei zweite Kondensatoren 42 (L_M) in die Metallverdrahtung 10 eingefügt. Die ersten Kondensatoren 50 (C_L) befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten eines Verbindungspunkts zu der Kommunikationseinheit 30. Jeder zweite Induktor 42 (L_M) ist parallel zu dem entsprechenden ersten Kondensator 50 (C_L) verschaltet.
Wie in 2A gezeigt ist, wird der erste Induktor 40 (L_L) tatsächlich durch ein Leitermuster bzw. eine Leiterstruktur bereitgestellt, das bzw. die auf einer vorderseitigen Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 80 ausgebildet ist. Die Leiterstruktur des ersten Induktors 40 (L_L) weist zum Beispiel eine mäandernde Form auf. Wie in 2B gezeigt ist, wird der zweite Induktor 42 (L_M) tatsächlich durch ein Leitermuster bzw. eine Leiterstruktur bereitgestellt, das bzw. die auf einer rückseitigen Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 80 ausgebildet ist. Die Leiterstruktur des zweiten Induktors 42 (L_M) weist zum Beispiel eine mäandernde Form auf.
Darüber hinaus wird der erste Kondensator 50 (C_L) durch ein Leitermuster bzw. eine Leiterstruktur bereitgestellt, das bzw. die auf der vorderseitigen Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 80 ausgebildet ist. Gleichfalls wird der zweite Kondensator 52 (C_M) durch ein Leitermuster bzw. eine Leiterstruktur bereitgestellt, das bzw. die auf der vorderseitigen Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 80 ausgebildet ist. Die Leiterstrukturen des ersten Kondensators 50 (C_L) und des zweiten Kondensators 52 (C_M) haben zum Beispiel eine Kammzahnform. Die zwei Metallverdrahtungen 10, 12 werden zum Beispiel durch Leitermuster bzw. Leiterstrukturen wie beispielsweise Kupferfolie, die auf der gedruckten Leiterplatte 80 ausgebildet ist, bereitgestellt.
(Beziehung zwischen Induktor und Kondensator)
Bei der Multiband-Antenne 1 mit der vorstehend beschriebenen Struktur werden notwendigerweise Induktanzen bzw. Induktivitäten in Serie mit den Metallverdrahtungen 10, 12 erzeugt. Solche Induktanzen werden als dritte Induktoren 44 (L_R) bezeichnet, wie schematisch in 1B gezeigt ist.
Gleichfalls wird eine Kapazität zwischen den zwei Metallverdrahtungen 10, 12 erzeugt. Eine solche Kapazität wird als ein dritter Kondensator 54 (C_R) bezeichnet, wie schematisch in 1B gezeigt ist.
Eine Verteilungs-, Ausbreitungs- oder Dispersionskurve der Multiband-Antenne 1, in welcher die ersten bis dritten Induktoren 40, 42, 44 und die ersten bis dritten Kondensatoren 50, 52, 54 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise verteilt sind, wird durch den folgenden Ausdruck 3 ausgedrückt:
worin L'_R1, C'_L1, α und β wie folgt definiert sind: L'_R = L_Rα
L'_R = L_Rα
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der durch den Ausdruck 3 ausgedrückten Dispersionskurve darstellt. 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Frequenz und Wellenlänge darstellt.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, wird davon ausgegangen, dass es zwei Resonanzfrequenzen in der Multiband-Antenne 1 mit einer Gesamtlänge von 50 mm gibt.
Das heißt, in 3 repräsentiert eine Kettenlinie aus einzelnen kurzen Strichen eine Resonanzbedingung, und repräsentiert eine durchgezogene Linie eine Dispersionskurve. Resonanzpunkte sind bei zwei Frequenzen gegeben, die durch einen Punkt A und einen Punkt B, wo sich die die Resonanzbedingung repräsentierende Kettenlinie aus einzelnen kurzen Strichen mit den die Dispersionskurven repräsentierenden durchgezogenen Linien schneidet, gezeigt sind. Die Frequenz des Punkts A beträgt 0,75 Gigahertz (GHz), und die Frequenz des Punkts B beträgt 0,3 GHz.
In 4 repräsentiert eine Kettenlinie aus einzelnen kurzen Strichen eine Resonanzbedingung, und repräsentiert eine durchgezogene Linie eine Beziehung zwischen der Frequenz und der Wellenlänge. Folglich sind ähnlich zu 3 Resonanzpunkte bei zwei Frequenzen eines Punkts C und eines Punkts D gegeben, wo sich die die Resonanzbedingung repräsentierende Kettenlinie aus einzelnen kurzen Strichen mit den die Dispersionskurven repräsentierenden durchgezogenen Linien schneidet. Die Frequenz des Punkts C beträgt 0,3 GHz, und die Frequenz des Punkts D beträgt 0,75 GHz.
Um die Multiband-Antenne 1 in einer Multiband-Konfiguration herzustellen, das heißt, um Funkwellen mit unterschiedlichen Frequenzen zu senden und zu empfangen, müssen die in 3 gezeigten Frequenzen ω_se1, ω_sh1, ω_se2, ω_sh2 eine durch den folgenden Ausdruck 4 ausgedrückte Beziehung erfüllen: ϖ_sh2 ≤ ϖ_se2 ≤ ϖ_sh1 ≤ ϖ_se1 (4)
Ferner haben die ersten bis dritten Induktoren 40, 42, 44, die ersten bis dritten Kondensatoren 50, 52, 54 und die durch den Ausdruck 4 ausgedrückte Frequenzbeziehung Beziehungen, die durch die folgenden Ausdrücke 5(a) bis 5(d) ausgedrückt werden:
Demgemäß muss die Multiband-Antenne 1 den folgenden Ausdruck 1 erfüllen, um die Multiband-Konfiguration aufzuweisen:
Bezug nehmend auf die 5A, 5B, 6A und 6B wird nachstehend erklärt, dass die Resonanzfrequenzen durch Ändern der Induktanz L_M des zweiten Induktors 42 und der Kapazität C_M des zweiten Kondensators 52 kontinuierlich geändert werden können.
5Aist ein Diagramm, das eine Änderung der Resonanzfrequenz auf einer Niedrigfrequenzseite, das heißt, die Resonanzfrequenz auf einer Seite von 0,3 GHz, die durch den Punkt C in 4 gezeigt ist, in Bezug auf die normalisierte Induktanz L_M des zweiten Induktors 42 darstellt. 5B ist ein Diagramm, das eine Änderung der Resonanzfrequenz auf einer Hochfrequenzseite, das heißt die Resonanzfrequenz auf einer Seite von 0,75 GHz, die durch den Punkt D in 4 gezeigt ist, in Bezug auf die normalisierte Induktanz L_M des zweiten Induktors 42 zeigt. 6A ist ein Diagramm, das eine Änderung der Resonanzfrequenz auf der Niedrigfrequenzseite in Bezug auf die normalisierte Kapazität C_M des zweiten Kondensators 52 zeigt. 6B ist ein Diagramm, das eine Änderung der Resonanzfrequenz auf der Hochfrequenzseite in Bezug auf die normalisierte Kapazität C_M des zweiten Kondensators 52 zeigt.
Wie in 5A gezeigt ist, kann die Resonanzfrequenz auf der Niedrigfrequenzseite mit der Änderung der Induktanz L_M des zweiten Induktors 42 kontinuierlich geändert werden. Ebenfalls kann, wie in 5B gezeigt ist, die Resonanzfrequenz auf der Hochfrequenzseite mit der Änderung der Induktanz L_M des zweiten Induktors 42 kontinuierlich geändert werden.
Ferner kann, wie in 6A gezeigt ist, die Resonanzfrequenz auf der Niedrigfrequenzseite mit der Änderung der Kapazität C_M des zweiten Kondensators 52 kontinuierlich geändert werden. Ebenfalls kann, wie in 6B gezeigt ist, die Resonanzfrequenz auf der Hochfrequenzseite mit der Änderung der Kapazität C_M des zweiten Kondensators 52 kontinuierlich geändert werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können die zwei bzw. beiden Resonanzfrequenzen der Multiband-Antenne 1 durch Ändern der Induktanz L_M des zweiten Induktors 42 und der Kapazität C_M des zweiten Kondensators 52 kontinuierlich geändert werden.
(Merkmale der Multiband-Antenne 1)
Vorstehend wurde die Multiband-Konfiguration der Multiband-Antenne 1 in Bezug auf die numerischen Ausdrücke quantitativ beschrieben. Nachstehend wird die Multiband-Konfiguration der Multiband-Antenne 1 auf der Grundlage der 7A und 7B qualitativ beschrieben. Die 7A und 7B sind Diagramme, die darstellen, wie die Komponenten der Multiband-Antenne 1 bei den jeweiligen Resonanzfrequenzen arbeiten.
Wie in 7A gezeigt ist, wird in Bezug auf die Resonanzfrequenz auf der Hochfrequenzseite der zweite Induktor 42 (L_M) zu einem offenen Zustand bzw. als sich in einem solchen befindend angenähert, und wird der dritte Kondensator 54 (C_R) zu einem offenen Zustand bzw. als sich in einem solchen befindend angenähert. Daher wird die Resonanzfrequenz hauptsächlich durch Betriebsabläufe des ersten Kondensators 50 (C_L) und des ersten Induktors 40 (L_L) (d. h. von durch Kettenlinien aus einzelnen kurzen Strichen umgebenen Elementen in 7A) bestimmt.
Wie in 7B gezeigt ist, wird in Bezug auf die Resonanzfrequenz auf der Niedrigfrequenzseite der erste Kondensator 50 (C_L) zu einem offenen Zustand bzw. als sich in einem solchen befindend angenähert, und wird der dritte Kondensator 54 (C_R) zu einem offenen Zustand bzw. als sich in einem solchen befindend angenähert. Daher werden Wirkungen des zweiten Induktors 42 (L_M) und des zweiten Kondensators 52 (C_M) verstärkt, und wird die Resonanzfrequenz hauptsächlich durch Betriebsabläufe des zweiten Induktors 42 (L_M) und des zweiten Kondensators 52 (C_M) (d. h. von durch Kettenlinien aus einzelnen kurzen Strichen umgebenen Elementen in 7B) bestimmt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können die Frequenzpunkte auf der Hochfrequenzseite und der Niedrigfrequenzseite erhalten werden. In anderen Worten können die Funkwellen mit zwei Frequenzen gesendet und empfangen werden.
Im Allgemeinen wird eine Struktur, in der die dritten Induktoren 44 (L_R) in Serie mit den zwei Metallverdrahtungen 10, 12 angeordnet sind und der dritte Kondensator 54 (C_R) parallel zu den zwei Metallverdrahtungen 10, 12 angeordnet ist, als ein rechtsdrehendes Material bezeichnet. Eine Struktur, in welcher Einheiten, von denen jede den ersten Kondensator 50 (C_L), der in Serie mit dem dritten Induktor 44 (L_R) des rechtshändigen Materials verschaltet ist, und den ersten Induktor 50 (L_L), der parallel zu dem dritten Kondensator 54 (C_R) verschaltet ist, aufweist, kaskadiert oder hintereinandergeschaltet sind, als ein Meta-Material oder ein linksdrehendes Material bezeichnet.
In dem Fall, in dem der erste Induktor 40 (L_L), der erste Kondensator 50 (C_L), der zweite Induktor 42 (L_M), der zweite Kondensator 52 (C_M), der dritte Induktor 44 (L_R), der in Serie mit den zwei Metallverdrahtungen 10, 12 angeordnet ist, und der dritte Kondensator 54 (C_R), der zwischen den zwei Metallverdrahtungen 10, 12 angeordnet ist, die Beziehung des Ausdrucks 1 erfüllen, sind die Resonanzpunkte, das heißt, jeder Induktor und jeder Kondensator zum Erhalten gewünschter Frequenzen, zahlenmäßig beschränkt. Daher werden die Werte jedes Induktors und jedes Kondensators leicht ermittelt oder bestimmt.
Die zwei Metallverdrahtungen 10, 12 werden durch Leiterstrukturen bereitgestellt, die auf der gedruckten Leiterplatte 80 erzeugt sind. Die Leiterstrukturen des ersten Induktors 40 (L_L) und des zweiten Induktors 42 (L_M) weisen die mäanderförmigen Formen auf. Die Leiterstrukturen des ersten Kondensators 50 (C_L) und des zweiten Kondensators 52 (C_M) weisen die Kammzahnformen auf.
Das heißt, die Induktoren und die Kondensatoren werden durch die Leiterstrukturen bereitgestellt, die auf der gedruckten Leiterplatte 80 erzeugt sind. Daher kann die Größe der Multiband-Antenne 1 verringert werden, und kann der Verlust der Multiband-Antenne 1 verringert werden.
<Zweites Ausführungsbeispiel>
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 8A, 8B, 9 und 10 beschrieben. 8A ist ein Diagramm, das schematisch eine Multiband-Antenne 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
(Struktur der Multiband-Antenne 2)
Bezug nehmend auf 8A ist eine Multiband-Antenne 2 eine nach dem Mono-Pol-Prinzip arbeitende Antenne, die durch Kaskadieren oder Hintereinanderschalten mehrerer Einheitsschaltungen 22 mit derselben Struktur entlang zweier Metallverdrahtungen 10, 12 als eine grundlegende Struktur aufgebaut ist. Die zwei Metallverdrahtungen 10, 12 sind im Wesentlichen parallel zueinander, und sind als leitfähige Verdrahtungen bereitgestellt.
Ein erstes Ende der Metallverdrahtung 10 ist ein Zufuhr- oder Speisepunkt 14, und ist mit mehreren Sende- und Empfangseinrichtungen 72, 74 usw. über ein Bandfilter 70 verbunden. Ein zweites Ende der Metallverdrahtung 10 ist ein offenes Ende.
Ein erstes Ende der Metallverdrahtung 12, welches sich auf derselben Seite wie das erste Ende der Metallverdrahtung 10 befindet, ist mit einer Erdungs- oder Masseplatte 60 verbunden, um eine Sendesignalreflexion zu vermeiden.
Die Multiband-Antenne 2 mit der vorstehend beschriebenen Struktur ermöglicht es, Funkwellen in Zuordnung zu den mehreren Sende- und Empfangseinrichtungen 72, 74 usw. zu senden und zu empfangen.
In einer tatsächlichen Einrichtung der Multiband-Antenne 2 werden die zwei Metallverdrahtungen 10, 12 durch leitfähige Muster wie beispielsweise eine Kupferfolie, die auf der gedruckten Leiterplatte 80 erzeugt ist, bereitgestellt, ähnlich zu der Multiband-Antenne 1 des ersten Ausführungsbeispiels.
Wie in 8B gezeigt ist, beinhaltet die Einheitsschaltung 22 eine Kommunikationseinheit 32 und einen ersten Kondensator 50 (C_L). Die Kommunikationseinheit 32 hat eine Schaltungsstruktur, die die zwei Metallverdrahtungen 10, 12 über einen ersten Induktor 40 (L_L) miteinander verbindet. Der erste Kondensator 50 (C_L) ist in die Metallverdrahtung 10 eingefügt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zum Beispiel zwei erste Kondensatoren 50 (C_L) in die Metallverdrahtung 10 auf gegenüberliegenden Seiten des Verbindungspunkts zu der Kommunikationseinheit 32 eingefügt.
In einer tatsächlichen Einrichtung wird der erste Induktor 40 (L_L) durch eine Leiterstruktur mit einer mäandernden Form bereitgestellt, die auf der gedruckten Leiterplatte 80 erzeugt ist, wie in 2A gezeigt ist. Darüber hinaus wird der erste Kondensator 50 (C_L) durch eine Leiterstruktur mit einer Kammzahnform bereitgestellt, die auf der gedruckten Leiterplatte 80 bereitgestellt ist, wie in 2A gezeigt ist.
(Beziehung zwischen Induktor und Kondensator)
Bei der Multiband-Antenne 2 mit der vorstehend beschriebenen Struktur erfüllen der erste Induktor 40 (L_L), der erste Kondensator 50 (C_L), ein dritter Kondensator 54 (C_R), der zwischen den zwei Metallverdrahtungen 10, 12 angeordnet ist, und ein dritter Induktor 44 (L_R), der in Serie mit den zwei Metallverdrahtungen 10, 12 angeordnet ist, eine durch den folgenden Ausdruck 2 ausgedrückte Beziehung:
(Merkmal der Multiband-Antenne 2)
Bei der vorstehend beschriebenen Multiband-Antenne 2, wie in 9A gezeigt, wird auf der Niedrigfrequenzseite der dritte Induktor 44 (L_R) zu einem kurzgeschlossenen Zustand bzw. als sich in einem solchen befindend angenähert, und wird der dritte Kondensator 54 (C_R) zu einem offenen Zustand bzw. als sich in einem solchen befindend angenähert. Daher sind Betriebsabläufe des ersten Induktors 40 (L_L) und des ersten Kondensators 50 (C_L) (d. h. von durch Kettenlinien aus einzelnen kurzen Strichen umgebenen Elementen in 9) dominant.
Andererseits wird auf der Hochfrequenzseite aufgrund einer Resonanz (Antiresonanz) des ersten Induktors 40 (L_L) und des ersten Kondensators 50 (C_L) die Impedanz bei der Frequenz hoch. Daher wird ein elektrischer Strom zu der Metallverdrahtung 10, welche sich auf einer Speiseseite befindet, verteilt. Die Resonanzfrequenz ω₁ in diesem Fall wird durch den folgenden Ausdruck 6 ausgedrückt:
Bei der vorstehenden Resonanzfrequenz (der Antiresonanzfrequenz) sind der Wert L_R des dritten Induktors 44 und der Wert C_L des ersten Kondensators 50 so bestimmt, dass ein Imaginärteil A einer Abstrahlungsimpedanz der Metallverdrahtung 10 auf der Speiseseite negiert ist. In einem solchen Fall wird daher die Funkwelle effizient aus der Metallverdrahtung 10 abgestrahlt.
In diesem Fall erfüllen der Imaginärteil A, der dritte Induktor 44 (L_R) und der erste Kondensator 50 (C_L) eine durch den folgenden Ausdruck 7 ausgedrückte Beziehung:
Daher wird die Resonanzfrequenz ω₁ wie folgt ausgedrückt:
Der folgende Ausdruck 2 wird mit Bezug auf den ersten Induktor 40 (L_L), den dritten Induktor 44 (L_R), den ersten Kondensator 50 (C_L) und den Imaginärteil A der Abstrahlungsimpedanz der Metallverdrahtung 10 basierend auf den vorstehenden Ausdrücken 7 und 8 eingeführt.
10 ist ein Diagramm, das ein Analyseergebnis einer Eingangskennlinie S11 der Multiband-Antenne 2 zeigt, welche die durch den Ausdruck 2 ausgedrückte Beziehung erfüllt. Wie in 10 gezeigt ist, schwingt die Multiband-Antenne 2 bei zwei Frequenzen, wie beispielsweise einem Punkt E von 0,36 GHz und einem Punkt F von 0,73 GHz, und es wird daher geschätzt, dass die Multiband-Konfiguration bereitgestellt wird.
Es wird angemerkt, dass der dritte Induktor 44 (L_R) ein Induktor ist, der notwendigerweise auf der Metallverdrahtung 10 angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben wurde. Daher kann der Wert L_R des dritten Induktors 44 durch Ändern der Länge der Metallverdrahtung 10 in der Einheitsschaltung 22 bestimmt werden, indem ein Induktor mit einer leitfähigen Struktur auf der gedruckten Leiterplatte 80 erzeugt wird, oder indem ein diskretes Teil, wie beispielsweise eine Spule, hinzugefügt wird.
<Andere Ausführungsbeispiele>
Die beispielhaften Ausführungsbeispiele wurden vorstehend beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auf verschiedene andere Arten modifiziert werden.

(1) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die ersten bis dritten Induktoren 40, 42, 44 und die ersten bis dritten Kondensatoren 50, 52, 54 durch die auf der gedruckten Leiterplatte erzeugten Leiterstrukturen implementiert. Jedoch kann in einem Fall, in dem es schwierig ist, eine gewünschte Induktivität und/oder Kapazität durch derartige leitfähige Strukturen zu erhalten, die gewünschte Induktivität und/oder Kapazität durch Verwenden zum Beispiel eines diskreten Teils oder diskreter Teile oder dergleichen erhalten werden.
(2) In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die zwei zweiten Induktoren 42 (L_M) auf der Metallverdrahtung 10 auf gegenüberliegenden Seiten des zu der Kommunikationseinheit 30 verbindenden Verbindungspunkts angeordnet. In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die zwei ersten Kondensatoren 50 (C_L) auf der Metallverdrahtung 10 aus gegenüberliegenden Seiten des zu der Kommunikationseinheit 32 verbindenden Verbindungspunkts angeordnet. Es ist jedoch nicht immer notwendig, dass die zweiten Induktoren 42 (L_M) und die ersten Kondensatoren 50 (C_L) auf den gegenüberliegenden Seiten des Verbindungspunkts angeordnet sind, so dass einer der zweiten Induktoren 42 (L_M) oder einer der ersten Kondensatoren 50 (C_L) entfernt sein kann. In einem solchen Fall ist es notwendig, den Wert L_M des zweiten Induktors 42 oder den Wert C_L des ersten Kondensators 50 zu ändern.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele derselben beschrieben wurde, versteht sich, dass die Offenbarung nicht auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Darüber hinaus liegen, während die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, welche bevorzugt werden, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element(e) beinhalten, ebenfalls im Rahmen und im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung und Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6163300 [0004]
JP 11-55022 A [0004]

Claims

Multiband-Antenne, mit: zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12), welche im Wesentlichen parallel zueinander sind; und eine Vielzahl von Einheitsschaltungen (20), die entlang der zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) hintereinandergeschaltet sind, wobei jede der Einheitsschaltungen (20) beinhaltet: eine Kommunikationseinheit (30), die zwischen den zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) über einen ersten Induktor (40) und einen zweiten Kondensator, der in Serie mit dem ersten Induktor (40) verschaltet ist, verbindet; und einen ersten Kondensator (50) und einen zweiten Induktor (42), die in zumindest eine der zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) eingefügt sind, wobei der zweite Induktor (42) parallel zu dem ersten Kondensator (50) verschaltet ist.
Multiband-Antenne nach Anspruch 1, bei der der erste Induktor (40), der erste Kondensator (50), der zweite Induktor (42), der zweite Kondensator (52), ein dritter Induktor (44), der in Serie mit zumindest einer der zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) angeordnet ist, und ein dritter Kondensator (54), der zwischen den zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) angeordnet ist, eine durch den nachstehenden Ausdruck 1 ausgedrückte Beziehung erfüllen:
worin L_L ein Wert des ersten Induktors (40) ist, C_L ein Wert des ersten Kondensators (50) ist, L_M ein Wert des zweiten Induktors (42) ist, C_M ein Wert des zweiten Kondensators (52) ist, L_R ein Wert des dritten Induktors (44) ist, und C_R ein Wert des dritten Kondensators (54) ist.
Multiband-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, bei der die zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) durch Leiterstrukturen bereitgestellt sind, die auf einer gedruckten Leiterplatte (80) angeordnet sind, und zumindest einer des ersten Induktors (40), des zweiten Induktors (42), des ersten Kondensators (50) und des zweiten Kondensators (52) durch eine Leiterstruktur bereitgestellt wird, die auf der gedruckten Leiterplatte (80) angeordnet ist.
Multiband-Antenne, mit: zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12), welche im Wesentlichen parallel zueinander sind; und eine Vielzahl von Einheitsschaltungen (22), die entlang der zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) hintereinandergeschaltet sind, wobei jede der Einheitsschaltungen (22) beinhaltet: eine Kommunikationseinheit (32), die die zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) über einen ersten Induktor (40) verbindet; und einen ersten Kondensator (50), der in zumindest eine der zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) eingefügt ist, wobei der erste Induktor (40), der erste Kondensator (50), ein dritter Kondensator (54), der zwischen den zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) angeordnet ist, und ein dritter Induktor (44), der in Serie mit zumindest einer der zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) angeordnet ist, eine durch den nachstehenden Ausdruck 2 ausgedrückte Beziehung erfüllen:
worin L_L ein Wert des ersten Induktors (40) ist, C_L ein Wert des ersten Kondensators (50) ist, C_R ein Wert des dritten Kondensators (54) ist, und L_R ein Wert des dritten Induktors (44) ist.
Multiband-Antenne nach Anspruch 4, bei der die zwei leitfähigen Verdrahtungen (10, 12) durch Leiterstrukturen bereitgestellt sind, die auf einer gedruckten Leiterplatte (80) angeordnet sind, und zumindest einer des ersten Induktors (40) und des ersten Kondensators (50) durch eine Leiterstruktur bereitgestellt wird, die auf der gedruckten Leiterplatte (80) angeordnet ist.