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BEREICH DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine kompakte Multiport-MIMO(Multiple Input Multiple Output)-Antenne mit hoher Porttrennung und geringer Strahlungsdiagrammkorrelation sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Antenne.
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HINTERGRUND
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Mit der ständigen drastischen Zunahme der Benutzung von Smartphones, Funktelefonen und PDAs sowie ähnlichen Mobilgeräten in drahtlosen Kommunikationssystemen besteht ein Bedarf zum Bereitstellen erhöhter Systemleistung. Eine Technik zum Verbessern solcher Systemleistung besteht darin, unkorrelierte Ausbreitungspfade unter Anwendung von MIMO(Multiple Input Multiple Output)-Smart-Antennentechnologie bereitzustellen. MIMO arbeitet mit mehreren typischerweise räumlich voneinander beabstandet angeordneten Sendeantennen an einem Sender zum gleichzeitigen Senden von räumlich gemultiplexten Signalen über mehrere Ausbreitungspfade; und mit mehreren ebenfalls typischerweise räumlich voneinander beabstandet angeordneten Empfangsantennen an einem Empfänger zum Demultiplexen der räumlich gemultiplexten Signale. MIMO-Technologie bietet erhebliche Steigerungen von Datendurchsatz und Systemreichweite ohne zusätzliche Bandbreite oder erhöhte Transceiverleistung durch Verteilen derselben Gesamtleistung über die mehreren Antennen. MIMO ist ein wichtiger Teil moderner Drahtloskommunikationsstandards wie zum Beispiel wenigstens eine Version von IEEE 802.11 (WiFi), 4G, 3GPP Long Term Evolution (LTE), WiMax und HSPA+.
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Die Verwendung mehrerer Antennen führt jedoch zu einem ungünstigen Zielkonflikt zwischen Gerätegröße und Systemleistung. Eine effektive MIMO-Leistung erfordert eine relativ hohe Porttrennung und eine geringe Strahlungsdiagrammkorrelation. Dies wird typischerweise dadurch erzielt, dass der Abstand zwischen den Antennen erhöht wird, was zu größeren Geräten führt, was in vielen Anwendungen wie tragbaren Mobilgeräten oder WiFi-Zugangspunkten unerwünscht ist. Die Verringerung des Abstands zwischen den Antennen führt zwar wünschenswerterweise zu kleineren Geräten, aber dies wird typischerweise auf Kosten einer höheren Strahlungsdiagrammkorrelation, einer geringeren Porttrennung und schlechterer Leistung aufgrund von gegenseitiger Kopplung erzielt. Gegenseitige Kopplung zwischen den Antennen führt typischerweise zu vergeudeter Sendeleistung beim Senden und zu einer geringeren Empfangsleistung von eingehenden Signalen beim Empfang.
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Demgemäß besteht Bedarf an einer kompakten Multiport-MIMO-Antenne mit den Charakteristiken von hoher Porttrennung und geringer Strahlungsdiagrammkorrelation für eine erhöhte Leistung, sowie an einem Verfahren zum Herstellen einer solchen Antenne.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die beiliegenden Figuren, in denen sich gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten auf identische oder funktionell ähnliche Elemente beziehen, zusammen mit der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, sind in die Patentschrift eingeschlossen und bilden Bestandteil davon und dienen dazu, Ausführungsformen von Konzepten näher zu illustrieren, die die beanspruchte Erfindung beinhalten, und erläutern verschiedene Grundsätze und Vorteile dieser Ausführungsformen.
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1 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer kompakten Multiport-MIMO-Antenne mit hoher Porttrennung und niedriger Strahlungsdiagrammkorrelation gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform von 1.
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3 ist eine perspektivische Nahansicht eines Details der Ausführungsform von 1.
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4 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von 1.
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5 ist eine Perspektivansicht einer anderen Ausführungsform einer kompakten Multiport-MIMO-Antenne mit hoher Porttrennung und geringer Strahlungsdiagrammkorrelation gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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6 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform einer kompakten Multiport-MIMO-Antenne mit hoher Porttrennung und geringer Strahlungsdiagrammkorrelation gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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7 ist eine Perspektivansicht noch einer anderen Ausführungsform einer kompakten Multiport-MIMO-Antenne mit hoher Porttrennung und geringer Strahlungsdiagrammkorrelation gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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8 ist eine Perspektivansicht einer zusätzlichen Ausführungsform einer kompakten Multiport-MIMO-Antenne mit hoher Porttrennung und geringer Strahlungsdiagrammkorrelation gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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9 ist eine Schnittansicht analog zu 4 einer weiteren Ausführungsform einer kompakten Multiport-MIMO-Antenne mit hoher Porttrennung und geringer Strahlungsdiagrammkorrelation gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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10 ist eine Ansicht analog zu 9, die aber eine andere physische Ausführungsform zeigt, die eine Signalspeisung bereitstellt.
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Die Fachperson wird verstehen, dass Elemente in den Figuren der Einfachheit halber und Deutlichkeit halber dargestellt und nicht unbedingt maßstabgetreu sind. Zum Beispiel, die Abmessungen und Orte von einigen der Elemente in den Figuren können relativ zu anderen Elementen übertrieben dargestellt sein, um das Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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Das Verfahren und die Strukturkomponenten wurden, wo angemessen, mit konventionellen Symbolen in den Zeichnungen dargestellt, die nur die spezifischen Details zeigen, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung relevant sind, um die Offenbarung nicht mit Details zu verundeutlichen, die für die durchschnittliche Fachperson mit dem Vorzug der Beschreibung hierin offensichtlich sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ein Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine Antenne, die Folgendes beinhaltet: einen Grundträger wie z. B. eine Grundplatte; ein elektrisch leitfähiges endloses Element wie z. B. ein kreisförmiges Element, das in einem Abstand bezogen auf den Grundträger montiert ist; und ein Trio von Ports, die vorzugsweise umfangsmäßig entlang des endlosen Elements angeordnet sind, um Funkfrequenzsignale in einem Betriebsfrequenzband zu übertragen. Die Ports sind sukzessiv, vorzugsweise in gleichen elektrischen Abständen, über das endlose Element um einen Abstand von einer Hälfte einer Wellenlänge bei einer Mittenfrequenz des Betriebsbands beabstandet.
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Die Wellenlänge, auf die hierin Bezug genommen wird, ist die geführte Wellenlänge relativ zu einer offenen Sendeleitung, die zwischen den Ports von dem endlosen Element und dem Grundträger gebildet wird. Insbesondere ist diese geführte Wellenlänge so, dass ein an einem Port anliegendes Signal eine Phasenumkehr erfährt, um über den kürzesten Verbindungsweg dazwischen entlang des endlosen Elements an einem anderen Port anzukommen. Das endlose Element hat vorzugsweise eine symmetrische Form um jeden Port. Zum Beispiel, jeder Port könnte sich an einer jeweiligen Ecke eines als gleichseitiges Dreieck geformten Elements oder an jeder zweiten Ecke eines als gleichseitiges Sechseck geformten Elements befinden. Dementsprechend ist das Port-Trio vorzugsweise gleichwinklig angeordnet.
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Ebenso hat die oben erwähnte, zwischen dem Grundträger und dem endlosen Element gebildete offene Sendeleitung vorzugsweise eine konstante charakteristische Impedanz. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann wird ein an einem beliebigen Port eingespeistes Funkfrequenzsignal etwa gleichermaßen in entgegengesetzten Richtungen entlang des endlosen Elements geteilt. Diese Signalteilung ist genau gleich, wenn die auf beiden Seiten jedes Ports gesehene Eingangsimpedanz gleich ist. Ein geteiltes Signal kommt an einem benachbarten Port eine halbe Wellenlänge entfernt (180 Grad phasenverschoben) über den kürzeren Verbindungspfad an, während das andere geteilte Signal am selben benachbarten Port eine volle Wellenlänge entfernt (360 Grad phasenverschoben) über den längeren Verbindungspfad ankommt. Die geteilten Signale sind somit am selben benachbarten Port gegenphasig. Somit besteht eine hohe (nahezu ideale) Porttrennung zwischen den Ports sowie eine entsprechende geringe Strahlungsdiagrammkorrelation zwischen den jeweiligen abgestrahlten elektromagnetischen Felddiagrammen, da es gut bekannt ist, dass bei verlustlosen Antennen Kopplung zwischen den Ports Strahlungsdiagrammkorrelation entspricht, und dasselbe gilt in etwa für verlustarme Antennen. Antennen sind typischerweise so ausgelegt, dass sie geringe ohmsche Verluste und somit eine hohe Effizienz haben, um die Kommunikationsreichweite und die Datendurchsatzrate zu maximieren.
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Geringe Strahlungsdiagrammkorrelation ergibt einen hohen Datendurchsatz in MIMO-Kommunikationssystemen. Es können auch andere Mittel benutzt werden, die gleichzeitig Phasenumkehr und eine etwa gleiche Amplitude erzielen, wenn zwischen einem beliebigen Portpaar einer Drei-Port-Antennenstruktur gesendet wird, um dadurch hohe Porttrennung und geringe Strahlungsdiagrammkorrelation zu produzieren. So kann es beispielsweise möglich sein, Sektionen des endlosen Elements mit verteilten oder konzentrierten resistiven und reaktiven Komponenten zu belasten, um die gewünschten Phasen- und Amplitudenbeziehungen zu erzielen. In diesem Fall kann das endlose Element mechanisch diskontinuierlich sein, wenn Serienelemente, z. B. Kondensatoren, entlang seiner Kontur platziert sind, um die Phasenbeziehungen zu erzielen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Grundträger eine äußere konturierte Auflageoberfläche, z. B. flach oder gekrümmt, und das endlose Element hat eine äußere Antennenoberfläche von komplementärer Kontur, d. h. ebenfalls flach oder gekrümmt, relativ zu der konturierten Auflageoberfläche. An jedem gegebenen Punkt entlang des endlosen Elements hat die äußere Antennenoberfläche vorzugsweise eine konstante Abmessung, z. B. Breite, wenn das endlose Element durch eine streifenförmige Struktur gebildet wird, in der Richtung orthogonal zu der Richtung, entlang der sich das endlose Element entwickelt, sowie in der Richtung, die den Punkt durchquert, und orthogonal zum Grundträger, und wird vorzugsweise in einem konstanten Abstand von der äußeren konturierten Auflageoberfläche gehalten.
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Auf diese Weise wird die charakteristische Impedanz der von dem endlosen Element und dem Grundträger gebildeten Sendeleitung im Wesentlichen konstant gehalten, so dass der Energiefluss und das Ermitteln des Abstands zwischen den Ports erheblich erleichtert wird, weil die geführte Wellenlänge im Wesentlichen konstant ist. Zum Beispiel, der Abstand zwischen dem endlosen Element und dem Grundträger kann so gewählt und eingestellt werden, dass eine Impedanzübereinstimmung von 50 Ohm an jedem Port erzielt wird, wie dies beispielsweise dann der Fall ist, wenn die auf beiden Seiten jedes Ports entlang des endlosen Elements gesehene Eingangsimpedanz 100 Ohm beträgt. Vorteilhafterweise strahlt das endlose Element Funkfrequenzwellen in einem Betriebsfrequenzband z. B. 2,40 GHz bis 2,48 GHz ab und strahlt auch Funkfrequenzwellen in einem zusätzlichen Betriebsband von höheren Frequenzen wie z. B. 5 GHz bis 6 GHz ab, so dass ein drahtloses Gerät über die üblichsten WiFi-Frequenzbänder in der ganzen Welt arbeiten kann.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer Antenne gemäß einem anderen Aspekt dieser Offenbarung wird durch Montieren eines elektrisch leitfähigen endlosen Elements in einem Abstand bezogen auf einen Grundträger, Anordnen eines Trios von Ports entlang des endlosen Elements zum Übertragen von Funkfrequenzsignalen in einem Betriebsfrequenzband und sukzessives Beabstanden der Ports entlang des endlosen Elements um einen Abstand von einer Hälfte einer geführten Wellenlänge bei einer Mittenfrequenz des Betriebsbands ausgeführt.
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Nun mit Bezug auf die 1–4 der Zeichnungen, Bezugsziffer 10 identifiziert allgemein eine erste Ausführungsform einer kompakten Dreiport-MIMO(Multiple Input Multiple Output)-Antenne mit hoher Porttrennung und geringer Strahlungsdiagrammkorrelation. Die Antenne 10 enthält einen Grundträger, der als eine Grundplatte 12 konfiguriert ist; ein elektrisch leitfähiges endloses Element, das als ein flacher Ring oder ein kreisförmiges Element 14 konfiguriert ist, das in einem konstanten Abstand bezogen auf die Grundplatte 12 montiert ist; und ein Trio von Ports 16, 18, 20, die gleichwinklig über den Umfang des kreisförmigen Elements 14 angeordnet sind, um Funkfrequenzsignale in einem Betriebsfrequenzband z. B. von 2,40 GHz bis 2,48 GHz zu übertragen. Benachbarte Ports 16, 18, 20 sind sukzessiv über den Umfang entlang des kreisförmigen Elements 14 um einen Abstand von einer Hälfte einer geführten Wellenlänge (λ/2) bei einer Mittenfrequenz von z. B. 2,44 GHz des Betriebsbandes voneinander beabstandet. Der Umfang des kreisförmigen Elements 14 beträgt 3λ/2. Dieses numerische Betriebsfrequenzband ist lediglich beispielhaft. Man wird verstehen, dass auch andere Betriebsfrequenzbänder und andere Betriebsfrequenzbereiche, wie nachfolgend beschrieben, benutzt werden könnten.
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Wie in den 3–4 für den repräsentativen Port 20 beschrieben, beinhaltet jeder Port in einer bevorzugten Ausführungsform eine elektrisch isolierende Komponente oder ein Dielektrikum 22, z. B. aus Teflon gebildet, zum Halten des kreisförmigen Elements 14 in dem Abstand; einen elektrischen Mittelleiter 24, der sich durch das Dielektrikum 22 erstreckt und mit dem kreisförmigen Element 14 galvanisch verbunden oder elektromagnetisch gekoppelt ist; und eine elektrisch abschirmende Komponente oder eine äußere elektrisch leitfähige Abschirmung 26, die das Dielektrikum 22 umgibt und den elektrischen Leiter 24 abschirmt. Offensichtlich bilden in dieser Ausführungsform der Mittelleiter 24, das Dielektrikum 22 und die leitfähige Abschirmung 26 ein Koaxialkabel. Dieses Kabel bietet, wenn es starr genug ist, die mechanische Funktion zum Aufhängen und Tragen des kreisförmigen Elements 14 über der Grundplatte 12. In der bevorzugten Ausführungsform von 4 erstreckt sich ein oberes Ende des Leiters 24 durch ein Loch, das sich durch das kreisförmige Element 14 erstreckt, und ist an der Schweißverbindung 28 angelötet. Ein unteres Ende 48 der leitfähigen Abschirmung 26 ist galvanisch mit der Grundplatte 12 verbunden. Ein unteres Ende des Leiters 24 erstreckt sich durch ein Loch in der Grundplatte 12, wobei das Loch einen Durchmesser hat, der etwa gleich dem Innendurchmesser der leitfähigen Abschirmung 26 ist. Das untere Ende des Leiters 24 erstreckt sich durch die Grundplatte 12 und ist, wie in 4 illustriert, elektrisch mit einer Mikrostreifenspeiseleitung 30 auf einem dielektrischen Substrat 32 verbunden, das an der Unterseite der Grundplatte 12 vorgesehen ist. Man wird verstehen, dass auch eine andere Speiseanordnung, wie zum Beispiel ein Koaxialkabel und ein Paar Verbinder für jeden Port, anstatt der Mikrostreifenanordnung zum Speisen eines Signals zum Leiter 24 verwendet werden könnte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Grundplatte 12 eine äußere konturierte Auflageoberfläche und das kreisförmige Element 14 hat eine äußere Antennenoberfläche mit einer komplementären Kontur zu der konturierten Auflageoberfläche. Wie in der Ausführungsform der 1–3 gezeigt, ist das kreisförmige Element 14 planar und seine äußere Antennenoberfläche ist allgemein parallel zu der äußeren planaren Auflageoberfläche der Grundplatte 12 und hat einen etwa konstanten Abstand bezogen auf diese. Das kreisförmige Element 14 wird durch das Dielektrikum 22 jedes Ports 16, 18, 20 in dem oben erwähnten konstanten Abstand von der Grundplatte 12 gehalten. Der konstante Abstand zwischen dem kreisförmigen Element 14 und der Grundplatte 12 wird so gewählt und/oder eingestellt, wie nachfolgend beschrieben, dass eine gewünschte Impedanzübereinstimmung von beispielsweise 50 Ohm an jedem Port 16, 18, 20 erzeugt wird, um Funkfrequenzleistung an jedem der Ports effizient abzustrahlen/zu empfangen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist das kreisförmige Element 14 aus einem Metall wie Stahl, vorzugsweise mit einer Gold- oder Nickelplattierung gebildet. Bei einem Betrieb im Betriebsfrequenzband von beispielsweise 2,40 GHz bis 2,48 GHz hat das kreisförmige Element 14 eine Breite von etwa 1–5 mm, vorzugsweise etwa 2–3 mm, und wird in einem Abstand von etwa 17 mm bezogen auf die Grundplatte 12 gehalten, um die gewünschte Impedanzübereinstimmung von etwa 50 Ohm zu erzielen. Der oben erwähnte Abstand von einer Hälfte der geführten Wellenlänge zwischen benachbarten Ports entlang des kreisförmigen Elements 14 beträgt etwa 57,5 mm.
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Beim Gebrauch als eine Sendeantenne werden mehrere Funkfrequenzquellen zusammen mit Antennenanpassungsschaltungen (nicht illustriert), vorzugsweise einer Anpassungsschaltung für jeden Port, auf der gegenüberliegenden Seite der Grundplatte 12, vorzugsweise zwischen der Mikrostreifenleitung 30 und dem Mittelleiter 24 montiert. Jede Quelle erzeugt ein Funkfrequenzsignal, das entlang der jeweiligen Mikrostreifenleitung 30 zum jeweiligen Mittelleiter 24, bei Bedarf durch eine Anpassungsschaltung, und zum kreisförmigen Element 14 geleitet wird. Somit wird jedes Funkfrequenzsignal zu jedem Port, vorzugsweise gleichzeitig, gespeist und von dem gesamten kreisförmigen Element 14 abgestrahlt. Die so entkoppelten drei Ports dienen als drei unabhängige Kanäle. Das an jedem Port, z. B. Port 16, emittierte Funkfrequenzsignal wird gleichmäßig in entgegengesetzten Umfangsrichtungen entlang des kreisförmigen Elements 14 geteilt. Ein geteiltes Signal kommt an einem benachbarten Port, z. B. Port 18, eine halbe Wellenlänge entfernt (180 Grad phasenverschoben) an, während das andere geteilte Signal am selben benachbarten Port 18 eine volle Wellenlänge entfernt (360 Grad; somit gleichphasig) ankommt. Dieselbe Analyse gilt für jedes andere Paar von benachbarten Ports. Die geteilten Signale haben somit entgegengesetzte Phasen und löschen einander am selben benachbarten Port 18 aus. Aufgrund von Symmetrie haben alle drei Ports dieselben Eigenschaften.
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Somit besteht eine hohe (nahezu ideale) Porttrennung zwischen den Ports 16, 18 über die oben erwähnte enge Betriebsbandfraktion und eine entsprechende geringe Strahlungsdiagrammkorrelation zwischen den abgestrahlten elektromagnetischen Strahlungsdiagrammen, vorausgesetzt, dass die ohmschen Verluste der Antenne mäßig sind. Dies ergibt einen hohen Datendurchsatz und eine verbesserte Antennenleistung in drahtlosen MIMO-Kommunikationssystemen, zum Beispiel WiFi-Geräten, die unter wenigstens einer Version des IEEE 802.11 Standards arbeiten. Vorteilhafterweise ist das kreisförmige Element 14 eine Dualband-Antenne und strahlt Funkfrequenzwellen nicht nur in dem oben erwähnten Betriebsfrequenzband von beispielsweise 2,40 GHz bis 2,48 GHz ab, sondern strahlt auch effizient Funkfrequenzwellen in einem zusätzlichen Betriebsband von höheren Frequenzen von beispielsweise 5 GHz bis 6 GHz ab, so dass die Antenne insbesondere für die Verwendung in drahtlosen Dualband-WiFi-Routern wünschenswert wird.
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Die 5–8 zeigen Variationen der Antenne. In der Ausführungsform von 5 ist der Grundträger 12 groß genug, um drei kreisförmige Elemente 14A; 14B; und 14C aufzunehmen, jedes mit seinem eigenen Satz von jeweiligen Ports 16A, 18A, 20A; 16B, 18B, 20B und 16C, 18C, 20C. Wie illustriert, sind die Antennen in ihrer Position relativ zueinander verschoben, d. h. die Ports mit denselben Nummern haben dieselben winkelmäßigen Positionen relativ zum Grundträger 12. Zum Beispiel, die Ports 18A, 18B, 18C zeigen in 5 alle allgemein nach rechts und nach unten. Man wird verstehen, dass die Antennen auch in ihrer Position relativ zueinander gedreht werden könnten, d. h. die Ports mit denselben Nummern haben unterschiedliche relative Positionen relativ zum Grundträger 12. Diese Rotation erfolgt um eine Achse, die lotrecht zum Grundträger 12 ist und die sich zentral in dem jeweiligen endlosen Element 14A, 14B und 14C befindet. Zum Beispiel, Port 18B könnte sich entweder in der illustrierten Position von Port 20B oder von Port 16B befinden. Man wird ferner verstehen, dass eine oder mehrere der Antennen in 5 verschoben und gedreht werden könnten.
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In der Ausführungsform von 6 sind das kreisförmige Element 14 und seine Ports 16, 18, 20 auf einer Seite 12A des Grundträgers 12 montiert und ein zusätzliches kreisförmiges Element 14D und seine Ports 16D, 18D, 20D sind auf einer gegenüberliegenden Seite 12B des Grundträgers 12 montiert. Die zusätzlichen Ports 16D, 18D, 20D sind entlang des zusätzlichen kreisförmigen Elements 14D angeordnet, um Funkfrequenzsignale in einem oder mehreren Betriebsfrequenzbändern zu übertragen. Die zusätzlichen Ports 16D, 18D, 20D sind entlang des zusätzlichen kreisförmigen Elements 14D um einen Abstand von einer Hälfte einer geführten Wellenlänge auf der Mittenfrequenz eines Betriebsbands beabstandet. Die Ports 16, 16D; die Ports 18, 18D und die Ports 20, 20D sind zwar fluchtend, d. h. kollinear illustriert, aber man wird verstehen, dass eine der Antennen um eine Achse gedreht werden könnte, die lotrecht zum Grundträger 12 ist und sich zentral innerhalb des jeweiligen endlosen Elements 14 und 14D befindet. Die Back-to-Back-Konfiguration der Ausführungsform von 6 bietet sechs Ports mit hoher Porttrennung und kann vorteilhafterweise an Korridorwänden positioniert werden, um unabhängige WiFi-Zonen in entgegengesetzten Richtungen des Korridors bereitzustellen. Ferner kann der doppelflächige Grundträger 12 von 6 hohl und dick genug sein, um WiFi-Router-Schaltkreise, Batterien und dergleichen aufzunehmen, um dadurch ein voll funktionelles Gerät zu bilden.
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Die Ausführungsform von 6 zeigt auch ein ringförmiges Justierelement 34, das fest an dem Grundträger 12 montiert ist, um den Abstand zwischen dem kreisförmigen Element 14 und dem Grundträger 12 zu justieren, um die oben erwähnte Impedanzübereinstimmung von 50 Ohm zu erzielen. Das Justierelement 34 kann eines aus einem Satz von solchen Justierelementen mit unterschiedlichen Höhen sein. Ein Benutzer wählt ein Justierelement 34 mit der richtigen Höhe (H) und stellt so den konstanten Abstand zwischen dem kreisförmigen Element 14 und dem Grundträger 12 auf einen optimalen Wert ein. In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Justierelement 34 einen dünnen Querschnitt und ist galvanisch mit dem Grundträger 12 und der leitfähigen Abschirmung 26 jedes Ports verbunden. Dieses Justierelement 34 kann in beliebigen der anderen offenbarten Antennenausführungsformen benutzt werden.
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Ferner können andere Ausführungsformen des Justierelements 34 den Fall beinhalten, in dem das Justierelement 34 zwischen dem Grundträger 12 und dem kreisförmigen Element 14 aufgehängt ist. Zum Beispiel, das Justierelement 34 kann galvanisch mit der leitfähigen Abschirmung 26 jedes Ports verbunden und mechanisch durch jede leitfähige Abschirmung 26 in einem Abstand von dem Grundträger 12 und in einem anderen Abstand von dem kreisförmigen Element 14 gelagert werden.
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Der Grundträger 12 braucht nicht in einer Ebene zu liegen, sondern kann, wie in den Ausführungsformen der 7–8 illustriert, gekrümmt sein. In 7 ist der Grundträger ein kegelstumpfförmiger Träger 36. In 7 ist der Grundträger ein zylindrischer Träger 38. In diesen bevorzugten Ausführungsformen hat die äußere Antennenoberfläche des kreisförmigen Elements eine komplementäre Kontur zu, und auf einem konstanten Abstand gehalten von, der äußeren konturierten Auflageoberfläche. Somit ist das kreisförmige Element 14E (assoziiert mit den Ports 16E, 18E, 20E) in 7 ebenfalls konisch geformt, und in 8 ist das kreisförmige Element 14F (assoziiert mit den Ports 16F (verborgen), 18F, 20F) ebenfalls zylindrisch geformt.
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9 ist eine Ansicht analog zu 4, die aber eine andere bevorzugte Ausführungsform veranschaulicht, in der das endlose Element 14 wieder über einer Grundplatte 12 aufgehängt ist. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Koaxialkabelkonfiguration des repräsentativen Ports 20 in 4 ist der repräsentative Port 40 in 9 jedoch als ein massiver Metallpfosten 42 konfiguriert. Eine obere Metallscheibe 44 an oder neben dem oberen Ende des Pfostens 42 ist von dem endlosen Element 14 beabstandet und dient als ein serieller Kondensator damit. Ein Dielektrikum (nicht illustriert, um die Zeichnung zu vereinfachen) befindet sich zwischen der Scheibe 44 und dem endlosen Element 14, um Letzteres zu stützen. Eine untere Metallscheibe 46 an oder neben dem unteren Ende des Pfostens 42 ist von der Grundplatte 12 beabstandet und dient als Parallelkondensator damit. Ein Dielektrikum (nicht illustriert, um die Zeichnung zu vereinfachen) befindet sich zwischen der Scheibe 46 und der Grundplatte 12. Größe und Abstand dieser Scheiben 44, 46, sowie die Dielektrizitätskonstante der oben genannten Dielektrika, bestimmen den Wert ihrer Kapazitäten und werden benutzt, um die oben erwähnte Impedanzübereinstimmung zu optimieren, und können das oben erwähnte Justierelement 34 ersetzen. Der Pfosten 42 in 9 erstreckt sich durch den Grundträger 12 und das untere Ende des Pfostens 42 ist galvanisch mit der oben erwähnten Mikrostreifenspeiseleitung 30 verbunden. Wiederum wurde eine dielektrische Stütze zwischen der Speiseleitung 30 und dem Grundträger 12 weggelassen, um die Zeichnung nicht zu verkomplizieren.
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10 ist eine Ansicht analog zu 9, die jedoch eine andere bevorzugte Ausführungsform veranschaulicht, in der sich ein Leiter 48 am unteren Ende des Pfostens 42 durch die Grundplatte 12 erstreckt, und ein RF-Verbinder 50 wird zum Speisen eines Signals zum Port 40 benutzt.
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In der obigen Patentschrift wurden spezifische Ausführungsformen beschrieben. Die durchschnittliche Fachperson wird jedoch erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den Ansprüchen unten dargelegt, abzuweichen. Demgemäß sind die Patentschrift und die Figuren illustrativ und nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen, und alle solchen Modifikationen sollen im Rahmen der vorliegenden Lehren enthalten sein.
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Die Vorzüge, Vorteile, Problemlösungen und jegliche(s) Element(e), die die Herbeiführung eines Vorzugs, eines Vorteils oder einer Lösung herbeiführen oder verstärken können, sind nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente beliebiger oder aller Ansprüche anzusehen. Die Erfindung wird allein durch die beiliegenden Ansprüche einschließlich eventueller Änderungen, die während der Anhängigkeit dieser Anmeldung vorgenommen werden, und aller Äquivalente dieser Ansprüche wie ausgegeben definiert.
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Darüber hinaus sollen relationale Begriffe wie erste/r/s und zweite/r/s, oben und unten und dergleichen lediglich zum Unterscheiden von einer Einheit oder Aktion von einer anderen Einheit oder Aktion benutzt werden, ohne unbedingt tatsächlich eine solche Beziehung oder Ordnung zwischen solchen Einheiten oder Aktionen zu erfordern oder zu implizieren. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „hat“, „habend“, „schließt ein“, „einschließlich“, „enthält“, „enthaltend“ oder eine beliebige andere Variation davon sollen einen nicht-exklusiven Einschluss abdecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst, hat, einschließt, enthält, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern auch andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausführlich aufgeführt oder in einem/r solchen Prozess, Verfahren, Artikel oder Vorrichtung inhärent sind. Ein Element, dem „umfasst ... ein“, „hat ... ein“, „beinhaltet ... ein“, oder „enthält ... ein“ voransteht, schließt nicht, ohne weitere Einschränkungen, die Existenz von zusätzlichen identischen Elementen in dem/der Prozess, Verfahren, Artikel oder Vorrichtung aus, der/das/die das Element umfasst, hat, einschließt oder enthält. Die Begriffe „ein/e“ werden als ein oder mehrere definiert, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes hierin angegeben ist. Die Begriffe „erheblich“, „im Wesentlichen“, „ungefähr“, „etwa“ oder eine beliebige andere Version davon sind so definiert, dass sie dem Verständnis der durchschnittlichen Fachperson nahekommen, und in einer nicht begrenzenden Ausführungsform wird der Begriff so definiert, dass er innerhalb von 10 %, in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 5 %, in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 1 % und in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 0,5 % liegt. Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt“ wird hierin als verbunden definiert, obwohl nicht unbedingt direkt und nicht unbedingt mechanisch. Ein Gerät oder eine Struktur, das/die auf eine bestimmte Weise „konfiguriert“ ist, ist wenigstens auf diese Weise konfiguriert, kann aber auch auf Weisen konfiguriert sein, die nicht aufgeführt sind.
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Man wird verstehen, dass einige Ausführungsformen aus einem oder mehreren generischen oder spezialisierten Prozessoren (oder „Verarbeitungsgeräten“) wie Mikroprozessoren, Digitalsignalprozessoren, angepassten Prozessoren und Field Programmable Gate Arrays (FPGA) und eindeutigen gespeicherten Programmbefehlen (einschließlich sowohl Software als auch Firmware) bestehen, die den einen oder die mehreren Prozessoren steuern, um in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessor-Schaltungen einige, die meisten oder alle der Funktionen des/der hierin beschriebenen Verfahrens und/oder Vorrichtung zu implementieren. Alternativ könnten einige oder alle Funktionen von einer Zustandsmaschine implementiert werden, die keine gespeicherten Programmbefehle aufweist, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), in denen jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten der Funktionen als benutzerdefinierte Logik implementiert sind. Es könnte natürlich auch eine Kombination der beiden Ansätze benutzt werden.
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Darüber hinaus kann eine Ausführungsform als ein computerlesbares Speichermedium implementiert werden, auf dem computerlesbarer Code zum Programmieren eines Computers (der z. B. einen Prozessor umfasst) gespeichert ist, um ein Verfahren wie hierin beschrieben und beansprucht auszuführen. Beispiele für solche computerlesbare Speichermedien enthalten, aber ohne darauf begrenzt zu sein, eine Festplatte, eine CD-ROM, ein optisches Speichergerät, ein magnetisches Speichergerät, ein ROM (Festwertspeicher), ein PROM (programmierbarer Festwertspeicher), ein EPROM (löschbarer programmierbarer Festwertspeicher), ein EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher) und Flash-Speicher. Ferner wird davon ausgegangen, dass eine durchschnittliche Fachperson, ungeachtet eventuell erheblicher Bemühungen und zahlreicher Konstruktionsentscheidungen, die beispielsweise durch verfügbare Zeit, aktuelle Technologie und wirtschaftliche Überlegungen motiviert sind, bei Anleitung durch die hierin offenbarten Konzepte und Prinzipien solche Software-Befehle und Programme und ICs mit minimalem Experimentieren leicht erzeugen kann.
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Die Zusammenfassung der Offenbarung soll es dem Leser ermöglichen, die Natur der technischen Offenbarung leicht festzustellen. Sie wird unter dem Verständnis gegeben, dass sie nicht zum Interpretieren oder Begrenzen des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche benutzt wird. Zusätzlich ist aus der obigen ausführlichen Beschreibung zu sehen, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen für den Zweck des Rationalisierens der Offenbarung miteinander gruppiert werden können. Das Verfahren der Offenbarung ist nicht als eine Absicht reflektierend zu interpretieren, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch aufgeführt sind. Stattdessen liegt, wie die nachfolgenden Ansprüche reflektieren, der erfinderische Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offenbarten Ausführungsform. Somit sind die nachfolgenden Ansprüche hierin in der ausführlichen Beschreibung eingeschlossen, wobei jeder Anspruch für sich alleine als separat beanspruchter Gegenstand steht.
