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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Planarantenne und ein Funkmodul.
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-067690 , eingereicht am 30. März 2017, deren gesamte Offenbarung unter Bezugnahme hier einbezogen ist.
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STAND DER TECHNIK
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Patentliteratur 1 und 2 offenbaren eine Planarantenne, die ein flexibles Substrat verwendet.
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LITERATURLISTE
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[PATENTLITERATUR]
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- Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2006-197072
- Patentliteratur 2: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2007-89109
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine Planarantenne gemäß einer Ausführungsform weist auf: ein Strahlerelement; einen Abschnitt aus flexibler dielektrischer Folie; eine für den Abschnitt aus dielektrischer Folie vorgesehene Stromzuführungsleitung, die konfiguriert ist, dem Strahlerelement Strom zuzuführen; einen ersten Erdleiter, der dem Strahlerelement zugewandt ist; und einen Antennenfuß mit einer zwischen dem Strahlerelement und dem ersten Erdleiter angeordneten dielektrischen Schicht. Die dielektrische Folie erstreckt sich von einer Seitenoberfläche des Antennenfußes und der Antennenfuß ist dicker als die dielektrische Folie. Der Abschnitt aus dielektrischer Folie erstreckt sich von der Seitenoberfläche der dielektrischen Schicht.
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Ein Funkmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform weist auf: ein Strahlerelement; einen Abschnitt aus flexibler dielektrischer Folie; eine für den Abschnitt aus dielektrischer Folie vorgesehene Stromzuführungsleitung, die konfiguriert ist, dem Strahlerelement Strom zuzuführen; einen ersten Erdleiter, der dem Strahlerelement zugewandt ist; einen Antennenfuß mit einer dielektrischen Schicht, die dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie ist, wobei die dielektrische Schicht zwischen dem Strahlerelement und dem ersten Erdleiter angeordnet ist, wobei sich der Abschnitt aus dielektrischer Folie von einer Seitenoberfläche des Antennenfußes aus erstreckt; und eine Funkeinheit, mit der die Stromzuführungsleitung verbunden ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Planarantenne.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Planarantenne.
- 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines HF-Frontend-Moduls mit der Planarantenne.
- 5A ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes verändertes Beispiel der Planarantenne darstellt.
- 5B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5B-5B in 5A.
- 6A ist eine perspektivische Ansicht, die ein zweites verändertes Beispiel der Planarantenne darstellt.
- 6B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6B-6B in 6A.
- 7A ist eine perspektivische Ansicht, die ein drittes verändertes Beispiel der Planarantenne darstellt.
- 7B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7B-7B in 7A.
- 8A ist eine perspektivische Ansicht, die ein viertes verändertes Beispiel der Planarantenne darstellt.
- 8B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8B-8B in 8A.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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[Durch die Offenbarung gelöste Aufgaben]
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Ein flexibles Substrat wird dünn hergestellt, so dass sich das Substrat biegen kann. Da das Substrat sehr dünn ist, ist es für eine Planarantenne, die das flexible Substrat verwendet, nicht einfach, eine Breitbandleistung zu erzielen.
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Unter Berücksichtigung einer Microstrip-Antenne als Beispiel für die Planarantenne kann die Antenne mit einer größeren Bandbreite ausgestattet sein, indem eine Dicke des Substrats vergrößert wird und somit ein Abstand zwischen einem Strahlerelement und einem Erdleiter vergrößert wird. Jedoch beeinträchtigt das Vergrößern der Dicke des Substrats die Flexibilität des flexiblen Substrats. Aus diesem Grund ist es nicht einfach, ein Substrat mit einer größeren Bandbreite bereitzustellen, während die Flexibilität des flexiblen Substrats bewahrt wird.
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Es ist wünschenswert, eine Breitbandleistung sicherzustellen, während die Flexibilität des flexiblen Substrats bewahrt wird.
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In einer Ausführungsform weist eine Planarantenne eine dielektrische Schicht auf, die dicker als ein Abschnitt aus flexibler dielektrischer Folie ist, der mit einer Stromzuführungsleitung versehen ist. Mit einer derartigen dicken dielektrischen Schicht kann eine Breitbandleistung der Planarantenne sichergestellt werden.
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[Auswirkungen der Offenbarung]
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Es ist möglich, eine Breitbandleistung sicherzustellen, denn, während der Abschnitt aus dielektrischer Folie mit einer Stromzuführungsleitung flexibel ist, ist die mit einem Strahlerelement versehene dielektrische Schicht dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie.
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[Überblick der Ausführungsformen]
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(1) Eine Planarantenne gemäß der Ausführungsform weist auf: ein Strahlerelement; einen Abschnitt aus flexibler dielektrischer Folie; eine für den Abschnitt aus dielektrischer Folie vorgesehene Stromzuführungsleitung, die konfiguriert ist, dem Strahlerelement Strom zuzuführen; einen ersten Erdleiter, der dem Strahlerelement zugewandt ist; und einen Antennenfuß mit einer zwischen dem Strahlerelement und dem ersten Erdleiter angeordneten dielektrischen Schicht. Der Abschnitt aus dielektrischer Folie erstreckt sich von einer Seitenoberfläche des Antennenfußes aus und die dielektrische Schicht ist dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie. Der Abschnitt aus dielektrischer Folie erstreckt sich nahtlos von der Seitenoberfläche der dielektrischen Schicht aus. Die dielektrische Schicht ist dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie. Da der mit der Stromzuführungsleitung versehene Abschnitt aus dielektrischer Folie flexibel ist und die mit dem Strahlerelement versehene dielektrische Schicht dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie ist, ist es möglich, eine Breitbandleistung sicherzustellen.
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Der Abschnitt aus flexibler dielektrischer Folie ist ein Dielektrikum, das ausreichend dünn ist, um in der Lage zu sein, sich wie ein flexibles Substrat zu biegen. Als bevorzugtes Beispiel des Abschnitts aus flexibler dielektrischer Folie ist es möglich, eine für das flexible Substrat verwendete Trägerfolie zu verwenden, jedoch nicht darauf beschränkt. Die dielektrische Schicht kann eine Festigkeit haben, die es der dielektrischen Schicht kaum ermöglicht, sich wie ein festes Substrat zu biegen, oder sie kann eine Flexibilität haben, die es der dielektrischen Schicht ermöglicht, sich zu einem gewissen Grad zu biegen.
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Der Abschnitt aus dielektrischer Folie kann sich von einer Seitenoberfläche des Antennenfußes oder von mehr als einer Seitenoberfläche aus erstrecken. Wenn der Antennenfuß in Draufsicht rechteckig ist, kann sich der Abschnitt aus dielektrischer Folie beispielsweise von einer, zwei, drei oder vier von vier Seitenoberflächen aus erstrecken.
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(2) Vorzugsweise erstreckt sich der Abschnitt aus dielektrischer Folie nahtlos von der Seitenoberfläche des Antennenfußes aus. Der Begriff „erstreckt sich nahtlos“ bedeutet, dass der Abschnitt aus dielektrischer Folie mit wenigstens einem Abschnitt des Antennenfußes einstückig vorgesehen ist und nicht über einen gemeinsamen Teil (Naht), wie etwa Verklebung, für den Antennenfuß vorgesehen ist. Durch den Abschnitt aus dielektrischer Folie, der sich nahtlos von dem Antennenfuß aus erstreckt, erhöht sich die Einstückigkeit des Abschnitts aus dielektrischer Folie und des Antennenfußes und es kann eine robuste Konstruktion vorgesehen sein. Hier kann sich der Abschnitt aus dielektrischer Folie nahtlos von der zwischen dem Strahlerelement und dem ersten Erdleiter angeordneten dielektrischen Schicht aus erstrecken oder nicht.
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(3) Der Antennenfuß kann aufweisen: eine mit dem Abschnitt aus dielektrischer Folie nahtlos verbundene Hauptschicht; und eine oder mehrere auf die Hauptschicht kaschierte Zusatzschichten. Die mit dem Abschnitt aus dielektrischer Folie nahtlos verbundene Hauptschicht ist verwendbar, um die Einstückigkeit zwischen dem Abschnitt aus dielektrischer Folie und dem Antennenfuß zu verbessern. Durch das Kaschieren der Zusatzschicht auf die Hauptschicht ist es möglich, die Dicke des Antennenfußes im Vergleich zur mit dem Abschnitt aus dielektrischer Folie nahtlos verbundenen Hauptschicht zu vergrößern. In der Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, aus einer einzigen Folie einen Bereich bereitzustellen, in dem die Zusatzschicht als die Hauptschicht kaschiert ist, und einen Bereich, an dem die Zusatzschicht nicht wie der Abschnitt aus dielektrischer Folie kaschiert ist.
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(4) Vorzugsweise enthalten die eine oder die mehreren Zusatzschichten eine oder mehrere erste Zusatzschichten und eine oder mehrere zweite Zusatzschichten, wobei die ersten Zusatzschichten auf eine Seite einer ersten Oberfläche der Hauptschicht kaschiert sind, wobei die zweiten Zusatzschichten auf eine Seite einer zweiten Oberfläche als eine Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche kaschiert sind. Es ist möglich, die Dicke durch Kaschieren der Zusatzschichten auf beide Oberflächen der Hauptschicht einfach zu vergrößern.
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(5) Vorzugsweise ist eines/einer des Strahlerelements und des ersten Erdleiters für die erste Zusatzschicht vorgesehen und ist das/der andere des Strahlerelements und des ersten Erdleiters für die zweite Zusatzschicht vorgesehen. Es ist möglich, einen Abstand zwischen dem Strahlerelement und dem ersten Erdleiter einfach zu vergrößern, indem das Strahlerelement und der erste Erdleiter für die Zusatzschichten vorgesehen sind.
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(6) Vorzugsweise entspricht eine Anzahl der einen oder mehreren ersten Zusatzschichten einer Anzahl der einen oder mehreren zweiten Zusatzschichten. Indem die Anzahl der ersten Zusatzschichten und die Anzahl der zweiten Zusatzschichten ausgewählt werden, ist es möglich, die Verformung des Antennenfußes zu verhindern.
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(7) Vorzugsweise ist der erste Erdleiter oder das Strahlerelement für die Hauptschicht vorgesehen. Die Verkabelung für Stromzuführung kann ermöglicht werden, indem der erste Erdleiter oder das Strahlerelement für die Hauptschicht nahtlos mit dem Abschnitt aus dielektrischer Folie verbunden vorgesehen ist.
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(8) Vorzugsweise ist der erste Erdleiter für die Hauptschicht vorgesehen und zur Leistungsversorgung mit einem zweiten Erdleiter verbunden, wobei der zweite Erdleiter für den Abschnitt aus dielektrischer Folie nahtlos mit der Hauptschicht verbunden vorgesehen ist. In diesem Fall wird eine Verbindung zwischen dem ersten Erdleiter und dem zweiten Erdleiter ermöglicht.
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(9) Vorzugsweise ist das Strahlerelement für die Hauptschicht vorgesehen und mit einer Stromzuführungsleitung verbunden, die nahtlos mit der Hauptschicht verbunden für den Abschnitt aus dielektrischer Folie vorgesehen ist. In diesem Fall wird eine Verbindung zwischen dem Strahlerelement und der Stromzuführungsleitung ermöglicht.
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(10) Vorzugsweise weist die dielektrische Schicht die eine oder die mehreren Zusatzschichten auf. Es ist möglich, unter Verwendung der Zusatzschichten einfach eine dicke dielektrische Schicht zu erhalten.
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(11) Vorzugsweise weist der Antennenfuß eine Schicht auf, die nahtlos mit dem Abschnitt aus dielektrischer Folie verbunden und dicker als dieser ist. In diesem Fall ist es möglich, einfach eine dicke dielektrische Schicht zu erhalten.
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(12) Vorzugsweise ist die Planarantenne entweder für Millimeterwellen oder für Radiowellen, die kürzer als die Millimeterwellen sind, konfiguriert. Die Millimeterwellen sind Radiowellen, deren Wellenlänge in der Größenordnung von Millimetern (1 mm bis 10 mm) liegt. Eine Größe des Strahlerelements hängt von der Wellenlänge der Radiowellen ab und kann geringer sein, wenn die Wellenlänge kürzer ist. Das Strahlerelement der Planarantenne, die entweder für Millimeterwellen oder für Radiowellen, die kürzer als die Millimeterwellen sind, konfiguriert ist, ist beispielsweise mehrere Millimeter klein oder kleiner. Aus diesem Grund kann die dielektrische Schicht klein sein und ein Einfluss einer geringeren Flexibilität aufgrund dessen, dass die dielektrische Schicht dick ist, kann verringert sein.
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(13) Ein Funkmodul gemäß einer Ausführungsform weist auf: ein Strahlerelement; einen Abschnitt aus flexibler dielektrischer Folie; eine für den Abschnitt aus dielektrischer Folie vorgesehene Stromzuführungsleitung, die konfiguriert ist, dem Strahlerelement Strom zuzuführen; einen ersten Erdleiter, der dem Strahlerelement zugewandt ist; einen Antennenfuß mit einer dielektrischen Schicht, die dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie ist, wobei die dielektrische Schicht zwischen dem Strahlerelement und dem ersten Erdleiter angeordnet ist, wobei sich der Abschnitt aus dielektrischer Folie von einer Seitenoberfläche des Antennenfußes aus erstreckt; und eine Funkeinheit, mit der die Stromzuführungsleitung verbunden ist. Ein Beispiel für das Funkmodul ist ein HF-Frontend-Modul einer Mobilstation oder eine Basisstation in der Mobilfunkkommunikation. Das Funkmodul kann auch eine Mobilstation selbst oder eine Basisstation selbst in der Mobilfunkkommunikation sein.
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[Einzelheiten der Ausführungsformen]
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[Planarantenne]
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1 bis 3 stellen eine Planarantenne 10 gemäß einer Ausführungsform dar. Die Planarantenne 10 ist beispielsweise eine Antenne für Millimeterwellen.
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Die veranschaulichte Planarantenne 10 ist derart konfiguriert, dass mehrere Zusatzfolien 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180 und 190 auf eine einzelne Hauptfolie 110 kaschiert sind. Ein Material der Hauptfolie 110 ist nicht besonders beschränkt, solange es ein Dielektrikum ist, während vorzugsweise ein Material verwendet wird, dass als eine Trägerfolie des flexiblen Substrats verwendet werden kann, Beispiele für dieses Material beinhalten Flüssigkristallpolymer (LCP) und Polyimid (PI). Die Hauptfolie 110 hat eine Dicke von etwa 10 µm bis 50 µm und eine Flexibilität, die eine Biegeverformung der Folie ermöglicht.
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Ein Material der Zusatzfolien 120 bis 190 ist nicht besonders beschränkt, solange es ein Dielektrikum ist, während - ähnlich wie bei Hauptfolie 10 - vorzugsweise ein Material verwendet wird, dass als eine Trägerfolie des flexiblen Substrats verwendet werden kann, Beispiele für dieses Material beinhalten Flüssigkristallpolymer (LCP) und Polyimid (PI). Das Material der Zusatzfolien 120 bis 190 kann gleich wie das der Hauptfolie 110 oder von diesem unterschiedlich sein. Die mehreren Folien 120 bis 190 können aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt sein.
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Jede der Zusatzfolien 120 bis 190 hat beispielsweise eine Dicke von etwa 10 µm bis 50 µm und eine Flexibilität, die eine Biegeverformung der Folie ermöglicht. Jede der Zusatzfolien 120 bis 190 kann dicker oder dünner als die Hauptfolie 110 sein. Je dicker die Zusatzfolien 120 bis 190 sind, desto vorteilhafter ist es dafür, die Antenne mit einer größeren Bandbreite zu versehen. Eine Dielektrizitätskonstante jeder der Zusatzfolien 120 bis 190 kann niedriger oder höher als die der Hauptfolie 110 sein. Die geringe Dielektrizitätskonstante ist vorteilhaft, um die Antenne mit einer größeren Bandbreite zu versehen. Des Weiteren kann eine Festigkeit der Zusatzfolien 120 bis 190 größer oder niedriger als die der Hauptfolie 110 sein.
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Im Folgenden wird die Beschreibung ausgeführt, unter der Voraussetzung, dass die Hauptfolie 110 und die Zusatzfolien 120 bis 190 aus dem gleichen Material (beispielsweise LCP) hergestellt sind und die gleiche Dicke (beispielsweise 50 µm) aufweisen. Wenn mehrere der zu kaschierenden Folien 110 und 120 bis 190 aus dem gleichen Material hergestellt sind und die gleiche Dicke aufweisen, ist es vorteilhafterweise möglich, die Gestaltung von Antenneneigenschaften zu ermöglichen.
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Die Zusatzfolien 120 bis 190 sind rechteckig und in Draufsicht von der gleichen Größe. Die Hauptfolie 110 ist größer als die Zusatzfolien 120 bis 190. Die Hauptfolie 110 weist einen ersten Bereich 111 und einen zweiten Bereich 112 auf. Der erste Bereich 111 wird durch Kaschieren der Zusatzfolien 120 bis 190 bereitgestellt und liegt in einer rechteckigen Form mit der gleichen Größe wie die der Zusatzfolien 120 bis 190 vor. Der zweite Bereich 112 ist ein Teil der Hauptfolie 110, ausschließlich des Bereichs, der dem ersten Bereich 111 entspricht. Der erste Bereich 111 und der zweite Bereich 112 sind einstückig auf nahtlose Weise bereitgestellt. Während der veranschaulichte zweite Bereich 112 eine Breite W aufweist, die schmaler als der erste Bereich 111 ist, kann der zweite Bereich 112 die gleiche Breite wie der erste Bereich 111 aufweisen.
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Der zweite Bereich 112 erstreckt sich von einer Seitenoberfläche einer Schichtstruktur 410, einschließlich des ersten Bereichs 111 und der Zusatzfolien 120 bis 190. Der veranschaulichte zweite Bereich 112 ist ein Abschnitt aus flexibler dielektrischer Folie 420, der sich von einer Seitenoberfläche der Schichtstruktur 410 aus erstreckt, die in Draufsicht rechteckig ist. Hier sind drei andere Seitenoberflächen der Schichtstruktur 410 ebene Oberflächen.
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Die Planarantenne 10 gemäß der Ausführungsform ist eine Microstrip-Antenne mit einem Strahlerelement 210 und einem Erdleiter (erster Erdleiter) 220, der dem Strahlerelement 210 zugewandt ist. Das Strahlerelement 210 und der Erdleiter 220 sind für die Schichtstruktur 410 vorgesehen. Die Schichtstruktur 410 ist ein Antennenfuß 410 mit dem Strahlerelement 210 und dem Erdleiter 220. Der Antennenfuß 410 ist derart konfiguriert, dass die Zusatzfolien 120 bis 190 auf die Hauptfolie 110 kaschiert sind, und ist deshalb dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420, auf den die Zusatzfolien 120 bis 190 nicht kaschiert sind. Gemäß dem Antennenfuß 410 bildet die Schichtstruktur 410 insgesamt eine dielektrische Schicht zwischen dem Strahlerelement 210 und dem Erdleiter 220 aus. Hier kann ein Teil der Schichtstruktur 410 eine dielektrische Schicht zwischen dem Strahlerelement 210 und dem Erdleiter 220 ausbilden. Insbesondere kann der Antennenfuß 410 eine Schicht aufweisen, die nicht zwischen dem Strahlerelement 210 und dem Erdleiter 220 angeordnet ist.
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In der folgenden Beschreibung wird eine Schicht außerhalb des Antennenfußes 410, die durch den ersten Bereich 111 der Hauptfolie 110 ausgebildet wird, als Hauptschicht bezeichnet und werden Schichten, die jeweils durch die Zusatzfolien 120 bis 190 ausgebildet werden, als Zusatzschichten bezeichnet. Der veranschaulichte Antennenfuß 410 weist eine Hauptschicht 111 und eine Mehrzahl von (acht) Zusatzschichten 120 bis 190 auf, die auf die Hauptschicht 111 kaschiert sind. Die Hauptschicht 111 und der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 sind durch die einzelne Folie 110 ausgebildet und daher nahtlos. Anders ausgedrückt erstreckt sich die dielektrische Folie 420 nahtlos seitlich von der Hauptschicht 111 des Antennenfußes 410 aus.
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Das Strahlerelement 210 ist über der Zusatzschicht 120 vorgesehen, die auf einer Seite der Schichtstruktur 410 in eine Dickenrichtung (eine oberste Schicht in 1 bis 3) angeordnet ist. Während das veranschaulichte Strahlerelement 210 quadratisch ist, kann das Strahlerelement 210 kreisförmig sein. Das Strahlerelement 210 wird beispielsweise durch Drucken eines Leiters auf die Zusatzschicht 120, die aus einem Dielektrikum ausgebildet ist, bereitgestellt.
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Der Erdleiter 220 ist über der Zusatzschicht 190 vorgesehen, die auf der anderen Seite der Schichtstruktur 410 in der Dickenrichtung (unterste Schicht in 1 bis 4) angeordnet ist. Der Erdleiter 220 ist größer als das Strahlerelement 210. Während der veranschaulichte Erdleiter 220 quadratisch ist, da er auf einer gesamten Oberfläche der rechteckigen Zusatzschicht 190 vorgesehen ist, ist seine Form nicht besonders beschränkt. Der Erdleiter 220 wird beispielsweise durch Drucken eines Leiters auf die Folie 190 als Dielektrikum bereitgestellt.
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Die Hauptfolie 110 hat eine erste Oberfläche 110a und eine zweite Oberfläche 110b. Von den beiden Oberflächen 110a und 110b der Hauptfolie 110 ist die erste Oberfläche 110a eine Oberfläche auf einer Seite der Zusatzfolien 120, 130, 140 und 150. Die zweite Oberfläche 110b ist eine Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche 110a, und auf einer Seite der Zusatzfolien 160, 170, 180 und 190.
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Die zweite Oberfläche 110b der Hauptfolie 110 ist mit einer Stromzuführungsleitung (erste Stromzuführungsleitung) 310 zum Zuführen von Strom an das Strahlerelement 210 vorgesehen. Die Stromzuführungsleitung 310 ist derart vorgesehen, dass sie sich von dem zweiten Bereich 112 (dem Abschnitt aus dielektrischer Folie 420) zum ersten Bereich 111 erstreckt. Strom wird dem Strahlerelement 210 über eine Stromzufuhr nach Art elektromagnetischer Kopplung zugeführt. Die Stromzufuhr nach Art elektromagnetischer Kopplung wird weiter unten beschrieben. Die Stromzuführungsleitung 310 wird beispielsweise durch Drucken eines Leiters auf die zweite Oberfläche 110b der Folie 110 als Dielektrikum bereitgestellt.
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Die erste Oberfläche 110a der Hauptfolie 110 ist zur Stromzufuhr mit einem Erdleiter (zweiten Erdleiter) versehen. In dieser Ausführungsform ist der Erdleiter 240 der Stromzuführungsleitung 310 über die Folie 110 als Dielektrikum zugewandt, sodass die Stromzuführungsleitung 310 als Mikrostreifenleitung dient. Der Erdleiter 240 wird beispielsweise durch Drucken eines Leiters auf die erste Oberfläche 110a der Folie 110 als Dielektrikum bereitgestellt.
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Um den Erdleiter 240 mit dem Erdleiter 220 zu verbinden, sind die Hauptschicht 111 und die Zusatzschichten 160, 170, 180 und 190 jeweils mit Durchgangsbohrungen 321, 322, 323, 324 und 325 versehen. Durch einen Leiter, der in jedem der Durchgangsbohrungen 321, 322, 323, 324 und 325 angeordnet ist, sind der Erdleiter 240 und der Erdleiter 220 elektrisch miteinander verbunden.
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Für die Stromzufuhr durch elektromagnetische Kopplung ist der Erdleiter 240 mit einem Schlitz 241 versehen. Das Strahlerelement 210 und der Erdleiter 220 sind über den Schlitz 241 elektromagnetisch gekoppelt. Die Stromzuführungsleitung 310 kann einer Funktion als Stromzuführungsleitung dienen, da die Stromzuführungsleitung zwischen dem Strahlerelement 210 und dem Erdleiter 220, die elektromagnetisch gekoppelt sind, angeordnet ist.
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Während eine veranschaulichte dielektrische Schicht 410 aus der Hauptschicht 111 und den mehreren Zusatzschichten 120 bis 190 ausgebildet ist, kann die dielektrische Schicht 410 durch die Hauptschicht 111 und eine einzelne Zusatzschicht ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die dielektrische Schicht 410 nur durch eine oder mehrere Zusatzschichten ausgebildet sein. In dieser Ausführungsform kann die Bereitstellung einer größeren Bandbreite ermöglicht werden, da die dielektrische Schicht 410 dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 (die Hauptfolie 110) ist. Beispielsweise ist es möglich, eine Bandbreite von mindestens 1 GHz Millimeterwellen sicherzustellen, indem eine Dicke der dielektrischen Schicht 410 etwa 200 µm bis 500 µm hergestellt wird.
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Da der Antennenfuß 410, der die dielektrische Schicht 410 aufweist, dick ist, ist seine Flexibilität im Vergleich zum Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 verringert. Jedoch ist der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 dünn und seine Flexibilität wird bewahrt. Aus diesem Grund ist in einem Bereich, in dem die Stromzuführungsleitung 310 vorgesehen ist, das gleiche Maß an Flexibilität wie das einer Planarantenne für ein flexibles Substrat vorgesehen. Da die Planarantenne 10 gemäß der Ausführungsform für Millimeterwellen konfiguriert ist, kann das Strahlerelement 210 darüber hinaus von einer Größe sein, deren eine Seite etwa mehrere Millimeter beträgt, und kann der Antennenfuß 410 von einer Größe sein, deren eine Seite etwa 10 mm beträgt. Wie oben beschrieben ist es durch eine Konfiguration für Millimeterwellen möglich, die Größe des Antennenfußes 410 mit geringer Flexibilität zu verringern. Indem ein Abschnitt mit geringer Flexibilität beschränkt wird, ist es möglich, eine Flexibilität der Antenne 10 insgesamt einfach sicherzustellen, und kann eine Einbaumöglichkeit der Antenne 10 weitestgehend nicht beeinträchtigt werden.
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Im veranschaulichten Antennenfuß 410 beträgt eine Anzahl der Zusatzschichten (ersten Zusatzschichten) 120, 130, 140 und 150, die auf die Seite der ersten Oberfläche 110a der Hauptschicht 111 kaschiert sind, vier und eine Anzahl der Zusatzschichten (zweiten Zusatzschichten) 160, 170, 180 und 190, die auf die Seite der zweiten Oberfläche 110b der Hauptschicht 111 kaschiert sind, ebenfalls vier. Da die Anzahl an Kaschierungen der Zusatzschichten auf den beiden Oberflächen 110a und 110b der Hauptschicht 111 übereinstimmt, ist dies zum Verhindern von Verformung, wie etwa Verzug, des Antennenfußes 410 als Schichtstruktur vorteilhaft. Darüber hinaus ist es durch das symmetrische Kaschieren der Zusatzschichten mit der gleichen Anzahl und der gleichen Dicke auf den beiden Oberflächen 110a und 110b der Hauptschicht 111 möglich, Verformung, wie etwa Verzug, des Antennenfußes 410 wirksamer zu verhindern.
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In der Ausführungsform entspricht die Dicke der Zusatzschichten 120 bis 190 der der Hauptschicht 111. Jedoch ist es durch Verwenden der Zusatzschichten, die dicker als die Hauptschicht 111 sind, möglich, die Dicke des Antennenfußes 410 mit einer geringeren Anzahl von Kaschierungen zu vergrößern. Vorzugsweise werden Schichten mit einer kleineren Dickentoleranz als die Hauptschicht 111 und die Zusatzschichten 120 bis 190 verwendet, um einen Dickenfehler der dielektrischen Schicht 410 zu vermeiden. Falls aufgrund der Kaschierung von verhältnismäßig dünnen Zusatzschichten ein Dickenfehler vorliegt, ist es möglich, die Dicken auf den beiden Seiten durch Abwandeln der Anzahl von Kaschierungen auf den beiden Oberflächen 110a und 110b der Hauptschicht 111 einander anzugleichen.
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Das Fügen zwischen der Hauptschicht und der Zusatzschichten und das Fügen zwischen den Zusatzschichten kann beispielsweise durch Heißpressen durchgeführt werden. Falls die Hauptschicht und die Zusatzschichten aus einem Thermoplasten hergestellt sind, werden diese Schichten in einem Zustand, in dem die Hauptschicht 111 und die Zusatzschichten 120 bis 190 übereinander angeordnet sind, durch Schmelzen der Oberflächen der Schichten durch Erwärmen und Ausüben von Druck in einer Dickenrichtung der Schichten gefügt.
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Genauer gesagt werden beispielsweise die Zusatzschicht 150 und die Zusatzschicht 160 auf die beiden Oberflächen 110a und 110b der Hauptschicht 111 angeordnet, ein erstes Heißpressen wird durchgeführt, und dadurch wird eine Schichtstruktur der drei Schichten 111, 150 und 160 ausgebildet. Dann werden die Zusatzschichten 140 und 170 auf die beiden Oberflächen der dreischichtigen Schichtstruktur angeordnet, ein zweites Heißpressen wird durchgeführt, und dadurch wird eine Schichtstruktur aus fünf Schichten 111, 140, 150, 160 und 170 ausgebildet. Gleichermaßen wird durch die Durchführung eines dritten und vierten Heißpressens die Schichtstruktur 410 aus neun Schichten 111, 140, 150 und 160 ausgebildet. Da die Hauptschicht 111 einstückig mit dem Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 vorgesehen ist, wird die Planarantenne 10, bei der sich der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 nahtlos von der Hauptschicht 111 aus erstreckt, erhalten, sobald die Schichtstruktur 410 erhalten wurde.
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Um die Schichten zu fügen, ist es möglich, zusätzlich zum Fügen der Schichten durch Schmelzen einen Haftvermittler zu verwenden. Es ist zu beachten, dass das Strahlerelement 210, die Erdleiter 220 und 240, die Stromzuführungsleitung 310, die Durchgangsbohrungen 321, 322, 323 und 324 bereitgestellt werden, bevor die Schichten gefügt werden.
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[Funkmodul]
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4 stellt ein Funkmodul 400 dar, bei dem die Konfiguration der in 1 bis 3 dargestellten Planarantenne verwendet wird. Das veranschaulichte Funkmodul 400 ist ein HF-Frontend-Modul einer Mobilstation in der Mobilfunkkommunikation. Die Mobilfunkkommunikation ist eine Kommunikation, die Millimeterwellen, beispielsweise und insbesondere ein Mobilfunkkommunikationssystem der fünften Generation (5G), anwendet. Für das Mobilfunkkommunikationssystem der fünften Generation ist beispielsweise eine größere Bandbreite von mindestens 1 GHz erforderlich.
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Ein HF-Frontend-Modul 400 weist vier Antennenfüße 410 auf und jeder der Antennenfüße 410 ist mit mehreren Strahlerelementen 210 versehen. Durch die für die vier Antennenfüße 410 vorgesehenen Strahlerelemente 210 ist es möglich, eine omnidirektionale Eigenschaft in einer Horizontalebene zu erhalten.
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Die Abschnitte aus dielektrischer Folie 420, die sich von Seitenoberflächen der vier Antennenfüße 410 aus erstrecken, verbinden vier Seiten eines flexiblen Substrats 430 mit rechteckiger Basis einstückig mit den vier Antennenfüßen 410. Hier können die Abschnitte aus dielektrischer Folie 420 und das flexible Basissubstrat 430 einstückig oder einzeln vorgesehen sein.
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Auf dem flexiblen Basissubstrat 430 ist ein integrierter Schaltkreis, der als eine Funkeinheit 500 dient, angebracht. Die Funkeinheit 500 gemäß der Ausführungsform weist einen Sender und einen Empfänger auf. Der Sender und der Empfänger weisen ein Schaltelement zum Verarbeiten von HF-Signalen, wie etwa einen Verstärker, auf. Die Funkeinheit 500 und die Strahlerelemente 210 sind durch eine für das flexible Basissubstrat 430 vorgesehene Stromzuführungsleitung und die für den Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 vorgesehene Stromzuführungsleitung miteinander verbunden. Das flexible Basissubstrat 430 kann mit einem Basisbandprozessor zum Verarbeiten von Basisbandsignalen versehen sein. Hier kann ein Abschnitt, der dem flexiblen Basissubstrat 430 entspricht, ein festes Substrat sein.
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Abschnitte, die den Antennenfüßen 410 des Funkmoduls 400 in 4 entsprechen, sind dick hergestellt, um eine größere Bandbreite bereitzustellen, und Abschnitte, die den dielektrischen Folien 420 entsprechen, sind dünn und flexibel. Wie dargestellt ist es durch Biegen der dielektrischen Folien 420 möglich, das flexible Basissubstrat 430 mit den Antennenfüßen 410 aufrecht bereitzustellen.
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[Varianten der Planarantenne]
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5A und 5B stellen ein erstes verändertes Beispiel der Planarantenne 10 dar. Die Planarantenne 10 gemäß dem ersten veränderten Beispiel ist durch Kaschieren einer Mehrzahl von (drei) Zusatzfolien 120, 130 und 140 nur auf eine Seite 110a einer einzelnen Hauptfolie 110 konfiguriert.
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Das Strahlerelement 210 ist für die Zusatzfolie 120 vorgesehen. Der erste Erdleiter 220 ist für den ersten Bereich 111 der zweiten Oberfläche 110b der Hauptfolie 110 vorgesehen und der zweite Erdleiter 240 ist für den zweiten Bereich 112 der zweiten Oberfläche 110b der Hauptfolie 110 vorgesehen. Der Antennenfuß 410, der durch eine Schichtstruktur des ersten Bereichs 111 der Hauptfolie (Hauptschicht) und der Zusatzfolien (Zusatzschichten) 120-140 ausgebildet ist, ist eine dielektrische Schicht, die zwischen den Strahlerelementen 210 und dem ersten Erdleiter 220 angeordnet ist.
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Der zweite Bereich 112 der ersten Oberfläche 110a der Hauptfolie 110 ist mit der Stromzuführungsleitung 310 versehen. Im ersten veränderten Beispiel wird eine direkte Stromzuführungstechnologie angewendet. Die Stromzuführungsleitung 310 ist mit den Strahlerelementen 210 über Durchgangsbohrungen 325, 32 und 327, die jeweils für die Zusatzfolien 120, 130 und 140 vorgesehen sind, verbunden.
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Im ersten veränderten Beispiel kann eine Kombination aus dem dicken Antennenfuß 410 und dem dünnen Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 gleichermaßen erhalten werden. Der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 erstreckt sich nahtlos von der Hauptschicht 111, die im Antennenfuß 410 integriert ist, und eine hervorragende Einstückigkeit kann zwischen den Antennenfüßen 410 und dem Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 vorgesehen sein.
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6A und 6B stellen ein zweites verändertes Beispiel der Planarantenne 10 dar. Die Planarantenne 10 gemäß dem zweiten veränderten Beispiel ist durch Kaschieren einer Mehrzahl von (drei) Zusatzfolien 120, 130 und 140 nur auf eine Seite 110b einer einzelnen Hauptfolie 110 konfiguriert.
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Die Strahlerelemente 210 sind für den ersten Bereich (Hauptschicht) 111 der ersten Oberfläche 110a der Hauptfolie 110 vorgesehen. Der erste Erdleiter 220 ist für die Zusatzfolie 140 vorgesehen und der zweite Erdleiter 240 ist für den zweiten Bereich 112 der zweiten Oberfläche 110b der Hauptfolie 110 vorgesehen. Der erste Erdleiter 220 ist mit dem zweiten Erdleiter 240 über die Durchgangsbohrungen 325, 326 und 327, die jeweils für die Zusatzfolien 120, 130 und 140 vorgesehen sind, verbunden. Der Antennenfuß 410, der durch eine Schichtstruktur des ersten Bereichs 111 der Hauptfolie (Hauptschicht) und der Zusatzfolien (Zusatzschichten) 120 bis 140 ausgebildet ist, ist eine dielektrische Schicht, die zwischen den Strahlerelementen 210 und dem ersten Erdleiter 220 angeordnet ist.
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Der zweite Bereich 112 der ersten Oberfläche 110a der Hauptfolie 110 ist mit der zum Strahlerelement 210 hin gerichteten Stromzuführungsleitung 310 versehen. Im zweiten veränderten Beispiel wird ebenfalls die direkte Stromzuführungstechnologie angewendet. Die Stromzuführungsleitung 310 ist für den zweiten Bereich (den Abschnitt aus dielektrischer Folie 420), der nahtlos mit dem ersten Bereich 111 der Hauptfolie (Hauptschicht) verbunden ist, vorgesehen und kann dadurch einfach mit dem Strahlerelement 210 verbunden werden. Die Stromzuführungsleitung 310 und das Strahlerelement werden beispielsweise durch Drucken von Leitern auf die Folie 110 einstückig bereitgestellt.
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Im zweiten veränderten Beispiel kann eine Kombination aus dem dicken Antennenfuß 410 und dem dünnen Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 gleichermaßen erhalten werden. Der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 erstreckt sich nahtlos von der Hauptschicht 111, die im Antennenfuß 410 integriert ist, und eine hervorragende Einstückigkeit kann zwischen den Antennenfüßen 410 und dem Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 vorgesehen sein.
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7A und 7B stellen ein drittes verändertes Beispiel der Planarantenne 10 dar. Die Planarantenne 10 gemäß dem dritten veränderten Beispiel ist durch Kaschieren der Zusatzfolien 120 und 130, die dicker als die Hauptfolie 110 sind, auf beide Oberflächen 110a und 110b einer einzelnen Hauptfolie 110 konfiguriert.
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Das Strahlerelement 210 ist für die Zusatzfolie 120 vorgesehen. Die Stromzuführungsleitung 310 ist für den zweiten Bereich 112 der ersten Oberfläche 110a der Hauptfolie 110 vorgesehen. Die Strahlerelemente 210 sind mit der Stromzuführungsleitung 310 über die für die Zusatzfolie 120 vorgesehene Durchgangsbohrung 325 verbunden. Im dritten veränderten Beispiel wird ebenfalls die direkte Stromzuführungstechnologie angewendet.
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Der erste Erdleiter 220 ist für die Zusatzfolie 130 vorgesehen. Der zweite Erdleiter 240 ist für den zweiten Bereich 112 der zweiten Oberfläche 110b der Hauptfolie 110 vorgesehen. Der erste Erdleiter 220 ist mit dem zweiten Erdleiter 240 über die für die Zusatzfolie 130 vorgesehene Durchgangsbohrung 326 verbunden.
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Der Antennenfuß 410, der durch eine Schichtstruktur des ersten Bereichs 111 der Hauptfolie (Hauptschicht) und der Zusatzfolien 120 und 130 ausgebildet ist, ist eine dielektrische Schicht, die zwischen den Strahlerelementen 210 und dem ersten Erdleiter 220 angeordnet ist. Im vierten veränderten Beispiel kann eine Kombination aus dem dicken Antennenfuß 410 und dem dünnen Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 gleichermaßen erhalten werden.
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8A und 8B stellen ein viertes verändertes Beispiel der Planarantenne 10 dar. Die Planarantenne 10 gemäß dem vierten veränderten Beispiel weist den dünnen Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 auf und der Antennenfuß 410 ist dicker als der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420. Im vierten veränderten Beispiel ist der Antennenfuß 410 keine Schichtstruktur, sondern eine einschichtige Struktur, die durch ein Dielektrikum ausgebildet ist. Der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 erstreckt sich seitlich von einer Seitenoberfläche der dielektrischen Schicht 410, die eine einschichtige Struktur aufweist.
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Das Strahlerelement 210 und der erste Erdleiter 220 sind derart angeordnet, dass die dielektrische Schicht 410 dazwischen angeordnet ist. Der Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 ist mit der Stromzuführungsleitung 310, die mit den Strahlerelementen 210 verbunden ist, versehen und der zweite Erdleiter 240 ist mit dem ersten Erdleiter 220 verbunden. Im vierten veränderten Beispiel kann eine Kombination aus dem dicken Antennenfuß 410 und dem dünnen Abschnitt aus dielektrischer Folie 420 gleichermaßen erhalten werden. Im vierten veränderten Beispiel ist es möglich, einen Kaschierschritt in der Fertigung zu überspringen, da die dicken Antennenfüße 410 einstückig vorgesehen sind.
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Komponenten, die im ersten bis vierten veränderten Beispiel oben nicht näher beschrieben werden, sind gleich wie jene der in 1 bis 3 dargestellten Planarantenne 10.
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[Zusätzliche Erklärung]
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Es ist zu beachten, dass die offenbarten Ausführungsformen so zu verstehen sind, dass sie in jeder Hinsicht anschaulich und beispielhaft, jedoch nicht einschränkend sind. Der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern wird stattdessen durch die Patentansprüche definiert, und soll alle Entsprechungen der Patentansprüche, sowie jegliche innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung vorgenommenen Modifizierungen einschließen.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- PLANARANTENNE
- 110:
- HAUPTFOLIE
- 110a:
- ERSTE OBERFLÄCHE
- 110b:
- ZWEITE OBERFLÄCHE
- 111:
- ERSTER BEREICH (HAUPTSCHICHT)
- 112:
- ZWEITER BEREICH
- 120:
- ZUSATZFOLIE (ZUSATZSCHICHT)
- 130:
- ZUSATZFOLIE (ZUSATZSCHICHT)
- 140:
- ZUSATZFOLIE (ZUSATZSCHICHT)
- 150:
- ZUSATZFOLIE (ZUSATZSCHICHT)
- 160:
- ZUSATZFOLIE (ZUSATZSCHICHT)
- 170:
- ZUSATZFOLIE (ZUSATZSCHICHT)
- 180:
- ZUSATZFOLIE (ZUSATZSCHICHT)
- 190:
- ZUSATZFOLIE (ZUSATZSCHICHT)
- 210:
- STRAHLERELEMENT
- 220:
- ERSTER ERDLEITER
- 240:
- ZWEITER ERDLEITER
- 241:
- SCHLITZ
- 310:
- ERSTE STROMZUFÜHRUNGSLEITUNG
- 321:
- DURCHGANGSBOHRUNG
- 322:
- DURCHGANGSBOHRUNG
- 323:
- DURCHGANGSBOHRUNG
- 325:
- DURCHGANGSBOHRUNG
- 326:
- DURCHGANGSBOHRUNG
- 327:
- DURCHGANGSBOHRUNG
- 400:
- FUNKMODUL (FRONTEND-MODUL)
- 410:
- ANTENNENFUß (DIELEKTRISCHE SCHICHT, SCHICHTSTRUKTUR)
- 420:
- ABSCHNITT AUS DIELEKTRISCHER FOLIE
- 430:
- FLEXIBLES BASISSUBSTRAT
- 500:
- FUNKEINHEIT
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017067690 [0002]
- JP 2006197072 [0003]
- JP 2007089109 [0003]
