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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Antennen, die in einem drahtlosen Local-Area-Netzwerk
(LAN) eingesetzt werden, insbesondere betrifft sie eine drahtlose
LAN-Antenne und eine zugehörige drahtlose
LAN-Karte, in der die Antenne implementiert ist, die Funksignale
in einem hohen Frequenzbereich (5 GHz) und einem niedrigen Frequenzbereich (2,4
GHz) senden und empfangen kann, ohne dass sich die Größe der Antenne
erhöht
und bei der die Antenneneigenschaften einfach eingestellt werden können, ohne
die Struktur der Antenne zu verändern.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In jüngster Zeit ist im Zuge der
Miniaturisierung und Gewichtsverringerung von Mobilkommunikationsgeräten und
zur Mehrfachkanalausnutzung (Mulitplexing) eines Sende- oder Empfangskanals durch
zwei oder mehrere Kanäle
eine Antenne, die zu den wichtigen Teilen für den drahtlosen Empfang und
die drahtlose Übertragung
eines Mobilkommunikationsterminals gehört, in der Form eines F oder
eines invertierten F aus einer externen spiralförmigen Antenne entwickelt worden.
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Insbesondere ist im Falle eines drahtlosen Local
Area Networks (LAN) eine Zweifrequenzantenne (dual band antenna)
bzw. eine Antenne für
zwei Frequenzbereiche erforderlich, die in der Lage ist, Daten in
dem 5 GHz-Frequenzbereich ebenso wie in dem derzeit genutzten 2,4
GHz-Frequenzbereich zu senden und zu empfangen, um zu ermöglichen,
dass Daten mit großer
Kapazität
wie Multimediadaten übertragen
werden.
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1 zeigt
eine Darstellung einer herkömmlichen
Antenne für
zwei Frequenzbereiche. Wie in 1 gezeigt
ist, umfasst eine Antenne 11 eine Strahlungselektrode 13 mit
einer festgelegten Fläche,
einen in der Strahlungselektrode 13 positionierten Schlitz 14 um
einen Strompfad der Strahlungselektrode 13 zu multiplexen,
eine Stromzuführungselektrode 16 zum
Aufbringen eines Stroms auf die Strahlungselektrode 13 und
eine Erdungselektrode 15 zur Erdung der Strahlungselektrode 13.
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In 1 bildet
der Schlitz 14 zwei Strompfade, die parallel zueinander
auf der Strahlungselektrode 13 angeschlossen sind, basierend
auf der der Stromzuführungselektrode 16,
sodass Resonanz in zwei Frequenzbereichen entsteht, entsprechend
den jeweiligen Strompfaden. Die beiden Frequenzbereiche oder Frequenzbänder, in
denen die Resonanz auftritt, sind die Sende- oder Empfangsfrequenzbereiche
der entsprechenden Antenne. Daher werden die beiden Sende- und Empfangsbereiche
durch die Flächen
der beiden Strahlungsbereiche festgelegt, die durch den Schlitz 14 der
Strahlungselektrode 13 geteilt wird.
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Die in 1 gezeigte
Antenne wird entsprechend ihrer Form als Planar Inverted F-Typ Antenne (PIFA)
bezeichnet. Neben der PIFA-Antenne wird auch eine Antenne vom Monopol-Typ
(Einpolantenne) benutzt, die keine Erdungselektrode mit der Struktur
von 1 besitzt.
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Wenn die herkömmliche Zweikanalantenne, die
in 1 gezeigt ist, bei
einem drahtlosen LAN verwendet wird, können Limitationen hinsichtlich
der Höhe
der Antenne, der Länge,
der Fläche
und dergleichen wegen der Größe der drahtlosen
LAN-Antenne bestehen.
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Genauer gesagt muss die Strahlungselektrode 13 der
Antenne soweit wie möglich
entfernt von der Erdungsfläche
einer gedruckten Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) angeordnet
sein und deren Fläche
muss groß sein,
sodass die Antenne, die die in 1 gezeigte
Struktur besitzt, eine passende Mittelfrequenz hat, um die erforderliche
Impedanzanpassung zu verwirklichen. Die meisten drahtlosen LAN-Produkte,
die in der jüngsten
Zeit entwickelt wurden, weisen jedoch die Form einer Karte auf,
wie eine PCMCIA-Karte (Personal Computer Memory Card International
Association) und eine CF-Karte (Compact Flash Card). Aus diesem
Grund ist die maximale Höhe
zwischen der Strahlungselektrode und der Erdungsfläche der
Antenne beschränkt.
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Aus diesem Grund können im
Falle einer drahtlosen Zweikanal-LAN-Antenne keine zufriedenstellenden
Sende- und Empfangseigenschaften in den 2,4 GHz- und 5 GHz-Frequenzbereichen
erzielt werden wegen der Beschränkung
hinsichtlich der Höhe
und der Fläche
der Antenne.
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2 ist
eine grafische Darstellung und zeigt die Eigenschaften einer drahtlosen
Zweikanal-LAN-Antenne für
die 2,4 GHz/5 GHz-Frequenzbänder
mit einer herkömmlichen
Struktur.
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Bezugnehmend auf die grafische Darstellung
von 2 kann man erkennen,
dass der Verlauf des Stehwellenverhältnisses (Voltage Standing Wave
Ratio, VSWR) Kurven bildet, die eng sind und somit bei den 2,4 GHz-
und 5 GHz-Frequenzbändern der
herkömmlichen
drahtlosen Zweikanal-LAN-Antenne scharf ausgebildet sind. Im Hinblick
auf die Frequenzbereiche zwischen den Markierungen P1 und P2 und
zwischen den Markierungen P3 und P4 besteht das Problem, dass die
Signaleigenschaften des 2,4 GHz-Frequenzbereichs verschlechtert
sind, da die VSWR-Werte in dem 2,4 GHz-Frequenzbereich > 2 sind. Im Hinblick
auf die Signaleigenschaften besteht das Problem, dass die Antenneneigenschaften
sehr leicht abweichen, in Abhängigkeit
von den Anordnungen oder der Umgebung, da die Bandbreite in dem
2,4 GHz-Frequenzbereich, die den Anforderungen an ein VSWR-Signal
von ≤ 2 entspricht, eng
ist.
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Um dieses Problem zu lösen, muss
die Fläche
der Strahlungselektrode vergrößert oder
der Abstand zwischen der Strahlungselektrode und dem Erdpotenzial
vergrößert werden,
wie oben beschrieben wurde. In diesem Fall besteht jedoch das Problem,
dass die Antenne sich vergrößert. Konsequenterweise
ist es schwierig, die Antenne bei kartenförmigen drahtlosen LAN-Produkten
anzuwenden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde dementsprechend
unter Berücksichtigung
der oben genannten Probleme, die im Stand der Technik auftreten,
gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine drahtlose
LAN-Antenne und eine zugehörige drahtlose
LAN-Karte, in der die Antenne implementiert ist, zu schaffen, die
die geforderten Antenneneigenschaften bei hohen und niedrigen Frequenzbändern erfüllt, ohne
die Abmessungen der Antenne zu vergrößern und die einfach die Einstellung
der Antenneneigenschaften ermöglicht,
ohne deren Aufbau zu verändern.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine drahtlose Zweikanal-LAN-Antenne zu schaffen, die eine Impedanzanpassung
verwirklicht und eine Anpassung der Resonanzfrequenz ermöglicht,
indem lediglich die Position der Stromzuführung verändert wird, ohne die Struktur
oder den Aufbau der Antenne zu verändern.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine Zweikanal-LAN-Antenne zu schaffen, bei der der Antennentyp
einfach von einer Antenne vom Monopol-Typ in eine Antenne vom Typ
eines invertierten F geändert
werden kann, ohne die Form des Aufbaus oder die Struktur der Antenne
zu verändern,
und die dementsprechend in passender Weise mit der Veränderung
der verschiedenen Ausführungen
fertig wird.
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Um die obigen und weitere Ziele zu
erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine drahtlose Lokal
Area Network (LAN)-Antenne, umfassend eine Strahlungselektrode mit
einer festgelegten Fläche
zum Festlegen wenigstens eines Sende- oder Empfangsfrequenzbands der Antenne;
eine Anpassungselektrode mit wenigstens einem offen liegenden Stummel;
und eine Stromzuführungselektrode mit
einem Stromzuführungspunkt,
ausgebildet an einer frei wählbaren
Position der Stromzuführungselektrode,
um einen Strom zu empfangen, mit einem ersten an die Strahlungselektrode
angeschlossenen Ende und einem zweiten an die Anpassungselektrode
angeschlossenen Ende.
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Vorzugsweise umfasst die drahtlose LAN-Antenne
ferner wenigstens einen Schlitz zum Teilen der Strahlungselektrode
in zwei oder mehr Bereiche, um Strompfade zu bilden, die parallel
angeschlossen sind, basierend auf der Stromzuführungselektrode.
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Vorzugsweise ist die drahtlose LAN-Antenne so
ausgebildet, dass die Resonanzfrequenz und deren Impedanzanpassung
eingestellt wird durch Einstellen der Position des Stromzuführungspunkts
der Stromzuführungselektrode.
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Vorzugsweise kann bei der drahtlosen LAN-Antenne
ein Erdungs- oder Massepunkt zusätzlich
auf der Stromzuführelektrode
ausgebildet sein und der Antennentyp kann dabei variieren zwischen einem
Monopol-Typ bis zu einer Antenne vom invertierten F-Typ, abhängig davon,
ob der Massepunkt ausgebildet ist.
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Zusätzlich wird durch die vorliegende
Erfindung eine Local Area Network-Karte (LAN)-Karte, geschaffen,
umfassend eine gedruckte Leiterplatte, auf der eine Mehrzahl von
Halbleiterchips und Bauelementen befestigt ist, um Funk-LAN-Signale zu verarbeiten;
und erste und zweite Antennen, die jeweils so ausgebildet sind,
dass eine Strahlungselektrode mit einer festgelegten Fläche zum
Bestimmen wenigstens eines Sende- oder Empfangsfrequenzbereichs
jeder Antenne auf der Oberfläche
eines quaderförmigen
dielektrischen Blocks aufgedruckt ist, eine Anpassungselektrode,
die wenigstens einen offen liegenden Stummel aufweist, ist auf einer
Vorderseite des dielektrischen Blocks aufgedruckt, so dass sie nicht
direkt in Kontakt mit der Strahlungselektrode kommt, und eine Stromzuführungselektrode,
die ein erstes mit der Strahlungselektrode verbundenes Ende und
ein zweites mit der Anpassungselektrode verbundenes Ende hat, ist
auf hinteren und unteren Flächen
des dielektrischen Blocks aufgedruckt, die ersten und zweiten Antennen
sind so auf der gedruckten Leiterplatte befestigt, dass sie senkrecht
zueinander angeordnet sind; und wobei die Impedanzanpassung der
ersten und zweiten Antennen durch Einstellen der Stromzuführungspunkte
auf den Stromzuführungselektroden
eingestellt werden kann, wenn die ersten und zweiten Antennen auf
der gedruckten Leiterplatte befestigt werden.
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Zusätzlich wird durch die vorliegende
Erfindung eine LAN-Karte (Lokal Area Network) geschaffen, umfassend
eine gedruckte Leiterplatte, auf der eine Mehrzahl von Halbleiterchips
und -bauteilen zur Verarbeitung von Funk-LAN-Signalen angeordnet
ist; ein Antennenhalteteil, das an einer festgelegten Position der
gedruckten Leiterplatte befestigt ist, so dass es dem Antennenhalteteil
ermöglicht
wird, von der gedruckten Leiterplatte um eine gewisse Höhe beabstandet
zu sein; und erste und zweite Antennen, die jeweils eine Strahlungselektrode
mit einer festgelegten Fläche
zum Festlegen wenigstens eines Sende- /Empfangsfrequenzbands der Antenne
umfassen, eine Anpassungselektrode, die mit wenigstens einem offen
liegenden Stummel versehen ist, und eine Stromzuführungselektrode,
die mit einem ersten Ende versehen und an die Strahlungselektrode
angeschlossen ist, ein zweites Ende, das an die Anpassungselektrode
angeschlossen ist, und einen Stromzuführungspunkt, ausgebildet an
einer beliebigen Position der Stromzuführungselektrode, um einen Stromfluss
zu empfangen, die Strahlungselektroden der ersten und zweiten Antennen
werden so von dem Antennenhalteteil gehalten, dass sie senkrecht
zueinander angeordnet sind, und deren Stromzuführungselektroden sind an festgelegten
Positionen der gedruckten Leiterplatte verlötet; wobei die Impedanzanpassung
der ersten und zweiten Antennen durch Einstellen der Stromzuführungspunkte
auf den Stromzuführungselektroden
eingestellt werden kann, wenn die erste und die zweite Antenne auf
der gedruckten Leiterplatte befestigt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
der vorliegenden Erfindungen werden anhand der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben,
in denen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Zweikanalantenne;
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2 ist
ein Diagramm und zeigt die Eigenschaften der herkömmlichen
Zweikanalantenne;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zweikanalantenne;
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4 ist
ein Diagramm und zeigt die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zweikanalantenne;
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5A und 5B zeigen Beispiele der erfindungsgemäßen Zweikanalantenne,
bei denen die Stromzuführungsposition
variiert;
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die erfindungsgemäße Zweikanalantenne
in eine Antenne vom Typ eines invertierten F geändert ist;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein weiteres modifiziertes
Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Zweikanalantenne;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein weiteres modifiziertes
Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Zweikanalantenne;
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9 zeigt
den Zustand, wenn eine Antenne vom Mehrzweck-Typ zusammengesetzt
wird, bei der die erfindungsgemäße drahtlose
Zweikanal-LAN-Antenne
implementiert ist; und
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10 ist
eine Ansicht eines anderen Zustands beim Zusammensetzen einer Antenne
vom Mehrzweck-Typ, bei der die drahtlose Zweikanal-LAN-Antenne der vorliegenden
Erfindung implementiert ist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren
beschrieben.
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Bezugnehmend auf 3 umfasst die drahtlose Zweikanal-LAN-Antenne
der vorliegenden Erfindung eine Strahlungselektrode 31 mit
einer festgelegten Fläche
zum Festlegen wenigstens eines Sende-/Empfangsfrequenzbands der
Antenne, einen Schlitz 32 zum Teilen der Strahlungselektrode 31,
so dass sich zwei Strompfade ergeben, die von einem Stromzuführungspunkt
FP ausgehen und parallel zueinander angeschlossen sind, eine Stromzuführungselektrode 33,
deren eines Ende an einen bestimmten Abschnitt der Strahlungselektrode 31 angeschlossen
ist und wobei der Stromzuführungspunkt FP
so ausgebildet ist, dass ein Strom an einer frei wählbaren
Position empfangen werden kann, und eine Anpassungselektrode 34,
die an das andere Ende der Stromzuführungselektrode 33 angeschlossen
und mit wenigstens einem offen liegenden Stummel versehen ist, der
von der Strahlungselektrode 31 um einen festgelegten Abstand
beabstandet ist.
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Die Antenne mit dem oben beschriebenen Aufbau
kann so verwirklicht werden, dass die Elektroden auf die jeweiligen
Seiten eines dielektrischen Blocks, der aus dielektrischer Keramik
hergestellt ist, oder auf einen Polymerkörper mit einem bestimmten Volumen
aufgedruckt werden. Alternativ kann die Antenne auf eine solche
Weise verwirklicht werden, dass die Elektroden durch eine Presse
ausgebildet und dann durch ein bestimmtes Halteteil gehalten werden,
das beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem Polymermaterial
hergestellt und auf einer gedruckten Leiterplatte befestigt ist,
um die in 3 gezeigte
Form einzuhalten.
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Wie oben erwähnt wurde, werden die Antenneneigenschaften
der erfindungsgemäßen Antenne durch
die Flächen,
Abstände
und Höhen
der Strahlungselektrode 31, des Schlitzes 32,
der Stromzuführungselektrode 33 und
der Anpassungselektrode 34 beeinflusst, egal durch welches
Verfahren die Antenne verwirklicht wird.
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Auf ähnliche Weise können die
Strahlungselektrode 31, die Stromzuführungselektrode 33 und die
Anpassungselektrode 34 ausgebildet werden durch Aufdrucken
eines leitenden Materials, wie Silber- oder Kupferpaste, auf die
Fläche
des dielektrischen Blocks mittels Siebdruck oder anderer Verfahren
und anschließende
Hitzebehandlung des dielektrischen Blocks mit dem darauf aufgedruckten
leitenden Material. Ferner können
sie durch Galvanisieren oder andere Verfahren aus gebildet werden.
Ferner können
die Elektroden 31, 33 und 34 verwirklicht
werden, indem eine Silber- oder Kupferplatte oder andere leitende
Elektroden in die in 3 gezeigte
Form geschnitten und anschließend
an den Oberflächen des
dielektrischen Blocks angebracht oder anschließend durch ein Halteteil gehalten
werden, das auf der gedruckten Leiterplatte angebracht ist.
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Die Antenne kann so beschaffen sein,
dass die Elektroden 31, 33 und 34 direkt
auf der gedruckten Leiterplatte ausgebildet sind, ohne dass das
Halteteil benutzt wird.
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Ferner dient der Schlitz 32 dazu,
auf der Strahlungselektrode 31 zwei oder mehr Pfade auszubilden,
durch die ein Strom fließt,
der über
den Stromzuführungspunkt
FP fließt,
die parallel zueinander angeschlossen sind. Der Schlitz 32 erzeugt
verschiedene Resonanzfrequenzen in Abhängigkeit der elektrischen Längen der
jeweiligen Strahlungsbereiche. Dementsprechend ist der Schlitz 32 nicht
erforderlich, wenn bei der entsprechenden Antenne nur ein einziges
Frequenzband erforderlich ist. Ferner können mehrere Schlitze 32 ausgebildet
sein in Abhängigkeit
der Frequenzbänder.
Dies ist dann der Fall, wenn zwei oder mehr Frequenzbänder bei
der entsprechenden Antenne erforderlich sind.
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Das Ausführungsbeispiel von 3 zeigt eine drahtlose LAN-Antenne,
die in der Lage ist, Daten auf den beiden Frequenzbändern 2,4
GHz und 5 GHz zu senden und zu empfangen. Die drahtlose LAN-Antenne
weist einen Schlitz 32 auf und Resonanz tritt in zwei Frequenzbändern auf,
in Abhängigkeit
von der elektrischen Länge
der beiden Bereiche der Strahlungselektrode 31, die durch
den Schlitz 32 geteilt werden. Unter der Voraussetzung,
dass die Fläche
der Strahlungselektrode 31 unverändert bleibt, variieren die
Resonanzfrequenzbänder
in Abhängigkeit
von der Länge
D1 des Schlitzes 32. Das heißt, wenn die Länge D1 des
Schlitzes 32 sich erhöht,
verlängert
sich der Strompfad proportional zu der Länge D1 und somit werden alle
Resonanzfrequenzbänder
abgesenkt. Wenn sich die Länge
D1 des Schlitzes 32 verringert, wird der Strompfad im Gegensatz
dazu verkürzt
und somit werden alle Resonanzfrequenzbänder angehoben. Das bedeutet, dass
die Reso nanzfrequenzen bei niedrigen und hohen Frequenzen durch
die Einstellung der Länge
D1 des Schlitzes 32 gemeinsam justiert werden können.
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Die Form der Strahlungselektrode 31 und des
Schlitzes 32 ist nicht auf die in 3 gezeigte Ausführung beschränkt. Für die Strahlungselektrode 31 und
den Schlitz 32 kann jede gebräuchliche Form benutzt werden.
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Die Anpassungselektrode 34 dient
als Mittel zum Einstellen der Impedanzanpassung der Antenne, die
in der Form eines invertierten und umgekehrten L ausgebildet ist,
bei der ein Ende an die Strahlungselektrode 31 über die
Stromzuführungselektrode 33 angeschlossen
und das andere Ende so angepasst ist, dass es einen offen liegenden
Stummel bildet. Die Impedanz der Antenne wird in Abhängigkeit der
Länge D2
des offen liegenden Stummels angepasst.
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Falls die Länge D2 des offen liegenden Stummels
sich erhöht,
vergrößert sich
der Impedanzkreis der entsprechenden Antenne und bewirkt, dass die
Impedanz der Antenne sich verringert. Wenn die Länge D2 des offen liegenden
Stummels verringert wird, erhöht
sich im Gegensatz dazu die Impedanz der Antenne. Dementsprechend
kann die Impedanzanpassung der Antenne über die Anpassungselektrode 34 verwirklicht
werden.
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Ferner können die Frequenz und die Frequenzbandeigenschaften
der Antenne gemeinsam eingestellt werden durch Anpassen der Länge D1 des
Schlitzes 32 und der Länge
D2 des freien Stummels der Anpassungselektrode 34.
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Das Ausführungsbeispiel der 3 zeigt ein Beispiel einer
Grundstruktur der erfindungsgemäßen drahtlosen
LAN-Antenne. In dieser Struktur kann die Anzahl der Schlitze und
die Form des Schlitzes 32 und des offenen Stummels der
Anpassungselektrode 34 variieren, und durch diese Abweichungen
können optimale
Werte für
den Antennenentwurf erhalten werden.
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Beispielsweise zeigt 7 ein modifiziertes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen drahtlosen
LAN-Antenne, bei der der vorstehende "-"-Abschnitt
von dem offen liegenden Stummel mit der Form eines invertierten
und umgekehrten L entfernt worden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Anpassungselektrode 34' stabförmig ausgebildet, und eine
Impedanzanpassung wird verwirklicht durch Anpassen der Länge (Höhe) der
Anpassungselektrode 34'.
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8 zeigt
ein weiteres modifiziertes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen drahtlosen LAN-Antenne,
wobei die drahtlose LAN-Antenne mit einer Mehrzahl von offen liegenden
Stummeln dargestellt ist. Wie in 8 dargestellt
ist, kann die erfindungsgemäße drahtlose
LAN-Antenne ferner zwei Anpassungselektroden 34 und 35 umfassen,
die parallel zu einem Ende der Stromzuführungselektrode 33 angeschlossen
sind. Dabei hängt
die Impedanz von der Summe der Längen
der offen liegenden Stummel der beiden Anpassungselektroden 34 und 35 ab.
Die Anzahl der Anpassungselektroden 34 und 35 kann
erhöht
werden, falls erforderlich.
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Ferner kann eine Modifikation der
Anpassungselektroden 34 und 35 durchgeführt werden, falls
erforderlich.
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4 ist
ein Diagramm und zeigt die Stehwellenverhältnisse (VSWR, Voltage Standing
Wave Ratio), die bei der drahtlosen Zweikanal-LAN-Antenne gemessen
werden, die in den beiden Frequenzbereichen 2,4 GHz und 5 GHz betrieben
wird, wenn die Antenne wie in 3 gezeigt
implementiert wird. In diesem Fall wurde die Größe der Antenne so gewählt, dass
sie gleich wie diejenige der herkömmlichen Antenne war, deren
Messergebnis in 2 gezeigt
ist.
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Beim Vergleich der gemessenen Werte
von 4 mit den Messwerten
der herkömmlichen
Antenne von 2 zeigt
die herkömmliche
Antenne relativ hohe VSWR-Werte in dem Frequenzband zwischen 2,4
GHz und 2,484 GHz, dieser Bereich entspricht den Markierungen P1
bzw. P2. Im Gegensatz dazu zeigt die erfindungsgemäße Antenne
VSWR-Werte, die gleich oder kleiner als 2 sind in einem Frequenzbereich,
der breiter ist als das Frequenzband zwischen 2, 4 und 2,484 GHz,
entsprechend den Markierungen P1 bzw. P2.
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Generell gilt, dass eine Antenne
eine stabile, hohe Leistung zeigen kann, wenn das Resonanzfrequenzband,
das die VSWR-Werte einhält,
verbreitert wird, ohne dass die Antenneneigenschaften sich ändern in
Abhängigkeit
von der Veränderung
des Aufstellungsortes und der Umgebung. Die herkömmliche drahtlose LAN-Antenne weist den
Nachteil auf, dass die Antenne die erforderliche Leistung nicht
erzielen kann, da die Antenneneigenschaften in dem 2,4 Ghz Frequenzband
sich in Abhängigkeit
von Aufstellungsort und der Umgebung leicht verändern. Im Gegensatz dazu weist
die erfindungsgemäße drahtlose LAN-Antenne
den Vorteil auf, dass sie in den beiden Frequenzbändern eine
große
Frequenbandbreite besitzt, somit sind die Antenneneigenschaften
bei einer Veränderung
der Aufstellorte und der Umgebung stabil.
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Ferner zeigte die erfindungsgemäße Antenne
VSWR-Werte (Verhältnis
der Stehwellen), die geringer waren als diejenigen der herkömmlichen
Antenne, sogar in dem 5 GHz-Frequenzband (das Frequenzband zwischen
den Markierungen P3 und P4). Wegen der geringen Werte des Stehwellenverhältnisses
(VSWR) besitzt die drahtlose Zweikanal-LAN-Antenne der vorliegenden
Erfindung sowohl in dem 2,4 GHz- als auch in dem 5 GHz-Frequenzband
gute Signaleigenschaften.
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Ferner kann die drahtlose LAN-Antenne
der vorliegenden Erfindung eine Impedanzanpassung verwirklichen
durch Variieren der Position des Stromzuführungspunkts FP, der den Strom
auf der Stromzuführungselektrode 33 empfängt und
mit einem externen Schaltkreis in Kontakt kommt, ohne dass die Länge des
offen liegenden Stummels der Anpassungselektrode 34 oder
die Länge
des Schlitzes 32 angepasst wird.
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Die 5A und 5B sind Ausführungsbeispiele,
die zeigen, dass die Position des Stromzuführungspunkts FP bei der drahtlosen
LAN-Antenne von 3 variiert. 5A stellt den Fall dar,
bei dem der Stromzuführungspunkt
FP zu einer Seite der Strahlungselektrode 31 der drahtlosen
LAN-Antenne von 3 verschoben
ist. In diesem Fall ergibt sich die Wirkung einer relativen Verlängerung
des offenen Stummels der Anpassungselektrode 34. Das bedeutet,
dass die Länge
des offenen Stummels der Anpassungselektrode 34 im Verhältnis zu
dem Verschiebungs abstand des Stromzuführungspunkts FP zu der Seite
der Strahlungselektrode 31 proportional zunimmt. Als Ergebnis
kann die Impedanz der Antenne so eingestellt werden, dass sie verringert
ist, d. h. um den Impedanzkreis zu vergrößern. Da der Stromzuführungspunkt
FP von einer Position auf der Strahlungselektrode 31 zu
der Seite der Strahlungselektrode 31 verschoben wird, ergibt
sich der Vorteil, dass der Strompfad sich relativ verkürzt, so
dass die Mittelfrequenz des Resonanzbands zu einer höheren Frequenz
verschoben wird.
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5B stellt
den Fall dar, wenn der Stromzuführungspunkt
FP bei der drahtlosen LAN-Antenne von 3 zur
anderen Seite der Anpassungselektrode 34 verschoben wird.
In diesem Fall verlängert
sich der Strompfad, der offene Stummel verkürzt sich im Gegensatz zu dem
Fall von 5A, wodurch
die Antennenimpedanz so eingestellt wird, dass sie erhöht wird
und die Mittelfrequenz des Resonanzbands zu einer niedrigeren Frequenz
verschoben wird.
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Auf diese Weise können bei der drahtlosen LAN-Antenne
der vorliegenden Erfindung optimale Antennen einfach implementiert
werden gemäß dem jeweiligen
Aufbau durch Variieren der Impedanz zusammen mit der Mittelfrequenz
der Antenne, indem lediglich die Position des Stromzuführungspunkts
FP variiert wird.
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Ferner kann bei der erfindungsgemäßen drahtlosen
LAN-Antenne der Antennentyp vom Monopoltyp zu dem Typ der Antenne
in der Form eines invertierten F geändert werden.
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Wie oben beschrieben wurde, ist die
Antenne vom Typ des invertierten F so ausgelegt, dass die Strahlungselektrode über einen
Abschnitt geerdet ist, wobei sie über einen anderen Abschnitt
den Strom empfängt.
Dementsprechend sind sowohl der Stromzuführungspunkt als auch der Erdungspunkt
(Masse) gemeinsam bei der Antenne vom Typ des invertierten F vorhanden.
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Wie in 6 gezeigt
ist, ist bei der drahtlosen LAN-Antenne der vorliegenden Erfindung
ein bestimmter Punkt der Stromzuführungselektrode 33 mit dem
Stromzuführungspunkt
FP geerdet, um eine Umwandlung der Antenne in die Antenne vom Typ des
invertierten F zu ermöglichen.
Der geerdete Teil auf der Stromzuführungselektrode 33 wird
als Erdungspunkt SP bezeichnet. Obwohl die Qualität der Erdung
auf einer gedruckten Leiterplatte sehr stark variiert, kann die
Impedanzanpassung der Antenne und die Veränderung der beiden Resonanzfrequenzen
einfach durchgeführt
werden durch Anpassen des Abstands zwischen dem Stromzuführungspunkt FP
und dem Erdungspunkt oder Massepunkt SP und deren Positionen.
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Die erfindungsgemäße drahtlose LAN-Antenne, die
oben beschrieben wurde, ist insbesondere nützlich beim Implementieren
einer Mehrzweckantenne, die zwei Antennen für vertikale Polarisation bzw.
horizontale Polarisation verwendet.
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9 und 10 sind Ansichten von Ausführungsbeispielen
einer implementierten Mehrzweckantenne, bei der die erfindungsgemäße drahtlose Zweikanal-LAN-Antenne in einer
drahtlosen LAN-Karte verwendet wird.
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9 zeigt
eine Mehrzweckantenne, bei der die erfindungsgemäße drahtlose LAN-Antenne nach dem
Typ einer Chipantenne gebaut ist. Bei der Mehrzweckantenne ist eine
erste Antenne 92 auf einer gedruckten Leiterplatte 91 der
drahtlosen LAN-Karte in vertikaler Richtung angebracht, eine zweite
Antenne 93 ist auf der gedruckten Leiterplatte in einer
zur ersten Antenne 92 orthogonalen Richtung angebracht. Die
erste Antenne 92 und die zweite Antenne 93 weisen
jeweils einen dielektrischen Block 92a, 93a auf. Dabei
können
sich die Eigenschaften der zweiten Antenne 93 gemäß dem jeweiligen
Aufbau bedingt durch Interferenz mit der ersten Antenne 92 unterscheiden.
Aus diesem Grund können
die Antenneneigenschaften eingestellt werden, um optimale Eigenschaften
zu erhalten durch Veränderung
der Position des Stromzuführungspunkts
FP2, der mit einem aufgedruckten Muster der gedruckten Leiterplatte
verlötet
ist, auf der Stromzuführungselektrode,
die auf der Unterseite des dielektrischen Blocks 93a ausgebildet
ist und eingestellt wird, bevor die zweite Antenne 93 auf
der gedruckten Leiterplatte 91 verlötet wird.
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Auf ähnliche Weise können die
Antenneneigenschaften eingestellt werden durch Verändern der Position
des Stromzuführungspunkts
FP1 der ersten Antenne 92.
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10 zeigt
eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer Mehrzweckantenne, die mittels der erfindungsgemäßen drahtlosen
LAN-Antenne implementiert worden ist. Bezugnehmend auf 10 ist ein aus einem Polymer
oder einem Kunststoff hergestelltes Antennenhalteteil 102 an
einer festgelegten Position einer gedruckten Leiterplatte 101 ausgebildet,
auf der eine Mehrzahl von Schaltkreisen und Bauelementen zum Verarbeiten
von Funk-LAN-Signalen befestigt ist. Weiter sind erste und zweite
Antennen 103 und 104, die erfindungsgemäß ausgebildet
sind, derart von dem Antennenhalteteil 102 gehalten, dass
sie senkrecht zueinander angeordnet sind.
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In diesem Fall sind die Strahlungselektroden der
ersten und zweiten Antennen 103 und 104 auf der
oberen Fläche
des Antennenhalteteils 102 angeordnet, deren Stromzuführungselektroden
sind auf der gedruckten Leiterplatte 101 angeordnet, und
bestimmte Punkte auf den Stromzuführungselektroden sind mit Signalmustern
(Leiterbahnen) und/oder Masseanschlüssen verlötet.
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Das Antennenhalteteil 102 dient
als Halterung der ersten und zweiten Antennen 103 und 104, so
dass deren Strahlungselektroden von der gedruckten Leiterplatte 101 um
eine bestimmte Höhe beabstandet
sind. Die Form des Antennenhalteteils 102 ist nicht auf
eine bestimmte Form beschränkt.
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Weiter sind die ersten und zweiten
Antennen 103 und 104 jeweils auf eine solche Weise
implementiert, dass eine Metallplatte durch eine Presse so ausgebildet
ist, dass sie die oben beschriebene Strahlungselektrode 31,
den Schlitz 32, die Stromzuführungselektrode 33 und
die Anpassungselektrode 34 aufweist.
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Sogar bei der Mehrzweckantenne, die
in 10 gezeigt ist, sind
die Stromzuführungspunkte der
ersten und zweiten Antenne 103 und 104 variierbar,
um die Impedanz wie oben unter Bezugnahme auf 9 beschrieben einzustellen, so dass der
Einfluss durch die Interferenz zwischen den ersten und zweiten Antennen 103 und 104 minimiert
ist.
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Wie oben erläutert wurde, schafft die vorliegende
Erfindung eine drahtlose LAN-Antenne
und eine drahtlose LAN-Karte mit einer solchen Antenne, die auf
eine solche Weise ausgebildet ist, dass die Strahlungselektrode
und der offen liegende Stummel der Anpassungselektrode miteinander
verbunden sind auf der Basis eines Stromzuführungsteils, wodurch die extreme
Miniaturisierung und die hohe Leistung der Antenne realisiert werden.
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Ferner weist die vorliegende Erfindung
den Vorteil auf, dass, da die drahtlose LAN-Antenne die Impedanz-
und die Resonanzfrequenz der Antenne einstellen kann, indem lediglich
die Position des Stromzuführungspunkts
verändert
wird, ohne die Länge
der Elektroden zu variieren, die Antenneneigenschaften durch ein
einfaches Verfahren eingestellt werden können, wodurch sich die Herstellungskosten
für die
Antenne reduzieren.
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Ferner weist die vorliegende Erfindung
den Vorteil auf, dass die Struktur der Antenne frei variieren kann
von einer Antenne vom Monopoltyp zu einer Antenne vom Typ eines
invertierten F, indem lediglich ein Teil der Stromzuführungselektrode
an Masse gelegt wird, und die Antenneneigenschaften können einfach
eingestellt werden durch Einstellen des Abstands zwischen Stromzuführungs-
und Massepunkten und deren Positionen, so dass man problemlos mit
einem veränderten
Aufbau zurecht kommt.
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Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung für
Darstellungszwecke offenbart wurden, ist es für einen Fachmann auf diesem
Gebiet klar, dass vielfältige
Modifikationen, Ergänzungen
und Ersetzungen möglich
sind, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der sich aus
den Patentansprüchen
ergibt.