DE102013107965B4

DE102013107965B4 - Antennensystem mit Entkopplungsschaltung

Info

Publication number: DE102013107965B4
Application number: DE102013107965.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Arnold
Original assignee: IMST GmbH
Current assignee: IMST GmbH
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2021-12-30
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: DE102013107965A1

Abstract

Antennensystem (100), umfassend:eine erste Monopolantenne (112) zum Senden und/oder Empfangen in einem ersten Frequenzband;eine zweite Monopolantenne (116) zum Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband;wobei die erste Monopolantenne an ihrem Fußpunkt (113) ein erstes Tor (114) aufweist zur Verbindung mit einem ersten Antennennetzwerk (140, 160) und wobei die zweite Monopolantenne an ihrem Fußpunkt (117) ein zweites Tor (118) aufweist zur Verbindung mit einem zweiten Antennennetzwerk (150, 160),wobei die erste Monopolantenne und die zweite Monopolantenne oberhalb des ersten und zweiten Tors direkt durch eine Entkopplungsschaltung (180) zur Entkopplung der Tore der Monopolantennen in dem ersten Frequenzband verbunden sind, wobei die Entkopplungsschaltung ein konzentriertes Bauelement in Form einer Spule umfasst.

Description

[GEBIET DER ERFINDUNG]
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Antennensysteme mit mindestens zwei Monopolantennen. Einige Ausführungsformen beziehen sich auf Zwei- oder Mehrtorantennen, z.B. für Kraftfahrzeuge oder Flugzeuge, Schiffe oder Mobilfunkgeräte.
[TECHNISCHER HINTERGRUND]
An Funksysteme, welche z.B. in Kraftfahrzeuge eingebaut werden, wird zunehmend die Forderung der MIMO-Fähigkeit gestellt, wobei es sich oft um ein 2x2-System handelt. Soll also ein Fahrzeug mit einem System zur Kommunikation z.B. im Mobilfunkstandard LTE-Advanced ausgestattet werden, können zwei Antennen für den betrachteten Frequenzbereich entwickelt und in das Fahrzeug integriert werden, z.B. in einen Außenspiegel oder eine Dachfinne. Dabei können sich beide Antennen im Nahfeld der jeweils anderen Antenne befinden und es kann eine hohe Verkopplung entstehen.
Solche Antennen sind dann nicht mehr als separate Antennen anzusehen, sondern als rückwirkungsbehaftete und verlustbehaftete Zweitor-Antenne (englisch: two-port antenna oder dual-port antenna). Beide Tore dieser Zweitor-Antenne werden simultan mit unkorrelierten Signalen gespeist. Für eine gute MIMO-Performance einer Zweitor-Antenne ist eine möglichst niedrige Pattern-Korrelation sowie eine hohe totale Effizienz beider Tore wünschenswert, wobei beide Eigenschaften für alle Frequenzen innerhalb des interessierenden Bandes, bzw. der interessierenden Bänder gelten sollten. Bei einer schwach verlustbehafteten Zweitor-Antenne kann eine niedrige Pattern-Korrelation allein dadurch erreicht werden, dass beide Tore möglichst gut an die jeweilige Quelle, bzw. deren Innenimpedanz, angepasst sind. Eine niedrige Pattern-Korrelation allein genügt für eine gute MIMO-Performance unter Umständen jedoch nicht, insbesondere dann, wenn eine Verkopplung der Tore vorliegt.
Um letztlich die MIMO-Performance zu erhöhen, müsste die totale Effizienz bzgl. beider Tore in ausreichendem Maße ansteigen, wozu Maßnahmen zur Entkopplung getroffen werden können. Bekannte Maßnahmen zur Entkopplung der Tore einer Zwei- oder Mehrtorantenne sind Netzwerke, die zwischen das speisende MIMO-Modul und die Zwei-, bzw. Mehrtorantenne geschaltet werden. Solche Netzwerke sind jedoch oft schmalbandig und mit hohen Verlusten behaftet. Zudem kann die Konstruktionsfreiheit eingeschränkt sein, weil die Tore der Antenne nahe beieinander liegen müssen, um mit dem Netzwerk verbunden zu werden. Die beiden Dokumente Dioum et al., „Compact dual-band monopole antenna for LTE mobile phones," 2010 Loughborough Antennas & Propagation Conference, Loughborough, UK, 2010, pp. 593-596, doi: 10.1109/LAPC.2010.5666901 sowie Dioum et al., „Dual-band monopole MIMO antennas for LTE mobile phones," 2010 Conference Proceedings ICECom, 20th International Conference on Applied Electromagnetics and Communications, Dubrovnik, Kroatien, 2010, pp. 1-4, https://ieeexplore.ieee.org/document/5729731, beschreiben eine Neutralisierungslinie zwischen zwei Dual-Band-Antennen eines LTE-Mobiltelefons. Das Dokument Luo et al., „Reconfigurable dual-band C-shaped monopole antenna array with high isolation", Electronics Letters, vol. 46, no. 13, p. 888-889, 24 June 2010, doi: 10.1049/e1.2010.8846, beschreibt ein rekonfigurierbares Dual-Band-Monopol-Array für WLAN MIMO-Anwendungen, wobei das Antennen-Array zwei C-förmige Monopole mit einer Kurschlussleitung enthält.
Es besteht daher ein Bedarf nach besseren und effizienteren Antennensystemen.
[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
Im Lichte des Obigen werden ein Antennensystem gemäß Anspruch 1 und ein mobilfunkfähiges System gemäß Anspruch 9 bereitgestellt. Weitere vorteilhafte Ausbildungen, die einzeln angewandt oder in geeigneter Weise beliebig miteinander kombiniert werden können, sind in den abhängigen Ansprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Antennensystem bereitgestellt. Das Antennensystem umfasst eine erste Monopolantenne zum Senden und/oder Empfangen in einem ersten Frequenzband sowie eine zweite Monopolantenne zum Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband. Die erste Monopolantenne weist an ihrem Fußpunkt ein erstes Tor auf zur Verbindung mit einem ersten Antennennetzwerk. Die zweite Monopolantenne weist an ihrem Fußpunkt ein zweites Tor auf zur Verbindung mit einem zweiten Antennennetzwerk. Das Antennensystem umfasst weiter eine Entkopplungsschaltung zur Entkopplung der Monopolantennen in dem ersten Frequenzband. Die erste Monopolantenne ist mit der zweiten Monopolantenne oberhalb des ersten und zweiten Tors direkt durch die Entkopplungsschaltung verbunden. Die Entkopplungsschaltung umfasst ein konzentriertes Bauelement in Form einer Spule.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird ein mobilfunkfähiges System bereitgestellt. Das mobilfunkfähige System umfasst das Antennensystem nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen. Das mobilfunkfähige System umfasst weiter ein MIMO-Modul, das mit dem ersten und dem zweiten Tor verbunden ist.
Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details von Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, den Abbildungen und der Beschreibung.
Figurenliste
Einige der oben erwähnten und weitere detaillierte Aspekte werden in der folgenden Beschreibung beschrieben und teilweise mit Bezug auf die Abbildungen erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten Zweitor-Antenne;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Antennensystems gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
3 zeigt ein Antennensystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung der schaltungstechnischen Funktion von Komponenten aus 3;
5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung der schaltungstechnischen Funktion weiterer Komponenten aus 3.

[DETAILLIERTE BESCHREIBUNG]
Innerhalb von Beschreibungen der Abbildungen beziehen sich gleiche Referenzzeichen auf gleiche oder ähnliche Komponenten. Im Allgemeinen werden nur die Unterschiede zwischen einzelnen Ausführungsformen beschrieben. Die Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und dienen der Illustration.
Der Begriff „Groundplane“ bezieht sich auf den Spiegel, der eine Monopolantenne strahlungsfähig macht. Eine Groundplane ist eine leitfähige Fläche. Diese Fläche kann eine Ebene sein. Jedoch wird der aus dem englischen stammende Begriff hier bewusst anstelle von z.B. „Erdebene“ verwendet, um zu verdeutlichen, das die Groundplane nicht notwendigerweise mathematisch eben sein muss, sondern eine Mannigfaltigkeit sein kann. Diese Mannigfaltigkeit kann typischerweise global gesehen näherungsweise eine ebene Fläche darstellen. Beispiele für Groundplanes sind Fahr- oder Flugzeugkarosserien, Schiffsrümpfe oder -aufbauten oder der Masseanschluss auf einer Leiterplatine eines Mobilfunkgeräts. Wird auf eine Monopolantenne Bezug genommen, wird dadurch nicht notwendigerweise zum Ausdruck gebracht, dass die Groundplane umfasst ist. Der Begriff kann sich auch nur auf den - im Vergleich zu einer Dipolantenne - einen Arm beziehen, der durch die zusätzlich hinzutretende Groundplane gespiegelt wird.
1 zeigt schematisch eine Zweitor-Antenne 1, welche zwei Monopolantennen 12, 16 umfasst, die vermittels Leitungen 22, 24 mit einem Netzwerk 30 zur Entkopplung der Tore der Monopolantennen verbunden ist. Eine Groundplane für die Monopolantennen ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt. Das Netzwerk 30 ist hier ein Viertor und über Leitungen 26, 28 mit einem MIMO-Modul 60 verbunden, das die Tore der Zweitor-Antenne speist. Durch die Bauelemente des Netzwerks 30 kann neben einer Entkopplung auch eine Impedanzanpassung erreicht werden, z.B. an 50 Ohm. Die Entkopplung über solch ein Netzwerk 30 kann jedoch hoch verlustbehaftet sein. Ohne an eine spezielle Theorie gebunden sein zu wollen, ergeben sich bei Verwendung von Leitungen, um die beiden Ports in räumliche Nähe zueinander zu bringen, relativ lange Transformationswege im Smith-Diagramm, die u.a. die Ursache für hohe Verluste, hohe Sensitivität gegenüber Fertigungstoleranzen und für Schmalbandigkeit sein können. Ein weiteres Beispiel für ein solches Entkoppelnetzwerk ist eine Neutralisierungslinie wie sie von C.-H. Wu et al. im Artikel „New Stub-Loaded Neutralization Network for Two-element Closely-spaced Array Using Even-Odd Mode Analysis“ beschrieben wird.
2 zeigt schematisch ein Antennensystem 100 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Antennensystem 100 ist eine Zweitor-Antenne, welches zwei Monopolantennen 112 und 116 umfasst. Die Monopolantennen 112, 116 können beispielsweise zum Senden und/oder Empfangen für das 800MHz-Band (E-UTRA 20) des LTE Advanced Standards eingerichtet sein. Sie können zusätzlich z.B. zum Senden/oder Empfangen in einem zweiten Frequenzband, z.B. dem 2,6 GHz-Band (E-UTRA 7) des LTE Advanced Standards eingerichtet sein. Die Monopolantennen 112, 116 weisen jeweils einen Fußpunkt 113, 117 auf, an denen sich Tore 114, 118 befinden.
Die Tore 114, 118 sind Anschlussflächen (englisch: footprints) für ein optionales Anpassungsnetzwerk. Beispielsweise kann das Tor 114 über Leitung 122 mit einem Anpassungsnetzwerk 140 zur Impedanzanpassung, hier einem Zweitor-Netzwerk, verbunden sein und das Tor 118 kann über eine Leitung 124 mit einem vergleichbaren Anpassungsnetzwerk 150 verbunden sein. Die Anpassungsnetzwerke 140, 150 können mit einem MIMO-Modul 160 verbunden sein. Alternativ können die Tore 114, 118 direkt mit dem MIMO-Modul verbunden sein.
Das Antennensystem 100 umfasst weiter eine Entkopplungsschaltung, bzw. ein Entkopplungsnetzwerk 180 zur Entkopplung der Monopolantennen in einem ersten Frequenzband, in dem die Monopolantennen 112, 116 senden oder empfangen, z.B. dem 800MHz-Band. Die Entkopplungsschaltung 180 verbindet die Monopolantennen direkt. Während die Monopolantennen in 1 nur indirekt über ein Netzwerk 30 verbunden sind, das über Leitungen an die Tore der Monopolantennen angeschlossen ist, ist in 2 das Metall der Monopolantennen oberhalb der Tore miteinander über die Entkopplungsschaltung verbunden. Anders als durch ein Entkopplungsnetzwerk wie in 1, das die Entkopplung erst in den an die Antennen angeschlossenen Antennennetzwerken bewirkt, d.h. auf der Leitungsebene, ist die Entkopplungsschaltung 180 eine Verbindung der Monopolantennen in der strahlenden metallischen Struktur selbst und bewirkt die Entkopplung der strahlenden metallischen Struktur direkt dort, wo auch die Verkopplung entsteht.
Die Entkopplungsschaltung 180 kann beispielsweise aus einer Spule bestehen, die direkt mit dem Metall der Monopolantennen verbunden ist. Ohne an eine spezielle Theorie gebunden sein zu wollen können die Monopolantennen mit dazwischen montierter Spule im Sende-, bzw. Empfangsfrequenzbereich z.B. um 800MHz in erster Näherung als Parallelschwingkreis aufgefasst werden. Dabei bilden die Monopolantennen zwischen sich eine Kapazität. Wird die die Induktivität der Spule so gewählt, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises bei ungefähr 800MHz liegt, so wird die elektromagnetische Kopplung der beiden Tore der Zweitorantenne im Frequenzbereich um 800MHz deutlich herabgesetzt. Dieser Sachverhalt wird noch einmal näher mit Bezug zu den 3 und 4 beschrieben.
3 zeigt ein Antennensystem 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Antennensystem 200 umfasst ein Antennenmodul 201, welches eine Leiterplatte 210 (englisch: printed circuit board, kurz PCB) und darin integrierte metallische Monopolantennen 212 und 216 umfasst. Die Monopolantennen 212, 216 haben die Form zweier einander zugewandter Fähnchen. Die Fußpunkte 213, 217 der Monopolantennen 212, 216 liegen sozusagen am unteren Ende der Maste dieser Fähnchen, während die größeren metallische Fläche sozusagen die Fahnen am oberen Ende der Maste sind. Die Monopolantennen 212, 216 haben an ihren Fußpunkten jeweils ein Tor 214, 218, d.h., Anschlussflächen für Antennennetzwerke.
Das Antennensystem 200 umfasst neben dem Antennenmodul 201 eine Groundplane 202, z.B. das metallische Dach eines Kraftfahrzeugs oder ein Teil davon. Das Antennenmodul 201 ist im Wesentlichen senkrecht zur Groundplane 202 angebracht. Die beiden Monopolantennen 212 und 216 bilden mit der gemeinsamen Groundplane 202 eine verlustbehaftete und rückwirkungsbehaftete Zweitor-Antenne mit den Toren 214 und 218. Eine erste Klemme eines der Tore kann mit der Groundplane verbunden sein und eine zweite Klemme mit dem Metall der Monopolantenne. Entsprechendes gilt für das andere Tor der anderen Monopolantenne.
Die Leiterplatte (PCB), welche z.B. zur Integration in die Dachfinne eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann, kann z.B. in etwa eine Größe von 45mm x 85mm aufweisen. Dabei entsprechen 85mm bei 800MHz ungefähr einer Viertelwellenlänge λ₀/4. Die Zweitor-Antenne kann beispielsweise zur Kommunikation innerhalb eines 2x2-MIMO-Systems im 800MHz-Band und 2,6 GHz-Band des LTE-Advanced Standards dienen. Durch im Vergleich zur Wellenlänge kleine Abmessungen des PCBs entstehen hohe elektromagnetische Verkopplungen beider Tore im Frequenzbereich um 800MHz. Daraus würde letztlich eine nur mäßig gute MIMO-Performance folgen, selbst wenn sich die Pattern-Korrelation bei guter Anpassung beider Tore an die Quellen eines MIMO-Moduls auf niedrigem Niveau befänden.
Das Antennensystem 200 umfasst eine Entkopplungsschaltung 280. Spezifischer umfasst das Antennenmodul 201 auf der Leiterplatte 202 eine Spule 285, die über Leitungen 282 und 286 mit den Monopolantennen 212 und 216 direkt verbunden ist. In 3 besteht diese Verbindung zwischen den Metallflächen, die von den Fußpunkten 213 und 217 der Monopolantennen entfernt liegen, bildlich gesprochen also zwischen den eigentlichen Fahnen der beiden fähnchenförmigen Monopolantennen.
Wie in 4 schematisch dargestellt bildet die Spule 285 eine Induktivität 404. Zwischen den Monopolantennen 212 und 216 (und insbesondere zwischen den größeren metallischen Flächen in den oberen, von den Fußpunkten entfernten Bereichen der Monopolantennen) besteht eine Kapazität 402. Die Induktivität ist so bemessen, dass ein Parallelschwingkreis entsteht, der im Frequenzbereich um 800MHz herum eine Resonanz aufweist. Dadurch werden die Tore der Monopolantennen bei 800 MHz entkoppelt, so dass zwei unterschiedliche Signale bei 800 MHz gesendet oder empfangen werden können, ohne sich übermäßig zu stören. 4 zeigt zudem, dass die Monopolantenne 212 mit der Groundplane 202 schaltungstechnisch eine Kapazität 410 in Reihe mit einem Strahlungswiderstand 412 ausbildet und dass die Monopolantenne 216 mit der Groundplane 202 eine Kapazität 406 in Reihe mit einem Strahlungswiderstand 408 ausbildet.
Gleichzeitig ist der Parallelschwingkreis in einem Frequenzbereich um 2,6 GHz weit von der Resonanz entfernt und seine Wirkung kann vernachlässigt werden. Mit anderen Worten spielt er für zwei Signale, die in diesem Frequenzbereich gesendet oder empfangen werden, keine nennenswerte Rolle. Zwei Signale bei 2,6 GHz können aber bei der entsprechenden Dimensionierung der Monopolantennen (z.B. wie oben angegeben) ohnehin mit weit geringerer gegenseitiger Störung der Monopolantennen gesendet werden. Dies liegt daran, dass die Verkopplung bei diesen Frequenzen viel kleiner ist als bei 800 MHz, wo die Zweitorantennengröße, insbesondere die Größe der Leiterplatte, die die Monopolantennen umfasst, im Bereich der Viertelwellenlänge liegt und entsprechend das Verhältnis zwischen Wellenlänge und Antennengröße bezüglich der Kopplung ungünstig ist.
Es ergeben sich gleich mehrere Vorteile gegenüber einem Entkopplungsnetzwerk auf der Leitungsebene wie es in 1 gezeigt ist. Bringt man ein Entkoppelnetzwerk direkt in die strahlende Struktur ein, so löst man das Verkopplungsproblem am Ort der Ursache. Dabei kann es sich wie in der oben beschriebenen Ausführungsform mit der Spule um eine sehr einfache Schaltung handeln, die mit geringen Eigenverlusten effektiv die Verkopplung eliminiert. Die beiden Tore der Antenne können räumlich getrennt voneinander positioniert werden, da die daran angeschlossenen Netzwerke wie z.B. ein jeweiliges Anpassungsnetzwerk unabhängig voneinander sein können. Dies steht im Gegensatz zu einer Zweitor-Antenne, wo die Entkopplung und Anpassung an den Speisepunkten erfolgt, z.B. durch ein Viertor-Netzwerk wie in 1 gezeigt und wo demzufolge die Tore nahe beieinander liegen müssen, um längere Leitungen zu vermeiden, die relativ lange Transformationswege im Smith-Diagramm bedeuten würden und die Ursache für hohe Verluste, hohe Sensitivität gegenüber Fertigungstoleranzen und für Schmalbandigkeit sein können. Man erhält also durch die räumlich unabhängigen Tore einen neuen Freiheitsgrad für die Gestaltung und Konstruktion.
Durch geeignete Wahl des Ortes kann erreicht werden, dass die Wirkung des Entkoppelnetzwerkes praktisch auf einen bestimmten Frequenzbereich beschränkt bleibt. Störende Wirkungen auf andere Frequenzbereiche, in denen das Antennensystem betrieben werden soll, werden größtenteils verhindert. Dies ist nicht so bei einem Entkopplungsnetzwerk auf der Leitungsebene wie z.B. dem in 1 gezeigten Viertor-Netzwerk oder einer Neutralisierungslinie, die zwar bei 800 MHz entkoppeln, jedoch auch bei 2,6 GHz-Betrieb wirken und zwar auf störende Art und Weise. Mit erfindungsgemäßen Antennensystemen kann sich gerade bei Dualband-Anwendung, wie z.B. im 800 MHz/2,6 GHz LTE Advanced Betrieb, in mindestens einem der Bänder eine vergrößerte Bandbreite ergeben. Darüber hinaus kann die MIMO-Performance exzellent sein. Bei der Auslegung der Antenne als MIMO-Dualband-Antenne (800MHz / 2.6GHz) kann z.B. in bestimmten Fällen im 2.6 GHz-Band zu mehr Anpassungs-Bandbreite (total multiport return loss) führen.
Um die Entkopplung bei 2,6 GHz, bzw. allgemein in einem zweiten Frequenzband, das über dem ersten liegt, weiter zu verbessern, kann das Antennensystem optional zusätzliche Entkopplungselemente umfassen, z.B. zusätzliche kapazitive oder induktive Entkopplungselemente. Das Antennenmodul 201 auf der Leiterplatte 202 kann z.B. optional stabförmige Kondensator-/Induktionskomponenten 292 und 294 umfassen (in 3 gestrichelt gezeichnet), die mit der Groundplane 202 verbunden sind. Diese Entkopplungselemente können SMDs (surface mounted devices) sein. Die Kapazität dieser Entkopplungselemente sitzt vornehmlich zwischen der Oberkante der Stäbe 292 und 294 und den Fähnchen. Aufgrund ihrer Länge wirken die Stäbe in höheren Frequenzbereichen, z.B. bei 2.6 GHz, induktiv. Dies ist in 5 veranschaulicht.
Die stabförmigen Entkopplungselemente zeigen im Zusammenspielt mit den Metallisierungen in ihrer unmittelbaren Nähe ein reihenschwingkreisähnliches Verhalten. In 5 bildet der Stab 292 z.B. bei 2,6 GHz eine Induktivität 422 in Reihe mit einer Kapazität 426, und der Stab 294 eine Induktivität 424 in Reihe mit einer Kapazität 428. Im Resonanzfall, z.B. bei 2.6 GHz, kann die elektromagnetische Verkopplung beider Tore herabgesetzt sein. Die zusätzlichen Entkopplungselemente dienen also dazu, die Verkopplung im höherfrequenten Bereich (z.B. bei 2.6GHz) weiter zu verbessern.
Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein Antennensystem bereitgestellt. Das Antennensystem kann eine Mehrtor-Antenne umfassen, bzw. eine solche sein, z.B. eine Zweitor-, Dreitor-, Viertor-, oder allgemein N-Tor-Antenne, wobei N beispielsweise im Bereich von 2 bis 10 liegen kann, typischerweise im Bereich von 2 bis 4. Das Antennensystem kann ein Antennensystem zum Senden und/oder Empfangen in einem, zwei oder mehreren Frequenzbändern sein, z.B. in Frequenzbändern des LTE Advanced Standards, d.h., in E-UTRA-Bändern. Das Antennensystem kann ein MIMO-Dualband-Antennensystem sein, wobei die erste und die zweite Monopolantenne zum Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband und in einem davon verschiedenen zweiten Frequenzband eingerichtet sind. Das Antennensystem kann z.B. ein 2x2 MIMO-Dual-Band-Antennensystem für die Bänder E-UTRA-20 und E-UTRA-7 des LTE Advanced Standards sein, also für die sogenannten 800 MHz- und 2,6GHz-Bänder.
Das Antennensystem umfasst ein erstes Strahlerelement zum Senden und/oder Empfangen in einem ersten Frequenzband und ein zweites Strahlerelement zum Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband. Die Strahlerelemente können auch zum Senden und/oder Empfangen in einem zweiten Frequenzband und ggf. in weiteren Frequenzbändern eingerichtet sein. Die Strahlerelemente können Monopolantennen sein. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird nachfolgend von einer ersten und einer zweiten Monopolantenne gesprochen. Das erste Frequenzband kann z.B. ausgewählt sein aus den Bändern E-UTRA-20, E-UTRA-17, E-UTRA-13, E-UTRA-8, E-UTRA-5, für Europa typischerweise E-UTRA-20. Das zweite Frequenzband kann ausgewählt sein aus den Bändern E-UTRA 1, E-UTRA 2, E-UTRA-3, E-UTRA-4, E-UTRA-7, E-UTRA-33, E-UTRA-34, E-UTRA-38, E-UTRA-42 und E-UTRA-43, für Europa typischerweise E-UTRA-7.
Die erste Monopolantenne kann im Nahfeld der zweiten Monopolantenne angeordnet sein und umgekehrt. Dabei bezieht sich der Begriff Nahfeld auf das elektromagnetische Feld beim Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband. Die erste Monopolantenne, die zweite Monopolantenne, die erste und zweite Monopolantenne inklusive eines Abstands zwischen ihnen, oder gar das ganze Antennensystem können in mindestens einer Richtung oder in zwei verschiedenen, insbesondere senkrecht aufeinander stehenden Richtungen oder gar in jeder Richtung kleiner als eine Wellenlänge einer Welle aus dem ersten Frequenzband sein, oder können in den genannten Richtungen kleiner als eine halbe Wellenlänge einer Welle aus dem ersten Frequenzband sein. Sind die genannten Komponenten, bzw. das System in jeder Richtung kleiner als eine oder ein halbe Wellenlänge eine Welle aus dem ersten Frequenzband wird auch gesagt, dass die erste oder zweite Monopolantenne oder das Antennensystem kleiner als eine, bzw. eine halbe Wellenlänge einer Welle aus dem ersten Frequenzband ist. Das Antennensystem kann in mindestens einer Richtung, typischerweise in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen kleiner sein als eine Viertelwellenlänge einer Welle aus dem ersten Frequenzband, und in einer dritten, zu den anderen beiden Richtungen senkrechten Richtung in etwa die Länge einer Viertelwellenlänge einer Welle aus dem ersten Frequenzband aufweisen. Der Abstand zwischen den Monopolantennen kann mindestens eine Größenordnung, d.h., mindestens zehnmal kleiner sein als die Länge einer Welle aus dem ersten Frequenzband, und kann auch mehr als zwanzig-, fünfzig- oder hundertmal kleiner sein. Die genannte Welle aus dem ersten Frequenzband kann beispielsweise die größte oder kleinste Frequenz oder aber die Mittenfrequenz des ersten Frequenzbandes haben. Entsprechend übersetzen sich die oben genannten Frequenzbänder, genauer gesagt die Wellenlängen der Wellen aus diesen Frequenzbändern, in Schranken an die absolute Größe der Monopolantennen, bzw. des Antennensystems.
Der Abstand der ersten und zweiten Monopolantenne kann kleiner als 10 mm oder kleiner als 5 mm sein. Die Länge einer Monopolantenne, in der Regel in der Richtung senkrecht zu einer Groundplane, auf der die Monopolantenne aufzubringen ist, kann beispielsweise zwischen 20 und 100 mm liegen, typischerweise zwischen 30 und 60 mm, z.B. ungefähr 45 mm. Die Breite einer Monopolantenne, gemessen senkrecht zur Länge am breitesten Punkt, kann beispielsweise zwischen 20 und 100 mm liegen, typischerweise zwischen 30 und 60 mm, z.B. ungefähr 40 mm. Die Monopolantennen und/oder weitere Komponenten des Antennensystems können auf einer Leiterplatte aufgebracht sein. Die Länge und Breite sind in der Ebene der Leiterplatte zu messen, die Dicke der Monopolantennen bzw. anderer Komponenten senkrecht dazu. Die Dicke der Monopolantennen und/oder anderer Komponenten des Antennensystems kann viel kleiner als ihre Länge und Breite sein. Typischerweise sind die Monopolantennen Metallisierungen auf einer Leiterplatte und besitzen nur Schichtdicke. Metallisierungen auf einer Leiterplatte können ein- oder beidseitig sein, im letzteren Fall können Durchkontaktierungen vorhanden sein.
Die Monopolantennen eines Antennensystems gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen sind typischerweise baugleich. Ihre Materialien können gleich sein. Ihre Form kann kongruent oder ähnlich sein. Alternativ könnten einige Monopolantennen baugleich, andere zu den ersteren unterschiedlich sein, oder es könnten alle Monopolantennen unterschiedlich sein. Ausführungsformen mit baugleichen Antennen sind wesentlich einfacher, andere können das Senden/Empfangen in mehr unterschiedlichen Bändern erlauben.
Monopolantennen der hierin beschriebenen Ausführungsformen können aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen, z.B. aus Kupfer, Silber oder anderen Metallen oder Legierungen mit guter Leitfähigkeit und vorzugsweise Korrosionsfestigkeit. Die erste Monopolantenne weist einen Fußpunkt auf. Ebenso weist die zweite Monopolantenne einen Fußpunkt auf. Die Monopolantennen können in ihrem am weitesten vom Fußpunkt entfernten Bereich ein größeres metallisches Gebiet aufweisen als am Fußpunkt selbst. Die Monopolantennen können die Form von Fähnchen haben, wobei der Mast des Fähnchens stab-, bzw. streifenförmig vom Fußpunkt in die Längsrichtung verläuft und die Fahne des Fähnchens rechteckförmig ist und das größere metallische Gebiet darstellt. Die Fahnen der ersten und zweiten Monopolantenne können aufeinander zuweisen, und der Abstand als kürzeste Entfernung zwischen den Monopolantennen kann zwischen den eigentlichen Fahnen der fähnchenförmigen Monopolantennen ausgebildet sein.
An ihrem Fußpunkt weist die erste Monopolantenne ein erstes Tor auf. Das erste Tor, auch erster Port oder erste Anschlussfläche genannt, ist zur Verbindung mit einem ersten Antennennetzwerk eingerichtet. Das erste Tor kann eine Klemme aufweisen, die zur Verbindung mit einer ersten Groundplane eingerichtet ist, bzw. mit dieser verbunden ist. Das erste Tor kann eine weitere Klemme aufweisen, die mit der Monopolantenne verbunden ist. Die Verbindung zum ersten Antennennetzwerk kann über diese Klemmen erfolgen. An ihrem Fußpunkt weist die zweite Monopolantenne ein zweites Tor auf. Das zweite Tor, auch zweiter Port oder zweite Anschlussfläche des Antennensystems genannt, ist zur Verbindung mit einem zweiten Antennennetzwerk eingerichtet. Das zweite Tor kann eine Klemme aufweisen, die zur Verbindung mit einer zweiten Groundplane eingerichtet ist, bzw. mit dieser verbunden ist. Das zweite Tor kann eine weitere Klemme aufweisen, die mit der zweiten Monopolantenne verbunden ist. Die Verbindung zum zweiten Antennennetzwerk kann über diese Klemmen erfolgen. Die erste und zweite Groundplane sind typischerweise ein und dieselbe Groundplane, also eine gemeinsame Groundplane für die erste und zweite Monopolantenne.
Das erste Antennennetzwerk kann ein Anpassungsnetzwerk zur Impedanzanpassung umfassen, z.B. ein erstes Zweitor-Anpassungsnetzwerk. Das erste Anpassungsnetzwerk kann mit dem Tor der ersten Monopolantenne verbunden sein. Das zweite Antennennetzwerk kann ein zweites Anpassungsnetzwerk umfassen, z.B. ein zweites Zweitor-Anpassungsnetzwerk. Das zweite Anpassungsnetzwerk kann mit dem Tor der zweiten Monopolantenne verbunden sein. Das erste und das zweite Anpassungsnetzwerk können getrennte Netzwerke sein. Sie können unabhängig voneinander wirken. Das erste und zweite Antennennetzwerk können vollständig getrennt sein. Alternativ haben das erste und zweite Antennennetzwerk gemeinsame Teile, z.B. ein MIMO-Modul. Das erste und zweite Antennennetzwerk können auch identisch sein, z.B. wenn sie nur aus einem einzigen MIMO-Modul bestehen.
Das Antennensystem umfasst eine Entkopplungsschaltung, auch Entkopplungsnetzwerk genannt, zur Entkopplung der Monopolantennen, bzw. zur Entkopplung der Tore der Monopolantennen. Die Entkopplungsschaltung verbindet die Monopolantennen direkt. Das Metall der ersten Monopolantenne kann mit dem Metall der zweiten Monopolantenne direkt verbunden sein. Die Verbindung, und im Einsatz die Entkopplung, über die Entkopplungsschaltung kann somit direkt zwischen den abstrahlenden, bzw. empfangenden Teilen der Monopolantenne oberhalb des Fußpunkts erfolgen. Mit anderen Worten kann die Entkopplungsschaltung direkt in der strahlenden Struktur platziert sein. Die Entkopplungsschaltung kann zwischen den vom Fußpunkt entfernten Bereichen der Monopolantenne erfolgen. Beispielsweise kann die Entkopplungsschaltung die Fahnen zweier fähnchenförmiger Monopolantennen direkt verbinden.
Das Antennensystem kann frei von Entkopplungsnetzwerken auf der Leitungsebene für die Entkopplung der Tore im ersten Frequenzband sein, bzw. überhaupt frei von Entkopplungsnetzwerken auf der Leitungsebene. Die Leitungsebene bezeichnet alle Netzwerke, die zur Signalverarbeitung oder Speisung an die Tore der Monopolantennen angeschlossen sind.
Die Entkopplungsschaltung kann passive Bauelement umfassen oder aus passiven Bauelementen bestehen. Im letzteren Fall wird die Entkopplungsschaltung eine passive Entkopplungsschaltung genannt. Passive Bauelemente sind jene, die keine Verstärkerwirkung zeigen und keine Steuerungsfunktion besitzen (z. B. Widerstände, Kondensatoren, Spulen). In anderen Ausführungsformen kann die Entkopplungsschaltung auch aktive Bauelemente umfassen. Aktive Bauelemente zeigen in irgendeiner Form eine Verstärkerwirkung des Nutzsignals oder erlauben eine Steuerung (z. B. Dioden, Transistoren). Eine passive Entkopplungsschaltung hat den Vorteil, dass sie einfacher ist und der Modularität eines Antennensystems entgegenkommt.
Die Entkopplungsschaltung kann eines oder mehrere konzentrierte Bauelemente umfassen. Der Begriff „konzentriertes Bauelement“ bezieht sich auf Bauelemente im Antennensystem, deren Ausdehnung gegenüber der betrachteten Wellenlänge klein, bzw. vernachlässigbar ist. Dabei ist die Ausdehnung klein, wenn sie mindestens eine Größenordnung, d.h. einen Faktor 10, kleiner als die fragliche Wellenlänge ist. Typischerweise ist ein konzentriertes Bauelement kleiner als 1/50 oder kleiner als 1/100 der fraglichen Wellenlänge, z.B. 1 bis 2 mm im Vergleich zu einer Wellenlänge von ca. 35 cm bei 800 MHz-Wellen. Die Entkopplungsschaltung kann auch aus einem, zwei, drei, vier, fünf oder mehreren konzentrierten Bauelementen bestehen, wobei etwaige Leitungen noch hinzutreten können. Im letzteren Fall wird die Entkopplungsschaltung hierin eine konzentrierte Entkopplungsschaltung genannt, wenn die Dimensionen der gesamten Schaltung inklusive von etwaigen Leitungen die Konzentrationsbedingung erfüllen, d.h. gegenüber der betrachteten Wellenlänge klein, bzw. vernachlässigbar sind. Durch die Verwendung konzentrierter Bauelemente kann platzsparend und ohne nennenswerte Störeffekte auf die Übertragung des Antennensystems gebaut werden.
Alternativ können Entkopplungsschaltungen auch verteilte Bauelemente umfassen, d.h. nicht-konzentrierte Bauelemente. Dadurch kann sich die Gestaltungsfreiheit erhöhen.
Die Entkopplungsschaltung kann eine Spule umfassen. Die Entkopplungsschaltung kann aus Leitungen und einer Spule bestehen. Die Induktivität der Spule kann so bemessen ist, dass durch die Kapazität zwischen der ersten und zweiten Monopolantenne und durch die Induktivität der Spule ein Parallelschwingkreis mit einer Resonanzfrequenz in dem ersten Frequenzband entsteht. Die Resonanzfrequenz kann ungefähr die Mittenfrequenz des ersten Frequenzbandes sein. Die Kapazität zwischen der ersten und zweiten Monopolantenne kann z.B. von 0,01 pF bis 50 pF betragen, typischerweise von 0,1 pF bis 5 pF, z.B. von 0,3 pF bis 1 pF. Gemäß der hier näherungsweise geltenden Formel ω₀=(LC)^-0,5, wobei ω₀ die Resonanzfrequenz mal 2π ist, L die Induktivität und C die Kapazität, ergeben sich die Induktivitäten entsprechend den (Mitten-)Frequenzen der ausgewählten Frequenzbänder. Beispielsweise beträgt die Induktivität der Spule für das 800MHz-Band bei den oben genannten Kapazitäten dann entsprechend von 4 µH bis 0,8 nH, typischerweise zwischen 0,4 µH und 8 nH, z.B. von 132 nH bis 40 nH. Die Größe der Entkopplungsschaltung kann kleiner oder gleich dem Abstand der Monopolantennen sein.
Dabei ist die Entkopplung durch ein erfindungsgemäßes Entkopplungsnetzwerk direkt zwischen den Monopolantennen insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Ausdehnung des Antennensystems (z.B. einer Zweitor-Antenne) gegenüber der betrachteten Wellenlänge aus dem ersten Frequenzbereich gering ist. In diesem Fall ist die Verkopplung stark und es werden die Tore eines rückwirkungsbehafteten, verlustbehafteten Mehr-Tor-Antennensystems elektromagnetisch entkoppelt. Ein Beispiel ist eine Zweitor-Antenne, die in die Dachfinne eines Kraftfahrzeugs integriert wird und zur Kommunikation innerhalb eines 2x2-MIMO-Systems im 800MHz-Band des LTE-Advanced Standards dient. Wird die Zweitor-Antenne als Sende- bzw. Empfangsantenne innerhalb eines 2x2-MIMO-Systems genutzt, so wird durch die beschriebene elektromagnetische Entkopplung die MIMO-Performance erhöht.
Das Antennensystem kann eine Leiterplatte (printed circuit board, kurz PCB) umfassen. Diese kann z.B. aus FR4 oder vergleichbaren Materialien bestehen. Die erste und zweite Monopolantenne können auf der Leiterplatte aufgebracht sein. Die Entkopplungsschaltung kann auf der Leiterplatte aufgebracht sein. Monopolantennen und/oder die Entkopplungsschaltung, z.B. in Form einer Spule, können SMDs (surface mounted devices) sein. Monopolantennen und/oder die Entkopplungsschaltung können Metallisierungen auf der Leiterplatte sein. Die Gesamtdicke von Leiterplatte und ein- oder beidseitigen Metallisierungen dieser Art kann beispielsweise von 0, 1 mm bis 5 mm betragen, typischerweise von 0,5 mm bis 2 mm, z.B. 1 mm.
Das Antennensystem kann modular sein, insbesondere wenn seine Komponenten auf einer Leiterplatte aufgebracht sind. Bei einem modularen Antennensystem kann von einem Antennenmodul gesprochen werden. Ein solches Antennensystem/Antennenmodul kann zur Verbindung, z.B. zur Steck- oder Lötverbindung, mit einer Groundplane eingerichtet sein wie z.B. zur Integration in eine Dachfinne eines Kraftfahrzeugs, dessen Dach die Groundplane darstellt.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere weitere Komponenten des Antennensystems vorgesehen sein, die die Entkopplung der Tore beim Senden und/oder Empfangen in mindestens einem Frequenzband unterstützen. Diese Komponenten sind nicht Teil der Entkopplungsschaltung und verbinden die erste und zweite Monopolantenne nicht. Diese weiteren Komponenten können beispielsweise vorgesehen sein, wenn das Antennensystem, bzw. seine Monopolantennen, auch zum Senden und/oder Empfangen in einem zweiten Frequenzband konfiguriert, und ggf. optional zum Senden und/oder Empfangen in einem oder mehreren weiteren Frequenzbändern konfiguriert ist. In diesen Fällen können die Komponenten die Entkopplung der Tore beim Senden und/oder Empfangen in dem zweiten, dritten, vierten oder weiterem Frequenzband unterstützen.
Die eine oder die mehreren weiteren Komponenten können in der strahlenden Struktur platziert sein, z.B. zwischen den Monopolantennen. Die Komponente(n) kann/können mit der Groundplane leitend verbunden sein. Die Komponente(n) kann/können z.B. ein oder mehrere Kondensatorelemente sein, so dass zwischen Kondensatorelementen und den Monopolantennen weitere lokale Kapazitäten und entsprechende Kopplungen entstehen. Die eine oder die mehreren Kondensatorelemente können auf einer Leiterplatte aufgebracht sein. Ein Kondensatorelement kann stab-, bzw. streifenförmig sein. Es kann sich senkrecht von der Groundplane erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Antennensystem ein Antennenmodul, welches eine Leiterplatte umfasst, auf die zwei fähnchenförmige Monopolantennen aufgebracht sind, deren Fahnen einander zugewandt sind und zwischen den Fahnen durch die ebenfalls auf der Leiterplatte aufgebrachte Entkopplungsschaltung verbunden sind. Zwei stab-, bzw. streifenförmige Kondensatorelemente sind zwischen den Masten der fähnchenförmigen Monopolantennen auf der Leiterplatte aufgebracht und erstrecken sich parallel zu den Masten der fähnchenförmigen Monopolantennen. Die Kondensatorelemente sind zur leitenden Verbindung mit einer Groundplane eingerichtet.
Antennensysteme gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen können die erste und zweite, bzw. die gemeinsame Groundplane umfassen. Sie können auch das erste und/oder zweite Antennensystem umfassen. Eine Groundplane kann beispielsweise eine Fahr- oder Flugzeugkarosserie, ein Schiffsrumpfe oder einzelne Aufbauten davon sein oder der Masseanschluss auf einer Leiterplatine eines Mobilfunkgeräts. In anderen Ausführungsformen, insbesondere in solchen, wo die Komponenten des Antennensystems ein Antennenmodul bilden, ist zumindest die Groundplane nicht Teil des Antennensystems, und ggf. das MIMO-Modul auch nicht. Beispielsweise kann ein Antennenmodul für den Einsatz als Mobilfunkantenne eines Kraftfahrzeugs einzeln hergestellt und erst später in eine Dachfinne oder einen Außenspiegel des Kraftfahrzeugs eingebaut werden, dessen Karosserie die Groundplane darstellt. Ausführungsformen der Erfindung umfassen solche Antennensysteme, die als Module ausgebildet sind.
Das Antennensystem kann weitere Monopolantennen der Art, wie sie hierin beschrieben sind, aufweisen, z.B. drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder N>10 Monopolantennen. Das Antennensystem kann z.B. N oder N-1 Entkopplungsschaltungen von der Art umfassen, wie sie hierin beschrieben ist. Entsprechend kann das Antennensystem außer einer Zweitorantenne auch eine Drei-, Vier-, Fünf-, Sechs-, Sieben-, Acht-, Neun- oder Zehntorantenne umfassen, d.h. eine N-Tor-Antenne mit 2≤N≤10 oder eine andere N-Tor-Antenne mit N>10. Diese Tore können, optional über getrennte Anpassungsnetzwerke, mit einem NxN-MIMO-Modul, NxM-MIMO-Modul oder MxN-MIMO-Modul mit M<N, z.B. 1xN-SIMO-Modul oder Nx1-MISO-Modul verbunden sein.
Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf die Verwendung eines hierin beschriebenen Antennensystems zum Senden und/oder Empfangen in mindestens einem Frequenzband, typischerweise zum Senden und/oder Empfangen in einem ersten und einem zweiten Frequenzband. Das erste und zweite Frequenzband sind typischerweise unterschiedliche Bänder des LTE Advanced Standards, d.h., jeweils eines der E-UTRA-Bänder. Ein hierein beschriebenes Antennensystem kann z.B. als 2x2 MIMO-Dual-Band-Antennensystem zum Senden und/oder Empfangen in zwei E-UTRA-Bändern verwendet werden, z.B. E-UTRA 7 und E-UTRA 20.
Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Betrieb eines hierin beschriebenen Antennensystems bereitgestellt. Das Verfahren kann das Positionieren des Antennensystems auf einer oder mehreren Groundplanes umfassen. Das Verfahren umfasst das Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband, wobei die Entkopplungsschaltung die Tore der Monopolantennen elektromagnetisch entkoppelt. Das Verfahren kann weiter das Senden und/oder Empfangen in einem zweiten Frequenzband umfassen, wobei die Entkopplungsschaltung im Wesentlichen keine Störwirkung entfaltet.
Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf ein mobilfunkfähiges System. Das mobilfunkfähige System kann ein Fahrzeug, Flugzeug, Schiff oder Mobilfunkgerät sein, z.B. ein Auto, ein Mobiltelefon oder ein mobiles Computersystem. Das mobilfunkfähige System umfasst ein Antennensystem gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Das mobilfunkfähige System kann weiter eine Groundplane umfassen. Die Groundplane kann eine Metallfläche des Fahrzeugs, des Flugzeugs, des Schiffes oder des Mobilfunkgeräts sein. Die erste Monopolantenne kann über das erste Tor und das erste Antennennetzwerk und die zweite Monopolantenne über das zweite Tor und das zweite Antennennetzwerk mit der Groundplane verbunden sein. Das erste Antennennetzwerk und/oder das zweite Antennennetzwerk kann/können ein MIMO-Modul umfassen, das mit dem ersten und/oder dem zweiten Tor verbunden ist. Das erste und das zweite Antennennetzwerk können frei von einem sie verbindenden Entkopplungsnetzwerk zur Entkopplung der Tore beim Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband sein. Die
Während sich obige Erläuterungen auf einzelne Ausführungsformen der Erfindung beziehen, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung ersonnen werden ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, welcher durch die nachfolgenden Patentansprüche festgelegt ist.

Claims

Antennensystem (100), umfassend: eine erste Monopolantenne (112) zum Senden und/oder Empfangen in einem ersten Frequenzband; eine zweite Monopolantenne (116) zum Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband; wobei die erste Monopolantenne an ihrem Fußpunkt (113) ein erstes Tor (114) aufweist zur Verbindung mit einem ersten Antennennetzwerk (140, 160) und wobei die zweite Monopolantenne an ihrem Fußpunkt (117) ein zweites Tor (118) aufweist zur Verbindung mit einem zweiten Antennennetzwerk (150, 160), wobei die erste Monopolantenne und die zweite Monopolantenne oberhalb des ersten und zweiten Tors direkt durch eine Entkopplungsschaltung (180) zur Entkopplung der Tore der Monopolantennen in dem ersten Frequenzband verbunden sind, wobei die Entkopplungsschaltung ein konzentriertes Bauelement in Form einer Spule umfasst.
Antennensystem nach Anspruch 1, wobei die Entkopplungsschaltung eine passive Entkopplungsschaltung ist.
Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entkopplungsschaltung aus Leitungen und der Spule besteht, wobei die Induktivität der Spule typischerweise so bemessen ist, dass durch die Kapazität der ersten und zweiten Monopolantenne und durch die Induktivität der Spule ein Parallelschwingkreis mit einer Resonanzfrequenz in dem ersten Frequenzband entsteht.
Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, beim Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband, die erste Monopolantenne bezüglich der zweiten Monopolantenne im Nahfeld angeordnet ist und umgekehrt.
Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antennensystem kleiner als eine Wellenlänge einer Welle aus dem ersten Frequenzband ist.
Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antennensystem ein MIMO-Dualband-Antennensystem ist, wobei die erste und die zweite Monopolantenne zum Senden und/oder Empfangen in dem ersten Frequenzband und in einem davon verschiedenen zweiten Frequenzband eingerichtet sind.
Antennensystem nach Anspruch 6, wobei das erste Frequenzband ausgewählt ist aus den Bändern E-UTRA-20, E-UTRA-17, E-UTRA-13, E-UTRA-8, E-UTRA-5, typischerweise E-UTRA-20, und wobei das zweite Frequenzband ausgewählt ist aus den Bändern E-UTRA 1, E-UTRA 2, E-UTRA-3, E-UTRA-4, E-UTRA-7, E-UTRA-33, E-UTRA-34, E-UTRA-38, E-UTRA-42 und E-UTRA-43, typischerweise E-UTRA-7.
Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Antennennetzwerk ein erstes Anpassungsnetzwerk (140) zur Impedanzanpassung umfasst, das mit dem ersten Tor der ersten Monopolantenne verbunden ist, und wobei das zweite Antennennetzwerk ein zweites Anpassungsnetzwerk (150) zur Impedanzanpassung umfasst, das mit dem zweiten Tor der zweiten Monopolantenne verbunden ist, wobei das erste Anpassungsnetzwerk und das zweite Anpassungsnetzwerk getrennt und unabhängig voneinander sind.
Mobilfunkfähiges System, umfassend: das Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und ein MIMO-Modul, das mit dem ersten und dem zweiten Tor verbunden ist.
Mobilfunkfähiges System nach Anspruch 9, wobei das mobilfunkfähige System ein Fahrzeug, Flugzeug, Schiff oder Mobilfunkgerät ist, weiter umfassend: eine Groundplane (202), wobei die erste Monopolantenne über das erste Tor und das erste Antennennetzwerk und die zweite Monopolantenne über das zweite Tor und das zweite Antennennetzwerk mit der Groundplane verbunden sind.
Mobilfunkfähiges System nach Anspruch 9 oder 10, wobei das mobilfunkfähige System ein Fahrzeug, Flugzeug, Schiff oder Mobilfunkgerät ist und wobei die Groundplane eine Metallfläche des Fahrzeugs, des Flugzeugs, des Schiffes oder des Mobilfunkgeräts ist.