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Gebiet der Erfindung
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Die beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich allgemein auf drahtlose Kommunikationssysteme, -verfahren, -geräte und -Computerprogramme und genauer auf eine Funkantenne und eine zugeordnete Speiseanordnung.
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Hintergrund der Erfindung
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In diesem Abschnitt wird Hintergrundinformation oder ein Kontext der Erfindung aufgezeigt, die in den Ansprüchen definiert ist. Die vorliegende Beschreibung kann Konzepte enthalten, die verfolgt werden können, die aber nicht zwangsläufig bereits vorher konzipiert oder verfolgt wurden. Daher sind, soweit es nicht anderweitig angezeigt wird, Gegenstände, die in diesem Abschnitt beschrieben sind, nicht Stand der Technik hinsichtlich der Beschreibung und der Ansprüche in dieser Anmeldung und werden durch Einbeziehung in diesem Abschnitt nicht als Stand der Technik zugestanden.
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Mehr und mehr enthalten Mobilfunkgeräte ein oder mehrere Funkeinheiten, welche mit verschiedenen Protokollen und verschiedenen Frequenzbändern arbeiten. Dies gilt für Multi-Zellularband Mobilgeräte wie zum Beispiel 3-Band- und 4-Band-Geräte, welche in verschiedenen Zellularsystemen wie zum Beispiel dem GSM (Global System For Mobile Communications, oder 3G), UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System Terrestrial Radio Access Network, oder 3.5G), WCDMA (Wideband Code Division multiple Access), und OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), um einige Beispiele zu nennen. Zusätzlich sind viele Handgeräte mit sekundären Funkeinheiten ausgerüstet, wie zum Beispiel einem Global Positioning System GPS, Bluetooth, Wireless Local Area Network WLAN und/oder herkömmlichen FM Radio, die gemeinsam mit den Funkeinheiten für die Zellularbänder betrieben werden.
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Gleichzeitig mit diesem Wunsch nach Kommunikation auf verschiedenen Frequenzbändern besteht ein Wunsch nach immer kleineren Handgeräten. Dies bedingt mehrere technische Herausforderungen, wie zum Beispiel die Konstruktion und Anordnung von Antennen für solche verschiedenen Bänder in dem kleinen und dicht gepackten Handgerät in einer Weise, die allgemein eine zuverlässige Datenübertragung und einen zuverlässigen Empfang ohne starke Interferenz mit oder von anderer Elektronik in dem selben Gehäuse des Handgeräts sicherstellt.
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Dies sind anspruchsvolle Randbedingungen für einen Antennenkonstrukteur. Es bestehen strenge Anforderungen für mehrere Betriebsbänder, und die kleinen in den Handgeräten verfügbaren Antennenvolumina erzeugen konkurrierende Anforderungen Insbesondere Zellularbänder können nur mit Schwierigkeiten mit einer einzigen Resonanz abgedeckt werden und erfordern daher entweder mehrere Antennen oder abstimmbare Antennen. Dies führt unmittelbar zu komplizierten Anpassungstopologien, was die Anzahl der vom Konstrukteur durchzuführenden Simulationen erhöht und das Entwickeln einer funktionsfähigen Lösung schwieriger macht.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt stellen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung eine Vorrichtung zur Verfügung, die eine Multiband-Antennenschaltung und eine Speiseschaltung aufweist. Die Mulitband Antennenschaltung umfasst: einen Resonator; einen ersten Masseanschluss, der dazu eingerichtet ist, den Resonator mit einem gemeinsamen Spannungspotential zu koppeln; und mindestens eine reaktive Komponente, welche zwischen dem Resonator und dem ersten Masseanschluss angeordnet ist. Die Speiseschaltung umfasst: einen Signalspeiseanschluss, der dazu eingerichtet ist, mit einer Funkeinheit zu koppeln; einen zweiten Masseanschluss, der dazu eingerichtet ist, die Speiseschaltung mit einem gemeinsamen Spannungspotential zu koppeln; und ein Speiseelement, welches zwischen dem Signalspeiseanschluss und dem zweiten Masseanschluss angeordnet ist, wobei das Speiseelement dazu eingerichtet ist, die Speiseschaltung induktiv mit der Antennenschaltung zwischen dem Resonator und dem ersten Masseanschluss zu koppeln.
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Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt stellen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung eine Vorrichtung zur Verfügung, die eine Multiband-Antennenschaltung und eine Speiseschaltung aufweist. Die Multiband-Antennenschaltung weist Folgendes auf: Resonanzmittel; erste Masseverbindungsmittel; und Mittel zur Erhöhung der elektrischen Länge zwischen den Resonanzmitteln und den ersten Masseverbindungsmitteln. Die Speiseschaltung umfasst: Funkeinheitkopplungsmittel; zweite Masseverbindungsmittel; und Induktionsmittel zwischen den Funkeinheitkopplungsmitteln und den zweiten Masseverbindungsmitteln, um elektrische Signale induktiv zwischen der Speiseschaltung und der Antennenschaltung und zwischen den Resonanzmitteln und den ersten Masseverbindungsmitteln zu übertragen.
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Gemäß einem dritten Gesichtspunkt stellen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung ein Verfahren zur Verfügung, das umfasst: Übertragen eines ersten Signals bei einer ersten Frequenz durch eine Antennenanordnung durch Leiten eines Signals von einem Speiseanschluss zu einem Resonator über eine induktive Kopplung, die zwischen einer Spule und einem Masseanschluss angeordnet ist, wobei das erste Signal vor der Übertragung durch den Resonator durch die Spule geleitet wird; und Übertragen eines zweiten Signals bei einer zweiten Frequenz durch die Antennenanordnung durch Leiten des Signals von dem Speiseanschluss.
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Diese und andere Gesichtspunkte der Erfindung werden nun ausführlicher beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1–7 sind schematische Diagramme, welche jeweils die ersten bis siebten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung zeigen;
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8 ist ein schematisches Diagramm in Draufsicht (links) und in einer Schnittansicht (rechts) eines mobilen Handgeräts gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
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9 ist ein logisches Flussdiagramm, welches einen Verfahrensablauf und ein Ergebnis einer Ausführung von Computerprogrammanweisungen, die in einem computerlesbaren Speicher geladen sind, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Ausführliche Beschreibung
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Die 1–7 beschreiben in schematischer Form sieben verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Die 3, 5 und 7 sind Varianten von 1; die 4 und 6 sind Varianten von 2. Für Fachleute im Bereich HF Antennen ist ersichtlich, dass verschiedene Kombinationen gebildet werden können, wenn man einzelne unterschiedliche Komponenten aus diesen Darstellungen kombiniert. Diese Kombinationen liegen innerhalb des Offenbarungsgehalts der Lehre und, soweit sie nicht durch spezifische Anspruchsformulierung ausgeschlossen ist, liegen sie auch innerhalb des Schutzumfangs einiger im Folgenden genannter Patentansprüche, selbst wenn diese verschiedenen Kombinationen von Elementen im Text oder in der Zeichnung nicht explizit in allen Einzelheiten dargestellt sind.
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Jede der 1–7 stellt eine Kombination aus einem Antennenresonanzschaltkreis oder einer -schaltung und einem Speiseschaltkreis oder einer -schaltung dar. Diese Ausdrücke erfordern keine Komponenten, die sich gegenseitig ausschließen. Zum Beispiel koppelt ein zweiter Resonator in den 2–3 und 6–7 mit der Speiseschaltung. Obgleich es sich um einen Resonator handelt, ist dieser funktional mit der Antennenschaltung verbunden. Die Antennenschaltung ist mehrbandig, indem sie zur Resonanz in mehreren Funkfrequenzbändern ausgelegt ist, wobei sich die Bänder so voneinander unterscheiden, dass sie im Frequenzbereich nicht zusammenhängend sind.
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1 zeigt eine Multiband-Antennenschaltung 100, die einen Resonator 102, einen ersten Masseanschluss 106 zum Koppeln des Resonators mit einem gemeinsamen Spannungspotential wie z. B. einer Masseebene, mindestens eine reaktive Komponente 104, welche zwischen dem Resonator 102 und dem ersten Masseanschluss 106 angeordnet ist, und eine variable Reaktanz 108, die zwischen der reaktiven Komponente 104 und dem ersten Masseanschluss 106 angeordnet ist, aufweist.
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In einigen beispielhaften, aber nicht einschränkenden Ausführungsformen kann der Resonator 102 ein planares Abstrahlungsbauteil sein; und/oder die reaktive Komponente 104 kann eine Spule oder eine Windung sein, welche die wirksame elektrische Länge der Antennenschaltung 100 zwischen dem Bereich der induktiven Kopplung und dem Resonator 102 erhöht; und/oder die variable Reaktanz 108 kann eine variable Kapazität oder eine variable Induktivität oder mehrere solcher Komponenten sein. Die variable Reaktanz ermöglicht den Betrieb des Resonators 102 bei einer abstimmbaren Resonanz und damit den Betrieb als Multiband-Antenne.
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In 1 weist die Speiseschaltung 120 einen Signalspeiseanschluss 122 zum Koppeln mit mindestens einer Funkeinheit auf (entweder Sender, Empfänger oder Sendeempfänger (transceiver)), einen zweiten Masseanschluss 126, um die Speiseschaltung 120 mit dem gemeinsamen Spannungspotential oder der Masseebene zu koppeln, und ein induktives Speiseelement 124, welches zwischen dem Speiseanschluss 122 und dem zweiten Masseanschluss 126 angeordnet ist. Das Speiseelement 124 koppelt die Speiseschaltung 120 induktiv mit der Antennenschaltung 100 an einer Stelle oder in einem Bereich zwischen dem Resonator 102 und dem ersten Masseanschluss 106 und insbesondere zwischen der reaktiven Komponente 104 und der variablen Reaktanz 108. Die Speiseschaltung 120 weist auch einen dritten Masseanschluss 128 zum Koppeln der Speiseschaltung 120 mit dem gemeinsamen Spannungspotential oder der Masseebene auf. Wie in 1 gezeigt, ist der dritte Masseanschluss 128 so angeordnet, dass der Signalspeiseanschluss 122 zwischen dem Speiseelement 124 und dem dritten Masseanschluss 128 angeordnet ist.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen besteht das Speiseelement 124 aus einer oder mehreren Schleifen Leiterdraht oder Leiterspur, die im Wesentlichen einen Abschnitt 101 der Antennenschaltung zwischen der festen reaktiven Komponente oder der Spule 104 und der variablen Reaktanz 108 umgeben. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Vielzahl solcher Schleifen vorhanden sein, die eine Spirale bilden, die zumindest teilweise entlang der Spulen der festen reaktiven Komponente 104 verlaufen kann. Zwischen dem Abschnitt 101 der oben genannten Antennenschaltung und dem induktiven Speiseelement 124 kann ein Spalt vorhanden sein. Dieser Spalt kann ein Luftspalt sein, oder es kann ein Spalt sein, der mit Material gefüllt ist, das zur wirksamen elektromagnetischen Kopplung zwischen dem Abschnitt 101 der Antennenschaltung und dem induktiven Speiseelement 124 eingerichtet ist. Der Spalt kann daher Werkstoffeigenschaften wie eine dielektrische Konstante und Tangens des Verlustwinkels aufweisen, welche die erforderliche Kopplung zur Verfügung stellen und jegliche HF-Verluste in der Kopplungsstruktur minimieren. Wenn der Spalt mit Material gefüllt ist, dann kann das Material eine zusätzliche mechanische Abstützung für die Kopplungsstruktur zur Verfügung stellen, so dass der Betrag der Kopplung abhängig von der Frequenz genau gesteuert werden kann.
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Bestimmte Elemente in 1 und in 2–7 werden im Folgenden als Anschlüsse (ports) bezeichnet. Die Erfindung kann als Vorrichtung ausgeführt sein, die eine Unterbaugruppe zum Einbau in ein aufnehmendes Gerät wie zum Beispiel ein mobiles Handgerät oder ein anderes mobiles Nutzergerät ist. Das heißt Ausführungsformen der Erfindung können sogar eingesetzt werden, bevor die beispielhafte Schaltung 100, 120, die hier gezeigt ist, physisch mit einer Masseebene an den Anschlüssen 106, 126 und 128, und/oder einer Funkeinheit an den Anschlüssen 122 verbunden ist. Eine solche physische Verbindung wird oft erst beim Zusammenbau des aufnehmenden Geräts hergestellt.
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Festzuhalten ist insbesondere die elektrische Anordnung des Resonators 102 mit Bezug auf den ersten Masseanschluss 106 mit Bezug auf das induktive Speiseelement 124. An diesem Speiseelement 124 wird das Funksignal, welches von einem Funksender ausgeht, der an dem Speiseanschluss 122 angekoppelt ist, von der Speiseschaltung 120 an den Resonator 102 zur Übertragung weitergegeben. In der entgegengesetzten Signalrichtung wird ein am Resonator 102 empfangenes Signal von der Antennenschaltung 100 an die Speiseschaltung 120 an dem induktiven Speiseelement 124 weitergegeben, und danach an dem Speiseanschluss 122 an einen Funkempfänger weitergegeben. Diese Anordnung ist eine elektrisch kurzgeschlossene Antenne. Mit anderen Worten findet eine Massekopplung am ersten Masseanschluss 106 statt separat von der Signalspeisung zum Resonator 102, welche induktiv an dem Speiseelement 124 zur Verfügung gestellt wird. Alle in 1–7 gezeigten Ausführungsformen weisen eine solche kurzgeschlossene Anordnung für alle dargestellten Resonatoren auf.
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In den Abbildungen in den 2–7 bezeichnen gleiche Referenzzeichen auch ähnliche Komponenten wie zu 1 beschrieben und sind daher nicht separat weiter beschrieben. 2 unterscheidet sich von 1 zumindest in zwei Punkten: 2 weist keine variable Reaktanz 108 auf, die für 1 beschrieben ist, und 2 weist einen zweiten Resonator 210 auf, der mit der Speiseschaltung 120 zwischen dem Speiseelement 124 und dem Signalspeiseanschluss 122 gekoppelt ist. Um die Abstrahlungselemente der Antennen getrennt zu halten, wird in 2 auch ein erster Resonator 202 gezeigt. In der Ausführungsform in 2 sind sowohl der erste Resonator 202 als auch der zweite Resonator 210 mit fester Resonanz ausgeführt, da in der Ausführungsform in 2 keine variable Reaktanz vorhanden ist. Diese Resonatoren 202 und 210 werden daher nur in einem zusammenhängenden Frequenzband betrieben (obgleich dieses zusammenhängende Frequenzband breit genug sein kann, so dass es mehrere Zellularbänder umfasst).
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Die beispielhafte Ausführungsform von 3 ist ähnlich zu der von 2, außer dass es ersichtlich ist, dass 3 eine variable Reaktanz 308 aufweist. Auf Grund der Ausführung der zwei verschiedenen Resonatoren ist der erste Resonator 302 durch die variable Reaktanz 308 abstimmbar und der zweite Resonator 310 hat eine feste Resonanz. Das Abstimmen der variablen Reaktanz 308 hat allgemein eine vernachlässigbare Wirkung auf die Resonanz des zweiten Resonators 310.
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4 ist in vieler Hinsicht ähnlich zu 2. 4 weist nicht die variable Reaktanz 108, 308 auf, die für 1 und 3 beschrieben wurde, und genauso wie in 2 gibt es einen ersten Resonator 402 und einen zweiten Resonator 412 in 4, aber in der beispielhaften Ausführungsform in 4 ist der zweite Resonator 412 mit der reaktiven Komponente 104 elektrisch parallel mit dem ersten Resonator 402 gekoppelt. In der spezifischen Ausführungsform von 4 sind beide Resonatoren planar und beide weisen eine feste Resonanz auf.
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5 ist in mancher Beziehung ähnlich zu 3; sie weist eine ähnlich angeordnete variable Reaktanz 508 auf, so dass der erste Resonator 502 genauso wie der erste Resonator 302 von 3 abstimmbar ist. Aber genauso wie in 4 ist der zweite Resonator 512 von 5 mit der reaktiven Komponente 104 elektrisch parallel mit dem ersten Resonator 502 gekoppelt. Wegen des Vorhandenseins der variablen Reaktanz 508 ist der zweite Resonator 512 in 5 anders als in 4 abstimmbar und hat eine Multiband-Funktion.
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Die beispielhafte Ausführungsform von 6 kann als Kombination aus 2 und 4 angesehen werden. Ersichtlich fehlt eine variable Reaktanz, so dass alle Resonatoren in 6 eine feste Resonanz aufweisen und nicht abstimmbar sind. In 6 ist ein erster Resonator 602 mit der reaktiven Komponente 104 gekoppelt, und genau wie in 2 ist ein zweiter Resonator 610 mit der Speiseschaltung 120 zwischen dem Speiseelement 124 und dem Signalspeiseanschluss 122 gekoppelt, und wie in 4 ist zusätzlich ein anderer (dritter) Resonator 612 mit der reaktiven Komponente 104 gekoppelt und elektrisch parallel mit dem ersten Resonator 602. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind alle drei Resonatoren 602, 610 und 612 planar. In anderen beispielhaften Ausführungsformen sind einer oder mehrere der drei Resonatoren 602, 610 und 612 nicht planar.
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Das Ausführungsbeispiel von 7 ist ähnlich dem von 6, weist aber eine variable Reaktanz 708 an einer Position auf, die ähnlich zu der mit Bezug auf 1 beschriebenen Position ist. 7 weist einen ersten Resonator 702 auf, der mit der reaktiven Komponente 104 gekoppelt ist, einen zweiten Resonator 710, der mit der Speiseschaltung 120 zwischen dem Speiseelement 124 und dem Signalspeiseanschluss 122 gekoppelt ist, und einen dritten Resonator 712, der mit der reaktiven Komponente 104 gekoppelt ist und elektrisch parallel mit dem ersten Resonator 702 ist. Genauso wie in 6 sind in einigen Ausführungsbeispielen alle drei Resonatoren planar. Aber im Gegensatz zu 6 weist die Antennenschaltung 100 von 7 eine variable Reaktanz 708 auf, welche sowohl den ersten Resonator 702 als auch den dritten Resonator 712 abstimmbar macht, während der zweite Resonator auf ein Band festgelegt bleibt.
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In den obigen beispielhaften Ausführungsformen können einer oder mehrere der Resonatoren 102, 202, 210, 302, 310, 402, 412, 502, 512, 602, 610, 612, 702, 710 und 712 als beispielhafte Ausführungsformen von Resonanzmitteln betrachtet werden; einer oder mehrere der Masseanschlüsse 106, 126 und 128 können als beispielhafte Ausführungsformen für Masseverbindungsmittel betrachtet werden; und die verschiedenen Implementierungen (Spule, Spirale, Schleife) der reaktiven Komponente 104 können als beispielhafte Ausführungsformen für Mittel zur Erhöhung der elektrischen Länge betrachtet werden. Die beispielhaften einzelnen oder mehreren variablen Kapazitäten und einzelnen oder mehreren variablen Induktivitäten sind Ausführungsformen von variablen Reaktanzmitteln, welche eine abstimmbare Resonanz für ein oder mehrere der Resonanzmittel zur Verfügung stellen.
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Weiterhin kann der Speiseanschluss 122 als beispielhafte Ausführungsform eines Funkeinheitkopplungsmittels angesehen werden; und das Speiseelement kann als beispielhafte Ausführungsform des Induktionsmittels angesehen werden um elektrische Signale zwischen der Speiseschaltung und der Antennenschaltung induktiv zu übertragen.
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Im Betrieb ist der Antennenstrahler oder Resonator 102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, welcher planar oder nicht planar sein kann, elektrisch kurz in Bezug auf eine Resonanzwellenlänge und wird induktiv über das Speiseelement 124 versorgt. Der Strahler oder Resonator wird auch elektrisch von der reaktiven Komponente 104 beaufschlagt, welche funktional eine elektrisch verlängernde reaktive Komponente oder eine antennenbeaufschlagende Reaktanz (welche beispielsweise als Spule oder Spirale ausgeführt sein kann, um nur einige nicht einschränkende Beispiele zu nennen) zwischen der Antenne und dem Speiseort am Speiseelement 124 ist. Das Speiseelement 124 ist dazu eingerichtet, um elektromagnetisch mit einem Funkschaltkreis zu koppeln (welcher an dem Speiseanschluss 124 einkoppelt), und ist zwischen dem ersten Masseanschluss 106 und dem Antennenresonator 102 angeordnet. Da die Antenne kurzgeschlossen ist, ist die variable reaktive Komponente 108 mit einer Masseebene der Antenne gekoppelt. Durch ihre physische Anordnung in den dargestellten Beispielen fungiert das induktive Speiseelement 124 auch als Antennenbeaufschlagungselement. Anzumerken ist, dass in den dargestellten beispielhaft abstimmbaren Ausführungsformen die variable Kapazität oder Induktivität 108 auf der Antennenseite der induktiven Speiseanordnung liegt, anders gesagt: die variable Reaktanz 108 ist galvanisch von dem Speiseanschluss 122 isoliert.
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Zusätzlich dient in allen dargestellten beispielhaften Ausführungsformen die Sekundärspule 104 sowohl zum Verkürzen der elektrischen Länge der Antenne als auch als ein Teil der Speiseanordnung. Anzumerken ist, dass die Position des Speisepunktes, an dem ein Signal zwischen der Speiseschaltung 120 und der Antennenschaltung 100 übertragen wird, an jedem Ort zwischen der variablen Reaktanz 108 und dem Resonator 102 angeordnet sein kann. In einigen beispielhaften Ausführungsformen erstreckt sich die Spule 104 über die gesamte Länge zwischen den beiden Elementen 102 und 108, so dass das Speiseelement 124 koaxial um die Spule 104 selbst angeordnet sein kann. In anderen Ausführungsbeispielen ist ein nicht aufgespulter Drahtabschnitt zwischen der Spule 104 und der variablen Reaktanz 108 (oder zwischen der Spule 104 und dem Resonator 102) angeordnet, in welchem Fall das Speiseelement 124 sich koaxial um den nicht aufgespulten Drahtabschnitt erstrecken kann oder koaxial um die Spule 104 oder koaxial um eine Kombination der beiden.
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In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist der technische Effekt der Erfindung ein kleineres Antennenvolumen, eine gute Antennenfunkfrequenzabstrahlungseffizienzleistung und in einigen beispielhaften abstimmbaren Ausführungsformen die Fähigkeit, die Antenne über eine große Bandbreite einfach abstimmen zu können.
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Eine Multiband-Antenne 100 gemäß den beispielhaften Ausführungsformen kann in einer Mobilstation 10 wie derjenigen aus 8 angeordnet sein, die auch als Nutzergerät (UE) 10 bezeichnet wird. Allgemein können die verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen des UE 10 folgendes umfassen, aber nicht darauf beschränkt sein: zellulare Telefone, Persönliche Digitale Assistenten (PDAs) mit drahtlosen Kommunikationsfähigkeiten, tragbare Computer, die drahtlose Kommunikationsfähigkeiten aufweisen, Bildaufnahmegeräte wie z. B. digitale Kameras, die drahtlose Kommunikationsfähigkeiten aufweisen, Spielgeräte, die drahtlose Kommunikationsfähigkeiten aufweisen, Musikspeicher- und Abspielgeräte, die drahtlose Kommunikationsfähigkeiten aufweisen, Internetgeräte, die drahtlosen Internetzugang und Browsing ermöglichen, und tragbare Geräte oder Terminals, die Kombinationen dieser Funktionen aufweisen.
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Es gibt mehrere computerlesbare Speicher 14, 43, 45, 47, 48, die hier dargestellt sind und die von jeglicher Art sind, die in die örtliche technische Umgebung passt und die unter Verwendung jeder technisch geeigneten Datenspeichertechnik ausgeführt sein können, wie z. B. halbleiterbasierte Speichervorrichtungen, Flash Speicher, Magnetspeichervorrichtungen und -systeme, optische Speichervorrichtungen und -systeme, fest integrierte Speicher und entnehmbare Speicher. Der Digitalprozessor 12 kann von jeglicher Art sein, die für die örtliche Umgebung geeignet ist, und kann einen oder mehrere Mehrzweckcomputer, Computer für Sonderaufgaben, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs) und Prozessoren, die auf einer Mehrkern-Prozessorarchitektur basieren, beinhalten, wobei diese Beispiele nicht abschließend sind.
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Der Vollständigkeit halber werden weitere Einzelheiten eines beispielhaften UEs sowohl in einer Draufsicht (links) also auch in einer Schnittansicht (rechts) in 8 gezeigt. UE 10 weist eine graphische Anzeigeschnittstelle 20 und eine Anwenderschnittstelle 22 auf, die als Tastatur dargestellt ist, aber auch Touchscreen Technik an der graphischen Anzeigeschnittstelle 20 aufweisen kann und Spracherkennungstechnologie aufweisen kann, die an dem Mikrophon 24 empfangen wird. Ein Leistungsaktuator 26 steuert das An- und Abschalten der Vorrichtung durch den Anwender. Das beispielhafte UE 10 kann eine Kamera 28 aufweisen, die wahlweise von einem Verschlussaktuator 30 und wahlweise von einem Zoom-Aktuator 32 gesteuert wird, die wahlweise als Lautstärkeeinstellung für die Lautsprecher 34 fungieren, wenn sich die Kamera 28 nicht in aktivem Zustand befindet.
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Ein Bild- oder Videoprozessor 44, ein separater Audioprozessor 46 und Lautsprecher 34 werden auch gezeigt. Die graphische Anzeigeschnittstelle 20 wird von einem Rahmenspeicher 48 aktualisiert, der von einem Anwenderschnittstellenchip 50 gesteuert wird, der Signale zu und von der Anzeigeschnittstelle 20 und/oder zusätzlich Anwendereingaben von der Anwenderschnittstelle 22 und anderswoher verarbeiten kann.
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Innerhalb der Schnittansicht von 8 werden verschiedene Antennen 36 gezeigt, die nur Senderantennen sind, nur Empfangsantennen sind, oder sowohl Sende- als auch Empfangsantennen sind, die üblicherweise für zellulare oder nicht zellulare Kommunikation oder drahtlose Konnektivität verwendet werden können und die von allen der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen implementiert werden können, die in den 1–7 gezeigt und zuvor beschrieben wurden. Obgleich zwei Antennen bei 38 gezeigt sind, soll dies die Mehrfach-Resonator-Ausführungsformen umfassen und nicht die Ausführungsform mit dem einen abstimmbarem Resonator ausschließen, die mit Bezug auf 1 beschrieben wurde. In einer Ausführungsform koppelt der Speiseanschluss 122 mit dem Funk-(Funkfrequenz HF)Chip 38, der einen Empfänger oder einen Sender oder sowohl einen Sender als auch einen Empfänger, oder mehrere Sender oder Empfänger oder mehrere Vorkommen von entweder Sender oder Empfänger oder beidem aufweisen kann.
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Die nutzbare Masseebene, mit der die Masseanschlüsse 106, 126, 128 verbunden sind, ist schraffiert dargestellt und umfasst den gesamten Raum, der von dem UE-Gehäuse umschlossen ist, obgleich in einigen beispielhaften Ausführungsformen die Masseebene auf eine kleinere Fläche beschränkt sein kann, oder auf eine Kombination von Flächen und/oder eine Kombination von Komponenten, Modulen, mechanischen Teilen, wobei diese Beispiele nicht einschränkend sind, die in Ihrer Gesamtheit die HF Masseebene bilden. Die Masseebene für die Multibandantenne gemäß dieser Lehre kann gemeinsam mit der Masseebene ausgeführt sein, die für zusätzliche aus dem Stand der Technik bekannte Antennen verwendet wird, die innerhalb UE 10 angeordnet sind. Die Masseebene kann auf einer oder mehreren Schichten von einer oder mehreren gedruckten Schaltplatinen (PCBs) innerhalb der UE 10 angeordnet sein, und/oder alternativ oder zusätzlich kann die Masseebene aus einem leitenden Feststoff wie z. B. einer Abschirmung oder einer Schutzhülle geformt sein oder sie kann gedruckt, geätzt, gegossen oder durch jedes andere Verfahren zur Herstellung einer leitenden Platte in zwei oder drei Dimensionen gebildet sein. Die von den Resonatoren empfangenen Signale werden durch den Leistungschip 38 verstärkt und an den HF Chip 40 ausgegeben, der die verschiedenen Signale zur Basisband-Verarbeitung demoduliert und herunterkonvertiert. Dieser Basisband Chip (BB) 42 detektiert das Signal, welches dann in einen Bit-Strom konvertiert und schließlich decodiert wird. Eine ähnliche Verarbeitung wird in Gegenrichtung für Signale durchgeführt, die in der Vorrichtung 10 erzeugt werden und von dieser abgestrahlt werden.
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Es können auch ein oder mehrere Sekundärfunkeinheiten vorhanden sein (Bluetooth oder WLAN werden gemeinsam als 42 gezeigt, die in anderen Ausführungsformen aber RFID, GPS und/oder FM sein können), die Ausführungsformen der Erfindung benutzen können oder nicht. Das heißt, eine einzelne aufnehmende Vorrichtung UE 10 kann mehrere Multiband-Antennen gemäß der vorliegenden Lehre enthalten. Spezifische separate Antennen für diese Sekundärfunkeinheiten sind in 8 nicht einzeln dargestellt, aber aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich.
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Innerhalb der Vorrichtung befinden sich mehrere Speicher wie z. B. der Zugriffsspeicher RAM 43, der Nur-Lesespeicher (ROM) 45, und in einigen beispielhaften Ausführungsformen entnehmbare Speicher wie z. B. die dargestellte Speicherkarte 47, auf denen verschiedene Programme mit computerlesbaren Anweisungen gespeichert sind. Solche gespeicherten Softwareprogramme können beispielsweise die Kapazität oder Induktivität der variablen Reaktanz 108 für diejenigen Ausführungsformen einstellen, in denen sich die Resonanz des Resonators entsprechend der variablen Reaktanz-Einstellung ändert, und entsprechend der Sende- und/oder Empfangspläne der entsprechenden Funkeinheiten. All diese Komponenten innerhalb der UE 10 werden normalerweise von einem tragbaren Leistungsversorgungsteil wie z. B. einer Batterie 49 mit Leistung versorgt.
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Wenn die genannten Prozessoren 38, 40, 42, 44, 46, 50 in einer UE 10 als einzelne Einheiten ausgeführt sind, dann können diese in Abhängigkeit (als Slaves) vom Hauptprozessor 12 arbeiten, der diese dann (als Master) steuert. Einer oder jeder der verschiedenen Prozessoren aus 8 hat Zugriff auf einen oder mehrere der verschiedenen Speicher, die mit dem Prozessor auf dem gleichen Chip oder getrennt davon ausgeführt sein können.
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Anzumerken ist, dass die verschiedenen Chips (z. B. 38, 40, 42, etc.), die im Vorgehenden beschrieben wurden, in eine kleinere Anzahl als oben beschrieben kombiniert werden können. Im kompaktesten Fall können die Chips alle physisch innerhalb eines einzigen Chips kombiniert werden.
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9 ist ein logisches Flussdiagramm, welches die Ausführung eines Verfahrens zum Betrieb einer elektronischen Vorrichtung zeigt, die eine Multiband-Antennenstruktur gemäß der vorliegenden Lehre aufweist. Wie aus 9 ersichtlich, wird im Block 902 ein erstes Signal bei einer ersten Frequenz durch eine Antennenanordnung übertragen. Diese Übertragung erfolgt durch Leiten des Signals von einem Speiseanschluss 122 zu einem Resonator 102 über eine induktive Kopplung 124, die zwischen einer Spule 104 und einem Masseanschluss 106 angeordnet ist, wobei das erste Signal vor der Übertragung von dem Resonator 102 durch die Spule 104 gelangt (oder vor der Übertragung von dem Spulen/Resonator-Paar, falls die Spule einen Teil des Funkfrequenz-Übertragungsglieds bildet). Weiterhin wird in 9 im Block 904 ein zweites Signal bei einer zweiten Frequenz durch die Antennenanordnung durch Leiten des Signals aus dem Speiseanschluss 122 übertragen.
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Die Blöcke 906 und 908 in 9 sind optional und detaillieren andere der verschiedenen spezifischen, aber nicht einschränkenden oben beschriebenen Ausführungsformen. Bei Block 906 ist der Resonator 102 abstimmbar, so dass die Antennenanordnung 100 & 120 weiterhin eine variable Reaktanz 108 aufweist, die zwischen der induktiven Kopplung 124 und dem Masseanschluss 106 angeordnet ist, und das zweite Signal wird von dem Resonator 102 über die induktive Kopplung 124 und die Spule 104 übertragen. In dieser Ausführungsform von Block 906 umfasst das Übertragen des ersten Signals das Einstellen der variablen Reaktanz 108, so dass der Resonator 102 mit der ersten Frequenz in Resonanz schwingt, und das Übertragen des zweiten Signals enthält das erneute Einstellen der variablen Reaktanz 108, so dass der Resonator 102 mit der zweiten Frequenz in Resonanz schwingt.
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Bei Block 908 wird keinerlei Abstimmungsfähigkeit des Resonators verwendet, und die Bezugszeichen beziehen sich daher auf 2 und 4. Bei Block 908 sind ein erster Resonator 202, 402 und ein zweiter Resonator 210, 412 vorhanden, die entweder mit der Spule (412) oder einer Position (gezeigt für den Resonator 210) zwischen dem Speiseanschluss 122 und der induktiven Kopplung 124 gekoppelt sind. In der Ausführungsform von Block 908 wird das erste Signal von dem ersten Resonator 202 übertragen, und das zweite Signal wird von dem zweiten Resonator 210, 412 übertragen.
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Die verschiedenen in 9 gezeigten Blöcke können als Verfahrensschritte angesehen werden und/oder als Operationen, die aus der Ausführung eines Computerprogrammcodes resultieren und/oder als eine Vielzahl von gekoppelten logischen Schaltungselementen, die zur Ausführung der jeweiligen Funktion(en) eingerichtet sind.
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Allgemein können die verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen in Hardware oder in Spezialschaltungen, Software, Logik oder in jeder Kombination davon ausgeführt werden. Zum Beispiel können einige Aspekte in Hardware ausgeführt sein, während andere Aspekte in Firmware oder Software ausgeführt sind, die von einem Controller, einem Mikroprozessor oder einer anderen Computervorrichtung ausgeführt wird, obgleich die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Obgleich verschiedene Aspekte der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung als Blockdiagramme, Flussdiagramme oder unter Verwendung einer anderen bildlichen Darstellungsform dargestellt und beschrieben werden können, ist leicht ersichtlich, dass diese hier beschriebenen Blöcke, Vorrichtungen, Systeme, Techniken oder Verfahren, als nicht einschränkende Beispiele, in Hardware, Software, Firmware, Spezialschaltungen oder Speziallogik, Vielzweckhardware, Vielzweckcontrollern oder anderen Computervorrichtungen oder Kombinationen daraus ausgeführt werden können.
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Anzumerken ist, dass zumindest einige Aspekte der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in verschiedenen Komponenten wie z. B. integrierten Schaltungschips und Modulen ausgeführt werden können, und dass die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in einer Vorrichtung realisiert werden können, die als integrierter Schaltkreis implementiert ist. Der integrierte Schaltkreis oder die integrierten Schaltkreise können Schaltungen (und möglicherweise auch Firmware) aufweisen, um ein oder mehrere der folgenden zu implementieren: einen Datenprozessor oder Datenprozessoren, einen digitalen Signalprozessor oder digitale Signalprozessoren, Basisbandschaltungen und Funkfrequenzschaltungen, die so konfigurierbar sind, dass sie gemäß den beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung arbeiten.
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Verschiedene Modifikationen und Anpassungen der genannten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung sind für die einschlägigen Fachleute aus der Beschreibung der Erfindung ersichtlich, wenn diese mit Blick auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Jedoch liegen jegliche und alle Modifikationen immer noch innerhalb des Bereichs der nicht einschränkenden und beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung.
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Festzuhalten ist, dass die Ausdrücke „verbunden”, „gekoppelt” oder jegliche Abwandlung davon jegliche Verbindung oder Kopplung entweder direkt oder indirekt zwischen zwei oder mehreren Elementen bedeuten, und auch die Präsenz von einem oder mehreren Zwischenelementen zwischen zwei Elementen, die „verbunden” oder „gekoppelt” sind, umfassen kann. Die Kopplung oder Verbindung zwischen den Elementen kann physisch, logisch oder mit einer Kombination daraus erfolgen. Wie vorliegend verwendet können zwei Elemente als miteinander „verbunden” oder „gekoppelt” durch Verwendung eines oder mehrerer Drähte, Kabel oder gedruckter elektrischer Schaltungen angesehen werden. Wenn das Koppeln nicht physisch ist, wie z. B. beim induktiven Koppeln, dann wird dies hierin explizit festgestellt.
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Weiterhin können einige der Merkmale der verschiedenen nicht einschränkenden und beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung vorteilhaft ohne entsprechende Verwendung anderer Merkmale eingesetzt werden. Daher dient die vorangegangene Beschreibung nur zur Illustration der Grundprinzipien, der Lehre, und der beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung und schränkt diese in keinster Weise ein.
