DE10226910B4

DE10226910B4 - Oberflächenmontierbare Antenne und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE10226910B4
Application number: DE10226910A
Authority: DE
Inventors: Shoji Nagumo; Kengo Onaka; Takashi Ishihara; Jin Sato
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: GB0212287D0; CN1392631A; JP2003008326A; US20020196192A1; JP4044302B2; DE10226910A1; CN1218432C; GB2380326A; GB2380326B; US6657593B2

Abstract

Oberflächenmontierbare Antenne mit folgenden Merkmalen:
einem dielektrischen Substrat (2);
zumindest einer gespeisten Strahlungselektrode (3), die angeordnet ist, um ein Signal, das von einer Signalquelle (10) gesendet wird, zu empfangen, und auf dem dielektrischen Substrat (2) vorgesehen ist, wobei die zumindest eine gespeiste Strahlungselektrode eine Schleifenform aufweist und einen Abschnitt (T) umfaßt, der an dem gespeisten Ende der gespeisten Strahlungselektrode (3) angeordnet ist, der ein Signal von der Signalquelle (10) empfängt, und der ferner gegenüber einer anderen Endseite, die ein offenes Ende definiert, angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist, wobei die zumindest eine gespeiste Strahlungselektrode (3) angeordnet ist, um einen Basismodus-Resonanzbetrieb und einen Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung mit einer höheren Resonanzfrequenz als bei dem Basismodus durchzuführen; und
zumindest einer nicht-gespeisten Strahlungselektrode (4), die auf dem dielektrischen Substrat (2) vorgesehen ist und elektromagnetisch mit der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode (3) gekoppelt ist, um einen Doppelresonanzzustand...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Oberflächenbefestigungstyp-Antennen, bei denen eine Strahlungselektrode auf einem Substrat vorgesehen ist, und auf Radiosender und -Empfänger, die derartige Oberflächenbefestigungstyp-Antennen umfassen.

8A zeigt ein Beispiel einer typischen Antenne. Eine Antenne 30 ist in dem europäischen offengelegten Patent Nr. EP0938158A2 offenbart und umfaßt eine Leiterbahn 31. Ein Ende der Leiterbahn 31 definiert einen Zuführungsende-Abschnitt, der mit der Signalquelle (Sende- und Empfangsschaltung) 32 eines Radiosenders und -Empfängers, wie z. B. eines tragbaren Telefons, verbunden ist, wobei das andere Ende ein offenes Ende (Leerlauf) definiert. Die Leiterbahn 31 ist in einer Schleifenart gebogen, wobei das offene Ende β der Leiterbahn 31 benachbart zu der Zuführungsende-Abschnitt-Seite α mit einem Zwischenraum zwischen denselben angeordnet ist.

Die Antenne 30 weist eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die ähnlich wie die in 8B gezeigte ist. Insbesondere befindet sich in der Antenne 30 die Leiterbahn 31 in Resonanz bei Resonanzfrequenzen F1 und F2, um einen Antennenbetrieb auszuführen, gemäß einem Signal, das von der Signalquelle 32 gesendet wird. Unter einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzen der Leiterbahn 31 wird ein Resonanzbetrieb bei der niedrigsten Resonanzfrequenz Basismodus genannt, wobei ein Resonanzbetrieb bei einer höheren Resonanzfrequenz als dem Basismodus als Modus höherer Ordnung bezeichnet wird.

In der Antenne 30 wird die Resonanzfrequenz F2 eines Modus höherer Ordnung variabel gesteuert, wobei die Basismodus-Resonanzfrequenz F1 kaum verändert wird, wenn die Kapazität zwischen der Zuführungsende-Abschnitt-Seite α und dem offenen Ende β der Leiterbahn 31 variabel gesteuert wird, um die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Zuführungsende-Abschnitt-Seite α und dem offenen Ende β variabel zu verändern. Deshalb werden in der Antenne 30 die Basismodus-Resonanzfrequenz F1 und die Resonanzfrequenz F2 eines Modus höherer Ordnung ohne weiteres auf erwünschte Frequenzen eingestellt.

In jüngster Zeit werden sehr kompakte Antennen für tragbare Telefone und globale Positionierungssysteme (GPS) nachgefragt. Da die Antenne 30 die Leiterbahn 31 umfaßt und die Leiterbahn 31 eine Länge entsprechend der spezifischen Basismodus-Resonanzfrequenz aufweisen muß, ist es jedoch schwierig, die Größe derartiger Antennen zu reduzieren, wobei es sehr schwierig ist, dem jüngsten Bedarf nach einem Reduzieren der Größe derartiger Antennen erfolgreich zu genügen.

Zusätzlich ist es, da die Antenne 30 nur die Leiterbahn 31 umfaßt, schwierig zu verhindern, daß die Größe der Antenne 30 ansteigt, wenn das Frequenzband erweitert wird.

Die europäische Patentanmeldung EP 1 063 722 A2 zeigt eine Antenneneinrichtung und einen Kommunikationsapparat, der dieselbe benützt. Die Antenneneinrichtung umfasst eine gespeiste Strahlungselektrode und eine nicht-gespeiste Strahlungselektrode, die separat auf einer Oberfläche eines dielektrischen Substrats angeordnet sind. Ein kurzgeschlossenes Teilstück der gespeisten Strahlungselektrode und ein kurzgeschlossenes Teilstück der nicht-gespeisten Strahlungselektrode sind benachbart zueinander auf einer Seiten-Oberfläche des dielektrischen Substrats angeordnet. Ein offenes Ende der gespeisten Strahlungselektrode und ein offenes Ende der nicht-gespeisten Strahlungselektrode sind auf unterschiedlichen Oberflächen-Seiten des dielektrischen Substrats, die sich von der Seite, auf der die kurzgeschlossenen Teilstücke angeordnet sind, unterscheiden, angeordnet.

Die deutsche Patentanmeldung DE 102 19 654 A1 beschreibt eine Antennenvorrichtung und eine Funkkommunikationsausrüstung, die dieselbe umfasst. Eine Zuführungsstrahlungselektrode, die zwei verzweigte Strahlungselektroden umfasst, ist auf der Oberfläche eines Substrats vorgesehen. Auf beiden Seiten der Zuführungsstrahlungselektrode und in der Nähe der verzweigten Strahlungselektroden sind Nichtzuführungsstrahlungselektroden vorgesehen. Die verzweigte Strahlungselektrode und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode werden in demselben Frequenzband in Doppelresonanz versetzt. Die verzweigte Strahlungselektrode und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode werden ferner in demselben Frequenzband, das höher ist als das der verzweigten Strahlungselektrode und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode, in Doppelresonanz versetzt.

Die europäische Patentanmeldung EP 1 143 558 A2 beschreibt eine oberflächenmontierbare Antenne, ein Verfahren zum Einstellen und Festlegen der Doppelresonanzfrequenz derselben und eine Kommunikationsvorrichtung, die die oberflächenmontierbare Antenne umfasst. In der beschriebenen Antenne sind die Regionen mit einem starken elektrischen Feld einer mit Leistung versorgten ersten Strahlungselektrode mit einer mit Leistung nicht-versorgten zweiten Strahlungselektrode benachbart zueinander und mit einem Abstand dazwischen angeordnet. Gleichzeitig sind die Regionen der Strahlungselektroden mit einem hohen Stromfluss benachbart mit einem Abstand dazwischen angeordnet. Durch ein variables Einstellen der Größe der Koppelung zwischen den Regionen der ersten Strahlungselektrode und der zweiten Strahlungselektrode mit einem starken elektrischen Feld über das elektrische Feld und durch variables Einstellen der Größe der Magnetfeldkoppelung zwischen den Regionen der Strahlungselektroden mit hohem Strom werden sowohl die Größe der elektrischen Feldkoppelung als auch der magnetischen Feldkoppelung auf Bedingungen eingestellt, die für eine Doppelresonanz passend sind.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine oberflächenmontierbare Antenne zu schaffen, die trotz erhöhter Leistungsmerkmale kleine Abmessungen aufweist, sowie eine Verwendung einer solchen verbesserten Antenne in einem Radiosender zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine oberflächenmontierbare Antenne gemäß Anspruch 1 und eine Verwendung einer oberflächenmontierbaren Antenne in einem Radiosender gemäß Anspruch 7 gelöst.

Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine oberflächenmontierbare Antenne, die eine reduzierte Größe und ein breites Frequenzband aufweist. Weiterhin lehrt die vorliegende Erfindung eine Verwendung der beschriebenen Antenne in einem Radiosender und -empfänger.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert eine oberflächenmontierbare Antenne mit zumindest einer gespeisten Strahlungselektrode (im Folgenden auch als Zuführungsstrahlungselektrode bezeichnet), die angeordnet ist, um ein Signal, das von einer Signalquelle gesendet wird, zu empfangen, und die auf dem Substrat vorgesehen ist. Die zumindest eine gespeiste Strahlungselektrode weist eine Schleifenform auf und umfasst einen Abschnitt, der an dem gespeisten Ende der gespeisten Strahlungselektrode angeordnet ist, der ein Signal von der Signalquelle empfängt, und der ferner gegenüber einer anderen Endseite, die ein offenes Ende definiert, angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist. Der entsprechende Abschnitt an dem gespeisten Ende der gespeisten Strahlungselektrode wird im Folgenden auch als Zuführungsende-Abschnitt-Seite bezeichnet. Die gespeiste Strahlungselektrode ist angeordnet, um einen Basismodus-Resonanzbetrieb und einen Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung mit einer höheren Resonanzfrequenz als bei dem Basismodus durchzuführen.

Die oberflächenmontierbare Antenne umfasst ferner zumindest eine nicht-gespeiste Strahlungselektrode, die auf dem Substrat vorgesehen ist und die elektromagnetisch mit der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode gekoppelt ist. Die nicht-gespeiste Strahlungselektrode wird im Folgenden auch als Nichtzuführungsstrahlungselektrode bezeichnet.

Die nicht-gespeiste Strahlungselektrode ist mit der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode gekoppelt, um einen Doppelresonanzzustand mit zumindest einem aus dem Basismodus-Resonanzbetrieb und dem Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode zu erzeugen.

Die zumindest eine nicht-gespeiste Strahlungselektrode weist ferner eine Schleifenform auf und umfasst ein Massenende, das auf eine Masse geschaltet ist, und ein offenes Ende, das gegenüber dem Massenende angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist. Die Schleifenform der nicht-gespeisten Strahlungselektrode ist durch einen Schlitz in einer ebenenförmigen Struktur festgelegt, wobei der Schlitz einmal oder mehrere Male abgeknickt ist.

Die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne ist vorzugsweise derart konfiguriert, daß die Nichtzuführungsstrahlungselektrode ein Massenende, das auf Masse geschaltet ist, und ein anderes offenes Ende umfaßt, und daß eine oder eine Mehrzahl von Nichtzuführungsstrahlungselektroden gebildet sind, die jeweils eine Schleifenform aufweisen, in der das offene Ende gegenüber einer Massenende-Seite mit einem Zwischenraum angeordnet ist, der zwischen denselben gebildet ist.

Die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne ist vorzugsweise derart konfiguriert, daß die Zuführungsstrahlungselektrode und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode einen Basismodus-Resonanzbetrieb und einen Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung durchführen, der eine höhere Resonanzfrequenz aufweist als bei dem Basismodus, wobei der Abstand zwischen dem offenen Ende der schleifenförmigen Zuführungsstrahlungselektrode oder der schleifenförmigen Nichtzuführungsstrahlungselektrode und einem Abschnitt, der dem offe nen Ende durch einen Zwischenraum gegenüberliegt, geändert ist, um die Kapazität eines Kondensators, der zwischen dem offenen Ende und dem Abschnitt gegenüber dem offenen Ende erzeugt wird, auf diejenige einzustellen, die einer spezifizierten Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung entspricht.

Die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne ist vorzugsweise derart konfiguriert, daß die schleifenförmige Zuführungsstrahlungselektrode oder die schleifenförmige Nichtzuführungsstrahlungselektrode eine Schleifenform aufweist, indem ein Schlitz für eine ebenenförmige Struktur geschaffen wird, wobei der Schlitz einmal oder mehrere Male abgeknickt ist oder eine gebogene Form aufweist.

Die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne ist vorzugsweise derart konfiguriert, daß das Substrat ein dielektrisches Substrat ist, wobei das dielektrische Substrat ein Kopplungsgrößeneinstellungselement zum Einstellen der Kopplungsgröße zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode durch die Dielektrizitätskonstante des Substrats definiert.

Die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne ist vorzugsweise derart konfiguriert, daß die Zuführungsstrahlungselektrode und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode einen Basismodus-Resonanzbetrieb und einen Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung durchführen, der eine höhere Resonanzfrequenz aufweist als der Basismodus. Das Substrat ist ein dielektrisches Substrat, wobei das dielektrische Substrat als ein Offenes-Ende-Kondensator-Einstellungselement zum Einstellen der Kapazität eines Kondensators, der zwischen dem offenen Ende der schleifenförmigen Zuführungsstrahlungselektrode oder der schleifenförmigen Nichtzuführungsstrahlungselektrode und einem Abschnitt gegenüber dem offenen Ende vorgesehen ist, durch die Dielektrizitätskonstante des Substrates fungiert, um die Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung einzustellen.

Zusätzlich ist die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne vorzugsweise derart konfiguriert, daß eine oder beide einer kapazitätsbelasteten Elektrode, die durch einen Zwischenraum benachbart zu der Zuführungsstrahlungselektrode angeordnet ist und einen Kondensator zwischen sich selbst und der Zuführungsstrahlungselektrode aufweist, und einer kapazitätsbelasteten Elektrode, die durch einen Zwischenraum benachbart zu der Nichtzuführungsstrahlungselektrode angeordnet ist und einen Kondensator zwischen sich selbst und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode aufweist, vorgesehen sind, wobei die kapazitätsbelastete/n Elektrode/n elektrisch auf Masse geschaltet ist/sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert einen Radiosender und -Empfänger, der eine der Oberflächenbefestigungstyp-Antennen gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen, die oben beschrieben wurden, umfaßt.

Bei verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist, da eine Oberflächenbefestigungstyp-Antenne eine Zuführungsstrahlungselektrode umfaßt, die auf einem Substrat vorgesehen ist, die Antenne sehr viel kompakter als die linienförmige Antenne, die bei dem herkömmlichen Beispiel gezeigt ist. Auf dem Substrat ist eine Nichtzuführungsstrahlungselektrode in der Umgebung der Zuführungsstrahlungselektrode angeordnet und ist elektromagnetisch mit der Zuführungsstrahlungselektrode gekoppelt, um einen Doppelresonanzzustand zu erzeugen. Eine Doppelresonanz, die durch die Zuführungsstrahlungselektrode und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode bewirkt wird, kann ohne weiteres das Frequenzband erweitern. Deshalb werden eine Antenne und ein Radiosender und -Empfänger erhalten, die eine stark reduzierte Größe und ein breites Frequenzband aufweisen.

Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird, da auf einem Substrat eine schleifenförmige Zuführungsstrahlungselektrode vorgesehen ist und ebenfalls eine Nichtzuführungsstrahlungselektrode vorgesehen ist, um gemeinsam mit der Zuführungsstrahlungselektrode einen Doppelresonanzzustand zu erzeugen, die Antenne sehr viel kompakter hergestellt als die linienförmige Antenne, die bei dem herkömmlichen Beispiel gezeigt ist, wobei das Frequenzband derselben ohne weiteres erweitert wird. Deshalb werden die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne und der Radiosender und -Empfänger, die eine stark reduzierte Größe und ein erweitertes Frequenzband aufweisen, geliefert.

Wenn eine Nichtzuführungsstrahlungselektrode eine Schleifenform aufweist, wird die Kapazität eines Kondensators, der zwischen einem offenen Ende und einer Massenendeseite der Nichtzuführungsstrahlungselektrode definiert ist, eingestellt, um die Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung ohne weiteres einzustellen, ohne die Basismodus-Resonanzfrequenz zu verändern, wie bei einer Zuführungsstrahlungselektrode. Deshalb werden die Resonanzfrequenzen des Basismodus und eines Modus höherer Ordnung der Zuführungsstrahlungselektrode und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode ohne weiteres derart eingestellt, daß z. B. elektromagnetische Wellen in Frequenzbändern gesendet und empfangen werden können, die einer Mehrzahl von Kommunikationssystemen entsprechen, wodurch ohne weiteres eine Mehrfrequenzbandantenne implementiert wird.

Da eine Zuführungsstrahlungselektrode oder eine Nichtzuführungsstrahlungselektrode eine Schleifenform aufweist, ist ihr elektrisches Feld auf einen Bereich beschränkt, an dem die Zuführungsstrahlungselektrode oder die Nichtzuführungsstrahlungselektrode vorgesehen ist. Deshalb werden ein schmales Frequenzband und eine Reduzierung der Verstärkung, die bewirkt wird, wenn das elektrische Feld an der Masseseite gefangen wird, effektiv vermieden. Ein derartiges schmales Frequenzband und eine Reduzierung der Verstärkung treten insbesondere wahrscheinlich an einer Seite eines Modus höherer Ordnung auf. Die schleifenförmige Elektrode verhindert, daß dieses Problem auftritt.

Zusätzlich wird, da das elektrische Feld in dem Bereich geschlossen ist, in dem die Zuführungsstrahlungselektrode oder die Nichtzuführungsstrahlungselektrode gebildet ist, die Größe elektromagnetischer Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode ohne weiteres gesteuert.

Ferner kann, wenn eine Mehrzahl von Zuführungsstrahlungselektroden gebildet ist, eine gegenseitige Interferenz unter der Mehrzahl von Zuführungsstrahlungselektroden ein Problem bewirken. Da eine schleifenförmige Zuführungsstrahlungselektrode ein elektrisches Feld abgrenzt, wird eine gegenseitige Interferenz mit der schleifenförmigen Zuführungsstrahlungselektrode unterdrückt, wobei die Unabhängigkeit des Resonanzbetriebs jeder Zuführungsstrahlungselektrode stark erhöht wird.

Ferner ist es, da das elektrische Feld begrenzt ist, unwahrscheinlich, daß die Antenne äußere Effekte empfängt. Wenn sich z. B. ein Masseobjekt annähert oder weg von der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne bewegt, werden charakteristische Fluktuationen, die durch die Bewegung des Objektes bewirkt werden, effektiv unterdrückt.

Wenn ein Schlitz in der ebenenförmigen Struktur vorgesehen ist, um eine schleifenförmige Strahlungselektrode zu bilden, weist die Strahlungselektrode einen größeren Bereich auf, als wenn die schleifenförmige Strahlungselektrode durch eine linienförmige Struktur gebildet ist.

Wenn ein Substrat ein dielektrisches Substrat ist und dasselbe als ein Kopplungsgrößeneinstellungselement fungiert, stellen die Einstellung des Abstandes zwischen einer Zuführungsstrahlungselektrode und einer Nichtzuführungsstrah lungselektrode und eine Veränderung der Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Substrates die Größe elektromagnetischer Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode ein. Deshalb kann, während die Größe der Antenne nicht erhöht wird, die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode derart eingestellt werden, daß die Zuführungsstrahlungselektrode und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode einen erfolgreichen Doppelresonanzzustand erzeugen, der das Frequenzband erweitert.

Wenn die Kapazität eines Kondensators, der zwischen einem offenen Ende und einer Zuführungsende-Abschnitt-Seite einer Zuführungsstrahlungselektrode erzeugt wird, durch die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Substrates eingestellt wird, oder wenn die Kapazität eines Kondensators, der zwischen einem offenen Ende und einer Massenende-Abschnitt-Seite einer Nichtzuführungsstrahlungselektrode gebildet ist, durch die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Substrates eingestellt wird, wird die Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung der Zuführungsstrahlungselektrode oder der Nichtzuführungsstrahlungselektrode ohne weiteres eingestellt, ohne die Form und die Größe der Zuführungsstrahlungselektrode oder der Nichtzuführungsstrahlungselektrode zu verändern, d. h. ohne die Größe der Antenne zu erhöhen. Zusätzlich wird der variable Bereich der Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung stark erweitert.

Wenn eine kapazitätsbelastete Elektrode, die geerdet werden soll, in der Umgebung einer Zuführungsstrahlungselektrode oder einer Nichtzuführungsstrahlungselektrode angeordnet ist, wobei ein Kondensator zwischen denselben erzeugt wird, wenn die Kapazität des Kondensators, der zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode oder der Nichtzuführungsstrahlungselektrode und der kapazitätsbelasteten Elektrode erzeugt wird, variabel ist, wird die Kapazität eines Konden sators, der zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode oder der Nichtzuführungsstrahlungselektrode und der Masse erzeugt wird, verändert, um eine Resonanzfrequenz der Zuführungsstrahlungselektrode und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode einzustellen. Deshalb wird die Resonanzfrequenz sehr viel leichter eingestellt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1A eine perspektivische Ansicht einer Oberflächenbefestigungstyp-Antenne gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1B eine weitere perspektivische Ansicht der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne aus 1A;
2 einen Graphen, der eine exemplarische Rückflußdämpfungscharakteristik der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne der 1A und 1B zeigt;
3A eine perspektivische Ansicht einer Oberflächenbefestigungstyp-Antenne gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3B eine weitere perspektivische Ansicht der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne aus 3A;
4 einen Graphen, der eine exemplarische Rückflußdämpfungscharakteristik der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne der 3A und 3B zeigt;
5 eine perspektivische Ansicht einer Oberflächenbefestigungstyp-Antenne gemäß einem dritten bevor zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 einen Graphen, der eine exemplarische Rückflußdämpfungscharakteristik der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne aus 5 zeigt;
7A bis 7C Ansichten, die Oberflächenbefestigungstyp-Antennen gemäß anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zeigen;
8A eine Ansicht, die eine herkömmliche Antenne zeigt; und
8B einen Graphen, der die Rückflußdämpfungscharakteristik der herkömmlichen Antenne aus 8A zeigt.
1A ist eine perspektivische Ansicht einer charakteristischen Oberflächenbefestigungstyp-Antenne in einem Radiosender und -Empfänger gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Radiosender und -Empfänger können verschiedene Strukturen aufweisen. Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Struktur des Radiosenders und -Empfängers bis auf die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne jede geeignete Struktur aufweisen. Eine Beschreibung der Struktur des Radiosenders und -Empfängers bis auf die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne wird so weggelassen.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 ein im wesentlichen rechtwinkliges dielektrisches Substrat 2. Auf einer oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Substrates 2 sind eine Zuführungsstrahlungselektrode 3 und eine Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 vorgesehen, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist. Ein Zuführungsanschluß-Abschnitt 5 und ein Masseanschluß-Abschnitt 6 sind im wesentlichen parallel auf einer vorderen Endoberfläche 2b des dielektrischen Substrates 2 angeordnet, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist. Eine Endseite des Zuführungsanschluß-Abschnitts 5 ist dauerhaft mit der Zuführungsstrahlungselektrode 3 verbunden, wobei die andere Endseite angeordnet ist, um sich zu einer unteren Oberfläche des dielektrischen Substrates 2 zu erstrecken. Eine Endseite des Masseanschluß-Abschnittes 6 ist dauerhaft mit der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 verbunden, wobei die andere Endseite angeordnet ist, um sich zu der unteren Oberfläche des dielektrischen Substrates 2 zu erstrecken.
Die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1, die eine derartige Struktur aufweist, ist z. B. auf einer Schaltungsplatine des Radiosenders und -Empfängers befestigt. In diesem Fall ist das dielektrische Substrat 2 z. B. mit einem Lötmittel mit seiner unteren Oberfläche, die in Richtung der Schaltungsplatine zeigt, an der Schaltungsplatine befestigt. Wenn die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 an einem spezifischen Befestigungsort auf der Schaltungsplatine oberflächenbefestigt ist, ist die Zuführungsstrahlungselektrode 3 mit einer Signalquelle (Sende- und Empfangsschaltung) 10 des Radiosenders und -Empfängers durch den Zuführungsanschluß-Abschnitt 5 und eine passende Schaltung 8 verbunden, die in dem Radiosender und -Empfänger vorgesehen ist. Der Masseanschluß-Abschnitt 6 ist geerdet. Befestigungselektroden 7 sind in 1A ebenfalls vorgesehen, auf denen ein Lötmittel vorgesehen ist, wenn das dielektrische Substrat 2 an die Schaltungsplatine gelötet wird.
Die Zuführungsstrahlungselektrode 3 weist eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die ähnlich ist wie die, die in 2 durch eine Strichlinie A gezeigt ist, und befindet sich in Resonanz bei Resonanzfrequenzen F1 und F2, um einen Antennenbetrieb durchzuführen, gemäß einem Signal das durch die Signalquelle 10 und die Anpassungsschaltung 8 des Radiosenders und -Empfängers gesendet wird. Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Zuführungsstrahlungselektrode 3 derart konfiguriert, daß ein Schlitz 12 in einer ebenenförmigen Struktur 11 auf der oberen Oberfläche 2A des dielektrischen Substrates 2 vorgesehen ist, und daß ein offenes Ende K (Abschnitt, der ein stärkstes elektrisches Feld aufweist) der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und ihre Zuführungsende-Abschnitt-Seite T, die dauerhaft mit dem Zuführungsanschluß-Abschnitt 5 verbunden ist, in entgegengesetzte Richtungen zeigen bzw. einander zugewandt sind, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist.
Deshalb wird ein Kondensator zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T der Zuführungsstrahlungselektrode 3 erzeugt. Wenn die Kapazität des Kondensators variabel ist, wird die Resonanzfrequenz F2 eines Modus höherer Ordnung der Zuführungsstrahlungselektrode 3 unabhängig verändert, ohne im wesentlichen die Basismodus-Resonanzfrequenz F1 zu verändern. Die Kapazität des Kondensators, der zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T der Zuführungsschaltungselektrode 3 erzeugt wird, ist derart eingestellt, daß die Resonanzfrequenz F2 eines Modus höherer Ordnung der Zuführungsstrahlungselektrode 3 auf eine spezifizierte Frequenz, die vorher bestimmt wird, eingestellt ist.
Die Kapazität des Kondensators, der zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T erzeugt wird, wird durch ein Verändern des Abstandes zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T oder dem zugewandten Bereich bzw. dem Bereich des Zugewandtseins des offenen Endes K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T eingestellt und zusätzlich durch ein Verändern der Dielektrizitätskonstante ε_r des dielektrischen Substrates 2, da die Zuführungsstrahlungselektrode 3 auf dem dielektrischen Substrat 2 vorgesehen ist.
Wenn die Größe des dielektrischen Substrats 2 eingeschränkt ist, ist es schwierig, den Abstand zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T der Zufüh rungsstrahlungselektrode 3 und dem zugewandten Bereich des offenen Endes K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T zu erhöhen. Deshalb kann in einigen Fällen die Kapazität des Kondensators, der zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T erzeugt wird, durch die Verwendung des Abstandes zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T oder dem zugewandten Bereich des offenen Endes K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T nicht breit eingestellt werden.
Im Gegenteil kann die Dielektrizitätskonstante ε_r des dielektrischen Substrates 2 unabhängig von der Einschränkung der Größe verändert werden. Deshalb kann die Dielektrizitätskonstante ε_r verändert werden, um die Kapazität des Kondensators, der zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T erzeugt wird, stark zu verändern. Wenn die Kompaktheit der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 berücksichtigt wird, dient die Dielektrizitätskonstante ε_r als ein wichtiger Einstellungsmechanismus zum variablen Einstellen der Kapazität des Kondensators, der zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T erzeugt wird. Anders ausgedrückt fungiert das dielektrische Substrat 2 bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel als ein Offenes-Ende-Kapazität-Einstellungselement zum Einstellen der Kapazität des Kondensators, der zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T der Zuführungsstrahlungselektrode 3 erzeugt wird, indem die Dielektrizitätskonstante ε_r variiert wird, um die Resonanzfrequenz F2 eines Modus höherer Ordnung einzustellen.
Die elektrische Länge der Zuführungsstrahlungselektrode 3 ist derart spezifiziert, daß die Basismodus-Resonanzfrequenz gleich der spezifizierten Frequenz F1 ist, die vorher bestimmt wird.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine kapazitätsbelastete Elektrode 16 nahe der Zuführungsschal tungselektrode 3 auf einer hinteren Endoberfläche 2c des dielektrischen Substrates 2 vorgesehen, wie in 1B gezeigt ist. Die kapazitätsbelastete Elektrode 16 definiert einen Kondensator mit der Zuführungsschaltungselektrode 3 und ist geerdet. Wenn die Kapazität des Kondensators, der zwischen der kapazitätsbelasteten Elektrode 16 und der Zuführungsschaltungselektrode 3 erzeugt wird, variabel ist, wird die Kapazität des Kondensators, der zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Masse erzeugt wird, verändert, um die Resonanzfrequenzen F1 und F2 der Zuführungsschaltungselektrode 3 zu verändern. Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt die Einstellung der Kapazität des Kondensators, der zwischen der kapazitätsbelasteten Elektrode 16 und der Zuführungsstrahlungselektrode 3 definiert ist, auch die Resonanzfrequenzen F1 und F2 der Zuführungsstrahlungselektrode 3 ein.
Die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 ist nahe der Zuführungsstrahlungselektrode 3 angeordnet, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist. Die Zuführungsstrahlungselektrode 3 sendet ein Signal durch ein elektromagnetisches Koppeln an die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4. Die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 weist eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, wie durch eine gepunktete Linie B in 2 angezeigt ist, und befindet sich in Resonanz bei Resonanzfrequenzen f1 und f2 mit einem Signal, das von der Zuführungsschaltungselektrode 3 gesendet wird, um einen Antennenbetrieb durchzuführen. Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Basismodus-Resonanzfrequenz f1 der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 eingestellt, um in der Umgebung der Basismodus-Resonanzfrequenz F1 der Zuführungsstrahlungselektrode 3 zu sein. Die Resonanzfrequenz f2 eines Modus höherer Ordnung der Nichtzuführungsschaltungselektrode 4 ist ebenfalls eingestellt, um in der Umgebung der Resonanzfrequenz F2 eines Modus höherer Ordnung der Zuführungsstrahlungselektrode 3 zu sein.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 auf die gleiche Weise wie die Zuführungsstrahlungselektrode 3 einen Schlitz 14, der in einer ebenenförmigen Struktur 13 auf der oberen Oberfläche 2a des dielektrischen Substrates 2 vorgesehen ist, wobei ein offenes Ende P der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 und ihre Massenende-Seite G, die dauerhaft mit dem Massenanschluß-Abschnitt 6 verbunden ist, in entgegengesetzte Richtungen zeigen, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist. Deshalb ist bei der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 eine Kapazität eines Kondensators, der zwischen dem offenen Ende P und der Masseanschlußseite G erzeugt ist, eingestellt, um die Resonanzfrequenz f2 eines Modus höherer Ordnung auf die gleiche Weise auf eine spezifizierte Frequenz wie bei der Zuführungsstrahlungselektrode 3 einzustellen. Anders ausgedrückt fungiert das dielektrische Substrat 2 bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel als ein Offene-Ende-Kapazität-Einstellungselement an einer Nichtzuführungsseite. Die Basismodus-Resonanzfrequenz f1 der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 ist durch die elektrische Länge eingestellt.
Ebenfalls in der Umgebung der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 ist eine kapazitätsbelastete Elektrode 17, die mit der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 einen Kondensator definiert, vorgesehen. Die kapazitätsbelastete Elektrode 17 ist an der hinteren Endoberfläche 2c des dielektrischen Substrates 2 vorgesehen und geerdet. Auf die gleiche Weise wie die kapazitätsbelastete Elektrode 16, die in der Umgebung der Zuführungsstrahlungselektrode 3 vorgesehen ist, wird, wenn die Kapazität des Kondensators, der zwischen der kapazitätsbelasteten Elektrode 17 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 erzeugt wird, variabel ist, die Kapazität des Kondensators, der zwischen der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 und der Masse gebildet ist, verändert, um die Resonanzfrequenzen f1 und f2 der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 einzustellen.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 und die Zuführungsstrahlungselektrode 3 die oben beschriebenen Rückflußdämpfungscharakteristika auf, wobei Doppelresonanzzustände an der Seite des Basismodus und der Seite eines Modus höherer Ordnung auftreten. Die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 weist eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die in 2 durch eine durchgezogene Linie C angezeigt ist.
Wenn die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 und der Zuführungsstrahlungselektrode 3 übermäßig ist, treten ungeeignete Bedingungen auf, wie z. B. die Dämpfung der Resonanz der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4, derart, daß ein erfolgreicher Doppelresonanzzustand nicht erzielt werden kann. Wenn dies berücksichtigt wird, wird bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 derart eingestellt, daß die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 mit einer geeigneten Größe elektromagnetischer Kopplung elektromagnetisch gekoppelt sind, um erfolgreiche Doppelresonanzzustände zu erzeugen, wie in 2 gezeigt ist. Es gibt verschiedene Verfahren zum Einstellen der Größe der elektromagnetischen Kopplung. Bei einem exemplarischen Verfahren wird unter den Abständen zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 der Abstand eines Abschnittes A, der ein starkes elektrisches Feld aufweist (in 1A gezeigt), variabel gemacht, um die Größe der elektromagnetischen Kopplung einzustellen. Es gibt ein weiteres Verfahren, bei dem die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 durch die Dielektrizitätskonstante ε_r des dielektrischen Substrates 2 eingestellt wird. Bei diesem Verfahren fungiert das dielektrische Substrat 2 als ein Kopplungsgrößeneinstellungselement zum Einstellen der Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4.
Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist, da die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 auf dem dielektrischen Substrat 2 angeordnet sind, um eine Antenne zu definieren, die Antenne sehr viel kompakter als die linienförmige Antenne 30, die bei einem herkömmlichen Beispiel gezeigt ist. Zusätzlich wird, da die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 in der Umgebung der Zuführungsstrahlungselektrode 3 angeordnet ist, und Doppelresonanzzustände bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel durch die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 erzeugt werden, das Frequenzband ohne weiteres erweitert. Deshalb werden die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 und der Radiosender und -Empfänger, die ohne weiteres eine Kompaktheit und ein erweitertes Frequenzband liefern, geschaffen.
Ferner werden bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, da die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 in Schleifenformen angeordnet sind, und Kondensatoren zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T und zwischen dem offenen Ende P und der Massenendeseite G definiert sind, die Kapazitäten der Kondensatoren eingestellt, um die Resonanzfrequenzen F2 und f2 eines Modus höherer Ordnung unabhängig von den Resonanzfrequenzen F1 und f2 des Basismodus variabel zu verändern. Deshalb werden die Resonanzfrequenzen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 ohne weiteres eingestellt.
Außerdem sind bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, da die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 an dem dielektrischen Substrat 2 vorgesehen sind, wenn die Dielektrizitätskonstante ε_r des dielektrischen Substrates 2 verändert ist, die Kapazität des Kondensators, der zwischen dem offenen Ende K und der Zuführungsende-Abschnitt-Seite T der Zuführungsstrahlungselektrode 3 definiert ist, und die Kapazität des Kondensators, der zwischen dem offenen Ende P und der Massenendeseite G der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 definiert ist, stark verändert. Deshalb werden die Resonanzfrequenzen F2 und f2 eines Modus höherer Ordnung der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 in einem breiten Bereich eingestellt, ohne im wesentlichen die Formen und Größen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 zu verändern, d. h. ohne die Größe derselben zu erhöhen. Folglich kann die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 flexibler entworfen werden.
Wie oben beschrieben wurde, werden die Resonanzfrequenzen ohne weiteres eingestellt, wobei zusätzlich der Abstand zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 oder die Dielektrizitätskonstante ε_r des dielektrischen Substrates 2 eingestellt sind, um geeignet die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 geeignet einzustellen. Deshalb wird eine Kompaktheit erzielt und mehrere Frequenzbänder, einschließlich Dualbänder, werden ebenfalls geliefert.
Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 in Schleifenformen angeordnet. Deshalb sind elektrische Felder auf Bereiche beschränkt, an denen die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 vorgesehen sind. Ein verschmälertes Frequenzband und eine Reduzierung der Verstärkung, was bewirkt wird, wenn die elektrischen Felder an der Masseseite eingeschlossen sind, werden vermieden. Dieser Vorteil ist insbesondere bei einem Modus höherer Ordnung von Bedeutung.
Da die elektrischen Felder beschränkt sind, wird die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 ohne weiteres gesteuert.
Wenn sich ein Masseobjekt der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 annähert oder sich von derselben wegbewegt, z. B. wenn die elektrischen Felder schwach begrenzt sind, fluktuiert die Antennenverstärkung gemäß der Bewegung des Masseobjektes. Im Gegensatz dazu wird bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, da die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 in Schleifenformen angeordnet sind, derart, daß die elektrischen Felder stark begrenzt sind, eine charakteristische Fluktuation, die durch die relative Bewegung eines Objektes gegenüber der Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 bewirkt wird, effektiv unterdrückt. Da die Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel in Schleifenformen angeordnet sind, werden die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 und der Radiosender und -Empfänger, die nur unwahrscheinlich durch die Umgebung beeinflußt werden, und die ein stabiles Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen liefern, geschaffen.
Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird als nächstes beschrieben. Bei der Beschreibung des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels sind die gleichen Symbole wie die, die bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet werden, den gleichen Abschnitten zugeordnet wie denen bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei eine Beschreibung der gleichen Abschnitte weggelassen wird.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist, wie in 3A gezeigt ist, eine Mehrzahl von Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4 (4a und 4b) vorgesehen. Die anderen Abschnitte umfassen ähnliche Elemente wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei eine wiederholte Beschreibung derartiger Abschnitte weggelassen wird.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Mehrzahl von Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4a und 4b so angeordnet, um eine Zuführungsstrahlungselektrode 3 sandwichartig zu umgeben, wobei Zwischenräume vorgesehen sind, und wobei eine Nichtzuführungsstrahlungselektrode (4b) in einer Schleifenform angeordnet ist.
Auch bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind, wie in 3B gezeigt ist, auf einer hinteren Endoberfläche 2c eines dielektrischen Substrates 2 eine geerdete kapazitätsbelastete Elektrode 16 und ein Kondensator, der zwischen derselben und der Zuführungsstrahlungselektrode 3 definiert ist, vorgesehen, wobei eine geerdete kapazitätsbelastete Elektrode 17 und ein Kondensator, der zwischen derselben und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4b definiert ist, vorgesehen ist, und zwar auf die gleiche Weise wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Eine geerdete kapazitätsbelastete Elektrode 17 und ein Kondensator, der zwischen derselben und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4a definiert ist, ist vorgesehen.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die elektrische Länge der Zuführungsstrahlungselektrode 3, die Kapazität eines Kondensators, der zwischen einem offenen Ende K und einer Zuführungsende-Abschnitt-Seite T der Zuführungsstrahlungselektrode 3 definiert ist, und die Kapazität des Kondensators, der zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der kapazitätsbelasteten Elektrode 16 definiert ist, z. B. derart eingestellt, daß die Zuführungsstrahlungselektrode 3 eine Rückflußdämpfungscharakteristik aufweist, die durch eine Einpunkt-Strich-Linie A in 4 angezeigt ist.
Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4a eine Rückflußdämp fungscharakteristika auf, die durch eine Zweipunkt-Strich-Linie Ba in 4 angezeigt ist, wobei die Basismodus-Resonanzfrequenz fa1 der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 ähnlich ist wie die Resonanzfrequenz F2 eines Modus höherer Ordnung der Zuführungsstrahlungselektrode 3. Die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4b, die eine Schleifenform aufweist, hat eine Rückflußdämpfungscharakteristik, die in 4 durch eine gepunktete Linie Bb angezeigt ist, wobei die Basismodus-Resonanzfrequenz fb1 der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 ähnlich ist wie die Basismodus-Resonanzfrequenz F1 der Zuführungsstrahlungselektrode 3.
Die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4a und der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4b und der Zuführungsstrahlungselektrode 3 werden eingestellt, indem die Dielektrizitätskonstante ε_r des dielektrischen Substrates 2, der Abstand zwischen den Strahlungselektroden 3 und 4 und andere Faktoren derart eingestellt werden, daß diese Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4a und 4b und die Zuführungsstrahlungselektrode 3 elektromagnetisch gekoppelt sind, um Doppelresonanzzustände zu erzeugen. Mit diesen Einstellungen definieren der Basismodus der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Basismodus der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4b einen Doppelresonanzzustand, wobei der Modus höherer Ordnung der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Modus höherer Ordnung der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4a einen Doppelresonanzzustand definieren. Die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die in 4 durch eine durchgezogene Linie C angezeigt ist.
Auch bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die gleichen Vorteile wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erzielt. Insbesondere ist es bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, da die Mehrzahl von Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4 vorgesehen ist, leichter, mehrere Frequenzbänder zu implementieren.
Ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird als nächstes beschrieben. Bei der Beschreibung des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels sind die gleichen Symbole wie die, die bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen verwendet werden, den gleichen Abschnitten zugewiesen wie denen bei jedem der bevorzugten Ausführungsbeispiele, wobei eine Beschreibung der gleichen Abschnitte weggelassen wird.
Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist, wie in 5 gezeigt ist, eine Mehrzahl von Zuführungsstrahlungselektroden 3 (3a und 3b) auf einem dielektrischen Substrat 2 vorgesehen. Die anderen Abschnitte weisen fast die gleiche Struktur auf wie bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Mehrzahl von Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b im wesentlichen parallel zu einem Zwischenraum, der zwischen denselben vorgesehen ist, angeordnet, wobei eine (eine Zuführungsstrahlungselektrode 3b) der Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b in einer Schleifenform angeordnet ist. Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4a und 4b sind angeordnet, um die Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b sandwichartig zu umgeben, wobei Zwischenräume zwischen denselben vorgesehen sind.
Ein Zuführungsanschluß-Abschnitt 5 verzweigt sich an einer Seite der Zuführungsstrahlungselektrode 3 in zwei Pfade und ist dauerhaft mit den Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b verbunden. Die Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b sind mit einer Signalquelle 10 durch eine Anpassungsschaltung 8 in einem Radiosender und -Empfänger durch den gemeinsamen Zuführungsanschluß-Abschnitt 5 verbunden.
Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Zuführungsstrahlungselektrode 3a eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die in 6 durch eine gestrichelte Linie Aa angezeigt ist, wobei ihre Resonanzfrequenz auf eine Basismodus-Frequenz Fa1 eingestellt ist. Die schleifenförmige Zuführungsstrahlungselektrode 3b weist eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die in 6 durch eine Einpunkt-Strich-Linie Ab angezeigt ist, wobei ihre Basismodus-Resonanzfrequenz auf eine Frequenz Fb1 eingestellt ist, und wobei ihre Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung auf eine Frequenz Fb2 eingestellt ist. Die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4a weist eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die durch eine Zweipunkt-Strich-Linie Ba angezeigt ist, wobei ihre Basismodus-Resonanzfrequenz auf eine Frequenz fa1 eingestellt ist. Die schleifenförmige Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4b weist eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die durch eine gepunktete Linie Bb angezeigt ist, wobei ihre Basismodus-Resonanzfrequenz auf eine Frequenz fb1 eingestellt ist, und wobei ihre Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung auf eine Frequenz fb2 eingestellt ist.
Auch bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird auf die gleiche Weise wie bei dem ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel die Größe der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 derart eingestellt, daß die Zuführungsstrahlungselektroden 3 (3a und 3b) und die Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4 (4a und 4b) erfolgreiche Doppelresonanzzustände erzeugen. Mit dieser Einstellung weist die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 eine Rückflußdämpfungscharakteristik auf, die in 6 durch eine durchgezogene Linie C angezeigt ist.
Auch bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die gleichen Vorteile wie bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen erhalten. Zusätzlich ist es, da die Mehrzahl von Zuführungsstrahlungselektroden 3 vorge sehen ist, einfacher, mehrere Frequenzbänder zu liefern. Wenn die Resonanzfrequenzen der Zuführungsstrahlungselektroden 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4 derart gesetzt sind, daß ein Frequenzbereich D1, der in 6 gezeigt ist, einem globalen System zur mobilen Kommunikation (GSM) entspricht, ein Frequenzbereich D2 einem digitalen Zellularsystem (DCS) entspricht, ein Frequenzbereich D3 einem Personalkommunikationssystem (PCS) entspricht, ein Frequenzbereich D4 einem Breitbandcodemultiplexzugriff (WCDMA) entspricht, und ein Frequenzband D5 z. B. Bluetooth entspricht, können fünf Kommunikationssysteme untergebracht werden.
Da die Mehrzahl von Zuführungsstrahlungselektroden 3 bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, kann eine gegenseitige Interferenz zwischen den Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b ein Problem bewirken. Da eine der Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b eine Schleifenform aufweist, begrenzt die schleifenförmige Zuführungsstrahlungselektrode 3 (3b) ein elektrisches Feld, um eine gegenseitige Interferenz zwischen den Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b zu unterdrücken.
Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen auf einer hinteren Endoberfläche 2c eines dielektrischen Substrates 2 eine kapazitätsbelastete Elektrode 16, die einen Kondensator zwischen derselben und einer Zuführungsstrahlungselektrode 3 aufweist, und eine kapazitätsbelastete Elektrode 17, die einen Kondensator zwischen derselben und eine Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 aufweist, vorgesehen. Diese kapazitätsbelasteten Elektroden 16 und 17 werden nicht zwangsläufig benötigt, wenn die Resonanzfrequenzen der Zuführungsstrahlungselektroden 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4 ohne die kapazitätsbelasteten Elektroden eingestellt werden können.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann auf verschieden andere Ausführungsbeispiele angewendet werden. Wenn z. B. kein Modus höherer Ordnung einer Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 verwendet wird, muß die Resonanzfrequenz f2 des Modus höherer Ordnung der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 nicht gesteuert werden. In einem derartigen Fall hat die Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 keine Schleifenform, wie z. B. in 7A gezeigt ist.
Bei dem zweiten und dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel hat nur eine der Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4a und 4b eine Schleifenform. Auch beide Elektroden können Schleifenformen aufweisen. Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist nur eine der Zuführungsstrahlungselektroden 3a und 3b eine Schleifenform auf. Auch beide Elektroden können Schleifenformen aufweisen. Drei oder mehr Zuführungsstrahlungselektroden 3 oder drei oder mehr Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4 können vorgesehen sein. Die Anzahl von Zuführungsstrahlungselektroden 3 oder die von Nichtzuführungsstrahlungselektroden ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Bei dem ersten und dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die kapazitätsbelasteten Elektroden 16 und 17 vorgesehen. Diese kapazitätsbelasteten Elektroden 16 und 17 können weggelassen werden, wenn die Resonanzfrequenzen der Zuführungsstrahlungselektroden 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4 ohne weiteres ohne die kapazitätsbelasteten Elektroden eingestellt werden.
Wenn die Kapazität des Kondensators, der zwischen der kapazitätsbelasteten Elektrode 16 und den Zuführungsstrahlungselektrode 3 definiert ist, oder die Kapazität des Kondensators, der zwischen der kapazitätsbelasteten Elektrode 17 und den Nichtzuführungsstrahlungselektroden 4 definiert ist, größer ist als bei jedem der oben beschriebenen bevor zugten Ausführungsbeispiele, kann eine Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 z. B. wie in 7B gezeigt konfiguriert sein. In diesem Fall weist die kapazitätsbelastete Elektrode 17 eine größere Breite auf als bei jedem der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele, wobei sich ein Abschnitt einer Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 in Richtung der kapazitätsbelasteten Elektrode 17 derart erstreckt, daß die gegenüberliegenden Bereiche der kapazitätsbelasteten Elektrode 17 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 erhöht werden.
Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel verzweigt der Zuführungsanschluß-Abschnitt 5 an der Seite der Zuführungsstrahlungselektrode 3 in zwei Pfade, wobei die Mehrzahl von Zuführungsstrahlungselektroden 3 mit der Signalquelle 10 durch den gemeinsamen Zuführungsanschluß-Abschnitt 5 verbunden ist. Wenn eine Zuführungsstruktur 21 zum Verbinden der Mehrzahl von Zuführungsstrahlungselektroden 3 mit der Signalquelle 10 z. B. auf einer Schaltungsplatine 20 vorgesehen ist, auf der die Oberflächenbefestigungstyp-Antenne 1 oberflächenbefestigt ist, wie z. B. in 7C gezeigt ist, können die Zuführungsanschluß-Abschnitte 5, die nur für die Zuführungsstrahlungselektroden 3 verwendet werden, auf dem dielektrischen Substrat 2 vorgesehen sein.
Die Resonanzfrequenzen der Zuführungsstrahlungselektrode 3 und der Nichtzuführungsstrahlungselektrode 4 können geeignet spezifiziert sein. Sie sind jedoch nicht auf die beschränkt, die in 2, 4 und 6 gezeigt sind.

Claims

Oberflächenmontierbare Antenne mit folgenden Merkmalen: einem dielektrischen Substrat (2); zumindest einer gespeisten Strahlungselektrode (3), die angeordnet ist, um ein Signal, das von einer Signalquelle (10) gesendet wird, zu empfangen, und auf dem dielektrischen Substrat (2) vorgesehen ist, wobei die zumindest eine gespeiste Strahlungselektrode eine Schleifenform aufweist und einen Abschnitt (T) umfaßt, der an dem gespeisten Ende der gespeisten Strahlungselektrode (3) angeordnet ist, der ein Signal von der Signalquelle (10) empfängt, und der ferner gegenüber einer anderen Endseite, die ein offenes Ende definiert, angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist, wobei die zumindest eine gespeiste Strahlungselektrode (3) angeordnet ist, um einen Basismodus-Resonanzbetrieb und einen Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung mit einer höheren Resonanzfrequenz als bei dem Basismodus durchzuführen; und zumindest einer nicht-gespeisten Strahlungselektrode (4), die auf dem dielektrischen Substrat (2) vorgesehen ist und elektromagnetisch mit der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode (3) gekoppelt ist, um einen Doppelresonanzzustand mit zumindest einem aus dem Basismodus-Resonanzbetrieb und dem Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode zu erzeugen, wobei die zumindest eine nicht gespeiste Strahlungselektrode eine Schleifenform aufweist und ein Massenende, das auf Masse geschaltet ist, und ein offenes Ende, das gegenüber dem Massenende angeordnet ist, um fasst, wobei ein Zwischenraum zwischen denselben vorgesehen ist, wobei mindestens eine Schleifenform der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode und der zumindest einen nicht-gespeisten Strahlungselektrode durch einen Schlitz in einer ebenenförmigen Struktur gebildet wird, wobei der Schlitz einmal oder mehrere Male abgeknickt ist.
Oberflächenmontierbare Antenne gemäß Anspruch 1, wobei jede der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode und der zumindest einen nicht-gespeisten Strahlungselektrode in der Schleifenform so auf dem dielektrischen Substrat angeordnet ist, dass ein elektrisches Feld auf einen Bereich beschränkt ist, in dem jede der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode und der zumindest einen nicht-gespeisten Strahlungselektrode vorgesehen sind.
Oberflächenmontierbare Antenne gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die zumindest eine gespeiste Strahlungselektrode (3) und die zumindest eine nicht-gespeiste Strahlungselektrode (4) angeordnet sind, um den Basismodus-Resonanzbetrieb und den Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung mit einer höheren Resonanzfrequenz als bei dem Basismodus durchzuführen, wobei der Abstand zwischen dem offenen Ende der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode (3) oder der zumindest einen nicht-gespeisten Strahlungselektrode (4) und einem Abschnitt, der dem offenen Ende durch einen der Zwischenräume gegenüberliegt, so festgesetzt ist, dass eine Kapazität, die sich zwischen dem offenen Ende und dem Abschnitt, der dem offenen Ende gegenüberliegt, ausbildet, einen Kapazitätswert für eine vorgegebene Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung aufweist.
Oberflächenmontierbare Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der eine Größe der Kopplung zwischen der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode (3) und der zumindest einen nicht-gespeisten Strahlungselektrode (4) durch eine Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Substrates (2) definiert ist.
Oberflächenmontierbare Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die zumindest eine gespeiste Strahlungselektrode (3) und die zumindest eine nicht-gespeiste Strahlungselektrode (4) angeordnet sind, um den Basismodus-Resonanzbetrieb und den Resonanzbetrieb eines Modus höherer Ordnung mit einer höheren Resonanzfrequenz als bei dem Basismodus durchzuführen, wobei eine Kapazität eines Kondensators, der zwischen dem offenen Ende der zumindest einen schleifenförmigen gespeisten Strahlungselektrode (3) oder der zumindest einen schleifenförmigen nicht gespeisten Strahlungselektrode (4) und einem Abschnitt gegenüber dem offenen Ende definiert ist, durch die Dielektrizitätskonstante des Substrates (2) definiert ist, so dass die Resonanzfrequenz eines Modus höherer Ordnung eingestellt ist.
Oberflächenmontierbare Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zumindest eine kapazitätsbelastete Elektrode durch einen Zwischenraum benachbart zu einer der zumindest einen gespeisten Strahlungselektrode (3) und der zumindest einen nicht-gespeisten Strahlungselektrode angeordnet ist, wobei die zumindest eine kapazitätsbelastete Elektrode elektrisch auf Masse geschaltet ist.
Verwendung einer oberflächenmontierbaren Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Radiosender und -Empfänger.