DE10292326T5

DE10292326T5 - Antennenvorrichtung und drahtlose Vorrichtung die diese verwendet

Info

Publication number: DE10292326T5
Application number: DE10292326T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Katano Ohara; Kazuto Moriguchi Kume; Susumu Hirakata Inatsugu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2004-04-22
Also published as: CN1462493A; WO2002089255A1; CN1266803C; JP2002330023A

Abstract

Antennenvorrichtung, umfassend:
einen leitende Basisplatte;
(b) i) einen ersten Anschluss, der elektrisch mit dieser leitenden Basisplatte verbunden ist;
ii) einen zweiten Anschluss für die Eingabe und die Ausgabe von Signalen, der in einer vorbestimmten Distanz vom ersten Anschluss angeordnet ist;
iii) ein ebenes erstes Antennenelement, das mindestens ein Strahlungsleiterelement einschließt und auf einer oberen Seite der leitenden Basisplatte angeordnet ist; und
(c) ein ebenes zweites Antennenelement, das mindestens ein anderes Strahlungsleiterelement, das sich elektrisch nicht in Kontakt mit der leitenden Basisplatte und dem ersten Antennenelement befindet, einschließt,
wobei mindestens ein anderes Strahlungsleiterelement des zweiten Antennenelements zwischen der leitenden Basisplatte und dem ersten Antennenelement angeordnet ist, und jeder Abstand zwischen dem ersten Antennenelement, dem zweiten Antennenelement und der leitenden Basisplatte durch ein dielektrisches Material aufrecht gehalten wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Antennenvorrichtungen, die primär für drahtlose Vorrichtungen für eine mobile Kommunikation verwendet werden, und auf drahtlose Vorrichtungen, die die Antennenvorrichtungen verwenden.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren hat es eine steigende Nachfrage nach drahtlosen Vorrichtungen für eine mobile Kommunikation gegeben. Bei dieser Anwendung ist es wünschenswert, dass eine einzige drahtlose Vorrichtung mit unterschiedlichen Kommunikationsschemata verträglich ist, eine hohe Leistung aufweist, klein und leichtgewichtig ist. Es ist für die Antennenvorrichtungen auch wünschenswert, dass sie eine Größe und eine Leistung aufweisen, die sie für die Verwendung in solchen drahtlosen Vorrichtungen geeignet machen.
Ein typisches Beispiel einer solchen Antennenvorrichtung und einer mobilen Kommunikationsvorrichtung, die die Antennenvorrichtung verwendet, ist ein tragbares Telefon. Tragbare Telefone werden in verschiedenen Regionen der Welt verwendet, wobei aber das Betriebsfrequenzband in Abhängigkeit von der Region variiert.
Beispielsweise gestalten sich die Betriebsfrequenzbänder digitaler tragbarer Telefone folgendermaßen.
Das Betriebsfrequenzband von Japans Personal Digital Cellular 800 System (PDC 800 System) liegt bei 810 bis 960 MHz.
In Europa und Amerika liegt das Betriebsfrequenzband des Group Special Mobile Community System (GSM-System) bei 890 bis 960 MHz, während das des Personal Communication Network Systems (PCN-Systems) bei 1710 bis 1880 MHz liegt, und das des Personal Communication Systems (PCS) bei 1850 bis 1990 MHz liegt.
Als eine eingebaute Antennenvorrichtung für die Verwendung in tragbaren Telefonen, wie sie oben erwähnt wurden, wird eine ebene invertierte F-Antenne allgemein und verbreitet verwendet.
Unter Bezug auf die 8 und 9 wird nun eine Beschreibung einer ebenen invertierten F-Antenne, die in einem konventionellen tragbaren Telefon zu installieren ist, gegeben.
8 ist ein schematisches Diagramm einer konventionellen Antennenvorrichtung.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Telefons, das mit der Antennenvorrichtung ausgerüstet ist, wobei die Rückseite des Telefons teilweise weggeschnitten wurde.
In 8 ist eine leitende Basisplatte 2 unter einem Antennenelement 1 in einer Entfernung von 9 mm parallel zum Antennenelement 1 verlaufend angeordnet.
Das Antennenelement 1, das ungefähr 35 mm tief und 45 mm breit ist, ist aus einer 0,2 mm dicken Platte einer Kupferlegierung hergestellt. Die leitende Basisplatte 2 ist eine 0,2 mm dicke Platte einer Kupferlegierung.
Obwohl in den 8 und 9 nicht gezeigt, ist das Antennenelement 1 auf der leitenden Basisplatte 2 mittels eines Stützelements, das aus einem dielektrischen Material auf Harzbasis, wie ABS und PPO, hergestellt ist, abgestützt.
Der erste Anschluss 3, der auf einem Ende des Antennenelements 1 ausgebildet ist, ist elektrisch mit der leitenden Basisplatte 2 durch ein Verfahren, wie Löten, verbunden. Der zweite Anschluss 5 ist an einem Speisepunkt 4 in der Nähe des ersten Anschlusses 3 ausgebildet. Weiterhin ist der zweite Anschluss 5 gegenüber der leitenden Basisplatte 2 isoliert und steht von der leitenden Basisplatte 2 nach unten durch das Loch 6 vor. Die Antennevorrichtung 7 ist so konfiguriert, wie das oben beschrieben wurde.
Wie auch in 9 dargestellt ist, ist die Antennenvorrichtung 7 innerhalb des hinteren Gehäuses 9 des tragbaren Telefons 8 angeordnet. Obwohl es in 9 nicht gezeigt ist, ist die leitende Basisplatte 2 elektrisch mit einem Abschirmabschnitt, der auf der inneren Oberfläche des hinteren Gehäuses 9 des tragbaren Telefons 8 ausgebildet ist, verbunden. Weiterhin ist der zweite Anschluss 5 der Antennenvorrichtung 7 elektrisch mit einem (nicht gezeigten) Funkfrequenzschaltungsabschnitt auf einer Funkfrequenzleiterplatte, die innerhalb des hinteren Gehäuses 9 des tragbaren Telefons 8 angeordnet ist, durch ein Verfahren, wie ein Kaltpressschweißen, verbunden.
Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der oben konfigurierten Antennenvorrichtung 7 und des tragbaren Telefons 8, das sie verwendet.
Die Impedanz des ersten Anschlusses 3, der auf dem Antennenelement 1 ausgebildet ist, ist induktiv. Ein anderer Teil des Antennenelements 1, das den ersten Anschluss 3 ausschließt, formt, wenn man es vom Speisepunkt 4 betrachtet, eine kapazitive Leitung.
Die Längen L10 und L20 jeder Seite des Antennenelements 1, die Breite L30 des ersten Anschlusses 3 und die Distanz L40 zwischen dem ersten Anschluss 3 und dem Speisepunkt 4 werden in einer solchen Weise bestimmt, dass die Antennenvorrichtung 7 eine gewünschte Resonanzfrequenz und Eingangsimpedanz aufweist, wenn man dies vom Speisepunkt 4 des Antennenelements 1 betrachtet.
Die Eingangsimpedanz hängt von der Position des Speisepunkts 4, nämlich L30 und L40, ab. Somit kann durch das Bestimmen von L30 und L40 in obiger Weise die Eingangsimpedanz so eingestellt werden, dass sie ungefähr zur Impedanz von 50 Ohm bei einer gewünschten Resonanzfrequenz des Funkfrequenzschaltungsabschnitts passt.
Wenn das tragbare Telefon 8 ein Gespräch empfängt, so wird die Signalleistung einer gewünschten Resonanzfrequenz, wie sie durch das Antennenelement 1 empfangen wird, zu einem Funkfrequenzschaltungsabschnitt, der innerhalb des hinteren Gehäuses 9 des tragbaren Telefons 8 angeordnet ist, durch den zweiten Anschluss 5 des Antennenelements 1 geführt.
Auch beim Senden wird die Signalleistung einer gewünschten Resonanzfrequenz, wie sie vom Funkfrequenzschaltungsabschnitt ausgegeben wird, vom Antennenelement 1 durch den zweiten Anschluss 5 ausgestrahlt.
Eine technische Beschreibung einer solchen allgemeinen ebenen invertierten F-Antenne kann man finden in "Shin Antenna Kougaku (New Antenna Engineering)" von Hiroyuki Arai, Sohgoh Denshi Publishing, Seiten 109 bis 114 und vielen anderen technischen Papieren und Büchern.
Die ebene invertierte F-Antenne ist als Antennenvorrichtung für tragbare Telefone, in welchen eine kleine Größe, ein hoher Gewinn und ein breites Strahlungsrichtungsmuster gefordert werden, geeignet. Insbesondere ermöglicht die invertierte F-Antenne eine niedrig profilierte Verkleinerung in einem gewünschten Frequenzband. Durch diese Merkmale ermöglicht die ebene invertierte F-Antenne eine freie Gestaltung kleiner Vorrichtungen, wie tragbarer Telefone, indem sie das Einschließen in das Gehäuse der Vorrichtungen gestattet.
Diese Antenne kann auch eine eingebaute Antennenvorrichtung für das tragbare Telefon darstellen. Im Vergleich zu einer freiliegenden Antennenvorrichtung für das tragbare Telefon weist diese Antenne eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Stöße auf, da sie gegen mechanische Stöße durch das Gehäuse des tragbaren Telefons geschützt ist. Somit werden Antennenvorrichtungen, die eine ebene inverse F-Antenne verwenden, durch mechanische Stöße kaum geschädigt. Somit trägt die ebene inverse F-Antenne zur Verlängerung der Lebensdauer einer Antennenvorrichtung eines tragbaren Telefons bei.
Bei der Konfiguration einer konventionellen Antennenvorrichtung 7, wie sie in 8 gezeigt ist, ist jedoch die Bandbreite, in welcher eine vorbestimmte Empfindlichkeit für die vorher erwähnten Frequenzbänder, die für tragbare Telefone verwendet werden, erhalten werden kann, für den Gebrauch zu schmal. Ihre relative Bandbreite beträgt maximal ungefähr 3%. Eine Verbesserung der Bandbreite erfordert eine Vergrößerung der Größe. Es ist somit schwierig, eine eingebaute Antennenvorrichtung, die kleiner und dünner ist, eine höhere Bandbreite und eine höhere Empfindlichkeit aufweist, damit sie zu dem aktuellen Trend des Marktes von tragbaren Telefonen, der auf eine kleinere und dünnere Größe und auf mehrere Bänder gerichtet ist, passt, zu erhalten.
Um eine breite Frequenzbandbreite und eine höhere Empfindlichkeit durch die Verwendung einer solchen Antennenvorrichtung wie der Antennenvorrichtung 7 in einem tragbaren Telefon 8 zu erhalten, muss weiterhin eine komplizierte Impedanzanpassungsschaltung, die beispielsweise aus LC-Elementen besteht, zwischen dem zweiten Anschluss 5 der Antennenvorrichtung 7 und einem Funkfrequenzschaltungsabschnitt auf einer Funkfrequenzleiterplatte des tragbaren Telefons 8 vorgesehen werden. Dies ist ein primärer Faktor für das Erhöhen der Kosten tragbarer Telefone gewesen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antennenvorrichtung bereit zu stellen, die eine Raumersparnis, eine große Bandbreite, eine hohe Empfindlichkeit, mehrere Bänder, eine leichte Anpassung der Impedanz und eine hohe Produktivität bietet und die leicht in eine drahtlose Vorrichtung eingebaut werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine drahtlose Vorrichtung mit geringen Kosten und einer ausgezeichneten Sprachqualität durch das Verwenden der Antennenvorrichtung bereit zu stellen.
Die Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine leitende Basisplatte und ein ebenes erstes Antennenelement und ein ebenes zweites Antennenelement.
Das erste Antennenelement umfasst einen ersten Anschluss, der elektrisch mit der leitenden Basisplatte verbunden ist, einen zweiten Anschluss in einem vorbestimmten Abstand vom ersten Anschluss und elektrisch mit einem Funkfrequenzschaltungsab schnitt des Hauptkörpers einer drahtlosen Vorrichtung verbunden, und mindestens ein Strahlungsleiterelement, und es ist über der leitenden Basisplatte angeordnet.
Das zweite Antennenelement umfasst mindestens ein anderes Strahlungsleiterelement, das nicht direkt mit der leitenden Basisplatte und dem ersten Antennenelement verbunden ist.
Weiterhin wird ein Antennenkörper durch das Anordnen von mindestens einem Strahlungsleiterelement des zweiten Antennenelements zwischen der leitenden Basisplatte und dem ersten Antennenelement ausgebildet. Außerdem wird das erste Antennenelement, das zweite Antennenelement und die leitende Basisplatte durch ein dielektrisches Material gestützt und befestigt.
Hier werden die Größe der leitenden Basisplatte, des ebenen ersten Antennenelements und des ebenen zweiten Antennenelements und die Distanz zwischen jedem von ihnen gemäß den gewünschten Impedanzeigenschaften und der Bandbreite eingestellt und festgelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, um eine Antennenvorrichtung in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
2 ist ein Diagramm, um eine Antennenvorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
3 ist ein Diagramm, um eine Antennenvorrichtung in einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
4 ist ein Diagramm, um eine Antennenvorrichtung in einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
5 ist ein Diagramm, um eine Antennenvorrichtung in einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
6 ist eine schematische Darstellung der Struktur eines tragbaren Telefons in einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Darstellung der Struktur eines tragbaren Telefons in einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine konzeptuelle Darstellung einer konventionellen Antennenvorrichtung.
9 ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht der hinteren Seite eines tragbaren Telefons, in dem eine konventionelle Antennenvorrichtung eingebaut ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Unter Bezug auf die 1 bis 7 wird nachfolgend eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angegeben:
Bevorzugte Ausführungsform 1
Es wird nun eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung gegeben.
1 zeigt die Struktur einer Antennenvorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 1 ist ein erstes Antennenelement 10 aus einem Flächenleiter (sheet conductor) aus einem leitenden Metall, wie Kupfer, einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung oder einer rostfreien Stahllegierung, oder einem leitenden Metall, das mit einem leitenden Metall, wie Au oder Ni beschichtet ist, ausgebildet.
Im ersten Antennenelement 10 sind erste und zweite Strahlungsleiterelemente 11 und 12 in derselben Ebene ausgebildet. Das erste Strahlungsleiterelement 11 weist eine Resonanzfrequenz bei ungefähr ¼ der Wellenlänge im GSM-Band auf. Das zweite Strahlungsleiterelement 12 weist eine Resonanz bei ungefähr ¼ der Wellenlänge im PCN-Band auf. Ein Kurzschlussanschluss 13 wird auf einem gemeinsamen Anschluss der ersten und zweiten Strahlungsleiterelemente 11 und 12 in einer vertikal nach unten verlaufenden Richtung ausgebildet. Auch ein Speiseanschluss 16 ist an einem gemeinsamen Speisepunkt 14 in der Nähe des Kurschlussanschlusses 13 der ersten und zweiten Strahlungsleiterelemente 11 und 12 angeordnet. Der Speiseanschluss 16 ist elektrisch mit dem Funkfrequenzschaltungsabschnitt 15 einer drahtlosen Vorrichtung verbunden.
Eine leitende Basisplatte 17 ist so angeordnet, dass sie im wesentlichen parallel zum ersten Antennenelement 10 und unter dem ersten Antennenelement 10 mit einem vorbestimmten Abstand liegt. Die leitende Basisplatte 17 ist elektrisch mit dem Kurzschlussanschluss 13 des ersten Antennenelements 10 verbunden. Die leitende Basisplatte ist ein Flächenleiter, der aus einem leitenden Metall, wie Kupfer, einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung oder einer rostfreien Stahllegierung oder einem leitenden Metall, das mit einem leitenden Metall, wie Au oder Ni, beschichtet ist, hergestellt ist.
Es ist auch ein zweites Antennenelement 18 zwischen dem ersten Antennenelement 10 und der leitenden Basisplatte 17 ungefähr parallel mit diesen in einem vorbestimmten Abstand dazwischen, ohne dass es direkt mit ihnen verbunden ist, angeordnet. Ähnlich wie das erste Antennenelement 10 und die leitende Basisplatte 17 ist dieses zweite Antennenelement auch aus einem Flächenleiter, der aus einem leitenden Metall, wie Kupfer, einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung oder einer rostfreien Stahllegierung, oder einem dieser leitenden Metalle, die mit einem leitenden Metall, wie Au oder Ni beschichtet sind, hergestellt ist, ausgebildet.
Um die oben beschriebene Ausgestaltung zu befestigen, wird die Antennenvorrichtung 19 durch das Befestigen erster und zweiten Antennenelemente 10 und 18 und der leitenden Basisplatte 17 durch ein Eingießen unter Verwendung beispielsweise eines (nicht gezeigten) dielektrischen Materials auf Harzbasis, das eine gewünschte Dielektrizitätskonstante und einen geringen dielektrischen Verlust aufweist, konfiguriert.
Es erfolgt als nächstes eine Beschreibung der Antennenvorrichtung 19 in der obigen Konfiguration.
Wie in 1 gezeigt ist, so umfasst die Antennenvorrichtung 19 ein erstes Antennenelement 10, eine leitende Basisplatte 17 und ein zweites Antennenelement 18, das zwischen dem ersten Antennenelement 10 und der leitenden Basisplatte 17 angeordnet ist. Weiterhin umfasst das erste Antennenelement 10 erste und zweite Strahlungsleiterelemente 11 und 12, einen Kurzschlussanschluss 13 und einen Speiseanschluss 16.
Eine solche Antennenvorrichtung 19 wird allgemein eine ebene invertierte F-Antenne genannt.
Bei dieser Antennenvorrichtung 19 werden die folgenden Abmessungen so bestimmt, dass eine gewünschte Resonanzfrequenz und gewünschte Impedanzeigenschaften im GSM-Band erzielt werden.

1) Die Länge L1 zwischen dem Kurzschlussanschluss 13 und dem Speiseanschluss 16, die beide im ersten Antennenelement 10 ausgebildet sind,
2) die Länge L2 vom Speiseanschluss 16 zum offenen Ende des ersten Strahlungsleiterelements 11,
3) die Länge L3 des zweiten Antennenelements 18, und
4) der Abstand zwischen dem ersten Antennenelement 10 und der leitenden Basisplatte 17.

Die Eingangsimpedanz hängt primär von der Position des Speiseanschlusses 16, nämlich der Beziehung zwischen L1, L2 und L3 und der Beziehung der elektromagnetischen Kopplung, die durch den Abstand zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen 10 und 18 bestimmt wird, ab. Durch das Einstellen dieser Abmessungen und ihrer Beziehung ist es möglich, die Eingangsimpedanz mit 50 Ohm bei einer gewünschten Resonanzfrequenz des Funkfrequenzschaltungsabschnitts 15 eines tragbaren Telefons anzupassen.
Als nächstes werden die gewünschte Resonanzfrequenz und die Impedanzeigenschaften im PCN-Band durch die folgenden Abmessungen bestimmt:

1) Die Länge L1 zwischen dem Kurzschlussanschluss 13 und dem Speiseanschluss 16, die beide im ersten Antennenelement 10 ausgebildet sind, und
2) die Länge L4 vom Speiseanschluss 16 zum offenen Ende des zweiten Strahlungsleiterelements 12.

Die Impedanzeigenschaften hängen primär von der Position des Speiseanschlusses 16, nämlich der Beziehung zwischen L1 und L4, ab.
Beim Empfang wird eine Signalleistung einer gewünschten Resonanzfrequenz, wie sie durch die Antennenvorrichtung 19 empfangen wird, an den Funkfrequenzschaltungsabschnitt 15 des Hauptkörpers des tragbaren Telefons durch den Speiseanschluss 16, der im ersten Antennenelement 10 ausgebildet ist, gegeben.
Beim Senden wird eine Signalleistung vom Funkfrequenzschaltungsabschnitt 15 in einer gegenüber dem Empfang umgekehrten Richtung geführt und von der Antennenvorrichtung 19 als elektromagnetische Welle abgestrahlt.
Hier wird eine Beschreibung der Beziehung zwischen dem ersten Antennenelement 10, dem zweiten Antennenelement 18 und der leitenden Basisplatte 17 gegeben.
Das erste Antennenelement 10, das zweite Antennenelement 18 und die leitende Basisplatte 17 sind nahezu parallel zueinander angeordnet. Somit wird eine elektrostatische Kapazität zwischen dem ersten Antennenelement 10 und der leitenden Basisplatte 17, zwischen dem zweiten Antennenelement 18 und dem leitenden Basiselement 17 und zwischen dem ersten Antennenelement 10 und dem zweiten Antennenelement 18 erzeugt.
Somit werden die Impedanzeigenschaften der ersten und zweiten Antennenelemente 10 und 18 kapazitiv. Dies wirkt als ein Faktor für das Erhöhen der Resonanzfrequenz der Antennenvorrichtung 19. Andererseits kann durch das Trennen der Position des Speiseanschlusses 16 vom Kurzschlussanschluss 13 um eine vorbestimmte Distanz eine induktive Komponente zu den Impedanzeigenschaften hinzugefügt werden, um so mit die Reaktanzkomponente zu löschen und eine ungefähre Anpassung an die Impedanz von 50 Ohm zu gewähren.
Wie oben beschrieben wurde, können bei der Antennenvorrichtung dieser bevorzugten Ausführungsform die Distanz zwischen dem Kurzschlussanschluss 13 und dem Speiseanschluss 16, die Breite und die Länge des Strahlungsleiterelements jeder ebene ersten und zweiten Antennenelemente 10 und 18 und der Abstand zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen 10 und 18 leicht eingestellt werden.
Durch die Verwendung einer elektromagnetischen Kupplung zwischen dem ersten Antennenelement 10 und dem zweiten Antennenelement 18 ist es weiter leicht, eine geeignete Impedanzeigenschaft für ein gewünschtes Frequenzband zu erhalten und eine breitere Bandbreite und eine höhere Empfindlichkeit zu liefern. Es ist auch möglich, der Antennenvorrichtung eine kleine Größe und eine einfache Struktur zu verleihen.
Es ist hier auch möglich, Impedanzeigenschaften für ein drittes Frequenzband zusätzlich zum GSM-Band und dem PCN-Band zu erhalten. Dies kann durch das Einstellen der Breite und der Länge L3 des Leiters des zweiten Antennenelements 18 und des Abstands zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen 10 und 18, während die Wirkung der Impedanzeigenschaften in den GCM- und PCN-Bändern unterdrückt wird, erreicht werden.
In Bezug auf die Einstellung der oben erwähnten Abmessungen und die Positionsbeziehung ist die Festlegung der folgenden Dimensionen leicht, da die Antennenelemente eben sind.

1) Die Distanz zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen.
2) Die Breiten und Längen der Strahlungsleiterelemente der ersten und zweiten Antennenelemente.
3) Die Distanz zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen etc.

Mittlerweile können die leitenden Teile der Antennenvorrichtung 19 durch verschiedene Arten der Ausbildung von Leitern, wie ein Drucken, ein Sintern, ein Darüberlegen, ein Beschichten etc. hergestellt werden.
Bevorzugte Ausführungsform 2
2 zeigt eine Konfiguration einer Antennenvorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
In 2 ist ein drittes Antennenelement 20 über dem ersten Strahlungsleiterelement 11 des ersten Antennenelements 10 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Das dritte Antennenelement 20 ist ein Flächenleiter, der aus einem leitenden Metall, wie Kupfer, einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung, einer rostfreien Stahllegierung und dergleichen, oder einem dieser leitenden Metalle, die mit einem leitenden Metall wie Au, Ni und dergleichen beschichtet sind, hergestellt ist.
Hier bildet im GSM-Band das dritte Antennenelement 20 ein Strahlungsleiterelement 21, das eine Länge aufweist, bei der eine Resonanz bei ungefähr 3/8 oder 5/8 der Wellenlänge auftritt. An seinem einen Ende ist der Anschluss 22 ausgebildet, der in der Nähe des Speisepunkts auf dem ersten Strahlungsleiter 11 des ersten Antennenelements 10 elektrisch zu verbinden ist.
Die andere Teile der Antennenvorrichtung 23 sind in derselben Art wie in der bevorzugten Ausführungsform 1 ausgebildet.
In der bevorzugten Ausführungsform 1 kann das Frequenzband, das die Eigenschaften erfüllt, die für das GSM notwendig sind, durch das Bereistellen erster und zweiten Antennenelemente 10 und 18 erhalten werden. In der Konfiguration dieser bevorzugten Ausführungsform können nicht nur die Eigenschaften der bevorzugten Ausführungsform 1 erhalten werden, sondern es kann auch die oben erwähnte Frequenzbandbreite weiter erweitert werden.
Diese Erweiterung des Bandes wird durch das Herstellen der Antennenvorrichtung, die Resonanzeigenschaften mit doppeltem Gipfel aufweist, hauptsächlich durch die elektromagnetischen Kopplungen zwischen dem dritten Antennenelement 20, dem ersten Antennenelement 10 und der leitenden Basisplatte 17 erzielt.
Zusätzlich zum dritten Antennenelement 20 wird ein Strahlungsleiterelement, das eine Länge aufweist, bei der eine Resonanz bei ungefähr 3/8 oder ungefähr 5/8 der Wellenlänge im PCN-Band auftritt, über dem ersten Antennenelement 10 und dem zweiten Strahlungsleiterelement 12 ausgebildet. Durch diese Konfiguration zeigt die Antennenvorrichtung durch elektromagnetische Kopplungen ähnlich den obigen Resonanzeigenschaften mit einem doppelten Gipfel, um somit eine weitere Verbreiterung der Frequenzbandbreite für das PCN zu erreichen.
Zusätzlich kann die Impedanz, die mit einem dritten Frequenzband, bei dem es sich nicht um die GSM- und PCN-Bänder handelt, harmoniert, durch das Einstellen der folgenden Werte erhalten werden.

1) Die Breite und die Länge des Leiters des dritten Antennenelements 20.
2) Der Abstand zwischen ersten und dritten Antennenelementen 10 und 20.

Als Ergebnis kann eine breitbandige Antennenvorrichtung, die sich mit den drei Frequenzbänder verträgt und die eine hohe Empfindlichkeit aufweist, erzielt werden.
Durch das Anordnen eines ebenen dritten Antennenelements, wie das oben beschrieben wurde, werden die gegenseitigen elektromagnetischen Kopplungen zwischen den ersten und dritten Antennenelementen und der leitenden Basisplatte verwendet. Auf diese Weise können Impedanzeigenschaften, die mit einem gewünschten Frequenzband verträglich sind, wirksam und mit weiterer Leichtigkeit erzielt werden, um somit eine breitere Bandbreite und eine höhere Empfindlichkeit zu liefern. Hier kann wiederum eine Antennenvorrichtung mit einer kleinen Größe und einer einfachen Konstruktion erhalten werden.
Bevorzugte Ausführungsform 3
3 zeigt eine Konfiguration einer Antennenvorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
In der bevorzugten Ausführungsform 1 wird ein ebenes zweites Strahlungsleiterelement 12 im ersten Antennenelement 10 der Antennenvorrichtung 19 ausgebildet.
In dieser bevorzugten Ausführungsform wird, wie das in 3 gezeigt ist, ein erstes Antennenelement 25 durch das Anordnen eines im wesentlichen zickzackförmigen oder grob mäandrierenden zweiten Strahlungsleiterelements 24 statt des zweiten Strahlungsleiterelements 12 ausgebildet. Die anderen Teile der Antennenvorrichtung 26 sind in derselben Weise wie in der bevorzugten Ausführungsform 1 ausgebildet.
In dieser Konfiguration kann, da das zweite Strahlungsleiterelement 24 eine grobe Mäanderform aufweist, die Einstellung der Länge und der Breite und die Einstellung des Strahlungsleiters leicht durchgeführt werden. Als Ergebnis kann die Impedanz des ersten Antennenelements 25 auf die Impedanzeigenschaften, die zum gewünschten Frequenzband passen, genauer als bei der Impedanzeinstellung der bevorzugten Ausführungsform 1 eingestellt werden.
Da das Antennenelement eben und grob zickzackförmig oder mäandrierend in seiner Form ist, wie das oben beschrieben wurde, wird die Festlegung der folgenden Abmessungen weiter erleichtert.

1) Die Distanz zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen.
2) Die Breite und die Länge der Strahlungsleiterelemente der ersten und zweiten Antennenelemente.
3) Der Abstand zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen etc.

Weiterhin werden die gegenseitigen elektromagnetischen Kopplungen zwischen den ersten und den zweiten Antennenelementen und der leitenden Basisplatte verwendet, und somit können Impedanzeigenschaften, die sich mit einem gewünschten Frequenzband vertragen, wirksam erzielt werden, um somit ein breiteres Band und eine höhere Empfindlichkeit zu ermöglichen. Es kann auch eine Antennenvorrichtung mit einer kleinen Größe und einer einfachen Konstruktion erhalten werden.
Bevorzugte Ausführungsform 4
4 zeigt eine Konfiguration einer Antennenvorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
In der bevorzugten Ausführungsform 1 wird eine leitende Basisplatte 17 verwendet.
In dieser bevorzugten Ausführungsform wird, wie das in 4 gezeigt ist, ein Erdmusterabschnitt 30, der auf der gedruckten Leiterplatte 29 innerhalb des Gehäuses 28 des Hauptkörpers 27 eines tragbaren Telefons ausgebildet ist, als eine leitende Basisplatte statt der oben erwähnten leitenden Basisplatte 17 verwendet.
Ein Kurzschlussanschluss 13, der auf dem ersten Antennenelement 10 ausgebildet ist, ist elektrisch mit dem Erdmusterabschnitt 30 durch ein Verfahren, wie ein Kaltpressschweißen und ein Löten, verbunden. Zur selben Zeit ist der Speiseanschluss 16 elektrisch mit dem Funkfrequenzschaltungsabschnitt 15 des Hauptkörpers 27 des tragbaren Telefons durch ein Verfahren, wie ein Kaltpressschweißen oder Löten, verbunden. Die Antennenvorrichtung 31 wird auf diese Weise konfiguriert. Andere Teile der Antennenvorrichtung sind dieselben wie in der bevorzugten Ausführungsform 1.
In dieser Konfiguration wird die leitende Basisplatte durch das Verwenden des Erdmusterabschnitts 30, der sich innerhalb des Gehäuses 28 des Hauptkörpers 27 befindet, gebildet. Die leitende Basisplatte des Hauptkörpers einer drahtlosen Vorrichtung kann auch als leitende Basisplatte einer Antennenvorrichtung verwendet werden.
Damit kann zusätzlich zu den Vorteilen der bevorzugten Ausführungsform 1 der Grad der Freiheit für die Installation und die Platzierung der ersten und zweiten Antennenelemente 10 und 18 im Hauptkörper 27 verbessert werden. Mit anderen Worten, der Grad der Freiheit für das Installieren der gesamten Antennenvorrichtung 31 in den Hauptkörperteil 27 wird erhöht, um somit zur Miniaturisierung tragbarer Telefone beizutragen.
Bevorzugte Ausführungsform 5
5 zeigt eine Konfiguration einer Antennenvorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform 5.
In 5 umfasst die Anpassungsschaltung 32 mindestens ein Reaktanzelement.
In der Antennenvorrichtung 33 dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Anpassungsschaltung 32 elektrisch mit einem Speiseanschluss 16, der im ersten Antennenelement 10 der Antennenvorrichtung 19 der bevorzugten Ausführungsform 1 ausgebildet ist, verbunden. Die Konfiguration der anderen Teile ist dieselbe wie in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform 1.
Durch das Verwenden dieser Konfiguration kann durch die Anpassungsschaltung 32 eine feine Festlegung der Impedanzeigenschaften der Antennenvorrichtung 33 im gewünschten Frequenzband mit Leichtigkeit erreicht werden.
Weiterhin ermöglicht in ähnlicher Weise wie bei den schon beschriebenen Ausführungsformen diese Konfiguration eine Verbreiterung der Bandbreite, eine Erhöhung der Empfindlichkeit und eine Verkleinerung der Antennenvorrichtung.
In dieser bevorzugten Ausführungsform ist eine Anpassungsschaltung 32 auf einem Speiseanschluss 16 der Antennenvorrichtung 33 ausgebildet, wobei ähnliche Vorteile jedoch auch durch das Ausbilden auf dem Kurzschlussanschluss 13 erzielt werden können.
Wie oben beschrieben wurde, kann in dieser bevorzugten Ausführungsform durch das Verwenden einer Anpassungsschaltung die Impedanz an einem Funkfrequenzschaltungsabschnitt des Hauptkörpers einer drahtlosen Vorrichtung mit hoher Präzision und Leichtigkeit angepasst werden, und Impedanzeigenschaften, die mit dem gewünschten Frequenzband verträglich sind, können wirksam erhalten werden. Weiterhin können eine breitere Bandbreite und eine höhere Empfindlichkeit als in den bevorzugten Ausführungsformen, die schon beschrieben wurden, erzielt werden.
Bevorzugte Ausführungsform 6
6 zeigt eine Konfiguration eines tragbaren Telefons in der bevorzugten Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die obere Oberfläche des Gehäuses 35 des Hauptkörpers 34 des tragbaren Telefons eben ausgebildet. Die gedruckte Leiterplatte 36 ist innerhalb des Gehäuses 35 angeordnet, wie das in 6 gezeigt ist, und die Antennenvorrichtung 19 der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform 1, wie sie unter Bezug auf 1 beschrieben wurde, ist parallel zur oberen Oberfläche installiert. Die leitende Basisplatte 17 der Antennenvorrichtung 19 wird durch den Erdmusterabschnitt 37, der auf der gedruckten Leiterplatte 36 des Hauptkörpers 34 des tragbaren Telefons ausgebildet ist, ersetzt, wie das in 6 gezeigt ist.
Im Hauptkörper 34 ist ein Speiseanschluss 16 elektrisch mit dem Speisemusterabschnitt 38, der in der Nähe des Erdmusterabschnitts 37 der gedruckten Leiterplatte 36 ausgebildet ist, durch ein Verfahren, wie ein Kaltpressschweißen und ein Löten verbunden.
Durch die Verwendung dieser Konfiguration weist das tragbare Telefon dieser bevorzugten Ausführungsform den Vorteil auf, dass zusätzlich zu den Vorteilen der Ausführungsform 1 das Gehäuse 35 des Hauptkörpers 34 die Antennenvorrichtung 19 gegen mechanische Schläge schützt.
Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Antennenvorrichtung 19 verlängert werden. Zur selben Zeit können, da keine Anpassungsschaltung für das Anpassen der Impedanz im gewünschten Frequenzband notwendig ist, die Kosten des tragbaren Telefons reduziert werden.
Wie oben beschrieben wurde, so ist eine drahtlose Vorrichtung mit einer hohen Leistung durch das Installieren einer Antennenvorrichtung mit dem Einstellen der Impedanzeigenschaften im gewünschten Frequenzband einfach ohne die Verwendung einer Anpassungsschaltung erhältlich, wobei sie eine breite Bandbreite, eine hohe Empfindlichkeit, eine kleine Größe und ein niedriges Profil aufweist. Zur selben Zeit kann das Gehäuse der drahtlosen Vorrichtung die Antennenvorrichtung gegenüber mechanischen Stößen schützen.
Da auch der Grad der Freiheit für die Gestaltung des Hauptkörpers der drahtlosen Vorrichtung hoch ist, und keine Impedanzanpassungsschaltung erforderlich ist, können die Kosten der drahtlosen Vorrichtung reduziert werden.
Bevorzugte Ausführungsform 7
7 zeigt eine Konfiguration eines tragbaren Telefons in der bevorzugten Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
In dieser bevorzugten Ausführungsform ist, wie das in 7 gezeigt ist, die Antennenvorrichtung 19A auf dem oberen Ende der gedruckten Leiterplatte 41 innerhalb des Gehäuses 40 des Hauptkörpers 39 des tragbaren Telefons angeordnet. Die Anten nenvorrichtung 19B ist auf dem unteren Ende der gedruckten Leiterplatte 41 angeordnet. Hier sind die Antennenvorrichtungen 19A und 19B in derselben Weise wie die Antennenvorrichtung 19 der bevorzugten Ausführungsform 1 konfiguriert.
Die Speiseanschlüsse 16A und 16B der Antennenvorrichtungen 19A und 19B sind jeweils mit den Anschlüssen 44A und 44B des Schalters 43 auf dem Funkfrequenzschaltungsabschnitt 42 des Hauptkörpers 39 durch ein Verfahren wie ein Kaltpressschweißen oder ein Löten elektrisch verbunden.
Auch ein Teil jeder der leitenden Basisplatten 17A und 17B ist elektrisch mit dem Erdmusterabschnitt 45, der auf der gedruckten Leiterplatte 41 des Hauptkörpers 39 ausgebildet ist, verbunden.
In einem tragbaren Telefon in dieser bevorzugten Ausführungsform werden die empfangen Leistungspegel der Antennenvorrichtungen 19A und 19B verglichen, und dann verbindet der Schalter 43 die Antennenvorrichtung mit einer höheren empfangen Leistung mit dem Funkfrequenzschaltungsabschnitt 42. Somit ist eine Diversity-Kommunikation für dieses tragbare Telefon errichtet.
Durch das Verwenden dieser Konfiguration schützt das Gehäuse 40 des tragbaren Telefons 39 die Antennenvorrichtungen 19A und 19B gegen mechanische Schläge, um somit die Lebensdauer der Antennenvorrichtungen 19A und 19B zu verlängern. Zur selben Zeit kann durch das Verwenden eines Diversity-Kommunikationssystems in einem tragbaren Telefon eine ausgezeichnete Kommunikationsqualität erhalten werden, und die Wirkung des menschlichen Körpers auf die Leistung beim Senden/Empfangen von Funkwellen während der Verwendung des tragbaren Telefons kann überwunden werden.
Zusätzlich kann man versuchen, die Wirkung der Diversity-Kommunikation durch die Anordnung der Antennenvorrichtungen 19A und 19B in einer Art, dass sie in einem rechten Winkel zueinander platziert sind, zu erhöhen.
Durch das Einbauen der Antennenvorrichtungen kann auch der Grad der Freiheit für das Gestalten des Hauptkörpers 39 vergrößert werden. Weiterhin können, da keine Impedanzanpassungsschaltung erforderlich ist, die Kosten des tragbaren Telefons reduziert werden.
Wie oben beschrieben wurde, so können mit dieser drahtlosen Vorrichtung die Impedanzeigenschaften im gewünschten Frequenzband leicht ohne eine Anpassungsschaltung festgelegt werden. Diese drahtlose Vorrichtung umfasst auch zwei Einheiten kleiner und dünner Antennenvorrichtungen, die eine breite Bandbreite, eine hohe Empfindlichkeit und eine ausgezeichnete Produktivität aufweisen. Somit können die Antennenvorrichtungen gegen mechanische Schläge durch das Gehäuse der drahtlosen Vorrichtung geschützt werden. Zur selben Zeit kann der Grad der Freiheit für die Gestaltung des Hauptkörpers verbessert werden. Weiterhin können, da keine Impedanzanpassungsschaltung erforderlich ist, die Kosten der drahtlosen Vorrichtung reduziert werden. Zusätzlich kann durch die Diversity-Funktion der zwei Antennenvorrichtungen, sogar in einem Gebiet mit einem schwachen elektrischen Feld auf die Antennenvorrichtung mit einem höheren Pegel der Empfangssignalleistung für die Verwendung umgeschaltet werden, indem die empfangenen Signale von den zwei Antennenvorrichtungen verglichen werden. Somit kann eine drahtlose Vorrichtung mit einer ausgezeichneten Sprachqualität bereitgestellt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben wurde, so liefert die vorliegende Erfindung eine Antennenvorrichtung geringer Größe und mit einem niedrigen Profil, einer großen Bandbreite, einer hohen Empfindlichkeit, mehreren Bändern, einer leicht einzustellenden Impedanz, einer ausgezeichneten Produktivität und einer Einbaufähigkeit.
Durch das Einfügen einer Antennenvorrichtung dieser Erfindung in eine drahtlose Vorrichtung wird die Antennenvorrichtung auch gegenüber mechanischen Schlägen von der Außenseite geschützt. Zur selben Zeit wird die drahtlose Vorrichtung mehrbandfähig gemacht und mit einer breiten Bandbreite und einer hohen Empfindlichkeit versehen.
Weiterhin wird der Platz, der durch die Antennenvorrichtung innerhalb einer drahtlosen Vorrichtung belegt wird, reduziert, um somit das Verkleinern der drahtlosen Vorrichtung zu ermöglichen. Zur selben Zeit werden Impedanzeigenschaften, die zu einem gewünschten Frequenzband passen, auf einfache Weise erhalten. Somit wird eine komplizierte Impedanzanpassungsschaltung, die aus LC-Komponenten zusammengesetzt ist, im Funkfrequenzschaltungsabschnitt eines drahtlosen Vorrichtung überflüssig, so dass eine preisgünstige drahtlose Vorrichtung bereit gestellt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine kleine, dünne, breitbandige und hoch empfindliche Antennenvorrichtung, deren Impedanzeigenschaften leicht einzustellen sind, beschrieben. Ein ebenes erstes Antennenelement umfasst einen ersten Anschluss, der elektrisch mit einer leitenden Basisplatte verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der in einer vorbestimmten Distanz vom ersten Anschluss angeordnet und elektrisch mit dem Hauptkörper der drahtlosen Vorrichtung verbunden ist, und mindestens ein Strahlungsleiterelement. Das erste Antennenelement ist über der leitenden Basisplatte angeordnet. Ein ebenes zweites Antennenelement umfasst eine leitende Basisplatte und mindestens ein Strahlungsleiterelement, das nicht direkt mit dem ersten Antennenelement verbunden ist. Mindestens ein Strahlungsleiterelement des zweiten Antennenelements ist zwischen der leitenden Basisplatte und dem ersten Antennenelement angeordnet. Die Abmessungen der leitenden Basisplatte, des ersten Antennenelements, und des zweiten Antennenelements und der Abstand zwischen jedem vom ihnen werden in Abhängigkeit von den gewünschten Impedanzeigenschaften und Bandbreiten bestimmt.

10, 25: erstes Antennenelement
11: erstes Strahlungsleiterelement
12, 24: zweites Strahlungsleiterelement
13: Kurzschlussanschluss
14: Speisepunkt
15, 42: Funkfrequenzschaltungsabschnitt
16: Speiseanschluss
17: leitende Basisplatte
18: zweites Antennenelement
19, 19A, 19B, 23, 26, 31, 33: Antennenvorrichtung
20: drittes Antennenelement
21: Strahlungsleiterelement
22, 44A, 44B: Anschluss
27, 34, 39: Hauptkörper des tragbaren Telefons
28, 35, 40: Gehäuse
29, 36, 41: gedruckte Leiterplatte
30, 37: Erdmusterabschnitt
32: Anpassungsschaltung
38: Speisemusterabschnitt
43: Schalter

Claims

Antennenvorrichtung, umfassend: einen leitende Basisplatte; (b) i) einen ersten Anschluss, der elektrisch mit dieser leitenden Basisplatte verbunden ist; ii) einen zweiten Anschluss für die Eingabe und die Ausgabe von Signalen, der in einer vorbestimmten Distanz vom ersten Anschluss angeordnet ist; iii) ein ebenes erstes Antennenelement, das mindestens ein Strahlungsleiterelement einschließt und auf einer oberen Seite der leitenden Basisplatte angeordnet ist; und (c) ein ebenes zweites Antennenelement, das mindestens ein anderes Strahlungsleiterelement, das sich elektrisch nicht in Kontakt mit der leitenden Basisplatte und dem ersten Antennenelement befindet, einschließt, wobei mindestens ein anderes Strahlungsleiterelement des zweiten Antennenelements zwischen der leitenden Basisplatte und dem ersten Antennenelement angeordnet ist, und jeder Abstand zwischen dem ersten Antennenelement, dem zweiten Antennenelement und der leitenden Basisplatte durch ein dielektrisches Material aufrecht gehalten wird.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sie weiter ein ebenes drittes Antennenelement, das mindestens ein weiteres Strahlungsleiterelement einschließt, umfasst.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Strahlungsleitungselement des ersten Antennenelements oder das mindestens eine andere Strahlungsleiterelement des zweiten Antennenelements eine im wesentlichen zickzackförmige und mäandrierende Form aufweist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine leitende Basisplatte oder die Erde einer drahtlosen Vorrichtung als die leitende Basisplatte verwendet wird.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Anpassungsschaltung, die mindestens ein Reaktanzelement einschließt, mit dem zweiten Anschluss des ersten Antennenelements verbunden ist.
Drahtlose Vorrichtung, die die Antennenvorrichtung des Anspruchs 1 verwendet, wobei die leitende Basisplatte oder der erste Anschluss der Antennenvorrichtung elektrisch mit einer leitenden Basisplatte oder einer Erde der drahtlosen Vorrichtung verbunden ist, und wobei der zweite Anschluss elektrisch mit einem Funkfrequenzschaltungsabschnitt der drahtlosen Vorrichtung verbunden ist.
Drahtlose Vorrichtung für eine Diversity-Kommunikation, die zwei Antennenvorrichtungen nach Anspruch 1 umfasst, wobei die leitende Basisplatte oder der erste Anschluss jeder der zwei Antennenvorrichtungen elektrisch mit einer leitenden Basisplatte oder der Erde der drahtlosen Vorrichtung verbunden ist, und der zweite Anschluss jeder der zwei Antennenvorrichtungen elektrisch mit einem Funkfrequenzschaltungsabschnitt der drahtlosen Vorrichtung verbunden ist.