DE102013022167A1

DE102013022167A1 - Eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne und ein Elektronikgerät, das diese enthält

Info

Publication number: DE102013022167A1
Application number: DE102013022167.6A
Authority: DE
Inventors: Joselito Gavilan; Warren Lee
Original assignee: Nvidia Corp
Current assignee: Nvidia Corp
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-12-29
Publication date: 2015-01-22
Also published as: CN104300225A; TW201505263A; US20150022402A1

Abstract

Es wird eine Antenne bereitgestellt. Die Antenne umfasst in einer Ausführungsform ein Einspeiseelement, das elektrisch mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung verbindbar ist, und umfasst ein Masseelement, das elektrisch mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbindbar ist. In dieser Ausführungsform der Antenne sind das Einspeiseelement und das Masseelement miteinander kapazitiv gekoppelt, ohne einander zu berühren, um damit eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft generell Antennen und insbesondere Antennen für elektronische Handgeräte.
HINTERGRUND
Elektronische Handgeräte werden zunehmend beliebt. Zu Beispielen von Geräten gehören unter anderem Hand-Computer, Funktelefone, Medienabspielgeräte und Hybrid-Geräte, die die Funktion mehrerer Geräte dieser Art enthalten.
Zum Teil aufgrund ihrer mobilen Natur sind elektronische Handgeräte oft mit Ressourcen für die drahtlose Kommunikation ausgestattet. Elektronische Handgeräte verwenden gegebenenfalls eine langreichweitige drahtlose Kommunikation, um mit drahtlosen Basisstationen in Verbindung zu treten. Beispielsweise können Funktelefone unter Anwendung des 2G-Globalsystems für die Mobilkommunikation (allgemein als GSM bezeichnet) neben vielen anderen mit Frequenzbändern bei ungefähr 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz und 1900 MHz möglichen kommunizieren. Die Kommunikation ist auch möglich in den Frequenzbändern des 3G universellen mobilen Telekommunikationssystems (das allgemein als UMTS bezeichnet wird, und seit jüngerer Zeit HSPA+) und der 4G Langtermentwicklung (allgemein als LTE bezeichnet), die im Bereich von 700 MHz bis 3800 MHz liegen. Ferner kann eine Kommunikation mit Kanälen mit variabler Bandbreite von 1,4 MHz bis 20 MHz für LTE im Gegensatz zu den festgelegten Bandbreiten von GSM (0,2 MHz) und UMTS (5 MHz) arbeiten. Elektronische Handgeräte können auch kurzreichweitige drahtlose Kommunikationsverbindungen verwenden. Beispielsweise können elektronische Handgeräte unter Anwendung der Wi-Fi-(IEEE 802.11)Bänder bei ungefähr 2,4 GHz und 5 GHz und in dem Bluetooth-Band bei ungefähr 2,4 GHz kommunizieren. Handgeräte mit den Ressourcen für das globale Positioniersystem (GPS) können GPS-Signale bei ungefähr 1575 MHz empfangen.
Um die Verbrauchernachfrage nach drahtlosen Geräten mit geringer Größe zu befriedigen, streben die Hersteller ständig danach, die Größe von Komponenten, die in diesen elektronischen Handgeräten verwendet sind, zu reduzieren. Beispielsweise haben die Hersteller Anstrengungen unternommen, um die in den elektronischen Handgeräten verwendeten Antennen zu miniaturisieren. Jedoch ist dies im Rahmen der Beschränkungen der Gerätegehäuse bzw. Bauteilgehäuse für drahtlose Einrichtungen eine Herausforderung.
Was daher auf diesem Gebiet der Technik benötigt wird, ist eine Antenne und ein zugehöriges drahtloses elektronisches Handgerät, die die Wünsche und die Probleme, die mit dem Vorhergehenden verbunden sind, berücksichtigen.
ÜBERBLICK
Ein Aspekt stellt eine Antenne bereit. Die Antenne in diesem Aspekt umfasst ein Einspeiseelement, das elektrisch mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung verbindbar ist, und ein Masseelement, das elektrisch mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbunden ist. Zusätzlich zu diesem Aspekt der Antenne sind das Einspeiseelement und das Masseelement kapazitiv miteinander gekoppelt, ohne sich zu berühren, um eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne zu bilden.
Ein weiterer Aspekt stellt ein Elektronikgerät bereit. Das Elektronikgerät in diesem Aspekt umfasst eine Speicher- und Verarbeitungsschaltung, Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen, die mit der Speicher- und Verarbeitungsschaltung verbunden sind, und eine Schaltung zur drahtlosen Kommunikation bzw. eine drahtlose Kommunikationsschaltung mit einer Antenne. Die Antenne in diesem Aspekt umfasst: 1) ein Einspeiseelement, das elektrisch mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung verbunden ist, und 2) ein Masseelement, das elektrisch mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbunden ist, wobei das Einspeiseelement und das Masseelement kapazitiv miteinander verbunden sind, ohne sich zu berühren, um eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne zu bilden.
KURZE BESCHREIBUNG
Es wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verwiesen, in denen:
1 Aspekte eines Mehrfach-Eingang-Mehrfach-Ausgang-(MIMO-)Antennensystems zeigt;
2 einen Graph zeigt, der einen simulierten Korrelationskoeffizienten darstellt, der unter Anwendung eines MIMO-Antennensystems erreichbar ist, wobei die primäre und sekundäre Antenne gemäß der Offenbarung von unterschiedlicher Art sind;
3 Aspekte einer anschaulichen Ausführungsform eines Elektronikgeräts gemäß Ausführungsformen der Offenbarung zeigt;
4 eine Antenne zeigt, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung hergestellt und gestaltet ist;
5 alternative Aspekte einer anschaulichen Ausführungsform einer Antenne gemäß Ausführungsformen der Offenbarung zeigt; und
6 eine schematische Ansicht eines Elektronikgeräts gemäß der Offenbarung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In modernen drahtlosen Kommunikationsstandards, etwa HSPA+ und LTE ist die Mehrfach-Eingang-Mehrfach-Ausgang-(MIMO-)Technik zu einer wesentlichen Komponente in dem Bestreben nach einem besseren drahtlosen Leistungsverhalten geworden. Wie in 1 gezeigt ist, besteht MIMO aus der Verwendung mehrerer Antennen sowohl in dem Sender als auch in dem Empfänger, um die Leistung durch Strahlformung, räumliches Multiplexing und/oder durch Diversitäts-Kodierung zu verbessern. Strahlformung besteht aus Vor-Kodierung des Signalstroms und aus dem Aussenden des gleichen Stroms mit geeigneter Verstärkung/Phasen-Gewichtung so, dass die Signalleistung an dem Empfängereingang maximiert wird. Räumliches Multiplexing bzw. Bündelung teilt ein Signal mit hoher Datenrate in mehrere Ströme mit geringerer Datenrate auf und sendet jeden Strom über eine andere Antenne in dem gleichen Kanal, wodurch die Kanalkapazität erhöht wird. Die Diversitäts-Kodierung verwendet eine Raum-Zeit-Kodierung, um nahezu orthogonale Kopieen eines einzelnen Signalstroms zu erzeugen, der über jede Antenne gesendet wird, um die empfangene Signalstärke in Umgebungen mit Mehrfachpfaden und abklingendem Verhalten zu verbessern und Zuverlässigkeit zu erreichen. In allen drei Fällen ist die Verbesserung der Leistung generell durch die Antennendiversität und ihre Fähigkeit beschränkt, die separaten Signalströme zu empfangen.
In den aktuellen Entwurfsbestrebungen für Mobilgeräte, etwa Mobiltelefone und Tablett-Geräte, ist die Größe des Volumens, das für die Antennenintegration verfügbar ist, insbesondere für Mobiltelefone begrenzt. Eine typische MIMO-Implementierung in einem Mobiltelefon würde aus zwei Antennen, die als primäre und sekundäre Antenne bezeichnet sind, bestehen. Für jede einzelne Antenne gelten die Leistungsmaßzahlen für eine Standardantenne, wozu die Antenneneffizienz, die Leistungseigenschaften und das Schaltungsmuster gehören.
Für ein MIMO-Antennensystem müssen die Unausgeglichenheit des Gewinns zwischen den beiden Antennen und die Korrelationskoeffizienten der Einhüllenden zwischen den beiden Antennen berücksichtigt werden zusätzlich zu den individuellen Antennenmaßzahlen, die zuvor erläutert sind.
Diese beiden die gegenseitige Abhängigkeit betreffenden Maßzahlen haben einen direkten Einfluss auf das Leistungsverhalten des MIMO-Antennensystems. Die Unausgewogenheit im Gewinn ist die Differenz des mittleren Gewinns zwischen den zwei Antennen im freien Raum. Der Korrelationskoeffizient der Einhüllenden bestimmt das Diversitätsverhalten und die Qualität des MIMO-Antennensystems, indem die Antennenabstrahlmuster und das Ausbreitungsmodell der Umgebung berücksichtigt werden. Für den Korrelationskoeffizienten bedeutet ρ_ε = 0, dass die zwei Antennen vollständig unkorreliert sind und ρ_ε = 1 bedeutet, dass die beiden Antennenmuster genau gleich und korreliert sind. Seit jüngerer Zeit haben US-Träger definierte obere Grenzen für den Korrelationskoeffizienten für Mobilgeräte, in denen zwei Antennen realisiert sind, wie dies in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben ist.

Band (MHz) ρ_ε

700/850 0.5

1700/1900/2100 0.4
Die vorliegende Offenbarung hat erkannt, dass zur Erfüllung dieser Anforderungen diverse Techniken bei der Gestaltung des Antennenpaars eingesetzt werden können, wozu die räumliche Diversität, die Polarisierungsdiversität und die Musterdiversität gehören. In einem elektronischen Handgerät sind die räumliche Diversität und die Polarisierungsdiversität der Antennengestaltung durch die physikalischen Abmessungen des Geräts beschränkt. Abhängig von der Gestaltung bzw. dem Layout der internen Komponenten ist es unter Umständen nicht möglich, eine Polarisierungsdiversität zu erhalten, selbst wenn die beiden Antennen an gegenüberliegenden Rändern des Chassis angeordnet werden. In einem konventionellen MIMO-Antennensystem ist die primäre Antenne typischerweise an dem unteren Rand des Chassis angeordnet und die sekundäre Antenne ist typischerweise an dem oberen Rand des Chassis angeordnet – um die räumliche Diversität zu maximieren.
Die vorliegende Offenbarung hat jedoch erkannt, dass bei niedrigeren Frequenzen die Viertel-Wellenlänge der Resonanzfrequenz sich der physikalischen Länge des Chassis annähert. Zum Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff „niedrigere Frequenzen” Frequenzen, die unter 1000 MHz (das heißt unter ungefähr 1,0 GHz) liegen. Daher verhält sich für Antennenarten in Form eines typischen Monopols und einer umgekehrten F-Antenne (IFA) das Chassis wie ein Resonator für die Antenne bei den niedrigeren Frequenzen, und die Antenne ist mit dem Chassis stark gekoppelt, woraus sich eine geringe Isolation zu anderen Antennen ergibt, die das Chassis gemeinsam benutzen. Wenn beide Antennen die Gestaltungsform eines Monopols und/oder einer ISA haben, führt die gegenseitige Kopplung zwischen den Antennen zu sehr hohen Werten des Korrelationskoeffizienten. Mit der Verbreitung von HSPA+ und LTE-Bändern (beispielsweise im Frequenzbereich von 700–900 MHz) sind die Grenzen für den Korrelationskoeffizienten, die in Tabelle 1 angegeben sind, eine große Herausforderung.
Unter Berücksichtigung des zuvor Gesagten hat die vorliegende Offenbarung erkannt, dass die Problematik des Korrelationskoeffizienten behandelt werden kann, indem zwei unterschiedliche Gestaltungsformen der Antennentypen für das Antennensystem eingesetzt werden. Wenn beispielsweise die primäre Antenne eine Monopol-Gestaltung oder eine IFA-Gestaltung ausweist, und somit eine starke Kopplung zu dem Chassis des Elektronikgeräts (insbesondere wenn die Frequenz nahe bei 700 MHz liegt) vorliegt, kann die sekundäre Antenne von unterschiedlicher Gestaltung sein (beispielsweise eine Gestaltungsart der Antenne, die nicht stark mit dem Chassis koppelt). In einer Ausführungsform kann eine Schleifenantenne für die sekundäre Antenne in dem MIMO-Antennensystem verwendet werden, da Schleifenantenne mit dem Chassis nicht stark koppeln. In dieser Ausführungsform hält ein Resonanzschleifenmodus der Schleifenantenne generell die elektrischen und magnetischen Felder innerhalb des Antennenvolumens und bündelt die Oberflächenströme auf die Antennenelemente, wodurch typischerweise die Schleifenantenne von dem Chassis entkoppelt wird. Durch die Verwendung einer Gestaltungsform mit Schleifenantenne für die sekundäre Antenne kann daher die gegenseitige Kopplung mit der primären Antenne verbessert werden, die, wie zuvor erläutert ist, eine Monopol-Gestaltung oder ISA-Gestaltung unter anderem aufweisen kann.
Gemäß 2 ist ein Graph 200 gezeigt, in dem ein simuliertee Korrelationskoeffizient dargestellt ist, der unter Anwendung eines MIMO-Antennensystems erreichbar ist, wobei die primäre und die sekundäre Antenne von unterschiedlicher Art gemäß der vorliegenden Offenbarung sind. Beispielsweise zeigt der Graph 200 den Korrelationskoeffizienten für ein Szenario, in welchem die primäre Antenne eine Antenne mit Monopol-Gestaltung und die sekundäre Antenne eine Antennengestaltung des Schleifenstyps ist. Wie gezeigt, selbst bei 740 MHz und 880 MHz liegt der Korrelationskoeffizient weit unter der 0,5 Grenze, die durch die US-Träger angegeben ist, so dass die Abstrahlsmuster klarerweise nicht korreliert sind.
3 zeigt Aspekte einer anschaulichen Ausführungsform eines Elektronikgeräts 300 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung. Das Elektronikgerät 300 gemäß der Offenbarung umfasst ein Antennensystem 310, das in einen leitenden Chassis 395 enthalten ist. Das Antennensystem 310 umfasst, wie dies üblich ist, eine erste Antenne 310a, und eine zweite Antenne 310b, die beide so betrieben werden können, dass sie bei einer gegebenen Frequenz (beispielsweise unter ungefähr 1000 MHz in einer Ausführungsform) kommunizieren. In einer Ausführungsform, in der das Antennensystem ein MIMO-Antennensystem ist, arbeitet beispielsweise die erste Antenne 310a als die primäre Antenne des Antennensystems 310 und die zweite Antenne 310b dient als sie sekundäre Antenne des Antennensystems 310.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst die erste Antenne 310a eine Antennenart, die das Chassis 395 (ob absichtlich oder sonst) als einen Resonator insbesondere bei niedrigeren Frequenzen verwenden würde. Folglich wäre in dieser Ausführungsform die erste Antenne 310a stark mit dem Chassis 395 gekoppelt, woraus sich typischerweise eine schlechte Verbindung zu anderen Antennen, die das Chassis gemeinsam benutzen, ergeben würde.
In einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst die erste Antenne 310a eine Antennenart mit Monopol-Gestaltung oder ISA-Gestaltung, wovon beide typischerweise das leitende Chassis 395 als eine Resonator verwenden. Gleichwohl liegen andere Antennenarten, die das leitende Chassis 395 als einen Resonator verwenden, innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung. Daher sollte die vorliegende Offenbarung nicht auf eine spezielle Gestaltung der ersten Antenne 310a beschränkt werden.
Dennoch ist die in 3 gezeigte erste Antenne 310a eine Mehrband-Antenne in Form einer Antenne mit Monopol-Gestaltung oder ISA-Gestaltung. Die erste Antenne 310a umfasst in dieser Ausführungsform einen Einspeisebereich 320. Der Einspeisebereich 320 ist in dieser Ausführungsform derjenige Bereich der ersten Antenne 310a, der Hochfrequenzsignale aus einem oder mehreren zugehörigen Sendern/Empfängern eines dazugehörenden Elektronikgeräts empfängt. Beispielsweise ist der Einspeisebereich 320 direkt mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung (nicht gezeigt), etwa einem Koaxialkabel, einem Mikrostreifen, usw., verbunden, um die Hochfrequenzsignale aus den zugehörigen Sendern/Empfängern zu empfangen, und um diese anderen Bereichen des Antennensystems 310 zuzuführen. Der Einspeisebereich 320 kann zusätzlich Hochfrequenzsignale aus den anderen Bereichen des Antennensystems 310 empfangen, und kann diese somit den zugehörigen Sendern/Empfängern zuleiten.
In der Ausführungsform aus 3 ist ein leitendes Segment 330 mit dem Einspeisebereich 320 verbunden. Der Begriff „leitendes Segment”, wie er hierin verwendet ist, erfordert, dass die beiden Enden des Leiters nicht auf sich selbst zurückgeführt sind, um eine geschlossene Schleife zu bilden. Eine geschlossener Schleife sowie ein Schlitz in einem Leiter werden nicht als leitende Segmente in dem hierin definierten Sinne betrachtet. Das leitende Segment 330 umfasst in der dargestellten Ausführungsform ein erstes Ende 333 und ein zweites Ende 338, und ist als eine Teilschleife ausgebildet. Weiterhin ist in der anschaulichen Ausführungsform aus 3 das leitende Segment 330 auf sich selbst zurückgefaltet, um die Teilschleife zu bilden. Beispielsweise umfasst in der gezeigten Ausführungsform das leitende Segment 330 einen ersten Abschnitt 340, einen zweiten Abschnitt 343, der mit dem ersten Abschnitt 340 verbunden ist, und einen dritten Abschnitt 348, der mit dem zweiten Abschnitt 343 verbunden ist. In dieser Ausführungsform ist der zweite Abschnitt 343 kürzer als und im wesentlichen senkrecht zu dem ersten Abschnitt 340. Des Weiteren läuft der dritte Abschnitt 348 zurück auf und ist im wesentlichen parallel zu dem ersten Abschnitt 340. Dies ist nur eine Ausführungsform einer Konfiguration für das leitende Segment 330. In einer weiteren Ausführungsform kann das leitende Segment 330 eine mehr kreisförmige Form annehmen.
Die in 3 gezeigte erste Antenne 310a umfasst, als Folge ihrer einzigartigen Gestaltung, einen ersten Resonanzbereich 350 und einen zweiten Resonanzbereich 360. Der Begriff „Resonanzbereich”, wie er hierin verwendet ist, soll einen Bereich der Antennengeometrie bedeuten, der mit einem gewünschten Band bzw. Sollband an Frequenzen in Resonanz schwingt. Der erste Resonanzbereich 350 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine erste Länge, die durch einen äußeren Umfang des leitenden Segments 330 definiert ist. Die erste Länge ist in der Ausführungsform aus 1 als ein äußerer Umfang des ersten Abschnitts 340, des zweiten Abschnitts 343 und des dritten Abschnitts 348 definiert. Der erste Resonanzbereich 350 ist gemäß der Offenbarung geeignet, eine Antenne für die Kommunikation in einem ersten Frequenzband zu bewirken.
Der zweite Resonanzbereich 360 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine zweite andere Länge, die durch einen inneren Umfang des leitenden Segments 330 definiert ist. Die zweite unterschiedliche Länge ist in der Ausführungsform aus 3 als ein innerer Umfang des ersten Abschnitts 340, des zweiten Abschnitts 343 und des dritten Abschnitts 348 definiert. Der zweite Resonanzbereich 360 enthält als eine Folge der Geometrie der inneren Schleife eine kapazitive Resonanz. Der Begriff „kapazitive Resonanz”, wie er hierin verwendet ist, soll die Resonanz bei einem Sollfrequenzband aufgrund dessen bedeuten, dass zwei Leiter miteinander kapazitiv gekoppelt sind. Daher ist der zweite Resonanzbereich 360 geeignet, zur Kommunikation in einem zweiten unterschiedlichen Frequenzband kapazitiv in Resonanz zu schwingen.
Gemäß der Ausführungsform aus 3 können die erste Länge des ersten Resonanzbereichs 350 oder die zweite Länge des zweiten Resonanzbereichs 360 modifiziert werden, ohne dass jeweils die andere Länge, das heißt die zweite Länge oder die erste Länge, modifiziert werden. Beispielsweise kann eine Dicke (t) zumindest eines Teils des leitenden Segments 330 so eingestellt werden, dass die erste Länge des ersten Resonanzbereichs 350 oder die zweite Länge des zweiten Resonanzbereich 360 verändert werden, ohne dass die jeweils andere Länge, d. h. die zweite Länge oder die erste Länge, modifiziert wird.
Die erste Antenne 310a, die in der Ausführungsform aus 3 gezeigt ist, enthält zusätzlich einen Masse-(beispielsweise Masseebene)Bereich 370. In der dargestellten Ausführungsform ist der Massebereich 370 mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung (nicht gezeigt), etwa einem Koaxialkabel, einem Mikrostreifen, usw., verbunden. Der Massebereich 370 ist gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung mit der leitenden Chassis 395 verbunden oder bildet einen Teil davon. Weitere Details für die erste Antenne 310a, die in 3 gezeigt ist, können in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/691222 gefunden werden, die von Joselito Gavilan, et al. am 30. November 2012 eingereicht wurde mit dem Titel „Eine Mehrbandantenne und ein Elektronikgerät, das diese enthält”, die die gleiche Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung hat und hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst die zweite Antenne 310b eine Antennenart, die das leitende Chassis 395 wesentlich weniger als einen Resonanz verwendet als die erste Antenne 310a das leitende Chassis 395 als einen Resonator verwenden würde. Daher würde die zweite Antenne 310b nicht stark mit dem Chassis 395 gekoppelt sein (ob absichtlich oder sonst wie), insbesondere bei niedrigeren Frequenzen. Daher ist gemäß der Offenbarung ein Korrelationskoeffizient der ersten und der zweiten Antenne 310a, 310b kleiner als ungefähr 0,5 für eine gegebene Kommunikationsfrequenz unter ungefähr 1000 MHz. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung ist der Korrelationskoeffizient der ersten und der zweiten Antenne 310a, 310b kleiner als ungefähr 0,5 für Kommunikationsfrequenzen im Bereich von ungefähr 730 MHz bis ungefähr 750 MHz und ungefähr 870 MHz bis ungefähr 890 MHz. Dies gilt insbesondere, wenn eine größte physikalische Abmessung des leitenden Chassis 395 ungefähr ¼ oder weniger einer Wellenlänge der Frequenzen unterhalb von ungefähr 1000 MHz ist, wozu die Kommunikationsfrequenzen im Bereich von 730 MHz bis ungefähr 750 MHz und ungefähr 870 MHz bis ungefähr 890 MHz gehören.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform umfasst die zweite Antenne 310b eine Schleifenantenne. Eine Schleifenantenne besteht aus einem elektrischen Leiter, dessen gegenüberliegenden Enden mit einer symmetrischen Übertragungsleitung verbunden sind. Obwohl eine Schleife typischerweise eine kreisförmige Form impliziert, kann der elektrische Leiter in einer beliebigen geschlossenen Form angeordnet sein, wobei dennoch seine Eigenschaften beibehalten werden. Eine der Haupteigenschaften einer Schleife ist die Resonanzfrequenz, die durch den Umfang der Schleife festgelegt ist. Die Wellenlänge der Resonanzfrequenz ist ungefähr gleich dem Umfang der Schleife, so dass die physikalischen Abmessungen bei niedrigeren Frequenzbändern zunehmen.
In der Ausführungsform aus 3 enthält die zweite Antenne 310b einen zusammenhängenden Leiter 380, der physikalisch in eine vollständige Schleife geformt ist. Ein Ende des zusammenhängenden Leiters 380 ist mit einem Einspeisebereich 385 verbunden, und das andere Ende des zusammenhängenden Leiters 380 ist mit einem Massebereich 390 verbunden. Der Einspeisebereich 385 ist in dieser Ausführungsform derjenige Bereich der zweiten Antenne 310b, der Hochfrequenzsignale aus einem oder mehreren verbundenen Sendern/Empfängern in einem zugehörigen Elektronikgerät empfängt. Beispielsweise kann der Einspeisebereich 385 direkt mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung (nicht gezeigt), etwa einem Koaxialkabel, einem Mikrostreifen, usw. verbunden sein, um Hochfrequenzsignale von zugehörigen Sendern/Empfängern zu empfangen und diese Signale anderen Bereichen des Antennensystems 310 zuzuleiten. Der Einspeisebereich 385 kann ferner Hochfrequenzsignale von den anderen Bereichen des Antennensystems 310 empfangen und kann diese den zugehörigen Sendern/Empfängern zuleiten.
In einer Ausführungsform kann der Massebereich 390 mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung (nicht gezeigt), etwa einem Koaxialkabel, einem Mikrostreifen, usw. verbunden sein. Der Massebereich 390 ist in einer Ausführungsform der Offenbarung mit dem Massebereich 370 verbunden oder bildet einen Teil davon. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann der Massebereich 390 auch mit dem leitenden Chassis 395 verbunden sein oder einen Teil davon bilden.
Für jeweils die erste und die zweite Antenne 310a, 310b sind spezielle Antennengestaltungen offenbart. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl diese speziellen Gestaltungen mit Bezug zu 3 offenbart sind, andere Gestaltungen, unabhängig davon, ob diese aktuell bekannt oder später entdeckt werden, ebenfalls verwendet werden können und innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung liegen. Beispielsweise können andere Gestaltungsformen einer Monopol-Antenne und/oder einer ISA-Antenne für die erste Antenne 310a verwendet werden, wozu unter anderem andere Gestaltungsformen gehören, die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/691222 offenbart sind, wie zuvor angegeben ist. In ähnlicher Weise können andere Antennengestaltungsformen eingesetzt werden für die zweite Antenne 310b, etwa unter anderem die Gestaltungsformen, wie sie nachfolgend offenbart sind (beispielsweise Gestaltungsformen als kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne).
Gestaltungsformen in Form von Schleifenantennen neigen insbesondere bei niedrigeren Frequenzen dazu, dass sie relativ groß sind. Daher sind für gewisse Antennenanwendungen, wozu Anwendungen von Antennen für kleine Elektronikgeräte gehören (beispielsweise Tablett-Computer, Hand-Computer, Spielekonsolen, Mobiltelefone, usw.), die bei niedrigeren Frequenzen arbeiten, übliche Schleifenantennen nicht passend für den Formfaktor (beispielsweise das leitende Chassis 395) des elektronischen Handgeräts. Die vorliegende Offenbarung erkennt jedoch zum ersten Mal, dass kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne anstelle herkömmlicher Schleifenantenne eingesetzt werden können und dass diese besser für den Formfaktor (beispielsweise das leitende Chassis 395) des elektronischen Handgeräts geeignet sind. In einem Aspekt der Offenbarung ist eine größte physikalische Abmessung des leitenden Chassis 395 ungefähr ¼ oder weniger einer Wellenlänge einer gegebenen Frequenz unter ungefähr 1000 MHz. In einem weiteren Aspekt ist die größte physikalische Abmessung des leitenden Chassis 395 ungefähr ¼ oder weniger einer Wellenlänge von Kommunikationsfrequenzen, die im Bereich von ungefähr 730 MHz bis ungefähr 750 MHz und von ungefähr 870 MHz bis ungefähr 890 MHz liegen.
4 zeigt eine Antenne 400, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung hergestellt und gestaltet ist. Die Antenne 400 ist sehr ähnlich wie eine herkömmliche Schleifenantenne eine Antennenart, die das leitende Chassis nicht als einen Resonator verwendet. Folglich kann eine Antenne, etwa die Antenne 400 aus 4 als die zweite Antenne 310b, die in 3 oben gezeigt ist, neben anderen Einsatzzwecken, verwendet werden.
In einer Ausführungsform enthält die Antenne 400 ein Einspeiseelement 410 und ein Masseelement 450. Beispielsweise ist das Einspeiseelement 410 direkt mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung (nicht gezeigt), etwa einem Koaxialkabel, einem Mikrostreifen, usw. verbunden, um Hochfrequenzsignale von zugehörigen Sendern/Empfängern zu empfangen. Das Einspeiseelement 410 kann zusätzlich Hochfrequenzsignale aus anderen Antennen empfangen und somit diese den zugehörigen Sendern/Empfängern zuleiten. Im Gegensatz dazu kann das Masseelement 450 direkt mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung (nicht gezeigt) verbunden sein. Das Masseelement 450 ist gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung mit dem leitenden Chassis 495 verbunden oder bildet einen Teil davon.
Gemäß der Offenbarung sind das Einspeiseelement 410 und das Masseelement 450 kapazitiv miteinander gekoppelt (beispielsweise in einer Ausführungsform durch zumindest teilweise Üerlappung), um eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne zu bilden. Eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne verhält sich wie eine Schleifenantenne, jedoch ohne einen zusammenhängenden elektrischen Leiter. Sie erreicht dies, indem das Einspeiseelement und das Masseelement nahe beieinander angeordnet werden und indem die Schleife geschlossen wird durch die kapazitive Kopplung der Arme bzw. Zweige. Durch die Nutzung der kapazitiven Koppelung nimmt die wirksame Länge der Antenne zu und die Resonanzfrequenz nimmt ab. Die Größe der Kopplung und ihr Einfluss auf die effektive Länge der Antenne kann durch den Abstand zwischen den Armen und der Größe der Überlappung der Arme gesteuert werden. Im Vergleich zu einer konventionellen Schleifenantenne mit ähnlichen physikalischen Abmessungen hat eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne eine geringere Resonanzfrequenz.
In der Ausführungsform aus 4 enthält das Einspeiseelement 410 einen ersten Einspeiseelementabschnitt 420 und einen zweiten Einspeiseelementabschnitt 425. In ähnlicher Weise enthält in der Ausführungsform aus 4 das Masseelement 54 einen ersten Masseelementabschnitt 460 und einen zweiten Masseelementabschnitt 465. In der dargestellten Ausführungsform sind der erste und der zweite Einspeiseelementabschnitt 420, 425 im wesentlichen senkrecht zueinander. In ähnlicher Weise sind der erste und der zweite Masseelementabschnitt 460, 465 im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet. In der Ausführungsform aus 4 sind in ähnlicher Weise der zweite Einspeiseelementabschnitt 425 und der zweite Masseelementabschnitt 465 im wesentlichen parallel zueinander.
In der Ausführungsform aus 4 hat der zweite Einspeiseelementabschnitt 425 eine Länge (L₁) und der zweite Masseelementabschnitt 465 hat eine Länge (L₂). In der Ausführungsform aus 4 sind der zweite Einspeiseelementabschnitt 425 und der zweiten Masseelementabschnitt 465 zumindest teilweise überlappend entsprechend einer Strecke (D₁). Ferner haben der zweite Einspeiseelementabschnitt 425 und der zweite Masseelementabschnitt 465 einen minimalen Abstand (S₁) zwischen ihnen. Der Begriff minimaler Abstand, wie er hierin verwendet ist, ist die minimale Strecke zwischen dem zweiten Einspeiseelementabschnitt 425 und dem zweiten Masseelementabschnitt 465 über der Überlappungsstrecke (D₁).
Die Ausführungsform aus 4 zeigt die Ausführungsform, wobei der zweite Einspeiseelementabschnitt 425 und der zweite Masseelementabschnitt 465 miteinander überlappen, um eine kapazitive Kopplung zu erzeugen. Es kann eine weitere Ausführungsform (nicht gezeigt) geben, in der der zweite Einspeiseelementabschnitt 425 und der zweite Masseelementabschnitt 465 nahe beieinander mit Ende-zu-Ende (beispielsweise wenn diese in der gleichen Ebene angeordnet sind) angeordnet sind. In dieser Ausführungsform erfolgt die kapazitive Kopplung von den Enden des zweiten Einspeiseelementabschnitts 425 und des zweiten Masseelementabschnitts 465, anders als bei der Überlappung der beiden Abschnitte. In einer Ausführungsform sollte zur Erreichung der geeigneten kapazitiven Koppelung, wenn der zweite Einspeiseelementabschnitt 425 und der zweite Masseelementabschnitt 465 Ende-zu-Ende angeordnet sind, ein Abstand von Ende-zu-Ende zwischen den beiden bei ungefähr 10 mm oder weniger liegen. In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Abstand zum Erreichen der geeigneten kapazitiven Koppelung ein Abstand von Ende-zu-Ende zwischen den beiden ungefähr 5 mm oder weniger, oder sogar 3 mm oder weniger.
Wie zuvor angegeben ist, können die diversen Konfigurationen und Abmessungen des Einspeiseelements 410 und des Masseelements 450 so eingestellt werden, dass die Resonanzfrequenzen der Antenne 400 entsprechend zugeschnitten werden, wobei die niedrigeren und höheren Bandfrequenzen enthalten sind. Wenn beispielsweise die Antenne 400 aus 4 genommen wird, ergibt sich: durch Vergrößerung der Länge (L₁) und somit durch Vergrößerung der Strecke (D₁) verringert sich die Resonanzfrequenz für das tiefere Band und die Impedanzschleife des tiefere Bands (wie sie beispielsweise in einem Smith-Diagramm dargestellt ist) würde größer werden und sich im Uhrzeigersinn drehen, und die Resonanzfrequenz des höheren Bands würde ebenfalls abnehmen, aber die Größe der Bandimpedanzschleife würde bei der gleichen Größe bleiben und würde ebenfalls im Uhrzeigersinn drehen. Eine Abnahme der Länge (L₁) hat typischerweise die entgegengesetzte Wirkung auf die Frequenzen des niedrigeren und höheren Bandes und die Impedanzschleifen. Interessanterweise ist die Verringerung der Resonanzfrequenz entsprechend für die tieferen und höheren Binder nicht zu einer gegebenen Änderung der Länge (L₁) typischerweise proportional.
Andererseits gilt: durch Verringerung der Länge (L₂) und somit durch Verringerung der Strecke (D₁) würden die Resonanzfrequenz des niedrigeren Bandes ansteigen und die Impedanzschleife des niedrigeren Bandes würde in der Größe gleich bleiben, würde sich aber im Gegenuhrzeigersinn drehen, und die Resonanzfrequenz für das höhere Band und die Impedanzschleife (beispielsweise sowohl in Größe und Drehung) würden ungefähr gleich bleiben. Die Zunahme der Länge (L₂) hätte typischerweise die entgegengesetzte Wirkung auf die niedrigeren und höheren Bandfrequenzen und auf die Impedanzschleifen. Interessanterweise hat eine Verringerung der Länge (L₂) nicht exakt die gleiche Wirkung auf die Antenne 400 wie die Verringerung der Länge (L₁).
Ferner gilt im Gegensatz dazu: durch Vergrößern des minimalen Abstands (S₁) würde die Resonanzfrequenz des niedrigeren Bandes ansteigen und die Impedanzschleife des tieferen Bandes würde in der Größe abnehmen und würde sich im Gegenuhrzeigersinn drehen, und die Resonanzfrequenz des höheren Bandes und die Impedanzschleife (sowohl in Größe als auch in der Richtung) würden ungefähr gleich bleiben.
Des weiteren würde die Vergrößerung des minimalen Abstands (S₁) typischerweise die entgegengesetzte Wirkung sowohl auf die Frequenzen des niedrigeren Bandes als auch auf die Frequenzen des höheren Bandes und die zugehörigen Impedanzschleifen haben.
Unabhängig von dem zuvor Gesagten, ist die Strecke (D₁), mit der das Einspeiseelement 410 und das Masseelement 450 überlappen, ein wichtiges Merkmal der Gestaltung der Antenne 400. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform die Strecke (D₁) mindestens ungefähr 1/6 der Länge (L₂) des zweiten Masseelementabschnitts 465. In einer noch weiteren Ausführungsform beträgt die Strecke (D₁) mindestens ungefähr der Länge (L₂) des zweiten Masseelementabschnitts 465. In einer noch weiteren Ausführungsform beträgt die Strecke (D₁) mindestens ungefähr 1/3 der Länge (L₂) des zweiten Masseelementabschnitts 465. Die größere Überlappung, wenn sie zumindest die Länge (L₂) des zweiten Masseelementabschnitts 465 betrifft, ist insbesondere in kleineren Elektronikgeräten wichtig (beispielsweise Tablett-Geräten, Mobiltelefonen, usw.), in denen das Volumen zum Einrichten der Antenne deutlich reduziert ist.
In ähnlicher Weise ist der minimale Abstand (S₁) ein wichtiges Merkmal der Antenne 400. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform der minimale Abstand (S₁) zwischen dem zweiten Einspeiseelementabschnitt 425 und dem zweiten Masseelementabschnitt 465 kleiner als ungefähr das Zweifache einer minimalen Dicke (T₂) des zweiten Masseelementabschnitts 465. In einer noch weiteren Ausführungsform ist der minimale Abstand (S₁) zwischen dem zweiten Einspeiseelementabschnitt 425 und dem zweiten Masseelementabschnitt 465 kleiner als ungefähr die minimale Dicke (T₂) des zweiten Masseelementabschnitts 465. Ähnlich zu der zuvor erläuterten Überlappung ist der minimale Abstand (S₁) insbesondere in kleineren Elektronikgeräten wichtig (beispielsweise Tablett-Geräten, Mobiltelefonen, usw.), in denen das Volumen zum Einrichten der Antenne deutlich reduziert ist.
Es sei wieder auf 4 verwiesen; es gibt gewisse Ausführungsformen, in denen das Masseelement 450 einen dritten Masseelementabschnitt 470 enthält. Der vierte Masseelementabschnitt 470 ist in der dargestellten Ausführungsform mit dem zweiten Masseelementabschnitt 465 verbunden und ist im wesentlichen parallel zu dem ersten Masseelementabschnitt 460 und im wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Masseelementabschnitt 465. In ähnlicher Weise ist der dritte Masseelementabschnitt 470 im wesentlichen parallel zu dem ersten Einspeiseelementabschnitt 420 und ist in dieser Ausführungsform von dem ersten Einspeiseelementabschnitt 420 durch eine minimalen Abstand (S₂) getrennt. In der dargestellten Ausführungsform kann der minimale Abstand (S₂) ähnliche Werte wie der minimale Abstand (S₁) aufweisen. Der dritte Masseelementabschnitt 470 kann verwendet werden, um die Überlappungsstrecke (D₁) zu vergrößern und somit die Kapazität zwischen dem Einspeiseelement 410 und dem Masseelement 450 zu vergrößern.
5 zeigt alternative Aspekte einer anschaulichen Ausführungsform einer Antenne 500 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung. Gleiche Bezugszeichen, falls sie verwendet werden, kennzeichnen ähnliche Elemente wie bei der Antenne 400 aus 4. Zusätzlich zu vielen der Merkmalen aus 4 umfasst die Antenne 500 einen parasitären Arm bzw. Zweig 510. Der parasitäre Arm 510, der benachbart zu dem Einspeiseelement 410 geführt ist, ist ausgebildet, die Bandbreite der Resonanz im hohen Band zu verbessern. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der parasitäre Arm 510 einen ersten parasitären Armabschnitt 520. Der erste parasitäre Armabschnitt 520 ist in dieser Ausführungsform im wesentlichen parallel zu dem ersten Einspeiseelementabschnitt 420.
Die Länge (L₃) des parasitären Arms 510 kann modifiziert werden, um die Einstellung der Resonanzfrequenz der Antenne 400 insbesondere die Resonanzfrequenz des höheren Bandes einstellen zu helfen. Beispielsweise bleiben bei Vergrößerung der Länge (L₃) die Resonanzfrequenz des unteren Bandes und die Impedanzschleife des unteren Bandes im wesentlichen gleich, aber die Resonanzfrequenz des höheren Bandes würde sich geringfügig verringern, während die Impedanzschleife des höheren Bandes ungefähr gleich bleibt. Der Fachmann erkennt unter Berücksichtigung der vorliegenden Offenbarung die Schritte, die erforderlich sind, um einen parasitären Arm, etwa dem parasitären Arm 510, zu verwenden.
6 zeigt eine schematische Ansicht eines Elektronikgeräts 600, das gemäß der Offenbarung hergestellt ist. Das Elektronikgerät 600 kann ein tragbares Gerät sein, etwa ein Mobiltelefon, ein Mobiltelefon mit Ressourcen zum Abspielen von Medien, ein Hand-Computer, eine Fernsteuerung, eine Spielekonsole, ein Gerät für das globale Positioniersystem (GPS), ein tragbarer Computer, ein Tablett-Computer, ein ultra-portabler Computer, eine Kombination derartiger Geräte oder ein beliebiges anderes geeignetes tragbares Elektronikgerät.
Wie in 6 gezeigt ist, umfasst das Elektronikgerät 600 eine Speicher- und Verarbeitungsschaltung 610. Die Speicher- und Verarbeitungsschaltung 610 kann eine oder mehrere unterschiedliche Arten von Speichern aufweisen, etwa einen Speicher mit Festplatte, einen nicht-flüchtigen Speicher (beispielsweise einen Flash-Speicher oder einen anderen elektrischen programmierbaren Nur-Lese-Speicher), einen flüchtigen Speicher (beispielsweise einen statischen oder dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff), usw. Die Verarbeitungsschaltung in der Speicher- und Verarbeitungsschaltung 610 kann verwendet werden, um den Betrieb des Geräts 600 zu steuern. Die Verarbeitungsschaltung kann auf einem Prozessor beruhen, etwa einem Mikroprozessor und anderen geeigneten integrierten Schaltungen. In einer geeigneten Anordnung wird die Speicher- und Verarbeitungsschaltung 610 verwendet, um Software in dem Gerät 600 auszuführen, etwa Anwendungen zum Durchsuchen des Internet, Telefonanrufanwendungen mit Sprache-über-Internet-Protokoll (VOIP), E-Mail-Anwendungen, Medien-Wiedergabeanwendungen, Funktionen für ein Betriebssystem, usw. Die Speicher- und Verarbeitungsschaltung 610 kann zur Realisierung geeigneter Kommunikationsprotokolle verwendet werden.
Zu Kommunikationsprotokollen, die unter Anwendung der Speicher- und Verarbeitungsschaltung 610 realisiert werden können, gehören, ohne Einschränkung, Internet-Protokolle, Protokolle für ein drahtloses Nahbereichsnetzwerk (beispielsweise IEEE 802.11-Protokolle – die manchmal als Wi-Fi bezeichnet werden), Protokolle für andere kurzreichweitige drahtlose Kommunikationsverbindungen, etwa das Bluetooth-Protokoll, Protokolle zur Handhabung von 3G Kommunikationsdienstleistungen (beispielsweise die Verwendung der Breitbandtechniken mit Code-Aufteilung und mehrfachem Zugriff), Protokolle für die 2G Funktelefonkommunikation, usw. Die Speicher- und Verarbeitungsschaltung 610 kann Protokolle einrichten, um zu kommunizieren unter Verwendung von: 2G Funktelefonbändern bei 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz und 1900 MHz (beispielsweise die Bänder für das globale Hauptsystem für mobile Kommunikation oder die GSM-Funktelefonbänder) und kann Protokolle zur Handhabung von 3G- und 4G-Kommunikationsdienstleistungen einrichten.
Eine Eingabe-Ausgabe-Schaltung 620 kann verwendet werden und es ermöglichen, dass Daten dem Gerät 600 zugeleitet werden und dass Daten von dem Gerät 600 für externe Geräte bereitgestellt werden. Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen 630, etwa berührungsempfindliche Bildschirme und andere Anwendereingabeschnittstellen sind Beispiele der Eingabe-Ausgabe-Schaltung 620. Die Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen 630 können ferner Anwender-Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen aufweisen, etwa Knöpfe, Joysticks, gerasterte Räder, Räder zum Durchlaufen eines Inhalts, berührungsempfindliche Felder, Tastaturfelder, Tastaturen, Mikrofone, Kameras, usw. Ein Anwender kann den Betrieb des Geräts 600 steuern, indem er Befehle über derartige Anwender-Eingabegeräten für Einrichtungen bereitstellt. Anzeige- und Audioeinrichtungen können in den Einrichtungen 630 mit eingeschlossen sein, etwa Bildschirme mit Flüssigkristallanzeige (LCD), lichtemittierende Dioden (LED), organische lichtemittierende Dioden (OLED), und andere Komponenten, die eine visuelle Information und Statusdaten präsentieren. Die Anzeige- und Audiokomponenten in den Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen 630 können ferner Audio-Komponenten aufweisen, etwa Lautsprecher und andere Einrichtungen, um Klang zu erzeugen. Falls gewünscht, können die Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen 630 eine Audio-Video-Schnittstelleneinrichtung, etwa Buchsen und andere Verbindungselemente für externe Kopfhörer und Bildschirme umfassen.
Eine Schaltung für drahtlose Kommunikation 640 bzw. eine drahtlose Kommunikationsschaltung umfasst eine Hochfrequenz-(HF)Sender/Empfänger-Schaltung, die aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen, einer Leistungsverstärkerschaltung, rauscharmen Eingangsverstärken, passiven HF-Komponenten, einer oder mehreren Antennen und anderen Schaltungen zur Handhabung von drahtlosen HF-Signalen aufgebaut ist. Drahtlose Signale können auch unter Anwendung von Licht (beispielsweise unter Anwendung einer Infrarot-Kommunikation) gesendet werden. Die Schaltung für drahtlose Kommunikation 640 kann Hochfrequenz-Sender/Empfänger-Schaltungen zur Handhabung mehrerer Hochfrequenz-Kommunikationsbänder umfassen. Beispielsweise umfasst die Schaltung 640 eine Sender/Empfänger-Schaltung 642, die das 2,4 GHz und das 5 GHz Band der Wi-Fi-(IEEE 802.11)Kommunikation und das 2,4 GHz des Bluetooth-Kommunikationsbandes handhabt. Die Schaltung 640 kann ferner eine Sender/Empfänger-Schaltung für Funktelefone 644 aufweisen, um die drahtlose Kommunikation in den Funktelefonbändern, etwa den GSM-Bändern bei 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz und 1900 MHz sowie die UMTS-, HSPA+ und LTE-Bänder (als Beispiele) zu handhaben. Die Schaltung für die drahtlose Kommunikation 640 kann bei Bedarf andere kurzreichweitige und langreichweitige drahtlose Verbindungen umfassen. Beispielsweise kann die Schaltung für die drahtlose Kommunikation 640 eine Empfängeranlage für das globale Positioniersystem (GPS), eine drahtlose Schaltung für den Empfang von Rundfunk- und Fernsehsignalen, Schaltungen für Signalbenachrichtigung, usw. aufweisen. In Wi-Fi- und Bluetooth-Verbindungen und anderen kurzreichweitigen drahtlosen Verbindungen werden typischerweise drahtlose Signale verwendet, um Daten über einige zehn oder 100 Fuß zu übertragen. In Verbindungen für Funktelefonen und in anderen langreichweitigen Verbindungen werden drahtlose Signale typischerweise verwendet, um Daten über tausende Fuß oder Meilen zu übertragen.
Die Schaltung für drahtlose Kommunikation 640 umfasst Antennen 646. Das Gerät 600 kann mit einer beliebigen geeigneten Anzahl an Antennen versehen sein. Es kann beispielsweise eine Antenne, es können zwei Antennen, drei Antennen oder mehr als drei Antennen in dem Gerät 600 vorgesehen sein. Beispielsweise bilden in einer Ausführungsform die Antennen 646 zumindest einen Teil eines MIMO-Antennensystems. In dieser Ausführungsform umfasst das MIMO-Antennensystem eine primäre Antenne mit einer Antenne in der Art eines Monopols oder IFA, und eine sekundäre Antenne als eine Antenne des Schleifenstyps, etwa wie dies zuvor mit Bezug zu 3 erläutert ist. In einer weiteren Ausführungsform beinhalten die Antennen 646 unter anderem eine Antenne, wie sie zuvor mit Bezug zu 4–5 erläutert ist. Gemäß der Offenbarung können die Antennen eine Kommunikation über mehrere Kommunikationsbänder handhaben. Es können unterschiedliche Arten von Antennen für unterschiedliche Bänder und Kombinationen von Bändern verwendet werden. Beispielsweise kann gewünscht sein, eine Mehr-Band-Antenne zur Bildung einer Antenne für eine lokale drahtlose Verbindung, eine Mehr-Band-Antenne für die Handhabung der Kommunikationsbänder für Funktelefone und eine Antenne für ein einzelnes Band zur Bildung einer Antenne für ein globales Positioniersystem (als Beispiel) zu bilden.
Pfade 650, etwa die Pfade der Übertragungsleitung, können verwendet werden, um Hochfrequenzsignale zwischen Sender/Empfängern 642 und 644 und den Antennen 646 zu transportieren. Die Hochfrequenz-Sender/Empfänger, etwa die Hochfrequenz-Sender/Empfänger 642 und 644 können unter Anwendung einer oder mehrerer integrierter Schaltungen und zugehöriger Komponenten (beispielsweise Leistungsverstärker, Schalteinrichtungen, Anpassnetzwerk-Komponenten, etwa diskrete Spulen, Kondensatoren, Widerstände, und integrierte Schaltungen als Filternetzwerke, usw.) realisiert werden. Diese Einrichtungen können auf einer beliebigen Montagestruktur montiert werden. In einer geeigneten Anordnung sind die integrierten Schaltungen des Sender/Empfängers auf einer gedruckten Leiterplatte befestigt. Die Pfade 650 können verwendet werden, um die integrierten Schaltungen des Sender/Empfängers mit anderen Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte und mit den Antennenstrukturen in dem Gerät 600 zu verbinden. Die Pfade 650 können beliebige leitende Verbindungen umfassen, über die Hochfrequenzsignale transportiert werden können, wozu Pfadstrukturen für Übertragungsleitungen, etwa Koaxialkabel, Mikrostreifen-Übertragungsleitungen, usw. gehören.
Das Gerät 600 aus 6 umfasst ein Chassis 660. Das Chassis 600 kann zur Montage/zum Halten elektronischer Bauelemente, etwa einer Batterie, gedruckter Leiterplatten mit integrierten Schaltungen und anderen elektrischen Bauelementen, usw. verwendet werden. Beispielsweise hält in einer Ausführungsform das Chassis 660 die Speicher- und Verarbeitungsschaltung 510 und die Eingabe-Ausgabeschaltung 620 mit den Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen 630 und die Schaltung für drahtlose Kommunikation 640 (beispielsweise mit der Wi-Fi- und Bluetooth-Sender/Empfänger-Schaltung 642, der Schaltung für Funktelefone 644 und den Antennen 646) in Position.
Das Chassis 660 ist in einer Ausführungsform ein Metall-Chassis. Beispielsweise ist das Chassis 660 aus diversen unterschiedlichen Metallen, etwa Aluminium, aufgebaut. Das Chassis 660 kann aus einem einzelnen Materialstück herausgearbeitet oder gegossen sein, etwa aus Aluminium. Andere Verfahren können jedoch zusätzlich eingesetzt werden, um das Chassis 660 herzustellen. In gewissen Ausführungsformen fungiert das Chassis 660 als ein Resonator für gewisse der Antennen 646 und fungiert nicht als ein Resonator für andere der Antennen 646 – insbesondere bei niedrigeren Betriebsfrequenzen.
Die vorliegende Offenbarung umfasst die folgenden Konzepte:

Konzept 1. Eine Antenne mit: (1) einem Einspeiseelement, das elektrisch mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung verbindbar ist; und (2) einem Masseelement, das elektrisch mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbindbar ist, wobei das Einspeiseelement uns das Masseelement kapazitiv miteinander gekoppelt sind, ohne sich zu berühren, so dass eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne gebildet ist.
Konzept 2. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 1, wobei das Einspeiseelement mit dem positiven Anschluss und das Masseelement mit dem negativen Anschluss verbunden ist und wobei ferner das Einspeiseelement einen ersten Einspeiseelementabschnitt und einen zweiten Einspeiseelementabschnitts aufweist, der mit dem ersten Einspeiseelementabschnitt verbunden ist.
Konzept 3. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 2, wobei der erste und der zweite Einspeiseelementabschnitt im wesentlichen senkrecht zueinander sind.
Konzept 4. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 2, wobei das Masseelement einen ersten Masseelementabschnitt und einen zweiten Masseelementabschnitt, der mit dem ersten Masseelementabschnitt verbunden ist, umfasst.
Konzept 5. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 4, wobei der erste und der zweite Masseelementabschnitt im wesentlichen senkrecht zueinander sind.
Konzept 6. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 5, wobei das Masseelement ferner einen dritten Masseelementabschnitt aufweist, der mit dem zweiten Masseelementabschnitt verbunden ist, wobei der dritte Masseelementabschnitt im wesentlichen parallel zu dem ersten Masseelementabschnitt ist und im wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Masseelementabschnitt ist.
Konzept 7. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 4, wobei der zweite Einspeiseelementabschnitt und der zweite Masseelementabschnitt zumindest teilweise einander um eine Strecke (D₁) überlappen.
Konzept 8. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 7, wobei der zweite Einspeiseelementabschnitt eine Länge (L₁) und der zweite Masseelementabschnitt eine Länge (L₂) aufweisen, und wobei ferner die Strecke (D₁) mindestens ungefähr 1/6 der Länge (L₂) ist.
Konzept 9. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 8, wobei die Strecke (D₁) mindestens ungefähr ¼ der Länge (L₂) ist.
Konzept 10. Die Antennen beschrieben in Konzept 8, wobei die Strecke (D₁) mindestens ungefähr 1/3 der Länge (L₂) ist.
Konzept 11. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 4, die ferner ein parasitäres Element aufweist, das elektrisch mit dem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbunden ist.
Konzept 12. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 11, wobei das parasitäre Element einen parasitären Elementabschnitt aufweist, der im wesentlichen parallel zu dem ersten Masseelementabschnitt und im wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Masseelementabschnitt angeordnet ist.
Konzept 13. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 4, wobei ein minimaler Abstand (S₁) zwischen dem zweiten Einspeiseelementabschnitt und dem zweiten Masseelementabschnitt kleiner als ungefähr das Zweifache einer minimalen Dicke (T₂) des zweiten Masseelementabschnitts ist.
Konzept 14. Die Antenne wie beschrieben in Konzept 13, wobei der minimale Abstand (S₁) kleiner als die minimale Dicke (T₂) des zweiten Masseelementabschnitts ist.
Konzept 15. Ein Elektronikgerät mit: (1) einer Speicher- und Verarbeitungsschaltung, (2) Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen, die mit der Speicher- und Verarbeitungsschaltung verbunden sind; und einer Schaltung zur drahtlosen Kommunikation mit einer Antenne, wobei die Antenne umfasst (3) ein Einspeiseelement, das elektrisch mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung verbunden ist, und (4) ein Masseelement, das elektrisch mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbunden ist, wobei das Einspeiseelement und das Masseelement kapazitiv miteinander gekoppelt sind, ohne einander zu berühren, um eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne zu bilden.
Konzept 16. Das Elektronikgerät wie beschrieben in Konzept 15, wobei das Einspeiseelement einen ersten Einspeiseelementabschnitt und einen zweiten Einspeiseelementabschnitt, der mit dem ersten Einspeiseelementabschnitt verbunden ist, aufweist, und wobei das Masseelement einen ersten Masseelementabschnitt und einen zweiten Masseelementabschnitt, der mit dem ersten Masseelementabschnitt verbunden ist, aufweist.
Konzept 17. Das Elektronikgerät wie beschrieben in Konzept 16, wobei der erste und der zweite Einspeiseelementabschnitt im wesentlichen senkrecht zueinander sind, wobei der erste und der zweite Masseelementabschnitt im wesentlichen senkrecht zueinander sind, und wobei das zweite Einspeiseelement und das zweite Masseelement im wesentlichen senkrecht zueinander sind.
Konzept 18. Das Elektronikgerät wie beschrieben in Konzept 16, wobei der zweite Einspeiseelementabschnitt und der zweite Masseelementabschnitt zumindest teilweise miteinander entsprechend einer Strecke (D₁) überlappen, wobei der zweite Einspeiseelementabschnitt eine Länge (L₁) und der zweite Masseelementabschnitt eine Länge (L₂) aufweisen, und wobei ferner die Strecke (D₁) mindestens ungefähr 1/6 der Länge (L₂) ist.
Konzept 19. Das Elektronikgerät wie beschrieben in Konzept 16, wobei ein minimaler Abstand (S₁) zwischen dem zweiten Einspeiseelementabschnitt und dem zweiten Masseelementabschnitt kleiner als eine minimale Dicke (T₂) des zweiten Masseelementabschnitts ist.
Konzept 20. Das Elektronikgerät wie beschrieben in Konzept 15, wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung, die Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen und die Schaltung für drahtlose Kommunikation auf einem leitenden Chassis angeordnet sind und wobei ferner das Masseelement mit dem leitenden Chassis verbunden ist.

Der Fachmann, an den sich diese Anmeldung richtet, erkennt, dass andere und weitere Hinzufügungen, Streichungen, Ersetzungen und Modifizierungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können.

Claims

Eine Antenne mit: einem Einspeiseelement, das elektrisch mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung verbindbar ist; und einem Masseelement, das elektrisch mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbindbar ist, wobei das Einspeiseelement und das Masseelement kapazitiv miteinander gekoppelt sind, ohne einander zu berühren, um eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne zu bilden.
Die Antenne nach Anspruch 1, wobei das Einspeiseelement mit dem positiven Anschluss und das Masseelement mit dem negativen Anschluss verbunden sind, und wobei ferner das Einspeiseelement einen ersten Einspeiseelementabschnitt und einen zweiten Einspeiseelementabschnitt, der mit dem ersten Einspeiseelementabschnitt verbunden ist, aufweist.
Die Antenne nach Anspruch 2, wobei das Masseelement einen ersten Masseelementabschnitt und einen zweiten Masseelementabschnitt, der mit dem ersten Masseelementabschnitt verbunden ist, aufweist.
Die Antenne nach Anspruch 3, wobei der erste und der zweite Masseelementabschnitt im wesentlichen senkrecht zueinander sind.
Die Antenne nach Anspruch 4, wobei das Masseelement ferner einen dritten Masseelementabschnitt aufweist, der mit dem zweiten Masseelementabschnitt verbunden ist, wobei der dritte Masseelementabschnitt im wesentlichen parallel zu dem ersten Masseelementabschnitt und im wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Masseelementabschnitt ist.
Die Antenne nach Anspruch 4, wobei der zweite Einspeiseelementabschnitt und der zweite Masseelementabschnitt sich zumindest teilweise entsprechend einer Strecke (D₁) überlappen.
Die Antenne nach Anspruch 6, wobei der zweite Einspeiseelementabschnitt eine Länge (L₁) und der zweite Masseelementabschnitt eine Länge (L₂) aufweisen, und wobei ferner die Strecke (D₁) mindestens ungefähr 1/6 der Länge (L₂) ist.
Die Antenne nach Anspruch 3, die ferner ein parasitäres Element umfasst, das elektrisch mit dem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbunden ist.
Ein Elektronikgerät mit: einer Speicher- und Verarbeitungsschaltung; Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen, die mit der Speicher- und Verarbeitungsschaltung verbunden sind; und einer Schaltung zur drahtlosen Kommunikation mit einer Antenne, wobei die Antenne umfasst; ein Einspeiseelement, das elektrisch mit einem positiven Anschluss einer Übertragungsleitung verbunden ist; und ein Masseelement, das elektrisch mit einem negativen Anschluss der Übertragungsleitung verbunden ist, wobei das Einspeiseelement und das Masseelement kapazitiv miteinander gekoppelt sind, ohne sich zu berühren, um eine kapazitiv gekoppelte Schleifenantenne zu bilden.
Das Elektronikgerät nach Anspruch 9, wobei die Speicher- und Verarbeitungsschaltung, die Eingabe-Ausgabe-Einrichtungen und die Schaltung zur drahtlosen Kommunikation auf einem leitenden Chassis angeordnet sind und wobei ferner das Masseelement mit dem leitenden Chassis verbunden ist.