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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung gedruckte Antennen,
die in Verbindung mit Geräten
für die
Funkdatenkommunikation verwendet werden, und betrifft insbesondere
eine gedruckte Monopolantenne und Geräte, etwa WLAN-Geräte, Mobiltelefone
und dergleichen, die kompakte und effiziente Antennen erfordern.
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BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
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Gegenwärtig werden
große
Anstrengungen unternommen, um drahtlose Datenkommunikationsgeräte zu entwickeln,
die ein hohes Maß an
Zuverlässigkeit
bei geringen Kosten bieten. Ein wesentliches Problem in dieser Hinsicht
ist der Grad der Integration, mit der entsprechende Sende/Empfänger-Geräte hergestellt
werden können.
Während
für viele
Anwendungen, die Satelliten-Rundfunkdirektempfänger (DBS) und WLAN-Geräte, dies
auf Grund der Kosteneffizienz von großer Bedeutung ist, ist in anderen Anwendungen,
etwa Mobiltelefonen, tragbaren Radioempfängern und dergleichen eine
geringe Leistungsaufnahme ein vorrangiges Problem.
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Gegenwärtig konkurrieren
zwei wesentliche Architekturen für
Empfängergeräte auf dem
Markt, d. h. die sogenannte Direktumsetzungsarchitektur und die
sogenannte Superheterodyn-Architektur. Auf Grund des höheren Grades
an Integration und der Möglichkeit,
die Leistungsaufnahme zu verringern, scheint sich die Direktumwandlungsarchitektur
als die bevorzugte Schaltungstechnik im Vergleich zu der Superheterodyn-Architektur
durchzusetzen. Jedoch können
die durch das Verbessern der Schaltungstechnologie erreichten Vorteile – unabhängig von
der angewendeten Schaltungsarchitektur – nur bis zu einem Maße wirksam
werden, wie dies durch die Eigenschaften einer Antenne bestimmt
ist, die in dem Hochfrequenzmodul des Gerätes erforderlich ist, wobei
die Größe, die
Strahlungscharakteristik und die beteiligten Herstellungskosten
für die
Antenne ebenso wesentliche Kriterien sind, die einen großen Einfluss
auf den ökonomischen
Erfolg des drahtlosen Kommunikationsgerätes ausüben.
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In
einer typischen Funkanwendung, etwa einem Funkdatenkommunikationssystem
unter Anwendung eines LAN (Nahbereichsnetzwerk) können sich
typischerweise die relativen Positionen der kommunizierenden Geräte während eines
einzelnen Kommunikationsvorganges und/oder von Vorgang zu Vorgang ändern. Folglich
wurden effiziente Verfahren und Mittel entwickelt, um die Zuverlässigkeit
der Datenübertragung
selbst für
sich sehr stark ändernde Umgebungsbedingungen
zu verbessern, wie dies auf dem Gebiet der Datenkommunikation mit
Mobiltelefonen der Fall ist. Die Gesamtleistung der Funkgeräte ist jedoch
zu einem hohen Maße
von den Eigenschaften der Antenne bestimmt, die an der Eingangs/Ausgangsseite
des Gerätes
vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine Änderung der Orientierung des
Gerätes
deutlich die relative Orientierung der Polarisationsrichtung des
Senders in Bezug auf die des Empfängers ändern, was zu einer deutlichen
Reduzierung der Feldstärke
führen
kann, die in der Antenne des Empfängers aufgefangen wird. Beispielsweise
kann das Ändern
der Orientierung einer anfänglich horizontal
strahlenden Dipolantenne in die vertikale Orientierung zu einer
Reduzierung der von einer horizontal orientierten Empfangsantenne
erzeugten Spannung von ungefähr
20 dB führen.
Folglich ist für nicht
stationäre
Anwendungen in einem Funkdatenkommunikationssystem eine im Wesentlichen
isotrope Strahlungscharakteristik unabhängig von der Polarisationsrichtung
wünschenswert.
Andererseits ist im Hinblick auf den Tragekomfort und Benutzbarkeit der
Funkgeräte
es im Allgemeinen wünschenswert, dass
Antennen für
Funkdatenkommunikationssysteme möglichst
wenig Platz innerhalb des Gerätes
einnehmen, und im Wesentlichen Gestaltungsmodifizierungen in Form
von beispielsweise hervorstehenden Bereichen und dergleichen vermeiden.
Daher werden zunehmend Antennen bereitgestellt, die auf ein dielektrisches
Substrat aufgedruckt und mit der Ansteuer/Empfangs-Schaltung verbunden
sind, wobei in jüngsten
Entwicklungen die Antenne auf einem Bereich des gleichen Substrats
aufgedruckt ist, das auch die Systemschaltung trägt. Obwohl ein moderat kompakter
Antennenaufbau durch konventionelle gedruckte Antennen erreicht
wird, stellt es sich als schwierig heraus, eine sehr isotrope Charakteristik einer
Dipolantenne bereitzustellen, wenn diese auf eine Platine aufgedruckt
wird.
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Daher
werden große
Anstrengungen unternommen, um effiziente und kleine gedruckte Antennengestaltungsformen
mit einer gewünschten
isotropen Strahlungscharakteristik bereitzustellen. Häufig wird
eine Monopolgestaltung für
kleinvolumige Geräte
verwendet, da die Länge
des resonanten Pfades einer Monopolantenne lediglich gleich einem
Viertel der interessierenden Wellenlänge sein muss im Vergleich
zur halben Wellenlänge,
wie sie typi scherweise für
die Dipolantennen verwendet wird. Die Erdungsebene, die zum Erzeugen
der Spiegelströme
in einer Monopolarchitektur erforderlich ist, kann oft bereitgestellt
werden, ohne dass ungebührlich
viel Substratfläche
verbraucht wird, wodurch die Monopolantenne eine attraktive Lösung für kleine
Geräte
ist. In IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Band 51,
Nr. 9, September 2003, ist eine doppel-T-förmige Monopolantenne beschrieben,
wobei die Länge
der resonanten Wege so gewählt
ist, um einen Betrieb in zwei Bändern
bei 2.4 GHz bzw. 5.2 GHz zu ermöglichen.
Jedoch ist die Strahlungscharakteristik der Doppel-T-Antenne in
Bezug auf Anwendungen, die ein hohes Maß an Isotropie erfordern, nicht
diskutiert.
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Daher
besteht ein Bedarf für
eine gedruckte Monopolantenne, die eine hohe Leistungsfähigkeit
in Bezug auf eine gewünschte
räumliche
isotrope Strahlungscharakteristik aufweist, während eine Gestaltung mit geringen
Kosten und geringer Größe möglich ist.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen richtet sich in einer anschaulichen Ausführungsform
die vorliegende Erfindung an eine gedruckte Monopolantenne, ein
System aus Monopolantennen und Datenkommunikationsgeräte, wobei
eine verbesserte Strahlungscharakteristik erreicht wird, während die
Substratfläche,
die von der Monopolantenne bzw. den Antennen der vorliegenden Erfindung
eingenommen wird, reduziert ist und/oder an die Substratform angepasst
ist, wodurch ein verbessertes Leistungsverhalten im Vergleich zu konventionellen
Monopolgestaltungen bereitgestellt wird.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Monopolantenne ein Substrat
mit einer ersten Oberfläche und
einer gegenüberliegenden
zweiten Oberfläche und
einen länglichen
ersten resonanten Bereich, der auf der ersten Oberfläche ausgebildet
ist und eine erste Achse in einer Längsrichtung definiert. Ein zweiter
resonanter Bereich ist auf der ersten Oberfläche gebildet und besitzt ein
Mittelstück,
das eine zweite Achse definiert. Der zweite resonante Bereich umfasst
ferner ein erstes und ein zweites längliches Endstück, die
einen Winkel mit der zweiten Achse bilden, wobei der zweite resonante
Bereich sich von dem ersten resonanten Bereich erstreckt, wobei
die zweite Achse unter einem Winkel zu der ersten Achse angeordnet
ist. Die Antenne umfasst ferner eine Erdungsebene, die auf der zweiten
Oberfläche
gebildet ist.
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In
einer speziellen Ausführungsform
ist ein Rand jeweils des ersten und des zweiten Endstückes im
Wesentlichen parallel zu einem entsprechenden Rand des Substrats.
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Gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein gedrucktes Monopolantennensystem
ein Substrat mit gegenüberliegenden
Oberflächen.
Das System umfasst ferner eine erste Monopolantenne, die auf einer
der gegenüberliegenden
Oberflächen
ausgebildet ist und einen ersten länglichen resonanten Bereich
und einen zweiten resonanten Bereich, der sich von dem ersten länglichen
Bereich so erstreckt, um einen Winkel mit einer Achse zu bilden,
die sich entlang der Längsrichtung
des ersten resonanten Bereichs erstreckt, aufweist, wobei der zweite
resonante Bereich symmetrisch in Bezug auf die Achse ist. Das System
umfasst ferner eine zweite Monopolantenne, die auf einer der gegenüberliegenden
Oberflächen
gebildet ist und einen zweiten länglichen
Bereich aufweist, der eine zweite Achse definiert, die einen Winkel
mit der Achse bildet. Des weiteren ist eine erste Erdungsebene auf
der anderen der gegenüberliegenden
Oberflächen
ausgebildet, auf der die erste Monopolantenne gebildet ist. Schließlich ist
eine zweite Erdungsebene auf der anderen der gegenüberliegenden
Oberfläche,
auf der die zweite Monopolantenne gebildet ist, ausgebildet.
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Gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Datenkommunikationsgerät ein Substrat
mit einer ersten Oberfläche
und einer gegenüberliegenden zweiten
Oberfläche.
Das Gerät
umfasst ferner eine erste gedruckte Monopolantenne mit einem ersten länglichen
resonanten Bereich, der auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist, und eine
Achse in Längsrichtung
definiert. Die erste Antenne umfasst ferner einen zweiten resonanten
Bereich, der auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist und ein
Mittelstück
besitzt, das eine zweite Achse definiert. Das Mittelstück umfasst
auch ein erstes und ein zweites längliches Endstück, die
einen Winkel mit der zweiten Achse bilden, wobei der zweite resonante
Bereich sich von dem ersten resonanten Bereich so erstreckt, um
mit der zweiten Achse einen Winkel mit der Achse zu bilden. Die
erste Monopolantenne umfasst ferner eine Erdungsebene, die auf der
zweiten Oberfläche
des Substrats gebildet ist. Das Datenkommunikationsgerät weist
ferner eine Ansteuerschaltung, die auf dem Substrat ausgebildet
ist, auf, die mit der ersten gedruckten Monopolantenne verbunden
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird; es zeigen:
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1a bis 1b schematisch
diverse Ansichten einer gedruckten Monopolantenne gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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2 schematisch
ein Datenkommunikationsgerät
mit einem Monopolantennensystem entsprechend weiteren anschaulichen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLILERTE
BESCHREIBUNG
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den
Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen
offenbarten anschaulichen Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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1a zeigt
schematisch eine Draufsicht einer gedruckten Monopolantenne 100 gemäß einer anschaulichen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Antenne 100 umfasst ein
Substrat 101 mit einer ersten Oberfläche 102 und einer
zweiten Oberfläche 103,
die gegenüberliegend
zu der ersten Oberfläche 102 angeordnet
ist. Das Substrat 101 kann ein beliebiges geeignetes Substrat
repräsentieren,
etwa ein FR4-Substrat, das aus Glasfaserepoxidharz gebildet ist,
ein Substrat, das aus Polyimid hergestellt ist, und dergleichen.
Eine Dicke des Substrats 101 kann entsprechend den Entwurfserfordernissen
bestimmt werden und kann beispielsweise im Bereich von 0.5 mm bis
1.0 mm, beispielsweise bei 0.8 mm ± 0.1 mm liegen. In einer
speziellen Ausführungsform
ist das Substrat 101 aus einem Epoxidharz mit einer relativen
Permittivität
von ungefähr
4.4 hergestellt. Es sollte beachtet werden, dass das Substrat 101 darin
ausgebildete weitere Schichten einschließlich eines leitenden Materials,
etwa Kupfer, aufweisen kann, um eine erhöhte Entwurfsflexibilität bei der
Herstellung einer zusätzlichen
Schaltung auf dem Substrat 101 bereitzustellen.
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Die
Monopolantenne 100 umfasst ferner einen ersten länglichen
Bereich 104, der einen ersten resonanten Pfad der Antenne
bildet. Der erste längliche
Bereich 104 definiert eine Orientierung der Antenne 100 beispielsweise
mittels einer Achse 107, die sich entlang der Längsrichtung
des länglichen
Bereichs 104 erstreckt. Die Antenne 100 umfasst
ferner einen zweiten resonanten Bereich 110, der ein Mittelstück 108 und
entsprechende Endstücke 109 aufweist,
die mit dem Mittelstück 108 verbunden
sind. In einer speziellen Ausführungsform
ist die durch den ersten und den zweiten resonanten Bereich 104 und 110 definierte
Monopolantenne symmetrisch in Bezug auf die Achse 107.
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Die
Antenne 100 umfasst ferner eine Erdungsebene 111,
die auf der zweiten Oberfläche 103 gebildet
ist, wie dies durch die gestrichelten Linien in 1a angedeutet
ist. Des weiteren ist eine Speiseleitung 112 und ein entsprechender
Verbindungsbereich 113 auf der ersten Oberfläche 102 so
ausgebildet, dass diese mit der Erdungsebene 111 überlappen,
wodurch der Beginn des ersten resonanten Bereichs 104 definiert
wird.
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1b zeigt
schematisch einen Querschnitt entlang der Achse 107, wobei
die Erdungsebene 111, die auf der zweiten Oberfläche 103 gebildet
ist, mit der Speiseleitung 112 und dem Verbindungsbereich 113 überlappt.
Die leitenden Bereiche, die auf der ersten und der zweiten Oberfläche 102 und 103,
etwa der erste und zweite Bereich 104, 110 gebildet
sind, die Speiseleitung und der Verbindungsbereich 112, 113 sowie
die Erdungsebene 111 können
aus Kupfer hergestellt sein, wobei eine Schichtdicke 17.5 μm betragen
kann, die typischerweise bei der Herstellung von gedruckten Schaltungsplatinen
angewendet wird. Es sollte jedoch betont werden, dass eine andere
Kupferdicke verwendet werden kann, sowie andere Materialien und
Verbindungen, etwa Silber (Ar), Zinn (Sn) und dergleichen. Beispielsweise
können die
leitenden Bereich der Antenne 100 aus Silber ausgebildet
sein, oder Oberflächenbereiche
leitender Bereiche, die ursprünglich
aus Kupfer hergestellt sind, können
so behandelt werden, um eine Silberbeschichtung und dergleichen
zu empfangen.
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Wie
zuvor erläutert
ist, ist eine Monopolantenne typischerweise so gestaltet, dass sie
eine resonante Länge
aufweist, die im Wesentlichen einem Viertel der Wellenlänge der
interessierenden Frequenz entspricht. In dem vorliegenden Beispiel
kann die Monopolantenne 100 so ausgebildet sein, um vorzugsweise
in einem Frequenzbereich mit so ausgebildet sein, um vorzugsweise
in einem Frequenzbereich mit einer Mittenfrequenz von 1.2 GHz zu strahlen.
Somit beträgt
die Wellenlänge
der Mittenfrequenz ungefähr
240 mm, so dass eine Gesamtlänge des
ersten und des zweiten resonanten Pfads 104, 110 ungefähr 60 mm
beträgt.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Monopolantenne 100 in
einfacher Weise auf einen beliebigen erforderlichen Frequenzbereich
angepasst werden kann, etwa einen Bereich der bei ungefähr 2.45
GHz liegt, indem die Abmessungen des ersten und des zweiten resonanten
Bereichs 104, 110 entsprechend skaliert werden. Somit
kann in dem vorliegenden Beispiel eine Länge des ersten resonanten Bereichs 104,
die als 106 bezeichnet ist, zu ungefähr 22 mm gewählt werden,
wohingegen eine effektive Länge
des zweiten resonanten Bereichs 110, d. h. des Mittelstücks 108 und
der Endstücke 109,
zu ungefähr
40 mm festgelegt werden kann. Eine Breite 105 des ersten
resonanten Bereichs 104 kann so bestimmt werden, um eine
breite Leitung bereitzustellen, wodurch die Bandbreite der Antenne 100 eingestellt
werden kann, wie dies für
die spezifizierte Anwendung erforderlich ist. Beispielsweise führt die
Breite 105, wenn diese auf ungefähr 8 mm festgelegt wird, zu
einer Bandbreite von ungefähr 500
MHz, wenn diese für
ein Betriebsreflektionsdämpfungsmaß der Antenne 100 von
10 dB oder weniger definiert wird. Es sollte beachtet werden, dass die
gewünschte
Bandbreite in einfacher Weise eingestellt werden kann, indem die
Breite 105, die Dicke des leitenden Materials, etwa des
Kupfers, das für den
ersten und den zweiten resonanten Bereich 104, 110 verwendet
wird, und durch die Gestaltung des zweiten resonanten Bereichs 110 entsprechend
variiert werden. In einer speziellen Ausführungsform erstreckt sich das
Mittelstück 108 des
zweiten resonanten Bereichs 110 von dem ersten resonanten
Bereichs 104 in einer im Wesentlichen senkrechten Weise,
wohingegen die Endstücke 109 an
dem Mittelstück 108 unter
einem definierten Winkel in Bezug auf eine Längsachse 114 des Mittelstücks 108 angeschlossen
sind. In einer anschaulichen Ausführungsform verjüngen sich
die Endstücke 109 und
besitzen einen Rand 115, der sich im Wesentlichen parallel
in Bezug auf Ränder 116 des
Substrats 101 erstreckt. Da folglich die grundlegende Gestaltung
des zweiten resonanten Bereichs 110 eine Strahlungscharakteristik
mit verbesserter Isotropie sicherstellt, wird gleichzeitig eine
hohe räumliche
Effizienz trotz der relativ langen Wellenlänge erreicht, indem die resonanten Bereiche 104 und 110 an
einem Eckgebiet des Substrats 101 angeordnet werden können, ohne
dass im Wesentlichen Substratfläche
verschwendet wird, die nunmehr für
weitere Schaltungen und dergleichen verfügbar ist.
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In
einigen Ausführungsformen
kann die Monopolantenne 100 entsprechende Anschlussbereiche
(nicht gezeigt) aufweisen, um die Antenne 100 mit einer
Hochfrequenzschaltung beispielsweise mittels eines Oberflächenmontierungsprozesses
zu verbinden. Auf Grund der reduzierten Substratfläche, die
zur Ausbildung des ersten und des zweiten resonanten Bereichs 104, 110 erforderlich
ist, kann die Antenne 100 dann einfach auf eine entsprechende Leiterplatte
gesteckt werden, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Monopolantennen
hergestellt werden können, die
für eine
Vielzahl unterschiedlicher Mittenfrequenzen gestaltet sind. Da insbesondere
die Monopolantenne 100 wie sie in den 1a und 1b gezeigt ist,
keine Durchkontaktierungen erfordert, wird der Herstellungsprozess
vereinfacht und kann unter geringen Kosten bewerkstelligt werden.
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Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung der Antenne 100 beinhaltet
standardmäßige Photolithographie-
und Ätzverfahren,
die die Monopolantenne 100 zu einem bevorzugten Kandidaten
für eine kosteneffiziente
Massenproduktion machen.
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Mit
Bezug zu 2 werden nunmehr weitere anschauliche
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben, wobei eine
Monopolantenne, etwa die Antenne 100, verwendet wird.
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In 2 umfasst
ein Datenkommunikationsgerät 200,
beispielsweise eine WLAN-Karte für
einen Computer, ein Substrat 201, mit einer ersten Oberfläche 202 und
einer zweiten Oberfläche 203,
die gegenüberliegend
zu der ersten Oberfläche 202 angeordnet
ist. Ein Monopolantennensystem 250 ist auf dem Substrat 201 gebildet,
wobei das Antennensystem 250 eine erste Monopolantenne 250a und
eine zweite Monopolantenne 250b aufweisen kann. Die erste
und/oder die zweite Monopolantenne 250a und 250b besitzt
eine Konfiguration, wie sie mit Bezug zu den 1a und 1b beschrieben
ist. In einer speziellen Ausführungsform
besitzen die erste und die zweite Monopolantenne 250a, 250b im
Wesentlichen die gleiche Gestaltung und unterscheiden sich nur in ihren
Orientierungen, die durch eine Achse 207a und eine Achse 207b gekennzeichnet
sind. In einer anschaulichen Ausführungsform ist die erste Orientierung,
die durch die Achsen 207a repräsentiert ist, im Wesentlichen
senkrecht zu der zweiten Orientierung, die durch die Achse 207b vertreten
ist. In einer Ausführungsform
sind ein erster resonanter Bereich 204 und ein zweiter
resonanter Bereich 210a der ersten Antenne 205a auf
der ersten Oberfläche 202 ausgebildet,
und ein erster resonanter Bereich 204b und ein zweiter
resonanter Bereich 210b der zweiten Antenne 205b sind
ebenso auf der ersten Oberfläche 202 gebildet.
In anderen Ausführungsformen
können der
erste und der zweite resonante Bereich der ersten oder der zweiten
Antenne 205a, 205b auf der zweiten Oberfläche 203 gebildet
sein, wenn eine derartige Anordnung als geeignet im Hinblick auf
Herstellungs- und/oder Entwurfserfordernisse erachtet wird. Ferner
umfasst das Antennensystem 250 entsprechende erste und
zweite Erdungsebenen 211a und 211b, die auf einer
Oberfläche
ausgebildet sind, die der Oberfläche
gegenüberliegt,
auf der der erste und der zweite resonante Bereich der entsprechenden
Antennen ausgebildet sind.
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In
einer speziellen Ausführungsform
sind die erste und die zweite Erdungsebene 211a, 211b gemeinsam
auf der zweiten Oberfläche 203 gebildet, wodurch
eine zusammenhängende
Erdungsebene für
das Antennensystem 250 gebildet wird. Hinsichtlich der
Abmessungen der ersten und/oder der zweiten Antenne gelten die gleichen
Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu 1a beschrieben
sind. In einer Ausführungsform
können
die Konfiguration und die Abmessungen der ersten und der zweiten
Antenne 250a und 250b im Wesentlichen identisch
sein, wobei die unterschiedlichen Orientierungen 207a, 207b für eine verbesserte
isotrope Strahlungscharakteristik im Vergleich zu der einzelnen
Antenne 100 aus 1a sorgen.
In anderen Ausführungsformen
kann sich die zweite Antenne 250b beispielsweise in den Abmessungen
von der ersten Antenne 250a unterscheiden, wobei die Abmessungen
der zweiten Antenne so gewählt
werden können,
um einen Frequenzbereich abzudecken, der sich von jenem der ersten
Antenne 250a unterscheidet. Da beide Antennen eine moderat
ausgeprägte
isotrope Strahlungscharakteristik zeigen, kann ein ausreichendes
Betriebsverhalten für
beide Frequenzbereiche trotz der unterschiedlichen Orientierungen 207a, 207b erreicht
werden, wobei gleichzeitig eine räumlich äußerst effiziente Anordnung
erreicht wird, selbst wenn die beteiligten Frequenzen relativ klein
sind, etwa bei 1.2 GHz und 2.45 G Hz.
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Das
Datenkommunikationsgerät 200 kann ferner
eine Schalterschaltung 260 aufweisen, die mit einer Seite
mit entsprechenden Speiseleitungen 212a, 212b des
Antennensystems 250 verbunden ist, und die mit einer Ansteuer/Empfangs-Schaltung 270 verbunden
ist. Ferner kann in einer Ausführungsform
eine Komparatorschaltung 280 vorgesehen sein, die mit den
Speiseleitungen 212a, 212b und der Schalterschaltung 260 verbunden
ist. Die Komparatorschaltung 280 ist so ausgebildet, um
entsprechende Hochfrequenzsignale von der ersten und der zweiten
Antenne 250a, 250b zu empfangen, und die Größe der entsprechenden Pegel
dieser Signale zu identifizieren oder zumindest das Signal mit dem
höheren Pegel
zu erkennen. Die Schalterschaltung 260 kann so ausgestaltet
sein, um selektiv die Ansteuer/Empfangs-Schaltung 270 mit
einer der Speiseleitungen 212a, 212b zu verbinden.
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Während des
Betriebs des Datenkommunikationsgeräts 200 können die
Signalpegel auf den Speiseleitungen 212a, 212b kontinuierlich
oder in regelmäßiger Weise
mittels der Komparatorschaltung 280 überwacht werden, wobei diese
dann ein Ergebnis des Vergleichs an die Schalterschaltung 260 liefert,
die dann die Speiseleitung auswählen
kann, die den höheren
Signalpegel liefert. Somit kann die Ansteuer/Empfangs-Schaltung 270 dann
mit der Antenne verbunden werden, die einen erhöhten Signalpegel in Bezug auf
ein entferntes Gerät
liefert, mit welchem eine Datenkommunikationsleitung errichtet wird.
Somit kann auf Grund der unterschiedlichen Orientierungen 207a, 207b eine äußerst zuverlässige Verbindung
zu einem entfernten Gerät
errichtet werden, unabhängig
von der relativen Orientierung des Geräts 200 zu dem entfernten
Gerät,
da die unterschiedlichen Orientierungen der Antennen 250a, 250b ein
hohes Maß an
Empfindlichkeit in allen Richtungen gewährleistet, während die
Monopolgestaltung an sich nur eine geringe Empfindlichkeit auf eine Änderung
der Polarisation einer eintreffenden Strahlung aufweist. Zusätzlich liefert
die Anpassung der Antennengestaltung, insbesondere wenn die erste und
die zweite Antenne 250a, 250b im Wesentlichen die
gleiche Konfiguration aufweisen, an die Substratabmessungen eine
verbesserte Leistungsfähigkeit bei
reduzierter Substratfläche,
die zum Positionieren des Antennensystems 250 in dem Substrat 201 erforderlich
ist. Somit kann eine gemeinsame Schaltungsanordnung für die elektronischen
Komponenten, die die Schaltungen 270, 260 und 280 bilden,
und für
das Antennensystem 250 entworfen werden, wodurch die Herstellungskosten
deutlich reduziert werden. In anderen Ausführungsformen können individuelle
Antennen 100, wie sie in den 1a und 1b gezeigt
sind, einzeln bei geringen Kosten hergestellt werden und können dann
an einer Schaltungsplatine angebracht werden, wobei die Orientierung
und die Abmessungen der einzelnen Antennen entsprechend den Geräteerfordernissen
ausgewählt
werden können.
Beispielsweise können
zwei oder mehrere der Antennen, wie sie mit Bezug zu den 1a und 1b beschrieben
sind, auf einer gedruckten Schaltungsplatine montiert werden, vorzugsweise
an Randbereichen davon, um damit eine verbesserte isotrope Strahlungscharakteristik
und/oder den Betrieb bei zwei oder mehr unterschiedlichen Frequenzbändern zu
ermöglichen.
In ähnlicher
Weise kann in einer Ausführungsform
ein erstes Antennensystem, etwa das System 250, auf einer
Seite einer Schaltungsplatine gebildet werden, wohingegen ein zweites
Antennensystem mit der gleichen Konfiguration wie das System 250,
aber auf einen unterschiedlichen Frequenzbereich eingestellt, auf
der anderen Seite der Schaltungsplatine oder unmittelbar benachbart
zu dem ersten Antennensystem gebildet werden kann, wobei die zusätzliche
Schaltung ebenso auf dem gleichen Substrat hergestellt wird. Auf
diese Weise kann ein Zweibandbetrieb mit ausgezeichneten isotropen
Strahlungseigenschaften selbst für
moderat lange Wellenlängenbereiche
erreicht werden, wobei auf Grund der räumlich hohen effizienten Konfiguration
der vorliegenden Erfindung, ein Minimum an Substratfläche von
den Monopolantennensystemen eingenommen wird.
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Es
gilt also, die vorliegende Erfindung stellt eine gedruckte Monopolantennengestaltung
bereit, die eine hohe Leistungsfähigkeit
bei reduzierter Substratfläche
ermöglicht,
wobei zwei oder mehr einzelne Antennen in Eckengebieten eines Substrats
angeordnet werden können.
Die unterschiedliche Orientierung, die durch die unterschiedlichen
Substratpositionen der zwei oder mehreren einzelnen Antennen erreicht
wird, kann die isotrope Strahlungscharakteristik noch mehr verbessern.
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Weitere
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese
Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann
die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung
zu vermitteln. Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.