DE202006007929U1

DE202006007929U1 - Interne Antenne für ein Mobilgerät

Info

Publication number: DE202006007929U1
Application number: DE202006007929U
Authority: DE
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI; National Sun Yat Sen University
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI; National Sun Yat Sen University
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2016-05-18
Also published as: KR20070054554A; TWI328310B; US20070115179A1; KR100815480B1; US8044860B2; TW200721589A

Abstract

Mobilgerät, das umfasst:
eine Bodenebene,
ein leitendes Gehäuse, das auf der Bodenebene angeordnet ist und eine Seitenwand umfasst,
einen ersten leitenden Streifen, der von dem leitenden Gehäuse beabstandet ist, und
einen zweiten leitenden Streifen, der den ersten leitenden Streifen mit dem leitenden Gehäuse verbindet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Kommunikationsgerät und insbesondere ein mobiles Kommunikationsgerät mit einer internen Monopolantenne, die mit einer leitenden Fläche integriert ist.
Eine der Komponenten von Mobilgeräten, die durch Telefonhersteller weniger Beachtung erfahren hat, ist die Antenne. Tatsächlich wurden wenige Entwicklungen für die Antenne geleistet. Mit dem Fortschritt von Halbleiter-Herstellungsverfahren und Telekommunikationstechniken wächst jedoch das Interesse an einer kompakten, leichten und flachen Antenne für Mobilgeräte.
Es wurden in der letzten Zeit verschiedene flache Monopolantennen vorgestellt, die als interne Antennen in den Gehäusen von Mobilgeräten wie etwa Mobiltelefonen und PDAs eingebettet werden können. Bei einem herkömmlichen Entwurfsprozess wird eine interne Monopolantenne gewöhnlich in einer Standalone-Bedingung getestet, wobei andere in der Nähe der internen Monopolantenne angeordnete Komponenten wie etwa das abschirmende Metallgehäuse eines Hochfrequenz-Moduls, die Hochfrequenz-Schaltung und die Batterie nicht berücksichtigt werden. Wenn die Antenne und das abschirmende Metallgehäuse nicht integriert werden können, hat dies eine unökonomische Nutzung des Raums innerhalb eines Mobilkommunikationsgeräts zur Folge, was der Zielsetzung einer kompakten und flachen Vorrichtung entgegenwirkt.
1 ist ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Mobilgeräts 10. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Mobilgerät 10 eine Bodenebene 11, ein abschirmendes Metallgehäuse 12, eine Antenne 13, einen Kurzschlussstift 14 und einen Zuführstift 15. Die Antenne 13 in der Form einer PIFA-Antenne (Printed inverted-F antenna) ist von dem abschirmenden Metallgehäuse 12 durch eine Isolationsdistanz d getrennt, die erforderlich ist, um Kopplungseffekte zwischen der Antenne 13 und dem abschirmenden Metallgehäuse 12 oder assoziierten nahen Komponenten zu vermeiden. Eine derartige Isolationsdistanz d kann allgemein 7 mm oder mehr betragen, damit die Leistung der Antenne 13 nicht durch Kopplungseffekte beeinträchtigt wird. Das Erfordernis einer derartigen Isolationsdistanz d beschränkt die effektive Nutzung des Innenraums in einem Mobilgerät.
Es ist deshalb wünschenswert, über ein Mobilgerät zu verfügen, das eine relativ kleine Distanz zwischen einer internen Monopolantenne und einem abschirmenden Metallgehäuse oder anderen nahen Komponenten des Mobilgeräts aufweist, ohne dass dadurch die Leistung der Monopolantenne beeinträchtigt wird.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine interne Monopolantenne, die eines oder mehrere der Probleme beseitigt, die aus den Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik resultieren.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Mobilgerät eine Bodenebene, ein leitendes Gehäuse, das auf der Bodenebene angeordnet ist und eine Seitenwand umfasst, einen ersten leitenden Streifen, der zu dem leitenden Gehäuse beabstandet ist, und einen zweiten leitenden Streifen, der den ersten leitenden Streifen elektrisch mit dem leitenden Gehäuse verbindet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Mobilgerät eine Bodenebene, ein leitendes Gehäuse, das auf der Bodenebene angeordnet ist und eine leitende Fläche umfasst, und eine Antenne, die einen ersten leitenden Streifen, der von der leitenden Fläche beabstandet ist, und einen zweiten leitenden Streifen umfasst, der den ersten leitenden Streifen elektrisch mit der leitenden Fläche des leitenden Gehäuses verbindet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Mobilgerät eine Bodenebene einschließlich einer Seite, ein leitendes Gehäuse, das auf der Bodenebene angeordnet ist und eine Seitenwand umfasst, die bündig an die Seite der Bodenebene anschließt, einen ersten leitenden Steifen, der sich allgemein parallel und beabstandet zu der Seitenwand des leitenden Gehäuses erstreckt, und einen zweiten leitenden Streifen, der den ersten leitenden Streifen elektrisch mit dem leitenden Gehäuse verbindet.
Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten in den Zeichnungen
Die vorstehende Zusammenfassung und die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lassen sich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser verstehen. Um die Erfindung zu verdeutlichen, sind in den Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen dargestellt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Erfindung nicht auf diese spezifischen Anordnungen und Einrichtungen beschränkt ist.
1 ist ein schematisches Diagramm von Teilen eines herkömmlichen Mobilgeräts.
2A ist ein schematisches Diagramm von Teilen eines Mobilgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2B ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines ersten leitenden Streifens und eines zweiten leitenden Streifens von 2A.
3 ist ein Diagramm, das eine Monopolantenne eines Mobilgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4A ist ein Diagramm, das eine Monopolantenne eines Mobilgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4B ist ein Diagramm, das eine Monopolantenne eines Mobilgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Monopolantenne eines Mobilgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Kurvendiagramm, das die Ergebnisse eines Experiments zu einer Monopolantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7A bis 7D sind Diagramme, die Strahlungsmuster einer Monopolantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
8 ist ein Kurvendiagramm, das die Spitzenantennenverstärkung einer Monopolantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
2A ist ein schematisches Diagramm von Teilen des Innenraums eines Mobilgeräts 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2A gezeigt, umfasst ein Mobilgerät 20 eine Bodenebene 21, ein elektrisch leitendes Gehäuse 22, einen ersten leitenden Streifen 23 und einen zweiten leitenden Streifen 24. Das leitende Gehäuse 22, das zum Beispiel ein Metallgehäuse ist, nimmt Hochfrequenzmodule wie etwa Sender und Empfänger auf und schützt die Hochfrequenzmodule, die Hochfrequenzschaltung oder die Batterie vor Störungen durch andere Strahlungsquellen, d.h. vor Kopplungseffekten. Das leitende Gehäuse 22 muss die Module, die Schaltung oder die Batterie nicht unbedingt vollständig dichten. Das leitende Gehäuse 22 ist elektrisch mit der Bodenebene 21 verbunden, die eine Leiterplattenfläche sein kann. Eine Seitenwand 221 des leitenden Gehäuses 22 schließt im wesentlichen bündig an eine Seite 221 der Bodenebene 21 an. Ein Kurzschlusskontakt 25 ist auf einer leitenden Fläche wie zum Beispiel der Seitenwand 221 oder einer oberen Fläche 222 des leitenden Gehäuses 22 angeordnet. Der erste leitende Streifen 23, der sich allgemein parallel zu der Seitenwand 221 des leitenden Gehäuses 22 erstreckt, dient als Strahlungselement für das Mobilgerät 20. Der zweite leitende Streifen 24, der zwischen dem leitenden Gehäuse 22 und dem ersten leitenden Streifen 23 angeordnet ist, umfasst ein Ende (nicht nummeriert), das elektrisch mit dem Kurzschlusskontakt 25 verbunden ist, während das andere Ende (nicht nummeriert) elektrisch mit dem ersten leitenden Streifen 23 in der Nähe oder Nachbarschaft zu einem Zuführkontakt 26 verbunden ist.
2B ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des ersten leitenden Streifens 23 von 2A. Wie in 2B gezeigt, ist der zweite leitende Streifen 24 mit dem ersten leitende Streifen 23 und einer leitenden Fläche wie etwa der Seitenwand 221 oder oberen Fläche 222 des leitenden Gehäuses 22 integriert und umfasst einen gekrümmten Pfad, der sich zwischen dem ersten leitenden Streifen 23 und der leitenden Fläche erstreckt. Der Zuführkontakt 26 ist in Nachbarschaft zu dem anderen Ende des zweiten leitenden Streifens 24 angeordnet. Der ersten leitende Streifen 23, der zweite leitende Streifen 24, der Kurzschlusskontakt 25 und der Zuführkontakt 26 bilden gemeinsam eine Monopolantenne für das Mobilgerät 20. In einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden das leitende Gehäuse 22, der erste leitende Streifen 23 und der zweite leitende Streifen 24 aus einem einzelnen Metallblech durch Schneiden und/oder Stanzen oder andere dem Fachmann bekannte geeignete Prozesse ausgebildet. Der erste und der zweite leitende Streifen 23, 24 können jedoch auch separat ausgebildet und auf beliebige bekannte Weise verbunden werden. Weiterhin können der ersten und der zweite leitende Streifen 23, 34 aus einem anderen leitenden Material und in einer anderen Form als der in den Zeichnungen gezeigten allgemein rechteckigen Form ausgebildet werden.
3 ist ein Diagramm, das eine Monopolantenne 30 eines Mobilgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Monopolantenne 30 einen ersten leitenden Streifen 33, einen zweiten leitenden Streifen 34 und einen dritten leitenden Streifen 37. Der erste leitende Streifen 33 erstreckt sich allgemein parallel zu einer Seitenwand 321 (durch Strichlinien gezeigt) eines leitenden Gehäuses (nicht gezeigt). Der zweite leitende Streifen 34 ist mit dem ersten leitenden Streifen 33 und einer leitenden Fläche wie etwa der Seitenwand 321 integriert. Der dritte leitende Streifen 37, der von dem ersten leitende Streifen 33 vorsteht, ist von dem zweiten leitenden Streifen 34 und von der Seitenwand 321 des leitenden Gehäuses getrennt. Ein Zuführkontakt 36 ist auf dem dritten leitenden Streifen 37 ausgebildet. Der zweite und der dritte leitende Streifen 34 und 37 sind im wesentlichen in einem zentralen Bereich zwischen dem ersten leitenden Streifen 33 und der Seitenwand 321 ausgebildet.
4A ist ein Diagramm, das eine Monopolantenne 40 eines Mobilgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 4A gezeigt, umfasst die Monopolantenne 40 einen ersten leitenden Streifen 43 und einen zweiten leitenden Streifen 44. Der erste leitende Streifen 43 umfasst weiterhin einen ersten Teil 431, der sich allgemein parallel zu der Seitenwand 421 eines leitenden Gehäuses (nicht gezeigt) erstreckt, und einen zweiten Teil 432, der von dem ersten Teil 431 vorsteht und von der Seitenwand 421 beabstandet ist. In einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist der zweite Teil 432 allgemein orthogonal zu dem ersten Teil 431, sodass der erste leitende Streifen 43 L-förmig ist. Der zweite leitende Streifen 44 umfasst einen gekrümmten Pfad, der sich von dem zweiten Teil 432 zu der Seitenwand 421 erstreckt. Ein Zuführkontakt 46 ist auf dem zweiten leitenden Streifen 44 angeordnet.
4B ist ein Diagramm, das eine Monopolantenne 41 eines Mobilgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 4B gezeigt, weist die Monopolantenne 41 einen ähnlichen Aufbau wie die Monopolantenne 40 von 4A auf, wobei jedoch der Teil 431 nicht vorgesehen ist.
5 ist ein Diagramm, das eine Monopolantenne 40 eines Mobilgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 5 gezeigt, umfasst die Monopolantenne einen ersten leitenden Streifen 53, einen zweiten leitenden Streifen 54 und einen dritten leitenden Streifen 57. Der erste leitende Streifen 53 erstreckt sich allgemein parallel zu einer Seitenwand 521 eines leitenden Gehäuses (nicht gezeigt). Der zweite leitende Streifen 54, der von einer ersten oder oberen Rand 531 des ersten leitenden Streifens 53 vorsteht, ist mit dem ersten leitenden Streifen 53 und der Seitenwand 521 integriert. Der dritte leitende Streifen 57, der von einem zweiten oder unteren Rand 532 des ersten leitenden Streifens 53 vorsteht, ist von der Seitenwand 521 beabstandet. Ein Zuführkontakt 56 ist auf dem dritten leitenden Streifen 57 ausgebildet.
6 ist ein Kurvendiagramm, das die Ergebnisse eines Experiments zu einer Monopolantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Experiment wurde zum Beispiel mit dem Mobilgerät 20 von 2A durchgeführt. Die Abmessungen der Komponenten des Mobilgeräts 20 sind wie folgt. Die Bodenebene 21 weist eine Größe von ungefähr 100 mm × 70 mm auf, wobei auf derselben ein leitendes Gehäuse 22 mit einer Größe von ungefähr 45 mm × 30 mm × 5 mm montiert ist. Der erste leitende Streifen 23 weist eine Größe von ungefähr 45 mm × 5 mm auf und ist von der Seitenwand 221 durch ungefähr 3,5 mm beabstandet. Der zweite leitende Streifen 24 weist eine Größe von ungefähr 8 mm × 1,5 mm auf. Die oben genannten Abmessungen können in praktischen Anwendungen variieren. In 6 sind für eine 50-Ohm-Koaxialleitung die gemessenen Ergebnisse und die simulierten Ergebnisse zu der Rückflussdämpfung jeweils durch die Kurven 61 und 62 wiedergegeben. Die Simulation wird unter Verwendung der Simulationssoftware HFSS (High Frequency Structure Simulator) von Ansoft Corporation durchgeführt. Insbesondere für das UMTS-Band zwischen ungefähr 1920 und 2170 MHz zeigt 6, dass die gemessene Impedanzabgleichung wenigstens besser als ungefähr 7,3 dB ist (2,5 : 1 VSWR (Stehwellenverhältnis), was eine relativ höher Bandbreitendefinition für allgemeine Mobiltelefonanwendungen darstellt. Ein allgemeines Mobiltelefon ist gewöhnlich in Übereinstimmung mit einer Bandbreitendefinition von wenigstens 3:1 VSWR (6 dB Rückflussdämpfung).
7A bis 7D sind Diagramme, die Strahlungsmuster einer Monopolantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Bei derselben Monopolantenne und den assoziierten Dimensionen von 6 kann mit Bezug auf 7A bis 7D ein im wesentlichen omnidirektionales Muster in der x- y-Ebene erhalten werden, wenn die Monopolantenne mit 2045 MHz betrieben wird, was die zentrale Frequenz des UMTS-Bandes ist. Deshalb erfüllt die Monopolantenne gemäß der vorliegenden Erfindung die Anforderung für omnidirektionale Eigenschaften.
8 ist ein Kurvendiagramm, das die Spitzenantennenverstärkung einer Monopolantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Entsprechend beträgt bei derselben Monopolantenne und den assoziierten Dimensionen von 6 mit Bezug auf 8 die Antennenverstärkung ungefähr 4,2 dB, was die Anforderungen für praktische Mobiltelefonanwendungen im UMTS-Band erfüllt.
Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass Änderungen an den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Es ist deshalb zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen besonderen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindungsumfangs vorgenommen werden können.

Claims

Mobilgerät, das umfasst: eine Bodenebene, ein leitendes Gehäuse, das auf der Bodenebene angeordnet ist und eine Seitenwand umfasst, einen ersten leitenden Streifen, der von dem leitenden Gehäuse beabstandet ist, und einen zweiten leitenden Streifen, der den ersten leitenden Streifen mit dem leitenden Gehäuse verbindet.
Mobilgerät nach Anspruch 1, wobei der zweite leitende Streifen einen gekrümmten Pfad umfasst, der sich von dem ersten leitenden Streifen zu dem leitenden Gehäuse erstreckt.
Mobilgerät nach Anspruch 1, das weiterhin einen Kurzschlusskontakt umfasst, der auf einer leitenden Fläche des leitenden Gehäuses angeordnet ist.
Mobilgerät nach Anspruch 1, das weiterhin einen Zuführkontakt umfasst, der auf dem zweiten leitenden Streifen angeordnet ist.
Mobilgerät nach Anspruch 1, das weiterhin einen dritten leitenden Streifen umfasst, der von dem ersten leitenden Streifen vorsteht.
Mobilgerät nach Anspruch 5, wobei sich der zweite leitende Streifen und der dritte leitende Streifen von demselben Rand des ersten leitenden Streifens erstrecken.
Mobilgerät nach Anspruch 5, wobei sich der zweite leitende Streifen von einem Rand des ersten leitenden Streifens erstreckt und wobei sich der dritte leitende Streifen von einem anderen Rand des ersten leitenden Streifens erstreckt.
Mobilgerät nach Anspruch 5, das weiterhin einen Zuführkontakt umfasst, der auf dem dritten leitenden Streifen angeordnet ist.
Mobilgerät nach Anspruch 1, wobei die Seitenwand des leitenden Gehäuses allgemein bündig an eine Seite der Bodenebene anschließt.
Mobilgerät nach Anspruch 1, wobei der ersten leitende Streifen einen ersten Teil, der sich allgemein parallel zu der Seitenwand erstreckt, und einen zweiten Teil umfasst, der von einer Seite des ersten Teils vorsteht.
Mobilgerät nach Anspruch 10, wobei der zweite leitende Streifen den zweiten Teil des ersten leitenden Streifens mit der Seitenwand verbindet.
Mobilgerät, das umfasst: eine Bodenebene, ein leitendes Gehäuse, das auf der Bodenebene angeordnet ist und ein leitende Fläche umfasst, und eine Antenne, die umfasst: einen ersten leitenden Streifen, der von der leitenden Fläche beabstandet ist, und einen zweiten leitenden Streifen, der den ersten leitenden Streifen elektrisch mit der leitenden Fläche des leitenden Gehäuses verbindet.
Mobilgerät nach Anspruch 12, wobei der zweite leitende Streifen einen gekrümmten Pfad umfasst, der sich von dem ersten leitenden Streifen zu der leitenden Fläche des leitenden Gehäuses erstreckt.
Mobilgerät nach Anspruch 12, das weiterhin einen dritten leitenden Streifen umfasst, der von dem ersten leitenden Streifen vorsteht.
Mobilgerät nach Anspruch 14, wobei sich der zweite leitende Streifen und der dritte leitende Streifen von demselben Rand des ersten leitenden Streifens erstrecken.
Mobilgerät nach Anspruch 14, wobei sich der zweite leitende Streifen von einem Rand des ersten leitenden Streifens erstreckt und wobei sich der dritte leitende Streifen von einem anderen Rand des ersten leitenden Streifens erstreckt.
Mobilgerät nach Anspruch 12, wobei das leitende Gehäuse eine Seitenwand umfasst, die allgemein bündig an eine Seite der Bodenebene anschließt.
Mobilgerät nach Anspruch 17, wobei der erste leitende Streifen einen ersten Teil, der sich allgemein parallel zu der Seitenwand erstreckt, und einen zweiten Teil umfasst, der von einer Seite des ersten Teils vorsteht.
Mobilgerät nach Anspruch 18, wobei der zweite leitende Streifen den zweiten Teil des ersten leitenden Streifens elektrisch mit der Seitenwand verbindet.
Mobilgerät, das umfasst: eine Bodenebene, die eine Seite umfasst: ein leitendes Gehäuse, das auf der Bodenebene angeordnet ist und eine Seitenwand umfasst, die allgemein bündig an die Seite der Bodenebene anschließt, einen ersten leitenden Streifen, der sich allgemein parallel und beabstandet zu der Seitenwand des leitenden Gehäuses erstreckt, und einen zweiten leitenden Streifen, der den ersten leitenden Streifen mit dem leitenden Gehäuse verbindet.
Mobilgerät nach Anspruch 20, wobei der zweite leitende Streifen einen gekrümmten Pfad umfasst, der sich von dem ersten leitenden Streifen zu einer leitenden Fläche des leitenden Gehäuses erstreckt.
Mobilgerät nach Anspruch 20, das weiterhin einen dritten leitenden Streifen umfasst, der von dem ersten leitenden Streifen vorsteht.
Mobilgerät nach Anspruch 22, wobei sich der zweite leitende Streifen und der dritte leitende Streifen von einer Kante des ersten leitenden Streifens erstrecken und zueinander beabstandet sind.
Mobilgerät nach 22, wobei sich der zweite leitende Streifen von einem ersten Rand des ersten leitenden Streifens erstreckt und wobei sich der dritte leitende Streifen von einem zweiten Rand des ersten leitenden Streifens erstreckt, der sich von dem ersten Rand unterscheidet.
Mobilgerät nach Anspruch 20, wobei der erste leitende Streifen einen ersten Teil, der sich allgemein parallel zu der Seitenwand erstreckt, und einen zweiten Teil umfasst, der von dem ersten Teil vorsteht.
Mobilgerät nach Anspruch 25, wobei der zweite leitende Streifen den zweiten Teil des ersten leitenden Streifens elektrisch mit der Seitenwand verbindet.