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HINTERGRUND
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(a) Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Antenne für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Zweiband-Leiterplatten (printed circuit board – PCB) Antenne mit einer erweiterten Bandbreite für ein Fahrzeug, die auf einer Hauptplatine mit einer darauf befindlichen Speiseschaltung angeordnet ist und sowohl in Nieder- als auch Hochfrequenzbändern stabil arbeiten kann.
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(b) Stand der Technik
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Eine Antenne für ein Fahrzeug führt eine Funktion zum Senden/Empfangen von Audiosignalen durch, so dass ein Transceiver für eine Übertragung/Kommunikation, der innerhalb des Fahrzeugs angebracht ist, mit einem externen Gerät in Verbindung stehen kann. Eine Antenne des Standes der Technik für ein Fahrzeug wird typischerweise nur für den Zweck eines Empfangs von AM/FM-Rundfunksignalen angebracht. Eine passive Antenne vom Monopol-Typ, die keine Verstärkerschaltung darin umfasst, wurde als eine solche Antenne häufig verwendet. Die Antenne des Standes der Technik erfordert jedoch eine physikalische Länge von ungefähr 70 cm und wird somit zu einem Faktor, der die Erscheinung und die Fahrleistung des Fahrzeugs verschlechtert.
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Demzufolge ist eine aktive Antenne mit einer internen Verstärkerschaltung entwickelt worden, um die physikalische Länge der Antenne zu reduzieren und um die Verschlechterung der Empfangssignale zu überwinden. Die aktive Antenne weist hauptsächlich die Form einer Wendelantenne vom Poly-Typ auf, die eine Antenne mit einer Struktur in Form einer Wendel ist, so dass eine Resonanz mit einer Länge, die kürzer als die Grundresonanzlänge ist, erzeugt werden kann. Die Wendelantenne kann Rundfunksignale durch Erzeugen einer Resonanz bei einer bestimmten Frequenz durch Einstellung ihrer Länge, ihres Abstandes usw. empfangen.
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Mittlerweile, da Dienste/Services einschließlich einer mobilen Kommunikation und dergleichen kommerzialisiert werden, sind verschiedene Geräte und neue elektronische Produkte, bei denen Informations-/Kommunikations-Technologien eine Anwendung finden, kontinuierlich entwickelt worden. Darüber hinaus sind elektronische Produkte zum Durchführen von Funktionen in Bezug auf Internet, TV, GPS, Satelliten-Radio, DMB, Telematik und dergleichen entwickelt und in Fahrzeugen angebracht worden, um verschiedenen Anforderungen der Kunden gerecht zu werden. Da die Vielzahl von Funkdiensten in einem Fahrzeug, einschließlich Internet, TV, GPS, Satelliten-Radio, DMB, Telematik und dergleichen wie oben beschrieben zunehmen, nimmt auch die Notwendigkeit für eine Antenne, die in der Lage ist, in verschiedenen Frequenzbändern zu arbeiten, und insbesondere eine integrierte Antenne zum Unterstützen von Funkdiensten in verschiedenen Bändern zu.
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Nachfolgend wird eine integrierte Antenne für ein Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf die biegefügte Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer integrierten Antenne für ein Fahrzeug zeigt, die mit einer Haifischflossen-Antenne realisiert wird, wobei ihr Gehäuse mit einer gestrichelten Linie angegeben ist.
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Wie in dieser Figur gezeigt, umfasst die Haifischflossen-Antenne eine Unterlage 1, einen Rahmen 2, ein Gehäuse 3, eine Hauptplatine 4 und dergleichen und kann mit einer Planarantenne 5, einer Wendelantenne 6, einer PCB-Antenne 7 und dergleichen versehen sein, die eingebaute Antennen, die mit der Hauptplatine 4 verbunden sind, darstellen. Hierbei kann die Planarantenne 5 eine Satelliten-Radioantenne sein, die in einem Satelliten-Radiofrequenzband arbeitet, und die Wendelantenne 6 kann eine Antenne zum Empfangen von Rundfunksignalen sein, z. B. eine DMB-Empfangsantenne, die in einem DMB-Frequenzband arbeitet. Die PCB-Antenne 7 ist eine Antenne, die durch Bilden eines Antennenmusters, das ausgelegt ist, um in einem vorgegebenen Frequenzband zu arbeiten, auf einer Oberfläche einer PCB und dann Verbinden des Antennenmusters mit einer Schaltung der Hauptplatine 4 gebildet wird. Darüber hinaus kann die PCB-Antenne 7 eine Antenne sein, die in einem Mobilkommunikations-Frequenzband arbeitet.
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Eine Telematikeinheit (telematic unit – TMU) weist darin eingebaute integrierte Antennen auf, um sich mit externen Geräten/Vorrichtungen in Verbindung zu setzen, wodurch sie eine Funktion zum Senden/Empfangen von Funksignalen für die TMU aufweisen. In letzter Zeit haben sich integrierte Antennen zu Spezifikationen von Long Term Evolution (LTE) von Spezifikationen der bestehenden TMU entwickelt. LTE weist ein breites Frequenzband auf, während es gleichzeitig ein Multiband aufweist, und somit ist es erforderlich, eine LTE-Antenne zum Erweitern der Bandbreite von Betriebsfrequenzen zu entwickeln. Genauer gesagt wird die Benutzerfrequenz von LTE für jeden Kommunikationsanbieter geändert. Beispielsweise weist die Benutzerfrequenz von LTE ein Multiband auf, wie beispielsweise 824 MHz bis 894 MHz, 1710 MHz bis 1870 MHz und 1920 MHz bis 2170 MHz.
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Daher, um eine Antenne zu realisieren, die den Betriebseigenschaften des Multibandes gerecht wird, ist es erforderlich, eine Zweibandantenne (Dualbandantenne) zu entwickeln, insbesondere eine Antenne mit einer großen Bandbreite in dem Hochfrequenzband, die beispielsweise in einem niedrigen Frequenzband (Niederfrequenzband) von 824 MHz bis 894 MHz und einem hohen Frequenzband (Hochfrequenzband) von 1710 MHz bis 2170 MHz arbeitet.
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Jedoch, um die LTE-Antenne mit den Multiband-Betriebseigenschaften zu realisieren, sollte die Bandbreite erweitert werden, so dass die LTE-Antenne in einem breiteren Frequenzband, einschließlich der vorhandenen Mobilkommunikations-Frequenzbänder arbeiten kann. Allerdings kann es schwierig sein, ein allgemeines Verfahren zum Erweitern der Bandbreite bei der Zweibandantenne anzuwenden. Wenn zum Beispiel ein Verfahren zum Erweitern einer Bandbreite in einem Hochfrequenzband angewendet wird, um eine Zweibandantenne zu realisieren, die sowohl in dem Niederfrequenzband von 824 MHz bis 894 MHz und dem Hochfrequenzband von 1710 MHz bis 2170 MHz arbeitet, kann das Niederfrequenzband negativ beeinflusst werden, so dass es schwierig ist, die Zweibandantenne zu verwenden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Antenne für ein Fahrzeug bereit, die in einem Dual-Band stabil arbeiten kann. Die vorliegende Offenbarung stellt auch eine Zweiband-PCB-Antenne mit einer erweiterten Bandbreite für ein Fahrzeug bereit, die auf einer Hauptplatine mit einer darauf befindlichen Speiseschaltung angeordnet ist. Die Zweiband-PCB-Antenne kann in einer Haifischflossen-Antenne angeordnet sein, kann sowohl in Nieder- als auch Hochfrequenzbändern stabil arbeiten, ohne das Niederfrequenzband negativ zu beeinflussen, und kann die Bandbreite des Hochfrequenzbandes relativ erweitern.
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In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Offenbarung eine Zweiband-PCB-Antenne mit einer erweiterten Bandbreite für ein Fahrzeug bereit, die auf einer Hauptplatine mit einer darauf befindlichen Speiseschaltung angeordnet ist, die Zweiband-PCB-Antenne umfassend: eine PCB, die angeordnet ist, so dass sie vertikal auf der Hauptplatine steht, und eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche aufweist; ein Hauptantennenmuster, das auf der ersten Oberfläche der PCB gebildet ist, um in einem Dual-Band mit einem Niederfrequenzband und einem Hochfrequenzband zu arbeiten; und ein Bandbreitenerweiterungsmuster, das auf der zweiten Oberfläche der PCB gebildet ist und ausgebildet ist, um in dem Hochfrequenzband zu arbeiten, wobei das Bandbreitenerweiterungsmuster einen Kopplungsstab aufweist, der einen überlappenden Abschnitt mit einem Abschnitt des Hauptantennenmusters bildet, wobei die PCB dazwischen angeordnet ist, um eine Antenne mit einer erweiterten Bandbreite zu realisieren, das zusammen mit dem Abschnitt des Hauptantennenmusters in dem Hochfrequenzband arbeitet.
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In einer Ausführungsform kann das Bandbreitenerweiterungsmuster mit einer Masse durch die Hauptplatine verbunden sein. Das Bandbreitenerweiterungsmuster kann vertikal auf der zweiten Oberfläche der PCB gebildet sein. Der Kopplungsstab erstreckt sich derart, so dass er seitlich von einer Seite des Bandbreitenerweiterungsmusters vorsteht. Ein Masseverbindungsanschluss, der ein unterer Endabschnitt des Bandbreitenerweiterungsmusters ist, kann mit der Masse durch die Hauptplatine verbunden sein. Das Hauptantennenmuster kann umfassen einen unteren ersten Musterabschnitt und einen oberen zweiten Musterabschnitt, die auf der ersten Oberfläche der PCB gebildet sind; einen Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt, der zwischen dem ersten und dem zweiten Musterabschnitt gebildet ist, um Signale des Hochfrequenzbandes in den Nieder- und Hochfrequenzbändern zurückzuweisen; und einen Zuführabschnitt, der an dem ersten Musterabschnitt gebildet ist, der mit der Speiseschaltung der Hautplatine elektrisch verbunden ist. Der Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt kann eingerichtet sein, um ein erstes und ein zweites Induktormuster, die auf der ersten beziehungsweise der zweiten Oberfläche der PCB gebildet sind, um Induktorelemente aufzuweisen, und ein Kondensatormuster, das auf der zweiten Oberfläche der PCB gebildet ist, um ein Kondensatorelement aufzuweisen, zu umfassen. Das Kondensatormuster kann einstückig mit dem ersten Musterabschnitt verbunden sein, das erste Induktormuster kann einstückig mit dem Kondensatormuster verbunden sein und das zweite Induktormuster kann mit dem ersten Induktormuster und dem zweiten Musterabschnitt elektrisch verbunden sein. Das zweite Induktormuster kann mit dem ersten Induktormuster und dem ersten Musterabschnitt durch ein in der PCB gebildetes Durchgangsloch elektrisch verbunden sein. Das erste und das zweite Induktormuster können als schlaufenförmige Muster/Strukturen gebildet sein, deren beiden Enden auf der ersten und der zweiten Oberfläche der PCB geöffnet sind. Die Öffnungsrichtungen der beiden Enden des ersten und des zweiten Induktormusters können voneinander verschieden sein. Das erste und das zweite Induktormuster können miteinander durch das Durchgangsloch elektrisch verbunden sein, wodurch sie in ihrer Gesamtheit eine Spiralform aufweisen.
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Dementsprechend ist die PCB-Antenne der vorliegenden Offenbarung mit einem Hauptantennenmuster, das in dem Dual-Band mit einem Niederfrequenzband und einem Hochfrequenzband arbeitet, und einem separaten Bandbreitenerweiterungsmuster, das mit einem ersten Musterabschnitt, der in dem Hochfrequenzband arbeitet, in dem Hauptantennenmuster gekoppelt ist, versehen, so dass die Bandbreite des Hochfrequenzbandes erweitert wird, ohne die Betriebsleistung des Niederfrequenzbandes negativ zu beeinflussen, wodurch sie in dem Dual-Band stabil arbeitet.
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Die obigen und weiteren Merkmale der Offenbarung werden nachfolgend erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele derselben im Detail beschrieben, die durch die beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, welche hierin nachstehend nur zur Veranschaulichung angegeben sind und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind. In den Figuren zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer integrierten Antenne für ein Fahrzeug darstellt, die mit einer Haifischflossen-Antenne realisiert ist;
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2 eine Vorderansicht einer PCB-Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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3 eine Rückansicht der PCB-Antenne gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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4 eine perspektivische Vorderansicht der PCB-Antenne gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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5 eine perspektivische Rückansicht der PCB-Antenne gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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6 und 7 Ansichten, die eine Impedanz einer Monopolantenne in einem Hochfrequenzband und eine Impedanz einer zusätzlichen Monopolantenne, die mit einer Masse verbunden ist, darstellen;
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8 eine Ansicht, die Stehwellenverhältnis-(voltage standing wave ratio – VSWR)Messergebnisse der bestehenden Zweiband-Monopolantenne ohne Bandbreitenerweiterungsmuster darstellt; und
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9 eine Ansicht, die VSWR-Messergebnisse der Antenne mit einem Bandbreitenerweiterungsmuster gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, die der Veranschaulichung der Grundsätze der Offenbarung dienen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorte und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und die Arbeitsumgebung bestimmt. In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Offenbarung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachstehend wird nun ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden. Während die Offenbarung in Verbindung mit Ausführungsformen beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, um die Offenbarung auf jene Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Offenbarung dazu vorgesehen, nicht nur die Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenfalls verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, die innerhalb der Lehre und des Umfangs Offenbarung umfasst sein können, wie dies durch die beigefügten Ansprüche beschrieben ist.
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Die hierin verwendete Terminologie ist nur zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht als Einschränkung gedacht. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke sen/umfassen” und/oder ”aufweisend/umfassend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
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Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Zweiband-PCB-Antenne mit einer erweiterten Bandbreite für ein Fahrzeug bereit, die auf einer Hauptplatine mit einer darauf befindlichen Speiseschaltung in einer Haifischflossen-Antenne angeordnet ist und sowohl in Nieder- als auch Hochfrequenzbändern stabil arbeiten kann. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung eine PCB-Antenne bereit, die in einem Dual-Band stabil arbeitet, ohne ein Niederfrequenzband negativ zu beeinflussen, und die Bandbreite eines Hochfrequenzbandes in dem Dual-Band relativ erweitert. Die PCB-Antenne gemäß den offenbarten Ausführungsformen kann in einem Doppelband von Long Term Evolution (LTE) durch ein Verfahren zum Aufteilen eines Mehrband-Frequenzbereichs von LTE in das Doppelband, beispielsweise ein Niederfrequenzband von 824 MHz bis 894 MHz und beispielsweise ein Hochfrequenzband von 1710 MHz bis 2170 MHz, und Erweitern der Bandbreite des Hochfrequenzbandes arbeiten. Zu diesem Zweck kann die PCB-Antenne ein zusätzliches Monopol-Antennenmuster, d. h., ein separates Bandbreitenerweiterungsmuster, das auf einer Oberfläche einer auf einer Hauptplatine angebrachten PCB gebildet ist, umfassen.
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Dies wird im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. 2 zeigt eine Vorderansicht einer PCB-Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 zeigt eine Rückansicht der PCB-Antenne gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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4 und 5 zeigen eine perspektivische Vorderansicht beziehungsweise eine perspektivische Rückansicht der PCB-Antenne gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In der perspektivischen Vorderansicht von 4 sind ein zweites Induktormuster 15 und ein Bandbreitenerweiterungsmuster 20, die auf einer Rückseite einer PCB 11 gebildet sind, mit durchgezogenen Linien angegeben. In der perspektivischen Rückansicht von 5 sind eine erster Musterabschnitt 12a, ein Kondensatormuster 13, ein erstes Induktormuster 14 und ein zweiter Musterabschnitt 12c, die auf einer Vorderseite der PCB 11 gebildet sind, mit durchgezogenen Linien angegeben.
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Die Zweiband-PCB-Antenne 7 der in 2 bis 5 gezeigten Ausführungsform kann angeordnet sein, um vertikal auf einer Hauptplatine (Bezugszeichen 4 von 1) mit einer darauf befindlichen Speiseschaltung in einer Haifischflossen-Antenne zu stehen, wie dies in 1 dargestellt ist. Die Zweiband-PCB-Antenne 7 der Ausführungsform umfasst die PCB 11, ein Hauptantennenmuster 12 und das Bandbreitenerweiterungsmuster 20. Das Hauptantennenmuster 12 ist aus einem Leiter auf einer Oberfläche der PCB 11 gebildet und weist einen Zuführabschnitt 12d und einen Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt 12b auf. Das Bandbreitenerweiterungsmuster 20, das aus einem Leiter auf einer Oberfläche der PCB 11 gebildet ist, weist einen Kopplungsstab 21 auf, der ein Musterabschnitt ist, der mit dem Hauptantennenmuster 12 gekoppelt ist.
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Genauer gesagt ist das in dem Dual-Band des LTE arbeitende Hauptantennenmuster 12 auf der Oberfläche der PCB 11 gebildet. Das Hauptantennenmuster 12 ist elektronisch mit der Speiseschaltung auf der Hauptplatine (Bezugszeichen 4 von 1) durch den Zuführabschnitt 12d elektrisch verbunden.
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In dem Hauptantennenmuster 12 wird die gesamte Konfiguration in dem Niederfrequenzband verwendet, und der zweite Musterabschnitt 12c, der später beschrieben wird, wird als eine Zweiband-Monopolantenne verwendet, die in dem Hochfrequenzband arbeitet.
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Das Hauptantennenmuster 12, wie in 2 bis 5 gezeigt, umfasst den unteren ersten Musterabschnitt 12a und den oberen zweiten Musterabschnitt 12c, die auf einer Oberfläche (Vorderseite) der PCB 11 gebildet sind, den Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt 12b, der Streifenleitungen aufweist, die jeweils auf beiden Oberflächen (Vorder- und Rückseite) der PCB 11 gebildet sind, die miteinander zu verbunden sind, und den Zuführabschnitt 12d, der an einem unteren Ende des ersten Musterabschnitts 12a gebildet ist.
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Hierbei ist der erste Musterabschnitt 12a ein Abschnitt, der aus einem Leitermuster mit einer vorgegebenen Länge (vorgegebenen Höhe) gebildet ist, das vertikal längs einer unteren Seite der PCB 11 gebildet ist, und der zweite Musterabschnitt 12c ist ein Abschnitt, der aus einem Leitermuster mit einer vorgegebenen Länge an einer oberen Seite der PCB 11 gebildet ist.
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Der Zuführabschnitt 12d ist ein Abschnitt, der das Hauptantennenmuster 12 mit der Speiseschaltung der Hauptplatine elektrisch verbindet. Der Zuführabschnitt 12d ist ebenfalls aus einem Leiter auf der einen Oberfläche der PCB 11 gebildet.
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Der Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt 12b ist zwischen dem ersten und den zweiten Musterabschnitt 12a und 12c vorgesehen. Der Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt 12b ist eingerichtet, um zwei Leitermuster zu umfassen, die jeweils an der Vorder- und der Rückseite der PCB 11 gebildet sind, d. h., zwei Streifenlinien, die gebildet sind, so dass sie eine relativ dünne Breite aufweisen.
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Genauer gesagt ist der Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt 12b gebildet mit dem ersten und dem zweiten Induktormuster 14 und 15, die jeweils an beiden Oberflächen (Vorder- und Rückseite) der PCB 11 gebildet sind, um Induktorelemente aufzuweisen, und dem Kondensatormuster 13, das auf der einen Oberfläche (Vorderseite) der PCB 11 gebildet ist, um ein Kondensatorelement aufzuweisen.
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Hierbei ist das Kondensatormuster 13 ein Musterabschnitt, der gebildet ist, um einstückig mit einem oberen Endabschnitt des ersten Musterabschnitts 12a verbunden zu werden, und das erste Induktormuster 14 ist ein Musterabschnitt, der gebildet ist, um einstückig mit dem Kondensatormuster 13 verbunden zu werden. Das zweite Induktormuster 15 ist dem ersten Induktormuster 14 und dem zweiten Musterabschnitt 12c elektrisch zwischengeschaltet.
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Zu diesem Zweck ist ein Durchgangsloch 16 in der PCB 11 gebildet und das erste und das zweite Induktormuster 14 und 15, die jeweils an beiden Oberflächen der PCB 11 in dem Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt 12b gebildet sind, sind durch das Durchgangsloch 16 elektrisch miteinander verbunden.
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Darüber hinaus ist das zweite Induktormuster 15 mit einem Endabschnitt des zweiten Musterabschnitts 12c durch ein weiteres Durchgangsloch 17 der PCB 11 elektrisch verbunden.
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In diesem Zustand sind das erste und das zweite Induktormuster 14 und 15 als schleifenförmige Muster gebildet, deren beiden Enden an beiden Oberflächen der PCB 11 geöffnet sind. Hierbei sind die Öffnungsrichtungen der beiden Enden voneinander verschieden. Das erste und das zweite Induktormuster 14 und 15 sind durch das Durchgangsloch 16 elektrisch miteinander verbunden, wodurch sie in ihrer Gesamtheit eine Spiralform aufweisen.
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In der oben beschriebenen Konfiguration ist das erste Induktormuster 14 gebildet, um einstückig mit dem Kondensatormuster 13 verbunden zu werden, und demzufolge weisen das erste und das zweite Induktormuster 14 und 15 eine Struktur auf, die in Reihe zu dem Kondensatormuster 13 geschaltet ist.
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Der Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt 12b mit dem ersten und dem zweiten Induktormuster 14 und 15, die wie oben beschrieben miteinander verbunden sind, führt eine Funktion durch, um nur Frequenzsignale in dem Niederfrequenzband durchzulassen und um Frequenzsignale in dem Hochfrequenzband zurückzuweisen.
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Demzufolge wird das gesamte Hauptantennenmuster 12, das eingerichtet ist, um den ersten Musterabschnitt 12a, den zweiten Musterabschnitt 12c, den Niederfrequenz-Bandpassfilterabschnitt 12b und den Zuführabschnitt 12d zu umfassen, eine Monopolantenne, die in dem Niederfrequenzband arbeitet (z. B. 824 MHz bis 894 MHz). Darüber hinaus werden der zweite Musterabschnitt 12c und das Bandbreitenerweiterungsmuster 20, das später beschrieben wird, eine weitere Monopolantenne, die in dem Hochfrequenzband arbeitet (z. B. 1710 MHz bis 2170 MHz).
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Somit wird die PCB-Antenne 7 der Ausführungsform eine Antenne, die in dem Dual-Band mit dem Hochfrequenzband und dem Niederfrequenzband arbeiten kann. Insbesondere ist das separate Bandbreitenerweiterungsmuster 20 zusätzlich vorgesehen, so dass die Bandbreite des Hochfrequenzbandes umfassender erweitert werden kann, ohne einen Einfluss auf die Betriebseigenschaften des Niederfrequenzbandes aufzuweisen.
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Das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 ist an der gegenüberliegenden Oberfläche zu dem zweiten Musterabschnitt 12c in der PCB 11 gebildet. Wenn der zweite Musterabschnitt 12c auf der Vorderseite der PCB 11 gebildet ist, ist das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 auf der Rückseite, das die gegenüberliegende Fläche zu der Vorderseite ist, gebildet.
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Das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 ist in einem vorgegebenen Abstand von dem zweiten Musterabschnitt 12c auf der gegenüberliegenden Oberfläche der PCB 11 gebildet. Wie in diesen Figuren dargestellt ist, kann das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 vertikal längs der Oberfläche der PCB 11 gebildet sein.
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In diesem Zustand kann das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 vertikal längs parallel zu dem zweiten Musterabschnitt 12c gebildet sein, um von dem zweiten Musterabschnitt 12c in einem vorgegebenen Abstand in der PCB 11 beabstandet zu sein. Ein unterer Endabschnitt des Bandbreitenerweiterungsmusters 20 wird als ein Masseverbindungsanschluss 22 verwendet.
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Das heißt, der untere Endabschnitt des Bandbreitenerweiterungsmusters 20 ist nicht mit der Speiseschaltung der Hauptplatine verbunden, aber mit einer Masse durch die Hauptplatine verbunden.
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Das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 weist den Kopplungsstab 21 zum Koppeln mit dem Hauptantennenmuster an einer Seite desselben auf, und zwar zum Koppeln mit dem zweiten Musterabschnitt 12c. In diesem Fall ist der Kopplungsstab 21 ein Musterabschnitt, der erweitert ist, um seitlich von einer Seite des Bandbreitenerweiterungsmusters 20 vorzustehen. Insbesondere ist der Kopplungsstab 21 derart gebildet, so dass Abschnitte des Kopplungsstabs 21 mit dem zweiten Musterabschnitt 12 auf der jeweiligen Vorder- und Rückseite der PCB 11 überlappt werden können.
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In 4 und 5 stellen schraffierte Abschnitte, die durch 'A' angegeben sind, überlappende Abschnitte des Kopplungsstabs 21 dar, die mit dem zweiten Musterabschnitt 12c auf der jeweiligen Vorder- und Rückseite der PCB 11 überlappt sind.
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Als ein Ergebnis ist das zusätzliche Bandbreitenerweiterungsmuster 20, das oben beschrieben wird, mit einer Massenantenne, die mit der Masse verbunden ist, und einer Monopolantenne, die zusammen mit dem zweiten Musterabschnitt 12c des Hauptantennenmusters 12 in dem Hochfrequenzband arbeitet, gebildet. Demzufolge kann die Bandbreite des Hochfrequenzbandes durch das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 umfangreich erweitert werden.
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Wenn nur der zweite Musterabschnitt 12c als die Monopolantenne, die in dem Hochfrequenzband arbeitet, ohne das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 verwendet wird, wirkt das gesamte Hauptantennenmuster 12 als eine in dem Niederfrequenzband arbeitende Antenne und der zweite Musterabschnitt 12c wirkt als eine in dem Hochfrequenzband arbeitende Antenne, wodurch eine Zweibandantenne erhalten wird. In der oben beschriebenen Konfiguration ist es jedoch schwierig, eine stabile Betriebsleistung aufgrund eines Einflusses auf die Betriebsleistung in dem Niederfrequenzband zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es schwierig, eine Abstimmung zum umfangreichen Erweitern der Bandbreite des Hochfrequenzbandes durchzuführen.
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Jedoch ist es in der vorliegenden Offenbarung möglich, wenn das Bandbreitenerweiterungsmuster 20 zusätzlich vorgesehen wird, eine stabile Zweibandantenne ohne großen Einfluss auf die Leistung des Niederfrequenzbandes zu realisieren. Ferner ist es möglich, die Länge des Bandbreitenerweiterungsmusters 20, die Position oder Größe (Fläche, die mit dem zweiten Musterabschnitt überlappt ist) des Kopplungsstabes 21 oder dergleichen einzustellen, wodurch eine für die Betriebseigenschaften geeignete Abstimmung durchgeführt wird.
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6 und 7 zeigen die Impedanz der Monopolantenne (Hauptantennenmuster) in dem Hochfrequenzband und die Impedanz der zusätzlichen Monopolantenne (Erweiterungsmuster), die mit der Masse verbunden ist.
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Wie in 6 gezeigt, sind die Impedanzeigenschaften der Monopolantenne in dem Hochfrequenzband denen eines seriellen Resonators einer offenen Bauart ähnlich.
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Die Impedanz bei einer Resonanzfrequenz liegt bei 50 Ω und die serielle Kapazität wird zu der Impedanz bei einer Frequenz, die niedriger als die Resonanzfrequenz ist, addiert. Darüber hinaus wird eine serielle Induktivität zu der Impedanz bei einer Frequenz, die höher als die Resonanzfrequenz ist, addiert.
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Andererseits, wie in 7 gezeigt, sind die Impedanzeigenschaften der zusätzlichen Monopolantenne entgegengesetzt zu jenen der Monopolantenne (Hauptantennenmuster) in dem Hochfrequenzband. Die Impedanz bei der Resonanzfrequenz liegt bei 50 Ω und ein Induktivitätselement wird bei einer Frequenz, die niedriger als die Resonanzfrequenz ist, addiert. Darüber hinaus wird ein Kapazitätselement bei einer Frequenz, die höher als die Resonanzfrequenz ist, addiert.
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Die Impedanz der zusätzlichen Monopolantenne wird zu der der bestehenden Zweibandantenne (Hauptantennenmuster) addiert, wodurch die Bandbreite in dem Hochfrequenzband erweitert wird. Um die Bandbreite durch die Impedanzkopplung der beiden Antennen zu erweitern, ist die Impedanzänderung (Impedanzänderung mit Bezug auf einer Änderung der Frequenz) des Hochfrequenzbandes der bestehenden Zweibandantenne der Impedanzänderung (Impedanzänderung mit Bezug auf eine Änderung der Frequenz) der zusätzliche Monopolantenne notwendigerweise ähnlich. Dann kann die Bandbreite des Hochfrequenzbandes durch die Impedanzkopplung der beiden Antennen erweitert werden.
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Darüber hinaus sind die Impedanzkopplungsposition, der Betrag und das Verfahren der beiden Antennen wichtig und ein PCB-Kondensator wird in der vorliegenden Offenbarung angewendet.
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Das heißt, die Zweibandmonopolantenne (Hauptantennenmuster, insbesondere der zweite Musterabschnitt) ist auf der Vorderseite der PCB 11 gebildet und der Kopplungsstab 21 ist auf der Rückseite der PCB 11 angeordnet, so dass die Impedanzkopplung durch einen zwischen den beiden Mustern gebildeten Kapazitätswert gebildet wird.
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Ein solches Verfahren hat einen geringeren Einfluss auf das Niederfrequenzband des Hauptantennenmusters 12. Somit ist das Verfahren ein Verfahren, das geeignet ist, um bei der Zweiband-PCB-Antenne der vorliegenden Offenbarung angewendet zu werden.
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Darüber hinaus kann der Impedanzkopplungsbetrag unter Verwendung der Größe (Überlappungsbereich/Überlappungsfläche) des Kopplungsstabs 21 eingestellt werden und die Impedanzkopplungsposition kann durch Einstellen der Position des Kopplungsstabs 21 abgestimmt werden.
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Die Position und Größe des Kopplungsstabs 21 können unter Verwendung eines EM-Simulationsgeräts (z. B. EM-Pro) unter Berücksichtigung von erforderlichen Betriebseigenschaften der Antenne bestimmt werden.
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8 zeigt Stehwellenverhältnis-(VSWR)Messergebnisse der bestehenden Zweibandmonopolantenne ohne Bandbreitenerweiterungsmuster (die Zweibandantenne, die nur durch Bilden des Hauptantennenmusters realisiert wird). 9 zeigt eine Ansicht, die VSWR-Messergebnisse der Antenne mit einem Bandbreitenerweiterungsmuster gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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In der bestehenden Zweibandmonopolantenne betrug die Bandbreite des Hochfrequenzbandes 16,4% auf der Grundlage eines VSWR von 2,5. Andererseits betrug in der Antenne mit dem Bandbreitenerweiterungsmuster 20 die Bandbreite des Hochfrequenzbandes 28%, was eine Zunahme bedeutet.
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Die Offenbarung ist unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele derselben beschrieben worden. Es versteht sich jedoch für einen Durchschnittsfachmann, dass Änderungen in diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen und der Lehre der Erfindung abzuweichen, wobei der Umfang derselben in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt wird.
