DE112010005220T5

DE112010005220T5 - Antennenvorrichtung und tragbare elektronische Vorrichtung, die solch eine Antennenvorrichtung aufweist

Info

Publication number: DE112010005220T5
Application number: DE112010005220T
Authority: DE
Inventors: Peter Lindberg; Stefan Irmscher
Original assignee: Laird Technologies AB
Current assignee: Laird Technologies AB
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2012-11-08
Also published as: US20120268330A1; WO2011095207A1

Abstract

Eine Antennenvorrichtung weist ein Schleifenbauteil (27) mit einer Länge (L1) auf, das eine Schleifenresonanz bei einer ersten Wellenlänge bereitstellt, wobei eine Resonanzfrequenz dieser Wellenlänge in einem gewünschten Frequenzband verwendet wird. Eine Kapazität (28) wird zwischen einer ersten Position (P1) auf dem Bauteil und Masse bereitgestellt, dadurch wird das Bauteil in eine erste und zweite Sektion (S1, S2) geteilt. Die zweite Sektion weist eine Induktivität auf, die von der Länge (L2) abhängt, und bildet mit der Kapazität eine Resonanzschaltung, welche das Bauteil veranlasst als ein Monopolbauteil bei der Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung zu funktionieren. Die erste Position (P1) und die Kapazität (28) werden so gewählt, dass die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung in dem gewünschten Frequenzband liegt. Die erste Position (P1) wird auch so gewählt, dass die Länge (L3) der ersten Sektion (S1) eine Monopolresonanz bei einer zweiten Wellenlänge, die eine Resonanzfrequenz bei der Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung aufweist, bereitstellt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Antennenvorrichtungen und genauer auf eine Antennenvorrichtung zur Verwendung in einer tragbaren Funkkommunikationsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Mobiltelefon. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine tragbare Funkkommunikationsvorrichtung, die solch eine Antennenvorrichtung aufweist.
Hintergrund
Interne Antennen werden seit einiger Zeit in tragbaren Funkkommunikationsvorrichtungen verwendet. Es gibt eine Anzahl von Vorteilen, die mit einem Verwenden von internen Antennen verbunden sind, von welchen erwähnt werden kann, dass sie klein und leicht sind, das sie geeignet macht für Anwendungen, wo Größe und Gewicht wichtig sind, wie zum Beispiel Mobiltelefonen.
Eine Art von häufig verwendeten Antennen in diesem Zusammenhang ist die PIF-Antenne (Planar Inverted F Antenna, PIFA), welche im Wesentlichen die ganze Vorrichtung als Strahler verwendet. Diese Antenne funktioniert gut und stellt eine gute Mehrbandfunktionalität bereit.
Jedoch kann es ein Problem geben, wenn eine tragbare Funkkommunikationsvorrichtung oder ein Endgerät, welche diese Art von Antenne aufweisen, durch eine Person mit einer Hörgeräteeinrichtung benutzt wird. Es könnte eine Interferenz in dieser Hörgeräteeinrichtung geben, die durch solch eine Antenne verursacht wird. Deswegen gibt es in einigen Ländern eine sogenannte Hörgerätekompatibilität(Hearing Aid Compatibility, HAC)-Anforderung. Dies verkompliziert die Verwendung der PIFA Antenne. Um diese Anforderung zu erfüllen, sind Forschungen für alternative Antennen gemacht worden.
Eine Antenne, die verheißungsvoll ist, ist die Rahmenantenne. Ein Grund dafür ist, dass diese Antenne bei einigen Frequenzen nicht das ganze Endgerät als Strahler benutzt und deswegen ist es möglich, die Antenne weit von dem Ende des Endgeräts zu platzieren, das beabsichtigt ist einem Hörgerät gegenüberzustehen, und dabei eine Interferenzreduzierung zu erhalten.
Jedoch gibt es ein Problem mit dieser Art von Antenne und das ist die abgedeckte Bandbreite. Heutige Antennen zur Verwendung in Mobilkommunikation, wie Long-Term-Evolution (LTE), müssen eine Anzahl von breiten Frequenzbändern abdecken, wo ein erstes Band sich um 900 MHz und ein zweites Band sich zwischen 1710 und 2170 MHz befindet. Die Rahmenantenne hat Probleme in der Lage zu sein das sehr breite zweite Band abzudecken.
Es besteht deswegen ein Bedarf zum Bereitstellen einer Rahmenantenne, die eine bessere Breitbandkapazität hat, zum Beispiel wenn beim Abdecken eines ersten niedrigeren Bandes einer mittleren Breite zusammen mit einem zweiten höheren Band einer höheren Breite.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine interne Antennenvorrichtung zur Verwendung in einer tragbaren Funkkommunikationsvorrichtung bereitzustellen, welche eine Rahmenantenne mit guten Breitbandeigenschaften bereitstellt.
Die Erfindung basiert auf der Realisierung, dass ein gewünschtes Breitband durch ein Rahmenantennenbauteil abgedeckt werden kann durch bloßes Verbinden einer Kapazität mit dem Masse-Ende des Rahmenantennenbauteils. Mit einer guten Wahl des Verbindungpunkts auf dem Rahmenantennenbauteil und der Kapazität, ist es möglich das Rahmenantennenbauteil als ein Monopolbauteil in einem Frequenzbereich innerhalb des gewünschten Bandes funktionieren zu lassen und dadurch eine weitere Resonanz zu erhalten, um das gewünschte Band abzudecken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Antennenvorrichtung zum Betrieb in dem mindestens einen gewünschten Betriebsfrequenzband bereitgestellt, wobei die Antennenvorrichtung aufweist:
ein Schleifenbauteil, das ein Einspeisungsende zum Verbinden mit einer Funkkommunikationsschaltung und ein Masse-Ende zum Verbinden mit Masse aufweist, wobei die Länge des Schleifenbauteils zwischen dem Einspeisungsende und dem Masse-Ende ausgewählt wird, um eine Schleifenresonanz bei einer ersten Wellenlänge bereitzustellen, wo eine Resonanzfrequenz, die mit dieser ersten Wellenlänge assoziiert ist, eine Grundresonanzfrequenz zum Bereitstellen einer Abdeckung des gewünschten Frequenzbands wird, und
eine erste Kapazität, die zwischen einer ersten Position auf dem Schleifenbauteil und Masse bereitgestellt wird, dadurch wird das Schleifenbauteil in eine erste Sektion, die sich zwischen dem Einspeisungsende und der ersten Position erstreckt, und in eine zweite Sektion, die sich zwischen der ersten Position und dem Masse-Ende erstreckt, geteilt,
wobei

– die zweite Sektion abhängig von der Länge eine Induktivität aufweist, die Induktivität zusammen mit der ersten Kapazität eine Resonanzschaltung bildet, wobei die Resonanzschaltung eine Resonanzfrequenz aufweist, die das Schleifenbauteil veranlasst als ein Monopolbauteil in einem Frequenzbereich zu funktionieren, wo die erste Position und die erste Kapazität für den Frequenzbereich ausgewählt werden, um in dem gewünschten Frequenzband zu liegen, und
– die erste Position gewählt wird, um der ersten Sektion eine Länge zu geben, die dem Schleifenbauteil eine Monopolresonanz bei einer zweiten Wellenlänge bereitstellt, wobei die zweite Wellenlänge so gewählt wird, dass eine Resonanzfrequenz, die mit dieser zweiten Wellenlänge assoziiert ist, innerhalb des Frequenzbereichs liegt, um eine erste unterstützende Resonanzfrequenz bereitzustellen, welche bei der Abdeckung des gewünschten Frequenzbands unterstützt.

Die Erfindung ist auch auf eine tragbare Funkkommunikationsvorrichtung gerichtet, die in ihrem Inneren solch eine Antennenvorrichtung, eine Masseplatte und eine Funkkommunikationsschaltung, die mit der Antennenvorrichtung verbunden ist, aufweist.
Die Antennenvorrichtung gemäß der Erfindung stellt einen Betrieb mit guter Performance durch ein breites Frequenzband bereit. Dies wird weiterhin mit einem Minimum an Komponenten und Bauteilen bewerkstelligt, was die Antennenvorrichtung ökonomisch und einfach herstellbar macht. Die Größe kann auch weiterhin klein sein.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Der hier verwendete Begriff ”Grundresonanzfrequenz” soll eine Resonanzfrequenz bedeuten, welche als ein Grundbaustein verwendet wird, wenn eine Abdeckung eines gewünschten Frequenzbands bereitgestellt wird.
Der Begriff ”unterstützende Resonanzfrequenz” soll eine Resonanzfrequenz bedeuten, die als ein weiterer Baustein verwendet wird, die zu einer Grundresonanzfrequenz hinzugefügt wird zum Bereitstellen einer Abdeckung des gewünschten Frequenzbands.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Frontansicht einer veranschaulichenden tragbaren Funkkommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 eine Schnittansicht der tragbaren elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 schematisch eine allgemeine Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Variante der Erfindung zusammen mit einer Masseplatte und einer Funkkommunikationsschaltung zeigt,
4 schematisch eine erste Ausführungsform der Antennenvorrichtung gemäß der ersten Variante zusammen mit einer Masseplatte und einer Funkkommunikationsschaltung zeigt;
5 eine durch die Antennenvorrichtung gebildete Resonanzschaltung zeigt,
6 schematisch ein Rückwärtsverlustdiagramm für die Antennenvorrichtung gemäß der ersten Variante zeigt;
7 schematisch eine zweite Ausführungsform der Antennenvorrichtung gemäß der ersten Variante zusammen mit einer Masseplatte und einer Funkkommunikationsschaltung zeigt;
8 schematisch eine dritte Ausführungsform der Antennenvorrichtung gemäß der ersten Variante zusammen mit einer Masseplatte und einer Funkkommunikationsschaltung zeigt, und
9 schematisch eine allgemeine Antennenvorrichtung gemäß einer zweiten Variante der Erfindung zusammen mit einer Masseplatte und einer Funkkommunikationsschaltung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer Antennenvorrichtung und einer tragbaren Funkkommunikationsvorrichtung gemäß der Erfindung gegeben werden. In der Beschreibung sind zum Zwecke einer Erläuterung und nicht zur Beschränkung spezifische Details herausgestellt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Jedoch wird es dem Fachmann offensichtlich werden, dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen benutzt werden kann, die von diesen spezifischen Details abweichen. In anderen Fällen sind detaillierte Beschreibungen von wohlbekannten Einheiten, Funktionseinheiten und Schaltungen weggelassen, so dass sie nicht die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit unnötigen Details verdecken.
Die Erfindung ist im Allgemeinen auf eine Antennenvorrichtung und eine tragbare Funkkommunikationsvorrichtung gerichtet, die eine Antennenvorrichtung aufweist, wo von der Antennenvorrichtung angenommen werden kann, dass sie Funksignale in einem ersten und einem zweiten Betriebsfrequenzband empfängt.
1 zeigt eine Frontansicht einer tragbaren Funkkommunikationsvorrichtung 10 wie zum Beispiel ein Mobiltelefon. Die tragbare Funkkommunikationsvorrichtung 10 kann jedoch eine andere Art von Vorrichtung sein, wie zum Beispiel ein Laptop Computer, ein Palmtop Computer oder ein elektronischer Organizer, wie zum Beispiel ein persönlicher digitaler Assistent (PDA). Die Vorrichtung 10 wird als ein Beispiel, mit einem Lautsprecher 12, der nahe an einem oberen Ende der Vorrichtung platziert ist, einem Tastenfeld 14, das nahe an einem unteren Ende der Vorrichtung platziert ist, und einer Anzeige 16 zwischen dem Lautsprecher 12 und dem Tastenfeld 14 bereitgestellt. Diese sind hier auf dem Gehäuse der Vorrichtung 10 bereitgestellt. Es sollte jedoch realisiert werden, dass die Vorrichtung genauso ohne eine Anzeige, einen Lautsprecher und/oder ein Tastenfeld bereitgestellt werden kann. Die Vorrichtung 10 wird auch mit mindestens einer Antenne bereitgestellt. Jedoch sind alle Antennen innerhalb der Vorrichtung, d. h. in dem Inneren der Vorrichtung, bereitgestellt.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung 10, welche ein Querschnitt durch das Gehäuse 18 ist. Auf dem Gehäuse ist der Lautsprecher 12 angegeben. Um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, sind nur für das Verständnis der vorliegenden Erfindung relevante Bauteile enthalten. Somit ist hier eine Anzahl von Einheiten in der Vorrichtung weggelassen worden, wie zum Beispiel die Anzeige und das Tastenfeld, die in 1 gezeigt sind. Die Vorrichtung 10 enthält hier eine Leiterplatte 20, auf welcher eine Antennenvorrichtung 22 gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist. Auf der Leiterplatte 20 gibt es weiterhin eine Funkkommunikationsschaltung 24, hier die eine zellulare Funkkommunikationsschaltung, welche zum Beispiel verwendet werden kann, um in zumindest zwei getrennten Frequenzbändern zu kommunizieren. Die Leiterplatte 20, welche eine Mehrschicht-PCB (gedruckte Leiterplatte) sein kann, enthält weiterhin eine Masseplatte (nicht dargestellt), welche zusammen mit der Antennenvorrichtung 22 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
In 2 ist die Antennenvorrichtung dargestellt als auf der Leiterplatte platziert zu sein. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass sie Bauteile enthalten kann, wie ein strahlendes und/oder Strahlung empfangendes Bauteil, das sich über diese Leiterplatte hinaus erstreckt, oder selbst außerhalb dieser Leiterplatte bereitgestellt wird. Es kann zum Beispiel um eine Kante der Leiterplatte herum gefaltet sein, oder außerhalb der Leiterplatte platziert sein.
Wie gesehen werden kann, ist die Antennenvorrichtung 22 so weit wie möglich weg von dem Lautsprecher platziert. Der Grund dafür ist, dass dann Interferenz, die von ihr auf einem Hörgerät verursacht wird, minimal ist, welches beim Erfüllen der für die tragbaren Funkkommunikationsvorrichtung gestellten HAC-Anforderungen hilft.
Es gibt zwei allgemeine Varianten der vorliegenden Erfindung. Gemäß der ersten Variante weist die Antennenvorrichtung ein Schleifenbauteil zusammen mit zwei Kapazitäten auf. Entsprechend der zweiten Variante weist die Antennenvorrichtung ein Schleifenbauteil zusammen mit nur einer Kapazität auf, einer Kapazität nahe einem Masse-Ende des Schleifenbauteils.
Jetzt wird eine Anzahl von Ausführungsformen der Erfindung offenbart werden, die alle auf der ersten Variante der Erfindung basieren.
3 zeigt schematisch eine allgemeine Antennenvorrichtung gemäß der ersten Variante der Erfindung zusammen mit einer Masseplatte 26 auf der Leiterplatte 20. Auf der Leiterplatte wird weiterhin die Funkkommunikationsschaltung 24 bereitgestellt genauso wie ein strahlendes und/oder Strahlung empfangendes Bauteil 27. Dieses Bauteil hat hier ein erstes Ende, ein Einspeisungsende, das mit der Funkkommunikationsschaltung 24 unter Verwendung des Einspeisungsleiters verbunden ist, und ein zweites Ende, ein Masse-Ende, das mit der Masseplatte 26 verbunden ist. Auf der Leiterplatte ist die Funkkommunikationsschaltung 24 über der Masseplatte platziert. Der Einspeisungsleiter befindet sich nicht in Kontakt mit dieser Masseplatte, welche in der Zeichnung als ein Kanal gezeigt ist, der auf der Leiterplatte durch die Masseplatte bereitgestellt ist, wo die Verbindung bereitgestellt wird. Normalerweise kann diese Verbindung durch die Verwendung eines Koaxialkabels oder einer Mikrostreifenleitung bereitgestellt werden. Die Masseplatte wird normalerweise nicht solch einen Kanal enthalten. Die Masseplatte und Verbindung ist nur in dieser Weise dargestellt, um deutlich zu zeigen, dass das Einspeisungsende nicht mit Masse verbunden ist.
Das strahlende und/oder Strahlung empfangende Bauteil 27 ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schleifenbauteil. Die Antennenvorrichtung 22 gemäß der ersten Variante der Erfindung enthält dieses Schleifenbauteil 27 zusammen mit einer ersten C₁ und einer zweiten Kapazität C₂, die beide zwischen dem Schleifenbauteil 27 und der Masse bereitgestellt werden. Das Schleifenbauteil 27 weist somit ein erstes Ende, ein Einspeisungsende, auf, das mit der Funkkommunikationsschaltung 24 verbunden wird und dann in einer Schleife zu einem Masse-Ende verläuft, welches mit der Masseplatte 26 verbunden wird. Diese Schleife ist hier als elliptische offenbart. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass die Schleife jede geeignete Form aufweisen kann, so lange das Einspeisungsende mit der Funkkommunikationsschaltung 24 verbunden wird und das Masse-Ende mit Masse verbunden wird. Das Einspeisungsende wird weiterhin nur mit der Funkkommunikationsschaltung zum Empfangen von Funksignalen verbunden. Es gibt an diesem Ende keine Erdung wie für ein PIF-Antennen-(Planar Inverted F Antenna, PIFA)-Bauteil.
Die Kapazitäten C₁ und C₂ können in unterschiedlichen Weisen bereitgestellt werden und deswegen sind sie in 3 als Kästchen, die das Symbol eines Kondensators enthalten, angegeben. Die erste Kapazität C₁ ist hier zwischen dem Schleifenbauteil 27 und der Masse 26 nahe an dem Masse-Ende bereitgestellt, während die zweite Kapazität C₂ zwischen dem Schleifenbauteil und der Masse 26 nahe dem Einspeisungsende bereitgestellt ist.
4 zeigt schematisch die Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Hier weist das Schleifenbauteil 27 dieselbe Form wie in 3 auf. Die Funkkommunikationsschaltung 24 ist als eine Wechselspannungsquelle dargestellt. Die erste und die zweite Kapazität C₁ und C₂ sind hier als diskrete Kondensatorkomponenten bereitgestellt und sind deshalb als gebräuchliche Kondensatorsymbole offenbart. Es gibt hier eine erste Komponente 28, welche die erste Kapazität C₁ bereitstellt, und eine zweite Komponente 30, welche die zweite Kapazität C₂ bereitstellt. Die Zeichnung zeigt weiterhin, dass das Schleifenbauteil 27 eine Länge L₁ von dem Einspeisungs- bis zum Masse-Ende aufweist, und dass der erste Kondensator 28 zwischen einer ersten Position P₁ auf dem Schleifenbauteil 27 und der Masse verbunden ist. Das bedeutet, dass die erste Kapazität C₁ zwischen der Position P₁ auf dem Schleifenbauteil und der Masse bereitgestellt wird. Durch diese erste Position P₁ wird das Schleifenbauteil weiterhin in zwei Sektionen geteilt, einer ersten Sektion S₁ und einer zweiten Sektion S₂, wo sich die erste Sektion S₁ zwischen dem Einspeisungsende und der ersten Position P₁ erstreckt und sich die zweite Sektion S₂ zwischen der ersten Position P₁ und dem Masse-Ende erstreckt. Die erste Sektion weist weiterhin eine Länge L₃ auf, während die zweite Sektion eine Länge L₂ aufweist.
Das Funktionieren der Antennenvorrichtung gemäß der ersten Variante der Erfindung wird jetzt beschrieben werden, mit Bezug, der auch auf 5 gemacht wird, welche eine Resonanzschaltung, die durch die Antennenvorrichtung gebildet wird, und auf 6 zeigt, welche schematisch ein Rückwärtsverlustdiagramm für die Antennenvorrichtung gemäß der ersten Variante zeigt.
Die Länge L₁ des Schleifenbauteils 27, welche auch der Umfang der Schleife ist, wird hier gewählt, um Schleifenresonanz bei einer ersten Grundfrequenz f₁₀ in einem ersten Frequenzband B₁ und bei einer ersten Oberwellenfrequenz f₁₁ in einem zweiten Frequenzband B₂ bereitzustellen. Das erste Frequenzband kann hier das 900 MHz Frequenzband sein, während das zweite Frequenzband das 1710 bis 2170 MHz Band sein kann. Das erste Band ist hier ein niedrigeres Band einer mittleren Breite, während das zweite Band B₂ ein höheres Band von höherer Breite ist. Das Schleifenbauteil weist auch eine zweite Oberwellenfrequenz f₁₂ auf. Die zweite Oberwellenfrequenz ist hier die Oberwellenfrequenz zweiter Ordnung. Diese letztere Frequenz wird weiterhin außerhalb und auch über dem zweiten Frequenzband bereitgestellt. Sie kann zum Beispiel bei ungefähr 2400 MHz liegen.
Für eine erste Wellenlänge λ₁, bei welcher diese Schleifenresonanz auftritt, wird die erste Grundfrequenz f₁₀ bei λ₁/2 bereitgestellt, die Oberwellenfrequenz der ersten Ordnung f₁₁ wird bei λ₁ und die Oberwellenfrequenz der zweiten Ordnung f₁₂ bei 3λ₁/2 bereitgestellt. Diese Frequenzen werden angewendet, wenn das Schleifenbauteil in einem Rahmenantennen-Modus arbeitet. L₁ wird dann gewählt um λ₁/2 zu sein. Alle diese Frequenzen sind somit Frequenzen, die mit dieser ersten Wellenlänge assoziiert sind. Daraus kann es verstanden werden, dass die Länge L₁ des Schleifenbauteils ausgewählt wird, um Schleifenresonanz bei dieser ersten Wellenlänge bereitzustellen. Eine dieser Resonanzfrequenzen wird weiterhin ausgewählt, um eine Grundresonanzfrequenz zu sein. Eine Grundresonanzfrequenz ist eine Frequenz, welche als ein Grundbaustein zu verwenden ist, um ein gewünschtes Frequenzband abzudecken. Zu dieser Grundresonanzfrequenz werden dann eine oder mehrere unterstützende Resonanzfrequenzen zum Bereitstellen der Frequenzbandabdeckung hinzugefügt. In dem hierin gegebenen Beispiel ist das zweite Frequenzband B₂ dieses gewünschte Frequenzband und die Oberwelle der ersten Ordnung der ersten Wellenlänge ist die Grundresonanzfrequenz. In der ersten Variante der Erfindung gibt es zwei unterstützende Resonanzfrequenzen, während in der zweiten Variante der Erfindung es nur eine unterstützende Resonanzfrequenz gibt. In dieser ersten Variante der Erfindung wird die Oberwelle der zweiten Ordnung, die mit der ersten Wellenlänge assoziiert ist, verwendet zum Bereitstellen einer solchen unterstützenden Resonanzfrequenz.
Die oben beschriebene Grundfrequenz stellt eine ausreichende Abdeckung des ersten Bandes B₁ bereit. Jedoch ist die Oberwellenfrequenz der ersten Ordnung nicht in der Lage das zweite Band B₂ durch sich selbst abzudecken. Etwas muss dafür getan werden.
Durch Platzieren der ersten Kapazität C₁ an der ersten Position P₁ wird das Schleifenbauteil in die erste und die zweite Sektion S₁ und S₂ geteilt, wobei die zweite Sektion eine Länge L₂ aufweist und die erste Sektion S₁ eine Länge L₃ aufweist. Das Schleifenbauteil 27 wird somit in eine erste Sektion S₁, die sich zwischen dem Einspeisungsende und der ersten Position P₁ erstreckt, und einer zweiten Sektion S₂, die sich zwischen der ersten Position P₁ und dem Masse-Ende erstreckt, geteilt. Die zweite Sektion S₂ weist eine Induktivität L_L2 auf, die von der Länge L₂ abhängt. Dies bedeutet weiterhin, dass, wenn die erste Kapazität C₁ und das Masse-Ende der Schleife mit Masse verbunden werden, eine Resonanzschaltung erzeugt wird, die aus der ersten Kapazität C₁ und der Induktivität L_L2 der zweiten Sektion S2 des Schleifenbauteils 27 hergestellt wird.
Diese Resonanzschaltung weist eine Resonanzfrequenz f_rc auf, die bestimmt wird durch (2π·SQR(L_L1C₁))^–1.
Die Resonanzschaltung stellt deswegen eine Resonanz in einem Frequenzbereich bereit, der die Resonanzfrequenz f_rc abdeckt. In diesem Bereich wird das Funktionieren des Schleifenbauteils 27 geändert. Das bedeutet, dass in diesem Bereich das Schleifenbauteil 27 nicht länger arbeitet, als ob das zweite Ende geerdet ist. Stattdessen arbeitet es als ein Monopolbauteil mit offenem Ende. Es arbeitet hier in einem Monopolmodus, wo es hier als ein langes Monopolelement arbeiten kann. Genauer ist es tatsächlich die erste Sektion S₁ des Bauteils 27, das als ein Monopolbauteil arbeitet.
Gemäß der Erfindung werden die erste Position P₁ und die erste Kapazität C₁ für die Resonanzfrequenz f_rc der Resonanzschaltung ausgewählt, um in dem gewünschten Frequenzband zu liegen, d. h. um hier in dem zweiten Frequenzband B₂ zu liegen.
Gemäß der Erfindung wird die Länge L₃ dieser ersten Sektion dann zum Bereitstellen einer weiteren Resonanz ausgewählt. Die erste Position P₁ wird somit ausgewählt, um der ersten Sektion S₁ eine Länge L₃ zu geben, um das Schleifenbauteil mit einer Monopolresonanz bei einer weiteren Frequenz bereitzustellen, und hier ist diese weitere Frequenz in dem zweiten Frequenzband B₂.
Für eine zweite Wellenlänge λ₂, die mit dieser Monopolresonanz assoziiert ist, wird die erste Grundfrequenz f₂₀ bei λ₂/4 bereitgestellt, die Oberwellenfrequenz der ersten Ordnung f₂₁ wird bei λ₂/2 bereitgestellt, und die Oberwellenfrequenz der zweiten Ordnung f₂₂ wird bei 3λ₂/4 bereitgestellt. Die Länge L₃ wird in dieser zweiten Ausführungsform ausgewählt, um mit λ₂/4 zu korrespondieren. Falls dann eine dieser Frequenzen f₂₀, f₂₁ oder f₂₂ in dem Frequenzbereich der Resonanzschaltung liegt, wird das Schleifenbauteil eine weitere Resonanz, eine Monopolresonanz, bei dieser Frequenz aufweisen. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Frequenz, die ausgewählt wird, um innerhalb des Frequenzbereichs zu liegen, die Oberwellenfrequenz der zweiten Ordnung f₂₂.
Es kann dadurch gesehen werden, das die erste Position P₁ ausgewählt wird, um der ersten Sektion S₁ eine Länge L₃ zu geben, die das Schleifenbauteil mit einer Monopolresonanz bei einer zweiten Wellenlänge λ₂ bereitstellt, wobei die zweite Wellenlänge λ₂ so ausgewählt wird, dass eine Resonanzfrequenz, hier die zweite Oberwellenfrequenz f₂₂, die mit dieser zweiten Wellenlänge assoziiert ist, innerhalb des Frequenzbereichs der Resonanzschaltung liegt. Auf diese Weise wird eine erste unterstützende Resonanzfrequenz bereitgestellt, wobei in diesem Beispiel die erste unterstützende Frequenz die zweite Oberwellenfrequenz f₂₂ ist. Diese erste unterstützende Resonanzfrequenz unterstützt dabei die Grundresonanzfrequenz f₁₁ bei der Abdeckung des gewünschten Frequenzbandes. Leicht unterschiedlich gesetzt, wird die Position des ersten Punkts P₁ auf dem Schleifenbauteil 27, und dadurch auch die Länge L₃ für die Monopol-Oberwellen-Resonanzfrequenz der zweiten Ordnung f₂₂ der ersten Sektion S₁ gewählt, um in dem Frequenzbereich zu liegen, wo die Resonanzschaltung mitschwingt. In dieser Ausführungsform wird diese erste unterstützende Resonanzfrequenz f₂₂ weiterhin gesetzt, um gleich der Resonanzfrequenz f_rc der Resonanzschaltung zu sein.
Diese erste unterstützende Frequenz wird hier weiterhin so gewählt, dass sie in dem zweiten Band B₂ angrenzend zu einer Schleifenresonanzfrequenz liegt, d. h. eine Resonanzfrequenz, die mit der ersten Wellenlänge assoziiert wird und somit die Abdeckung des zweiten Bandes B₂ verbessert wird. Die Länge der ersten Sektion ist somit gewählt, um die erste unterstützende Resonanzfrequenz nahe an einer Schleifenresonanzfrequenz, die mit der ersten Wellenlänge assoziiert ist, in dem gewünschten Frequenzband bereitzustellen.
Auf diese Weise wird verbesserte Breitbandabdeckung in dem zweiten Band B₂ erhalten.
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Abdeckung selbst weiterhin durch die Verwendung der zweiten Kapazität C₂ verbessert. Wie oben erwähnt liegt die Oberwellenfrequenz der zweiten Ordnung f₁₂ des Grundschleifenbauteils außerhalb des zweiten Bandes B₂. Gemäß der ersten Variante der Erfindung wird diese Frequenz durch die Verwendung der zweiten Kapazität C₂ so verschoben, dass sie in dem zweiten Band B₂ erscheinen wird. Das bedeutet, dass in dem vorliegenden Beispiel die zweite Kapazität C₂ gewählt wird, um einen Wert zu haben, der die Oberwellenfrequenz der zweiten Ordnung veranlasst, um in das zweite Band B₂ hinein verschoben zu werden.
Der Wert der zweiten Kapazität C₂ wird somit gewählt, um eine Verschiebung der Oberwellenfrequenz der zweiten Ordnung f₁₂ in das zweite Frequenzband hinein bereitzustellen. Auf diese Weise wird diese Frequenz zu einer zweiten unterstützenden Resonanzfrequenz gemacht, die bei der Abdeckung des gewünschten Frequenzbandes unterstützt.
Die zweite Kapazität wird hier weiterhin so gewählt, dass die zweite unterstützende Resonanzfrequenz verschoben wird, um angrenzend an zumindest einer anderen Resonanzfrequenz, die zu der Abdeckung des gewünschten Frequenzbandes beiträgt, zu liegen, in diesem Beispiel angrenzend entweder an der Grundresonanzfrequenz oder der ersten unterstützenden Resonanzfrequenz.
In der ersten Variante der Erfindung wird sie verschoben, um angrenzend an beiden zu liegen, durch ein Verschieben, um zwischen der ersten Oberwellenfrequenz der Schleifenresonanz und der ersten Oberwellenfrequenz der Monopolresonanz zu liegen. Somit werden in diesem Beispiel die erste Position P₁ und die erste und die zweite Kapazität C₁ und C₂ so gewählt, dass die zweite unterstützende Resonanzfrequenz zwischen der Grundresonanzfrequenz und der ersten unterstützenden Resonanzfrequenz platziert wird. Dies kann in 6 gesehen werden.
In dieser Weise ist es möglich ein sehr breites zweites Band mit einer beschränkten Anzahl an Komponenten bereitzustellen. Dies bedeutet auch, dass die Antennenvorrichtung einfach herzustellen ist und die Produktionskosten niedrig sind. Die Antennenvorrichtung kann auch klein gehalten werden.
Hier sollte auch erwähnt werden, dass es möglich ist zu variieren, welche Resonanz neben welcher zu liegen hat. Es ist zum Beispiel möglich, dass die erste unterstützende Resonanzfrequenz in der Mitte des Bandes bereitgestellt wird genauso wie ein Bereitstellen der Grundresonanzfrequenz in der Mitte. Es ist weiterhin möglich andere Frequenzen zu wählen, die mit der ersten und der zweiten Wellenlänge assoziiert sind, um als unterstützende Resonanzfrequenzen verwendet zu werden, zum Beispiel Oberwellen-Resonanzfrequenzen von anderen Ordnungen. Die Grundresonanzfrequenz kann deswegen auch eine andere Oberwellenfrequenz als die der ersten Ordnung sein. Es kann auch eine Grundfrequenz sein wie es die erste unterstützende Resonanzfrequenz sein kann. Daher kann es verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht die Abdeckung des oben genannten ersten Frequenzbandes erfordert. Es kann deshalb nur ein Band abgedeckt werden. Die Erfindung ist weiterhin nicht auf die zwei oben beschriebenen spezifischen Bänder beschränkt, sondern sie kann auf irgendwelche Frequenzbänder angewendet werden.
Wie oben erwähnt kann die erste und die zweite Kapazität in unterschiedlichen Weisen bereitgestellt werden. In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die in 7 dargestellt ist, kann sie als Platten 32 und 34, die an das Schleifenbauteil 27 an den Positionen P₁ und P₂ angefügt sind, bereitgestellt werden, wobei sich die Platten zu der Masseplatte 26 hin erstrecken. Die Kapazitäten C₁ und C₂ werden dann bestimmt durch die Breiten dieser Platten und den Abstand zwischen den Platten und der Masseplatte.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung können sie auch durch ein Biegen des Schleifenaufbaus bereitgestellt werden, wie es in 8 gesehen werden kann. Ein Teil 36, 38 des Schleifenbauteils 27 an jedem Ende ist somit bei einem Abstand von der Masseplatte platziert, wo die Breite des Teils und der Abstand zu der Masseplatte die Kapazität bestimmt.
In den Zeichnungen sind die erste und die zweite Kapazität dargestellt als symmetrisch auf zwei Seiten der Mitte des Schleifenbauteils bereitgestellt. Es sollte bemerkt werden, dass dies in keinem Fall irgendeine Anforderung ist. Es sollte weiterhin verstanden werden, dass die Realisierung einer ersten Kapazität gemäß irgendeiner der oben erwähnten Ausführungsformen mit der Realisierung der zweiten Kapazität gemäß irgendeiner der anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
Es sollte auch bekannt sein, dass gemäß einer zweiten Variante der Erfindung die vorliegende Erfindung ohne ein Verschieben der zweiten Oberwellenfrequenz der Schleifenresonanz realisiert werden kann. Dann kann selbstverständlich die zweite Kapazität weggelassen werden. Dies ist schematisch in 9 dargestellt, welche unter allen andern Bezügen ähnlich zu 3 ist.
Eine Anzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen und Varianten der Erfindung sind offenbart worden. Es sollte bemerkt werden, dass diese einfach nur wenige Weisen sind, auf welche die vorliegende Erfindung variiert werden kann. Deswegen ist die Erfindung nur durch die folgenden Patentansprüche beschränkt.

Claims

Antennenvorrichtung (22) zum Betreiben in mindestens einem gewünschten Betriebsfrequenzband (B₂), wobei die Antennenvorrichtung (22) aufweist: ein Schleifenbauteil (27), das ein Einspeisungsende zum Verbinden mit einer Funkkommunikationsschaltung (24) und ein Masse-Ende zum Verbinden mit Masse (26) aufweist, wobei die Länge (L₁) des Schleifenbauteils zwischen dem Einspeisungsende und dem Masse-Ende ausgewählt wird, um eine Schleifenresonanz bei einer ersten Wellenlänge bereitzustellen, wo eine Resonanzfrequenz (f₁₁), die mit dieser ersten Wellenlänge assoziiert ist, eine Grundresonanzfrequenz zum Bereitstellen einer Abdeckung des gewünschten Frequenzbands ist, und eine erste Kapazität (C₁), die zwischen einer ersten Position (P₁) auf dem Schleifenbauteil und Masse bereitgestellt wird, dadurch wird das Schleifenbauteil in eine erste Sektion (S₁), die sich zwischen dem Einspeisungsende und der ersten Position erstreckt, und in eine zweite Sektion (S₂), die sich zwischen der ersten Position und dem Masse-Ende erstreckt, geteilt, wobei die zweite Sektion abhängig von der Länge (L₂) eine Induktivität (L_L2) aufweist, die Induktivität zusammen mit der ersten Kapazität (C₁) eine Resonanzschaltung bildet, wobei die Resonanzschaltung eine Resonanzfrequenz aufweist, die das Schleifenbauteil veranlasst als Monopolbauteil in einem Frequenzbereich zu funktionieren, wo die erste Position (P₁) und die erste Kapazität (C₁) für den Frequenzbereich ausgewählt werden, um in dem gewünschten Frequenzband zu liegen, und die erste Position (P₁) gewählt wird, um der ersten Sektion (S₁) eine Länge (L₃) zu geben, die dem Schleifenbauteil eine Monopolresonanz bei einer zweiten Wellenlänge bereitstellt, wobei die zweite Wellenlänge so gewählt wird, dass eine Resonanzfrequenz (f₂₂), die mit dieser zweiten Wellenlänge assoziiert ist, innerhalb des Frequenzbereichs liegt, um eine erste unterstützende Resonanzfrequenz bereitzustellen, welche bei der Abdeckung des gewünschten Frequenzbands unterstützt.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung und die erste unterstützende Resonanzfrequenz dieselben sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Länge der ersten Sektion gewählt wird, um die erste unterstützende Resonanzfrequenz nahe an einer Schleifenresonanzfrequenz, die mit der ersten Wellenlänge assoziiert ist, in dem gewünschten Frequenzband bereitzustellen.
Antennenvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste unterstützende Resonanzfrequenz eine Oberwellenfrequenz ist, die mit der zweiten Wellenlänge assoziiert ist.
Antennenvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grundresonanzfrequenz eine Oberwellenfrequenz ist, die mit der ersten Wellenlänge assoziiert ist.
Antennenvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zweite unterstützende Resonanzfrequenz (f₁₂), die mit der ersten Wellenlänge assoziiert ist, außerhalb des gewünschten Frequenzbandes liegt und weiterhin eine zweite Kapazität (C₂) aufweist, die an einer zweiten Position (P₂) des Schleifenbauteils zwischen dem Einspeisungsende und der ersten Position (P₁) bereitgestellt wird und ausgewählt wird, um diese zweite unterstützende Resonanzfrequenz in das gewünschte Frequenzband hinein zu verschieben zum Unterstützen bei der Abdeckung.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Kapazität so gewählt wird, das die zweite unterstützende Resonanzfrequenz verschoben wird, um angrenzend an zumindest eine andere Resonanzfrequenz, die zu der Abdeckung des gewünschten Frequenzbandes beiträgt, zu liegen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Position und die erste und die zweite Kapazität so ausgewählt werden, dass die zweite unterstützende Resonanzfrequenz zwischen der Grundresonanzfrequenz und der ersten unterstützenden Resonanzfrequenz platziert wird.
Antennenvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Kapazität durch eine Kondensatorkomponente (28, 30) realisiert wird.
Antennenvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Kapazität durch Platzieren eines Teils (36, 38) des Schleifenbauteils bei einem Abstand von einer Masseplatte (26) realisiert wird, das ein Auftreten der Kapazität bewirkt.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Kapazität durch die Breite des Teils und den Abstand zur Masse bestimmt wird.
Antennenvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Kapazität bereitgestellt wird durch eine Platte (32, 34), die an das Schleifenbauteil angefügt ist und sich zu der Masseplatte (26) hin erstreckt.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Kapazität durch die Breite der Platte und ihrem Abstand zur Masse bestimmt wird.
Antennenvorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schleifenbauteil in einem ersten (B₁) und einem zweiten (B₂) Frequenzband betriebsfähig ist und das gewünschte Frequenzband das zweite Frequenzband ist, die Länge (L₁) des Schleifenbauteils zwischen dem Einspeisungsende und Masse-Ende gewählt wird, um Schleifenresonanz einer fundamentalen Frequenz (f₁₀), die mit der ersten Wellenlänge assoziiert ist, in dem ersten Frequenzband und bei einer ersten Oberwellenfrequenz (f₁₁) in dem zweiten Frequenzband bereitzustellen, wo die Grundresonanzfrequenz die erste Oberwellenfrequenz ist.
Tragbare Funkkommunikationsvorrichtung (10), die in ihrem Inneren aufweist, eine Antennenvorrichtung (22) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, eine Masseplatte (26) und eine Funkkommunikationsschaltung (24), die mit der Antennenvorrichtung verbunden ist.