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Der Gegenstand betrifft allgemein Antennengeräte mit mehreren Zweigen.
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Antennen werden zunehmend für eine Reihe von Anwendungen in einer Vielzahl von Branchen angefragt und verwendet. Beispiele für solche Anwendungen umfassen Mobiltelefone, tragbare Vorrichtungen, tragbare Computer und Kommunikationssysteme für Fahrzeuge (z.B. Autos, Züge, Flugzeuge usw.). Aber es bestehen widersprüchliche Marktanforderungen für solche Antennen. Benutzer und Anbieter fordern Multiband-Fähigkeiten, möchten aber, dass die Antennen kleiner und verborgen sind und/oder an nicht idealen Stellen, wie z.B. in der Nähe anderer Metallobjekte, angeordnet sind.
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Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, versuchen Hersteller, den verfügbaren Platz durch Änderung der Größe der Komponenten oder durch Verschieben der Komponenten an andere Stellen zu optimieren. Obwohl diese Antennen bei drahtloser Kommunikation effektiv sein können, sind alternative Antennen, die ausreichende Kommunikation bei geringerem Platzbedarf ermöglichen, weiterhin erwünscht. Insbesondere ist es zunehmend schwieriger geworden, eine größere Bandbreite für kleinere Antennen zu erreichen. Eine herkömmliche Monopolantenne kann sich beispielsweise über mehrere Zentimeter erstrecken. Wenn die Monopolantenne kürzer wird, wird es zunehmend schwieriger, eine erwünschte Bandbreite zu erreichen. Das zu lösende Problem besteht darin, ein Antennengerät bereitzustellen, das weniger Platz einnimmt, aber eine größere Bandbreite hat als herkömmliche Antennen mit ähnlicher Größe.
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Dieses Problem wird durch ein Antennengerät gelöst, das einen dielektrischen Körper mit einer ersten und einer zweiten breiten Seite und einer sich dazwischen erstreckenden Dicke des dielektrischen Körpers umfasst. Das Antennengerät umfasst auch eine mit dem dielektrischen Körper gekoppelte Masseebene. Das Antennengerät umfasst auch eine angesteuerte Leiterbahn, die mit dem dielektrischen Körper gekoppelt ist und sich parallel zu der Masseebene erstreckt. Die angesteuerte Leiterbahn umfasst einen ersten und einen zweiten Zweig sowie einen Impedanzabstimmungsabschnitt, der den ersten mit dem zweiten Zweig verbindet. Jeder des ersten und des zweiten Zweigs ist dazu ausgelegt, in einem entsprechenden Hochfrequenz(HF)-Band in Resonanz mitzuschwingen. Die entsprechenden HF-Bänder können gleich sein oder auch nicht. Das Antennengerät umfasst auch einen ersten leitfähigen Pfad, der sich von der angesteuerten Leiterbahn durch den dielektrischen Körper erstreckt und dazu ausgelegt ist, die angesteuerte Leiterbahn zu speisen. Das Antennengerät umfasst auch einen zweiten leitfähigen Pfad, der sich von der angesteuerten Leiterbahn durch den dielektrischen Körper erstreckt und die angesteuerte Leiterbahn elektrisch mit der Masseebene verbindet. Der Impedanzabstimmungsabschnitt erstreckt sich zwischen dem ersten und dem zweiten leitfähigen Pfad.
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In einigen Aspekten ist die parasitäre Leiterbahn eine erste parasitäre Leiterbahn und regt die angesteuerte Leiterbahn die erste parasitäre Leiterbahn so an, dass sie in einem ersten entsprechenden HF-Band in Resonanz mitschwingt. Das Antennengerät umfasst auch eine zweite parasitäre Leiterbahn. Die zweite parasitäre Leiterbahn ist koplanar in Bezug auf die angesteuerte Leiterbahn. Die zweite parasitäre Leiterbahn ist nicht masseverbunden und einem Rand der angesteuerten Leiterbahn benachbart angeordnet. Die angesteuerte Leiterbahn regt die zweite parasitäre Leiterbahn so an, dass sie in einem zweiten entsprechenden HF-Band in Resonanz mitschwingt.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In denen zeigen:
- 1 ein Kommunikationssystem mit einem gemäß einer Ausführungsform gebildeten Antennengerät.
- 2 eine Draufsicht auf eine erste Ebene eines Antennengerätes gemäß einer Ausführungsform.
- 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ebene des Antennengerätes gemäß 2.
- 4 eine Seitenansicht des Antennengerätes gemäß 2.
- 5 eine Draufsicht auf ein Kommunikationskabel, das betriebswirksam mit dem Antennengerät gemäß 2 gekoppelt ist.
- 6 eine vergrößerte Draufsicht auf die erste Ebene des Antennengerätes gemäß 2.
- 7 ein Diagramm, das die Rückflussdämpfung eines gemäß einer Ausführungsform gebildeten Antennengerätes über einen breiten Frequenzbereich darstellt.
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Die Antennengeräte umfassen einen dielektrischen Körper und leitfähige Elemente, die betriebswirksam mit dem dielektrischen Körper gekoppelt sind. In einigen Ausführungsformen kann das Antennengerät als ein Mehrband-Antennengerät bezeichnet werden. Optional können die Antennengeräte auch flach („low-profile“) sein. Ein flaches Antennengerät, wie hierin verwendet, ist ein Gerät, bei dem sich die leitfähigen Elemente parallel zueinander erstrecken und durch einen Abstand von weniger als 3,0 % einer Wellenlänge der Betriebsfrequenz getrennt sind. In speziellen Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente durch einen Abstand von weniger als 2,0% einer Wellenlänge der Betriebsfrequenz oder weniger als 1,5% einer Wellenlänge der Betriebsfrequenz getrennt. In gewissen Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente durch einen Abstand von weniger als 1,0% einer Wellenlänge der Betriebsfrequenz oder etwa 0,8% einer Wellenlänge der Betriebsfrequenz getrennt. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die leitfähigen Elemente (z.B. angesteuerte Leiterbahn und Masseebene) parallel zueinander und sind durch einen Abstand von höchstens fünf Millimetern getrennt. In einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente durch einen Abstand von nicht mehr als drei oder nicht mehr als zwei Millimeter voneinander getrennt. In speziellen Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente durch einen Abstand von höchstens 1,5 Millimeter oder 1,1 Millimeter getrennt.
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Das Antennengerät kann Teil eines größeren Systems sein und Metallobjekten benachbart angeordnet sein. Das Antennengerät kann beispielsweise mit einer metallischen Oberfläche, wie z.B. den Rahmen einer Vorrichtung, gekoppelt sein.
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Das Antennengerät kann mittels bekannter Technologien für Leiterplatten (PCB) hergestellt werden. Das Antennengerät für solche Ausführungsformen kann eine Laminat- oder Sandwichstruktur sein, die eine Mehrzahl von gestapelten Substratschichten umfasst. Jede Substratschicht kann, zumindest teilweise, ein isolierendes dielektrisches Material umfassen. Zum Beispiel können die Substratschichten ein dielektrisches Material (z.B. eine flammenhemmende Epoxygewebeglasplatte (FR4), Polyimid, Polyimid-Glas, Polyester, Epoxy-Aramid und dergleichen); ein Bindematerial (z.B. Acrylklebstoff, modifiziertes Epoxy, Phenolbutyral, Haftklebstoff (PSA), vorimprägniertes Material und dergleichen); ein leitfähiges Material, das in einer vorbestimmten Weise vorgesehen, abgeschieden oder geätzt wird; oder eine Kombination der vorstehend genannten Materialien umfassen. Das leitfähige Material kann Kupfer (oder eine Kupferlegierung), Kupfernickel, Silberepoxid, leitfähiges Polymer und dergleichen sein. Es sollte zu verstehen sein, dass die Substratschichten Teilschichten aus z.B. Bindematerial, leitfähigem Material und/oder dielektrischem Material umfassen können. Der dielektrische Körper kann nur ein einzelnes dielektrisches Element oder eine Kombination dielektrischer Elemente umfassen. In gewissen Ausführungsformen kann das Antennengerät eine gedruckte Schaltung und insbesondere eine gedruckte Leiterplatte sein oder umfassen.
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Es sollte jedoch zu verstehen sein, dass das Antennengerät 200 mittels anderer Verfahren hergestellt werden kann, wie z.B. Laser-Direkt-Strukturierung (LDS), Zweistufen-Spritzgussverfahren (Dielektrikum mit Kupferleiterbahnen) und/oder Tintendruck. Wie vorstehend beschrieben, können strukturelle Komponenten durch Spritzgießen eines dielektrischen Materials (z.B. Thermoplast) in eine bestimmte Gestalt hergestellt werden. Leitfähige Elemente (z.B. Leiterbahnen) können dann z.B. durch Farbdruck auf die Oberfläche des Gusskörpers aufgebracht werden. Alternativ können zuerst leitfähige Elemente gegossen werden und dann ein dielektrisches Material um die leitfähigen Komponenten herum gegossen werden. Die leitfähigen Elemente können beispielsweise aus Blech gestanzt, in einem Hohlraum angeordnet und dann von einem thermoplastischen Material umgeben werden, das in den Hohlraum eingespritzt wird.
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Ausführungsformen können innerhalb eines oder mehrerer Hochfrequenz(HF-)bänder kommunizieren. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung wird der Begriff „HF“ allgemein so verwendet, dass er einen breiten Bereich von elektromagnetischen Sendefrequenzen umfasst, einschließlich z.B. derer, die in den Hochfrequenz-, Mikrowellen- oder Millimeterwellen-Frequenzbereich fallen. Ein HF-Band kann auch als ein Frequenzband bezeichnet werden. Ein Antennengerät kann über eines oder mehrere HF-Bänder (oder Frequenzbänder) kommunizieren. In speziellen Ausführungsformen kommuniziert das Antennengerät durch mehrere Frequenzbänder. In einigen Ausführungsformen hat das Antennengerät beispielsweise eine oder mehrere Mittenfrequenzen im Bereich von 2,4-2,5 GHz und eine oder mehrere Mittenfrequenzen im Bereich von 5,15-5,875 GHz. Beispielsweise kann das Antennengerät ein erstes HF-Band haben, das bei 2,45 GHz zentriert ist, ein zweites HF-Band, das bei 5,25 GHz zentriert ist, ein drittes HF-Band, das bei 5,6 GHz zentriert ist, und ein HF-Band, das bei 5,8 GHz zentriert ist. Es sollte jedoch zu verstehen sein, dass die hierin beschriebenen drahtlosen Vorrichtungen und Antennengeräte nicht auf spezielle HF-Bänder beschränkt sind und andere HF-Bänder verwendet werden können. Ebenso sollte zu verstehen sein, dass die hierin beschriebenen Antennengeräte nicht auf spezielle drahtlose Technologien (z.B. WLAN, Wi-Fi, WiMax) beschränkt sind und andere drahtlose Technologien verwendet werden können. Optional können Ausführungsformen für ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS) oder ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) ausgelegt sein.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems 100, das gemäß einer Ausführungsform gebildet wurde. In einer beispielhaften Ausführungsform bildet das Kommunikationssystem 100 Teil eines größeren Systems, wie z.B. eines Computers (z.B. Desktop oder tragbar), eines Mobiltelefons oder eines Fahrzeugs (z.B. Autos, Züge, Flugzeuge). Das Kommunikationssystem 100 umfasst ein Antennengerät 102, ein Kabel 104 und eine Oberfläche 106. Die Oberfläche 106 kann ein Metall (oder eine leitfähige Oberfläche) sein. Das Antennengerät 102 kann zum Beispiel an einem Rahmen einer Funkvorrichtung befestigt sein. Das Kommunikationssystem 100 umfasst auch eine Systemschaltungsanordnung 110, die kommunikativ mit dem Antennengerät 102 gekoppelt ist und den Betrieb des Antennengeräts 102 steuern kann. Obwohl in 1 nur ein Antennengerät 102 dargestellt ist, können andere Ausführungsformen mehr als ein Antennengerät umfassen.
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Die Systemschaltungsanordnung 110 umfasst ein Modul (z.B. Sender/Empfänger) 112, das die von dem Antennengerät 102 empfangenen und/oder von dem Antennengerät 102 gesendeten Signale dekodiert. In anderen Ausführungsformen kann das Modul jedoch ein Empfänger sein, der nur für Empfang ausgelegt ist (z.B. GPS). Die Systemschaltungsanordnung 110 kann auch einen oder mehrere Prozessoren 114 (z.B. Zentraleinheiten (CPU), Mikrocontroller, feldprogrammierbare Arrays oder andere logikbasierte Vorrichtungen), einen oder mehrere Speicher 116 (z.B. flüchtige und/oder nichtflüchtige Speicher) und eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen 118 (z.B. Wechselspeichervorrichtungen oder nichtwechselbare Speichervorrichtungen wie Festplatten) umfassen. Die Systemschaltungsanordnung 110 kann auch eine drahtlose Steuereinheit 120 (z.B. ein mobiles Breitbandmodem) umfassen, die es dem Kommunikationssystem 100 ermöglicht, über ein drahtloses Netzwerk zu kommunizieren. Das Kommunikationssystem 100 kann dazu ausgelegt sein, gemäß einem oder mehreren Kommunikationsstandards oder -protokollen (z. B. Wi-Fi, Bluetooth, Mobilfunkstandards usw.) zu kommunizieren.
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Während des Betriebs des Kommunikationssystems 100 kann das Kommunikationssystem 100 über das Antennengerät 102 kommunizieren. Zu diesem Zweck kann das Antennengerät 102 leitfähige Elemente umfassen, die so ausgelegt sind, dass sie elektromagnetische Eigenschaften aufweisen, die auf die erwünschten Anwendungen zugeschnitten sind. Das Antennengerät 102 kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass es in mehreren HF-Bändern gleichzeitig arbeiten kann. Die Struktur des Antennengeräts 102 kann so ausgelegt sein, dass es in mehreren HF-Bändern effektiv arbeitet. Die Struktur des Antennengeräts 102 kann so ausgelegt sein, dass spezielle Funkbänder für unterschiedliche Netzwerke ausgewählt werden können. Das Antennengerät 102 kann so ausgelegt sein, dass es bestimmte Leistungseigenschaften hat, wie z.B. ein Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR), Verstärkung, Bandbreite und ein Strahlungsdiagramm.
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2-4 stellen ein Antennengerät 200 genauer dar. Das Antennengerät 200 kann als das Antennengerät 102 (1) in dem Kommunikationssystem 100 (1) verwendet werden. 2 ist eine Draufsicht auf eine erste Ebene 202 des Antennengerätes 200 und 3 ist eine Draufsicht auf eine zweite Ebene 204 des Antennengerätes 200. 4 ist eine Seitenansicht des Antennengerätes 200. In der dargestellten Ausführung sind die erste und zweite Ebene 202, 204 breite Außenseiten des Antennengerätes 200. Die erste und zweite Ebene müssen jedoch keine breiten Außenseiten sein. Zum Beispiel kann in alternativen Ausführungsformen mindestens eine der ersten oder zweiten Ebene 202, 204 eine Tiefe innerhalb des Antennengerätes 200 darstellen. Die Abmessungen der unterschiedlichen Merkmale des Antennengerätes 200 sind in 4 zu Darstellungszwecken geändert.
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Wie in 2-4 gezeigt, ist das Antennengerät 200 in Bezug auf die zueinander rechtwinkligen X-, Y- und Z-Achse ausgerichtet. Die Z-Achse erstreckt sich in den 2 und 3 in die Seite hinein und aus der Seite heraus. Die X-, Y- und Z-Achse dienen nur als Referenz zur Beschreibung der Positionsbeziehung zwischen unterschiedlichen Elementen des Antennengerätes 200. Die X-, Y- und Z-Achse haben keinerlei spezielle Ausrichtung in Bezug auf die Schwerkraft.
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Wie gezeigt, umfasst das Antennengerät 200 einen dielektrischen Körper 210 mit einer ersten breiten Seite 212 (2 und 4), einer zweiten breiten Seite 214 (3 und 4) und einer Dicke 216 (4) des dielektrischen Körpers 210, die sich dazwischen erstreckt. Das Antennengerät 200 hat eine Dicke 217, die gleich der Dicke 216 plus einer Dicke eines leitfähigen Elements entlang der ersten breiten Seite 212 und/oder eines leitfähigen Elements entlang der zweiten breiten Seite 214 ist. Das Antennengerät 200 umfasst auch eine Masseebene 218 (3 und 4) und eine angesteuerte Leiterbahn 220 (2 und 4). In der dargestellten Ausführung sind die Masseebene 218 und die angesteuerte Leiterbahn 220 an dem dielektrischen Körper 210 befestigt und werden von diesem getragen und erstrecken sich parallel zueinander. Die angesteuerte Leiterbahn 220 und die Masseebene 218 sind durch einen Abstand 219 voneinander getrennt oder beabstandet. Der Abstand kann, wie vorstehend beschrieben, eine Funktion von Wellenlänge sein. In spezielleren Ausführungsformen kann der Abstand 219 höchstens 2 Millimeter oder höchstens 1,5 Millimeter betragen. In gewissen Ausführungsformen kann der Abstand 219 höchstens 1 Millimeter betragen.
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Mit Bezugnahme auf 2 und 4 ist die angesteuerte Leiterbahn 220 so konzipiert, dass sie mehrere Zweige umfasst, die unterschiedlichen HF-Bändern zugeordnet sind. Die angesteuerte Leiterbahn 220 umfasst beispielsweise einen ersten Zweig 222, der dazu ausgelegt ist, bei einem zugeordneten HF-Band in Resonanz mitzuschwingen, und einen zweiten Zweig 224, der dazu ausgelegt ist, bei einem zugeordneten HF-Band in Resonanz mitzuschwingen. Optional kann die angesteuerte Leiterbahn 220 einen dritten Zweig 226 umfassen, der dazu ausgelegt ist, bei einem zugeordneten HF-Band in Resonanz mitzuschwingen. Die entsprechenden HF-Bänder für den ersten, zweiten und dritten Zweig 222, 224 und 226 können das gleiche HF-Band oder unterschiedliche HF-Bänder sein. Wie hierin verwendet, umfassen „unterschiedliche HF-Bänder“ HF-Bänder, die sich teilweise überlappen, und HF-Bänder, die sich nicht überlappen. Insbesondere sind die HF-Bänder für den ersten und den zweiten Zweig gleich und unterscheidet sich das HF-Band für den dritten Zweig von dem HF-Band für den ersten und den zweiten Zweig.
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Das Antennengerät 200 kann eine Hybridantenne sein, da das Antennengerät 200 Merkmale von mindestens zwei unterschiedlichen Antennentypen aufweist. Zum Beispiel erstrecken sich der erste und der zweite Zweig 222, 224 voneinander weg und erscheinen daher ähnlich wie ein Dipol. Die angesteuerte Leiterbahn 220 ist jedoch über den zweiten leitfähigen Pfad 234 mit der Masseebene 218 masseverbunden, ähnlich wie eine Antenne vom Typ Planar-Inverted-F-Antenne (PIFA).
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Die angesteuerte Leiterbahn 220 umfasst auch einen Impedanzabstimmungsabschnitt 230, der den ersten und den zweiten Zweig 222, 224 verbindet. In der dargestellten Ausführungsform verbindet der Impedanzabstimmungsabschnitt 230 auch den dritten Zweig 226 mit dem ersten und dem zweiten Zweig 222, 224.
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Wie in 2-4 gezeigt, umfasst das Antennengerät 200 auch einen ersten leitfähigen Pfad 232 (durch Phantomlinien gezeigt) und einen zweiten leitfähigen Pfad 234 (durch Phantomlinien gezeigt). Wie gezeigt, kann sich der erste leitfähige Pfad 232 zwischen dem ersten Zweig 222 und durch den dielektrischen Körper 210 erstrecken. Der erste leitfähige Pfad 232 ist so ausgelegt, dass er elektrisch mit einer Sendeleitung 246 (in 5 gezeigt) verbunden ist.
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Der zweite leitfähige Pfad 234 ist auch so ausgelegt, dass er elektrisch mit der Sendeleitung 246 verbunden ist, z.B. eine Kabelabschirmschicht 250. Genauer erstreckt sich der zweite leitfähige Pfad 234 von dem zweiten Zweig 224 zu der Masseebene 218. Der zweite leitfähige Pfad 234 verbindet den zweiten Zweig 224 und den dritten Zweig 226 elektrisch mit der Masseebene 218. Der zweite leitfähige Pfad 234 verbindet die angesteuerte Leiterbahn 220 allgemein elektrisch, aber der zweite Zweig 224 und der dritte Zweig 226 haben direktere Verbindungen zu der Masseebene 218 als der erste Zweig 222. Wie in 3 dargestellt, deckt die Masseebene 218 im Wesentlichen die gesamte zweite breite Seite 214 ab. In anderen Ausführungsformen deckt die Masseebene 218 jedoch nur einen Teil der zweiten breiten Seite 214 ab.
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Mit Bezugnahme auf 2 können die Ausführungsformen optional eine oder mehrere nicht masseverbundene parasitäre Leiterbahnen umfassen. Das Antennengerät 200 umfasst beispielsweise eine erste parasitäre Leiterbahn 240 und eine zweite parasitäre Leiterbahn 242. Jede der parasitären Leiterbahnen 240, 242 ist mit dem dielektrischen Körper 210 gekoppelt. Die parasitären Leiterbahnen 240, 242 können koplanar mit der angesteuerten Leiterbahn 220 sein. Insbesondere sind die parasitären Leiterbahnen 240, 242 den Rändern 241 bzw. 243 des ersten Zweiges 222 der angesteuerten Leiterbahn 220 benachbart angeordnet. Im Betrieb regt der erste Zweig 222 die parasitären Leiterbahnen 240, 242 so an, dass sie bei entsprechenden HF-Bändern in Resonanz mitschwingen.
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Das Antennengerät 200 kann so ausgelegt sein, dass es in unterschiedlichen HF-Bändern kommunizieren kann. Zum Beispiel hat das Antennengerät 200 in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Mittenfrequenzen im Bereich von 2,4-2,5 GHz und eine oder mehrere Mittenfrequenzen im Bereich von 5,15-5,875 GHz. Das Antennengerät kann zum Beispiel ein erstes HF-Band mit einer Mittenfrequenz von 2,45 GHz, ein zweites HF-Band mit einer Mittenfrequenz von 5,25 GHz, ein drittes HF-Band mit einer Mittenfrequenz von 5,6 GHz und ein viertes HF-Band mit einer Mittenfrequenz von 5,8 GHz haben. Es sollte jedoch zu verstehen sein, dass das Antennengerät 200 so ausgelegt sein kann, dass es andere Kombinationen von HF-Bändern hat.
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5 ist eine Draufsicht auf die zweite breite Seite 214 des Antennengeräts 200, wenn es betriebswirksam mit der Sendeleitung 246 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Sendeleitung 246 ein Koaxialkabel mit einem Mittelleiter 248 und einer Kabelabschirmschicht 250, die den Mittelleiter 248 umgibt. In alternativen Ausführungsformen können jedoch andere Sendeleitungen verwendet werden.
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Der erste leitfähige Pfad 232 (2) ist so ausgelegt, dass er elektrisch mit dem Mittelleiter 248 der Sendeleitung 246 verbunden ist. Die Masseebene 218 ist so ausgelegt, dass sie elektrisch mit der Kabelabschirmschicht 250 verbunden ist. Zum Beispiel kann die Kabelabschirmschicht 250 an die Masseebene 218 gelötet sein (gezeigt bei 252). Die Sendeleitung 246 kann mittels eines Klebstoffs 254 (z.B. Epoxidharz) an dem Antennengerät 200 befestigt sein.
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Die angesteuerte Leiterbahn 220 (2) ist an einem Einspeisepunkt 266 elektrisch mit der Sendeleitung 246 verbunden. Die Sendeleitung 246 ist so ausgelegt, dass elektromagnetische Wellen (z.B. HF-Wellen) über den Einspeisepunkt 266 an die angesteuerte Leiterbahn 220 übertragen werden.
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6 ist eine Draufsicht auf die erste breite Seite 212 des Antennengeräts 200. Die leitfähigen Elemente des Antennengeräts 200 umfassen die angesteuerte Leiterbahn 220, die parasitären Leiterbahnen 240, 242, die Masseebene 218 ( 3) und den ersten und den zweiten leitfähigen Pfad 232, 234. Der erste und der zweite leitfähige Pfad 232, 234 sind Durchkontaktierungen (z.B. plattierte Durchgangsbohrungen), die sich durch den dielektrischen Körper 210 erstrecken. Optional können der erste und der zweite leitfähige Pfad 232, 234 zusätzliche Durchkontaktierungen und/oder Leiterbahnen umfassen, die in den dielektrischen Körper eingebettet sind. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich der erste und der zweite leitfähige Pfad 232, 234 parallel zur Z-Achse, aber der erste und der zweite leitfähige Pfad 232, 234 müssen in anderen Ausführungsformen, wie z.B. in gegossenen, nicht parallel zur Z-Achse erstrecken sich.
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In speziellen Ausführungsformen sind die angesteuerte Leiterbahn 220 und die parasitären Leiterbahnen 240, 242 entlang einer Außenfläche 260 des dielektrischen Körpers 210 koplanar. Die freiliegende Außenfläche 260 des dielektrischen Körpers 210 und die angesteuerte Leiterbahn 220 und die parasitären Leiterbahnen 240, 242 bilden die erste breite Seite 212. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die angesteuerte Leiterbahn 220 und die parasitären Leiterbahnen 240, 242 in anderen Ausführungsformen nicht koplanar sind und/oder nicht entlang einer Außenfläche des dielektrischen Körpers 210 angeordnet sein müssen. Zum Beispiel können in anderen Ausführungsformen die angesteuerte Leiterbahn 220 und die parasitären Leiterbahnen 240, 242 in den dielektrischen Körper 210 eingebettet sein. Die angesteuerte Leiterbahn 220 und die parasitären Leiterbahnen 240, 242 können unterschiedliche Z-Positionen (oder Positionen relativ zur Z-Achse) zueinander haben.
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Der dielektrische Körper 210 hat eine erste Abmessung (oder Länge) 262 entlang der X-Achse und eine zweite Abmessung (oder Breite) 264 entlang der Y-Achse. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Antennengerät 200 so ausgelegt, dass es an einer anderen Komponente befestigt sein kann, z.B. an einer mit einer metallischen Oberfläche. Die Masseebene 218 kann zwischen der anderen Komponente und dem dielektrischen Körper 210 angeordnet sein. Die Masseebene 218 kann auch direkt an der metallischen Oberfläche befestigt sein.
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Die parasitären Leiterbahnen 240, 242 sind relativ zu der angesteuerten Leiterbahn 220 angeordnet, so dass sie dem Antennengerät 200 ermöglichen, innerhalb eines oder mehrerer zusätzlicher HF-Bänder zu kommunizieren. Das zusätzliche HF-Band oder die zusätzlichen HF-Bänder können höher sein als das HF-Band der angesteuerten Leiterbahn 220.
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In einigen Ausführungsformen können die parasitären Leiterbahnen 240, 242 als passive Resonatoren arbeiten, die die elektromagnetischen Wellen von der angesteuerten Leiterbahn 220 absorbieren und die elektromagnetischen Wellen bei einem anderen HF-Band wieder abstrahlen. In speziellen Ausführungsformen kommuniziert die angesteuerte Leiterbahn 220 in dem ersten, zweiten und dritten HF-Band über den ersten, zweiten und dritten Zweig 222, 224, 226. Die parasitäre Leiterbahn 240 und die parasitäre Leiterbahn 242 können im vierten bzw. fünften HF-Band kommunizieren. Zum Beispiel kann das vierte HF-Band eine Mittenfrequenz im Bereich von 5,15-5,35 GHz haben. Das fünfte HF-Band kann eine Mittenfrequenz im Bereich von 5,47-5,725 GHz haben.
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Der erste Zweig 222, der zweite Zweig 224, der dritte Zweig 226 und der Impedanzabstimmungsabschnitt 230 können so bemessen sein, dass sie das HF-Band (oder die HF-Bänder) bestimmen, in dem (denen) die angesteuerte Leiterbahn 220 kommuniziert. Zum Beispiel hat der erste Zweig 222 eine Breite 302 und eine Länge 304. Der zweite Zweig 224 hat eine Breite 306 und eine Länge 308. Der zweite Zweig 224 hat einen Basisabschnitt 235, der sich auch entlang der Y-Achse von dem Impedanzabstimmungsabschnitt 230 weg erstreckt. Der dritte Zweig 226 hat eine Breite 310 und eine Länge 312. Der Impedanzabstimmungsabschnitt 230 hat eine Breite 314 und eine Länge 316.
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Wie gezeigt, erstrecken sich der zweite und dritte Zweig 224, 226 von dem Impedanzabstimmungsabschnitt 230 weg in eine Richtung (oder erste Richtung) entlang der X-Achse. Der erste Zweig 222 erstreckt sich von dem Impedanzabstimmungsabschnitt 230 weg in eine entgegengesetzte Richtung (oder zweite Richtung) entlang der X-Achse. Der zweite und der dritte Zweig 224, 226 sind durch eine Lücke 290 getrennt. Die Breiten 306, 310 des zweiten bzw. dritten Zweiges 224, 226 sind unterschiedlich. Genauer gesagt ist die Breite 310 kürzer als die Breite 306.
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Die parasitären Leiterbahnen 240, 242 können auch so bemessen und geformt sein, dass das Antennengerät eine vorgesehene Leistungsfähigkeit erreicht. Zum Beispiel können die jeweiligen Breiten 270, 272 der parasitären Leiterbahnen 240, 242 zur Bestimmung des HF-Bandes der entsprechenden parasitären Leiterbahn vorgesehen sein. Wie gezeigt, können die Breiten 270, 272 gleichförmig (z.B. die Breite 270) oder variierend (z.B. die Breite 272) sein. Die jeweiligen Längen 274, 276 der parasitären Leiterbahn 240, 242 können auch zur Auswahl des HF-Bandes der entsprechenden parasitären Leiterbahn 240, 242 vorgesehen sein.
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Zusätzlich zu den vorstehend genannten Parametern kann eine Lücke 276 zwischen der parasitären Leiterbahn 240 und einem Rand 280 des ersten Zweiges 222 so ausgelegt sein, dass eine vorgesehene Leistungsfähigkeit erzielt wird. Eine Lücke 278 zwischen der parasitären Leiterbahn 242 und einem Rand 282 des ersten Zweiges 222 kann so ausgelegt sein, dass eine vorgesehene Leistungsfähigkeit erzielt wird. Die Ränder 280, 282 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Zweiges 222, so dass der erste Zweig 222 zwischen der ersten und der zweiten parasitären Leiterbahn 240, 242 angeordnet ist. Ein distaler Abschnitt 284 der zweiten parasitären Leiterbahn 242 erstreckt sich über ein Ende des ersten Zweiges 222 hinaus und teilweise vor einem distalen Rand 286 des ersten Zweiges 222.
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Wie in 6 gezeigt, verbindet der erste leitfähige Pfad 232 mit dem ersten Zweig 222. Der zweite leitfähige Pfad 234 verbindet mit dem zweiten Zweig 224. Der Impedanzabstimmungsabschnitt 230 ist somit dort angeordnet, wo der erste und der zweite leitfähige Pfad 232, 234 mit der angesteuerten Leiterbahn 220 verbinden. Die Impedanz kann durch Änderung der Abmessungen, einschließlich der Form, des Impedanzabstimmungsabschnitts 230 abgestimmt oder gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Breite 314 des Impedanzabstimmungsabschnitts 230 vergrößert oder verkleinert werden und/oder kann die Länge 316 des Impedanzabstimmungsabschnitts 230 vergrößert oder verkleinert werden. Zusätzlich dazu kann die Stelle des zweiten leitfähigen Pfads 234 zur Impedanzabstimmung angepasst werden. Zum Beispiel könnte der zweite leitfähige Pfad 234 zur Impedanzabstimmung entlang mindestens einer der X- oder Y-Achsen bewegt werden. Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehenden Ausführungsformen können die Abmessungen einer Lücke oder Schlitzes 320, die bzw. der zwischen dem ersten und dem zweiten leitfähigen Pfad 232, 234 besteht, angepasst werden. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen gegenüberliegenden Rändern des ersten Zweiges 222 und des zweiten Zweiges 224 entlang der X-Achse oder eine Tiefe der Lücke 320 entlang der Y-Achse, wobei sich die Lücke 320 zu dem Impedanzabstimmungsabschnitt 230 erstreckt, geändert werden.
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Dementsprechend kann die Impedanz der Antenne an (a) Positionen des ersten und des zweiten leitfähigen Pfads 232, 234 relativ zueinander, (b) Abmessungen des Impedanzabstimmungsabschnitts 230, (c) Abmessungen der Lücke 320, die zwischen dem ersten und dem zweiten leitfähigen Pfad 232, 234 besteht, oder (d) Abmessungen des zweiten leitfähigen Pfads 234 (z.B. Größe der Durchkontaktierung) basieren. Der Impedanzabstimmungsabschnitt 230 kann auch das HF-Band (oder die HF-Bänder) der angesteuerten Leiterbahn 220 beeinflussen.
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7 ist ein Diagramm, das die Rückflussdämpfung eines Antennengerätes zeigt, das gemäß einer Ausführungsform gebildet wurde. Insbesondere wurde ein Antennengerät, wie das Antennengerät 200 (2), über einen Frequenzbereich (1,5 GHz bis 6,0 GHz) getestet. Zwischen 2,4 und 2,5 GHz betrug die Rückflussdämpfung weniger als -6,0 dB. Zwischen 5,15 und 5,35 betrug die Rückflussdämpfung weniger als -5,0 dB. Zwischen 5,47 und 5,725 betrug die Rückflussdämpfung weniger als -5,0 dB. Zwischen 5,725 und 5,875 betrug die Rückflussdämpfung weniger als -5,0 dB. Dementsprechend stellen die Ausführungsformen eine Antenne bereit, die in der Lage ist, innerhalb mehrerer HF-Bänder effektiv zu arbeiten.
