DE202018101775U1 - Multi-range antenna for a receiving and / or transmitting device for mobile use, in particular vehicles, consisting of a double-sided copper-clad circuit board - Google Patents

Multi-range antenna for a receiving and / or transmitting device for mobile use, in particular vehicles, consisting of a double-sided copper-clad circuit board Download PDF

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Abstract

Mehrbereichsantenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung für den mobilen Einsatz, insbesondere in Fahrzeugen, bestehend aus einer beidseitig kupferkaschierten Leiterplatte (1), wobei kupferkaschierte Flächen auf den Leiterplattenseiten Antennenstrahlerstrukturen für den Mobilfunkbereich, WLAN und/oder Navigationsdienste darstellen und hierfür Schlitzstrahler- und Monopolstrukturen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite (2) großflächig eine Massekaschierung vorgesehen ist, wobei entlang einer Symmetrieachse die Massekaschierung teilweise durch einen geradlinig verlaufenden Schlitz (3) unterbrochen ist, wodurch eine erste (4) und eine zweite (5) Massekaschierungsfläche entsteht, wobei innerhalb der ersten (4) und zweiten (5) Massekaschierungsfläche zwei symmetrisch zum Schlitz (3) verlaufende MIMO-Mobilfunk-Schlitzstrahler-Strukturen (40; 50) ausgebildet sind, weiterhin auf der zweiten kupferkaschierten Leiterplattenseite (9) mehrere Mikrostreifenleitungen und weitere Antennenstrukturen ausgebildet sind, welche mit den Strukturen auf der ersten Leiterplattenseite (2) kapazitiv und/oder induktiv gekoppelt und darüber hinaus Antennenanschlüsse ausgebildet sind.Multi-range antenna for a receiving and / or transmitting device for mobile use, especially in vehicles, consisting of a double-sided copper-clad circuit board (1), copper-clad areas on the PCB side antenna radiator structures for the mobile sector, WLAN and / or navigation services represent and this Schlitzstrahler- and Monopole structures are formed, characterized in that on the first copper-clad circuit board side (2) a Massekaschierung is provided over a large area, along an axis of symmetry, the Massekaschierung is partially interrupted by a rectilinear slot (3), whereby a first (4) and a second ( 5) Massekaschierungsfläche arises, wherein within the first (4) and second (5) Massekaschierungsfläche two symmetrically to the slot (3) extending MIMO mobile radio slot radiator structures (40; 50) are formed, further on the second copper-clad Leiterpl attenseite (9) a plurality of microstrip lines and further antenna structures are formed, which are capacitively and / or inductively coupled to the structures on the first circuit board side (2) and in addition antenna connections are formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrbereichsantenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung für den mobilen Einsatz, insbesondere Fahrzeugen, bestehend aus einer beidseitig kupferkaschierten Leiterplatte, wobei die kupferkaschierten Flächen auf den Leiterplattenseiten Antennenstrahlerstrukturen für den Mobilfunkbereich, WLAN und/oder Navigationsdienste darstellen und hierfür Schlitzstrahler- und Monopolstrukturen ausgebildet sind gemäß Anspruch 1.The invention relates to a multi-range antenna for a receiving and / or transmitting device for mobile use, in particular vehicles, consisting of a double-sided copper-clad circuit board, the copper-clad surfaces on the PCB sides antenna radiator structures for the mobile sector, WLAN and / or navigation services represent and this Schlitzstrahler- and monopole structures are formed according to claim 1.

Aus der US 6,664,932 B2 ist eine multifunktionale Antenne für WLAN und telematische Applikationen vorbekannt, welche auf der Basis einer gedruckten Leiterplatte ausgeführt ist. Diesbezüglich sind bei einer Ausführungsform der dortigen Erfindung GPS-Antennen sowie Antennen für den Satelliten-Radioempfang auf einer der Leiterplattenseiten ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Seite befinden sich Schlitzantennen für GSM-Empfang aber auch für den terrestrischen Rundfunkempfang. Die Strahler für den GSM-Empfang werden kreisbogenförmig realisiert und weisen eine Struktur auf, die nach Möglichkeit scharfe Ecken oder Kanten in den Strahlern vermeidet. Die Entkopplung der einzelnen Antennenelemente gemäß der vorbekannten Lösung ist jedoch unzureichend, so dass sich bei der Anwendung der Antenne Nutzungseinschränkungen ergeben. Patch-Antennen benötigen weiterhin einen relativ großen Abstand zwischen dem Patch und dem sogenannten Ground-Plane. Aus diesem Grunde muss die eingesetzte Leiterplatte eine relativ große Dicke besitzen und deshalb eine hohe Masse aufweisen.From the US 6,664,932 B2 a multi-functional antenna for WLAN and telematic applications is already known, which is carried out on the basis of a printed circuit board. In this regard, in one embodiment of the present invention, GPS antennas and antennas for satellite radio reception are formed on one of the circuit board sides. On the opposite side there are slot antennas for GSM reception but also for terrestrial radio reception. The emitters for the GSM reception are realized in a circular arc and have a structure that avoids, if possible, sharp corners or edges in the emitters. However, the decoupling of the individual antenna elements according to the previously known solution is insufficient, so that there are restrictions on use of the antenna. Patch antennas also require a relatively large distance between the patch and the so-called ground plane. For this reason, the printed circuit board used must have a relatively large thickness and therefore have a high mass.

Aus der WO 2015/124463 A1 ist eine Mehrbereichsantenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung für den mobilen Einsatz, insbesondere Kraftfahrzeuge, vorbekannt. Diese Antenne besteht aus einer Trägerplatte zur Aufnahme von elektrischen Anschlusselementen sowie zur Antennenmontage. Auf der Trägerplatte erstreckt sich von dieser im Wesentlichen senkrecht eine kupferkaschierte Leiterplatte.From the WO 2015/124463 A1 is a multi-range antenna for a receiving and / or transmitting device for mobile use, especially motor vehicles, previously known. This antenna consists of a carrier plate for receiving electrical connection elements and for antenna mounting. On the support plate extends from this substantially perpendicular to a copper-clad circuit board.

Die Strukturen der Leiterplatte sind so ausgebildet, dass auf einer ersten Leiterplattenseite eine Mobilfunk-Monopolstrahlerstruktur und eine Anschlussflächenstrutur für einen fixierbaren CB-Strahler entsteht. Das elektrische Feld zwischen der Anschlussflächenstruktur und der Monopolstrahlerstruktur ist orthogonal polarisiert, wobei beide Strahler räumlich getrennt sind. Auf der zweiten, der ersten gegenüberliegenden Leiterplattenseite ist eine geerdete Mobilfunk-Zick-Zack-Schlitzstrahler-Struktur ausgebildet, welche von der Monopolstrahlerstruktur erregt wird.The structures of the printed circuit board are formed so that a mobile monopole radiator structure and a Anschlußflächenstrutur for a fixable CB radiator is formed on a first circuit board side. The electric field between the pad structure and the monopole radiator structure is orthogonally polarized with both radiators spatially separated. On the second, the first opposing circuit board side, a grounded mobile radio zig-zag slot radiator structure is formed, which is excited by the monopole radiator structure.

Die Fläche der Leiterplatte ist so ausgeführt, dass diese im Wesentlichen die Längsschnittfläche eines Gehäuses für die Antenne ausfüllt.The surface of the circuit board is designed so that it substantially fills the longitudinal sectional area of a housing for the antenna.

Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Mehrbereichsantenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung für den mobilen Einsatz anzugeben, welche herstellungsseitig nur einen geringen Kostenaufwand ermöglicht und dabei gleichzeitig hervorragende Antennenparameter liefert. Die Antenne soll nur über eine überschaubare Grundfläche und eine geringe Masse verfügen, so dass diese insbesondere als Glasklebe-Multiband-Antenne angewendet werden kann.From the foregoing, it is an object of the invention to provide a further developed multigrade antenna for a receiving and / or transmitting device for mobile use, which allows the production side only a small cost and at the same time provides excellent antenna parameters. The antenna should have only a manageable base area and a low mass, so that it can be used in particular as a glass adhesive multi-band antenna.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Mehrbereichsantenne gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved by the multi-region antenna according to the combination of features according to claim 1, wherein the dependent claims comprise at least expedient refinements and developments.

Es wird demnach von einer Mehrbereichsantenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung für den mobilen Einsatz, insbesondere für den Einsatz in Fahrzeugen, ausgegangen.It is therefore assumed that a multi-range antenna for a receiving and / or transmitting device for mobile use, in particular for use in vehicles.

Die Mehrbereichsantenne besteht aus einer beidseitig kupferkaschierten Leiterplatte, wobei die kupferkaschierten Flächen auf den Leiterplattenseiten Antennenstrukturen für den Mobilfunk, WLAN und/oder Navigationsdienste darstellen und hierfür Schlitzstrahler- und Monopolstrukturen ausgebildet werden.The multigrade antenna consists of a copper-clad circuit board on both sides, the copper-clad areas on the sides of the circuit board representing antenna structures for mobile radio, WLAN and / or navigation services, and slot radiators and monopole structures are formed for this purpose.

Erfindungsgemäß ist auf der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite eine großflächige Massekaschierung vorgesehen, wobei entlang einer Symmetrieachse die Massekaschierung teilweise durch einen geradlinig verlaufenden Schlitz unterbrochen ist.According to the invention, a large-area mass lamination is provided on the first copper-clad printed circuit board side, the mass lamination being partially interrupted by a straight-running slot along an axis of symmetry.

Hierdurch entsteht eine erste und eine zweite, entlang der Symmetrieachse verlaufende Massekaschierungsfläche.This creates a first and a second, along the symmetry axis Massekaschierungsfläche.

Innerhalb der ersten und der zweiten Massekaschierungsfläche sind zwei, bevorzugt ebenfalls symmetrisch zum Schlitz verlaufende MIMO-Mobilfunk-Schlitzstrahler-Strukturen ausgebildet.Within the first and the second Massekaschierungsfläche two, preferably also extending symmetrically to the slot MIMO mobile radio slot radiator structures are formed.

Weiterhin sind auf der zweiten kupferkaschierten Leiterplattenseite mehrere Mikrostreifenleitungen und weitere Antennenstrukturen ausgebildet, welche mit den Strukturen auf der ersten Leiterplattenseite kapazitiv und/oder induktiv gekoppelt sind. Ebenfalls befinden sich auf der zweiten kupferkaschierten Leiterplattenseite die entsprechenden Antennenanschlüsse zur Speisung.Furthermore, a plurality of microstrip lines and further antenna structures are formed on the second copper-clad circuit board side, which are capacitively and / or inductively coupled to the structures on the first circuit board side. Also located on the second copper-clad circuit board side, the corresponding antenna connections to the power supply.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die kupferkaschierte Leiterplatte eine symmetrische Form bezüglich ihrer horizontalen und vertikalen Ausdehnung auf. In one embodiment of the invention, the copper-clad circuit board has a symmetrical shape with respect to its horizontal and vertical extent.

Bevorzugt kann es sich bei der kupferkaschierten Fläche um eine solche Gestalt eines Quadrates oder eines Rechteckes handeln. Das kupferkaschierte Material kann auch eine gewisse Flexibilität aufweisen, um beispielsweise bei einer Glasklebeantenne diese auch an einer gebogenen bzw. sphärisch verlaufenden Scheibe eines Kraftfahrzeuges fixieren zu können.Preferably, the copper-clad surface may be such a shape of a square or a rectangle. The copper-clad material may also have a certain flexibility in order to be able to fix it, for example in the case of a glass adhesive antenna, on a curved or spherical disk of a motor vehicle.

Der Schlitz auf der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite verläuft von der oberen Kantenseite der Leiterplatte in Richtung unterer Kantenseite der Leiterplatte. Die untere Kantenseite der Leiterplatte ist diejenige, welche die Antennenspeiseanschlüsse aufnimmt.The slot on the first copper-clad PCB side extends from the upper edge side of the PCB towards the lower edge side of the PCB. The lower edge side of the circuit board is the one which receives the antenna feed terminals.

Auf der zweiten Massekaschierungsfläche ist ein Schlitzstrahler für Navigationsdienste ausgebildet, wobei der Schlitzstrahler einen ersten Abschnitt aufweist, welcher parallel zum Schlitz und einen zweiten Abschnitt aufweist, welcher senkrecht zum Schlitz verläuft.On the second Massekaschierungsfläche a slot radiator for navigation services is formed, wherein the slot radiator has a first portion which has parallel to the slot and a second portion which is perpendicular to the slot.

Der erste Abschnitt ist hierbei kürzer als der zweite Abschnitt gewählt. Der kürzere Abschnitt ist mit dem Schlitz zum Erhalt einer zirkularen Polarisation gekoppelt.The first section is shorter than the second section. The shorter portion is coupled to the slot to obtain circular polarization.

Der geradlinig verlaufende Schlitz weist eine Doppelfunktion auf.The rectilinear slot has a dual function.

Zum Ersten besteht die Funktion der Entkopplung von MIMO-Mobilfunkantennen. Zum Zweiten ist eine Mitwirkung zum Erhalt der zirkularen Polarisation der Navigationsschlitzantenne maßgeblich. Bei der Navigationsschlitzantenne ermöglichen die zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Schlitzteile zum einen den Empfang horizontal polarisierter Signale. Hierfür kommt der längere Abschnitt zur Anwendung. Der kürzere Abschnitt ist stark an den vertikalen geradlinigen Schlitz gekoppelt, der vertikal-polarisierte Signale empfängt. Die räumliche Trennung zwischen dem geradlinig verlaufenden Schlitz und dem zweiten Abschnitt und ihre senkechte Zuordnung ermöglichen die erwähnte Zirkular-Polarisation.First, the function of decoupling MIMO mobile antennas. Secondly, participation in preserving the circular polarization of the navigation slot antenna is crucial. In the navigation slot antenna, the two substantially perpendicular slot portions enable reception of horizontally polarized signals. For this purpose, the longer section is used. The shorter portion is strongly coupled to the vertical straight line slot which receives vertically polarized signals. The spatial separation between the rectilinear slot and the second section and their true-to-valley assignment enable the mentioned circular polarization.

Die zweite kupferkaschierte Leiterplattenseite weist zwei symmetrisch ausgebildete MIMO-Mobilfunkstrukturen auf und umfasst weiterhin drei Mikrostreifenleitungen.The second copper-clad circuit board side has two symmetrically formed MIMO mobile radio structures and further comprises three microstrip lines.

Die symmetrisch ausgebildeten MIMO-Mobilfunkstrukturen sind jeweils am Eingang der ersten und zweiten Mikrostreifenleitung angeschlossen. Deren Ausgang bildet den ersten und zweiten Ausgang für den Mobilfunkbereich.The symmetrically formed MIMO mobile radio structures are respectively connected to the input of the first and second microstrip line. Their output forms the first and second output for the mobile radio area.

Ein Ende der dritten Mikrostreifenleitung ist an den zweiteiligen Schlitzstrahler auf der ersten Leiterplattenseite angekoppelt. Das zweite Ende der dritten Mikrostreifenleitung bildet den Ausgang für den Navigationsdienst.One end of the third microstrip line is coupled to the two-part slot radiator on the first circuit board side. The second end of the third microstrip line is the output for the navigation service.

Das zweite Ende der dritten Mikrostreifenleitung ist mit dem Eingang eines rauscharmen Verstärkers in Weiterbildung der Erfindung verbindbar, dessen Ausgang dann den Anschluss für den Navigationsdienst darstellt.The second end of the third microstrip line can be connected to the input of a low-noise amplifier in development of the invention, the output then represents the connection for the navigation service.

Alle gegebenenfalls erforderlichen elektronischen Bauelemente inklusive Verstärker sind auf mindestens einer der beiden Leiterplattenseiten anordenbar.All possibly required electronic components including amplifiers can be arranged on at least one of the two sides of the printed circuit board.

Mindestens eine der Leiterplattenseiten weist eine Beschichtung zum Aufkleben auf eine Kunststoff- oder Glasoberfläche auf, so dass der Zweck der Anwendung als Glasklebe-Antenne erfüllt ist.At least one of the circuit board sides has a coating for adhering to a plastic or glass surface, so that the purpose of the application as a glass adhesive antenna is met.

Die Mobilfunkausgänge und der Ausgang für den Navigationsdienst GNSS können jeweils als Koaxialkabelausgang realisiert werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, die Mobilfunkausgänge und den Ausgang für den Navigationsdienst jeweils als HF-Stecker oder Buchse zu realisieren.The mobile radio outputs and the output for the navigation service GNSS can each be realized as a coaxial cable output. It is also possible to implement the mobile radio outputs and the output for the navigation service in each case as an RF plug or socket.

Die Länge des geradlinig verlaufenden Schlitzes steht bei einer Ausführungsform der Erfindung in einem Verhältnis von 0,8 bis 0,9 zur Breite der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite.The length of the rectilinear slot is in one embodiment of the invention in a ratio of 0.8 to 0.9 to the width of the first copper-clad PCB side.

In Weiterbildung der Erfindung ist die MIMO-Mobilfunk-Schlitzstrahler-Struktur als sogenannte Zick-Zack-Schlitzstrahler-Struktur ausführbar.In a development of the invention, the MIMO mobile radio slot radiator structure can be embodied as a so-called zigzag slot radiator structure.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of figures.

Hierbei zeigen:

  • 1a eine Prinzipdarstellung der Draufsicht auf die erste kupferkaschierte Leiterplattenseite der erfindungsgemäßen Mehrbereichsantenne;
  • 1b eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1a, jedoch mit Draufsicht auf die zweite kupferkaschierte Leiterplattenseite;
  • 2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1b, jedoch mit stilisiert dargestelltem rauscharmen Verstärker, der sich auf der diesbezüglichen Leiterplattenseite befindet; und
  • 3 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1a, jedoch mit einer Ausbildung der MIMO-Mobilfunk-Schlitzstrahler-Strukturen als Zick-Zack-Schlitzstrahler-Strukturen.
Hereby show:
  • 1a a schematic representation of the top view of the first copper-clad circuit board side of the multigrade antenna according to the invention;
  • 1b a representation similar to that after 1a but with a plan view of the second copper-clad circuit board side;
  • 2 a representation similar to that after 1b but with a stylized low-noise amplifier located on the board side; and
  • 3 a representation similar to that after 1a but with a design of the MIMO mobile radio slot radiator structures as zig-zag slot radiator structures.

Die erfindungsgemäße Multiband- oder Mehrbereichsantenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel und den Figuren geht von einer kupferkaschierten Leiterplatte 1 aus, die eine erste Seite 2 und eine zweite Seite 9 aufweist.The multiband or multirange antenna according to the invention for a receiving and / or transmitting device according to the exemplary embodiment and the figures proceeds from a copper-clad printed circuit board 1 out, which is a first page 2 and a second page 9 having.

Die erste kupferkaschierte Leiterplattenseite 2 besitzt eine grau dargestellte gemeinsame Massefläche.The first copper-clad circuit board side 2 has a common gray ground area shown in gray.

Die Kupferkaschierung der ersten Leiterplattenseite 2 weist eine Reihe von Schlitzen und nicht kupferkaschierten Stellen auf, die eine gemeinsame Antennenstruktur für Mobilfunk, Wireless und Navigationsdienst GNSS darstellen.The copper lamination of the first printed circuit board side 2 has a series of slots and non-copper clad locations that represent a common antenna structure for mobile, wireless and navigation service GNSS.

Die Kupferkaschierung der zweiten Leiterplattenseite 9 gemäß 1b besitzt Mikrostreifenleitungen und separate Antennenstrukturen, die an die gemeinsame Antennenstruktur der ersten Leiterplattenseite 2 kapazitiv und/oder induktiv, das heißt elektromagnetisch gekoppelt sind. Auf der zweiten Leiterplattenseite befinden sich auch die Antennenausgänge für Mobilfunk, Wireless und den Navigationsdienst GNSS.The copper lining of the second printed circuit board side 9 according to 1b has microstrip lines and separate antenna structures connected to the common antenna structure of the first printed circuit board side 2 Capacitive and / or inductive, that is electromagnetically coupled. On the second PCB side are also the antenna outputs for mobile radio, wireless and the navigation service GNSS.

Aus den figürlichen Darstellungen ist ersichtlich, dass die kupferkaschierte Leiterplatte 1 im Wesentlichen eine symmetrische Form bezogen auf ihre horizontale und vertikale Ausdehnung aufweist.From the figurative representations it can be seen that the copper-clad circuit board 1 has a substantially symmetrical shape with respect to its horizontal and vertical extent.

Die gemeinsame Massefläche der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite 2 ist hauptsächlich symmetrisch in ihrer Länge gegenüber der vertikalen Achse und durch einen geradlinigen Schlitz 3 in zwei im Wesentlichen symmetrische Teile 4 und 5 geteilt.The common ground plane of the first copper-clad circuit board side 2 is mainly symmetrical in its length relative to the vertical axis and by a rectilinear slot 3 in two substantially symmetrical parts 4 and 5 divided.

Der gerade Schlitz 3 verläuft gemäß 1a von der Mitte der oberen Seite der kupferkaschierten Leiterplatte 1 in Richtung untere Seite der Leiterplatte 1.The straight slot 3 proceeds according to 1a from the middle of the upper side of the copper clad circuit board 1 towards the lower side of the circuit board 1 ,

Die symmetrischen Teile 4; 5 der gemeinsamen Massefläche der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite 2 stellen eine MIMO (Multiple Input-Multiple Output) Mobilfunk-Schlitzstrahler-Struktur dar. Die entsprechenden Strukturen sind mit dem Bezugszeichen 40 und 50 gekennzeichnet.The symmetrical parts 4 ; 5 the common ground plane of the first copper-clad PCB side 2 represent a MIMO (Multiple Input Multiple Output) mobile radio slot radiator structure. The corresponding structures are denoted by the reference numeral 40 and 50 characterized.

Auf einer der symmetrischen Hälften 4; 5 der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite 2 befindet sich ein zweiteiliger Schlitzstrahler 6 für den Navigationsdienst GNSS.On one of the symmetrical halves 4 ; 5 the first copper-clad circuit board side 2 there is a two-piece slot radiator 6 for the navigation service GNSS.

Die Teile des Schlitzstrahlers 6, das heißt die Teile 7 und 8, stehen senkrecht zueinander und sind durchgehend ausgebildet. Ein kürzeres Teil 7 verläuft parallel zum gerade verlaufenden Schlitz 3 und ist mit diesem unter Bildung einer zirkularen Polarisation gekoppelt.The parts of the slot radiator 6 that is the parts 7 and 8th , are perpendicular to each other and are formed throughout. A shorter part 7 runs parallel to the straight slot 3 and is coupled to it to form a circular polarization.

Die zweite kupferkaschierte Leiterplattenseite 9 nach 1b besitzt zwei symmetrische MIMO-Mobilfunkstrukturen 10; 11 und drei Mikrostreifenleitungen 12, 13 und 14.The second copper-clad circuit board side 9 to 1b has two symmetrical MIMO mobile structures 10 ; 11 and three microstrip lines 12 . 13 and 14 ,

Die symmetrischen MIMO-Mobilfunkstrukturen 10; 11 sind an die Eingänge der ersten und der zweiten Mikrostreifenleitungen 12, 13 angeschlossen, deren Ausgänge den ersten und den zweiten Mobilfunkausgang 15, 16 darstellen. Ein Ende 17 der dritten leitenden Mikrostreifenleitung 14 ist an den zweiteiligen Schlitzstrahler 6 auf der ersten Leiterplattenseite 2 gekoppelt und durch einen leitenden Stift oder ein Lot mit der gemeinsamen Massefläche der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite 2 verbunden, wobei das zweite Ende 18 der dritten leitenden Mikrostreifenleitung 14 den Ausgang für den Navigationsdienst GNSS darstellt.The symmetrical MIMO mobile structures 10 ; 11 are to the inputs of the first and second microstrip lines 12 . 13 whose outputs are the first and the second mobile radio output 15 . 16 represent. An end 17 the third conductive microstrip line 14 is at the two-piece slot radiator 6 on the first circuit board side 2 coupled and by a conductive pin or a solder to the common ground plane of the first copper-clad PCB side 2 connected, the second end 18 the third conductive microstrip line 14 represents the output for the navigation service GNSS.

Gemäß der Darstellung nach 2 kann das zweite Ende 18 der dritten Mikrostreifenleitung 14 an den Eingang eines rauscharmen Verstärkers 21 angeschlossen werden, dessen Ausgang 22 den Ausgang für den Navigationsdienst GNSS darstellt.As shown 2 may be the second end 18 the third microstrip line 14 to the input of a low-noise amplifier 21 be connected, whose output 22 represents the output for the navigation service GNSS.

Jedwede elektronische Bauelemente aber auch der Verstärker 21 können auf der ersten und/oder der zweiten kupferkaschierten Leiterplattenseite 2; 9 angeordnet werden, und zwar im Sinne einer an sich bekannten Montage von entsprechenden Chipbauelementen.Any electronic components but also the amplifier 21 can be on the first and / or second copper-clad PCB side 2 ; 9 be arranged, in the sense of a known per se assembly of corresponding chip components.

Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, besteht die Möglichkeit, dass die kupferkaschierte Leiterplatte 1 eine Schicht zum Aufkleben auf eine insbesondere Kunststoff- oder Glasoberfläche aufweist.Although not shown in the figures, there is a possibility that the copper-clad circuit board 1 a layer for adhering to a particular plastic or glass surface.

Die Mobilfunkausgänge 15, 16 und der Ausgang für den Navigationsdienst 18 oder 22 können entweder als Koaxialkabelausgang ausgebildet werden oder als HF-Stecker/Buchse realisiert sein.The mobile phone outputs 15 . 16 and the exit for the navigation service 18 or 22 can either be designed as a coaxial cable output or implemented as an RF plug / socket.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung steht die Länge des geraden Schlitzes 3 im Verhältnis 0,8 bis 0,9 zur Breite der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite 2.In one embodiment of the invention, the length of the straight slot is 3 in the ratio of 0.8 to 0.9 to the width of the first copper-clad PCB side 2 ,

In Weiterbildung der Erfindung kann gemäß der Darstellung nach 3 die MIMO-Mobilfunk-Schlitzstrahler-Struktur als Zick-Zack-Schlitzstrahler-Struktur 23, 24 realisiert werden. Die beschriebene Antenne ist von ihrer Ausbildung außerordentlich kompakt und MIMO-fähig. Durch die Kombination von magnetischen Antennentypen, das heißt Schlitzstrahlern, mit elektrischen Antennentypen, das heißt Monopolantennenstrukturen, ergibt sich die gewünschte Breitbandigkeit, wobei eine Antennenanpassung durch planare Patch-Strukturen 19; 20 in einfacher Weise erfolgen kann.In a further development of the invention can according to the illustration according to 3 the MIMO mobile slot radiator structure as a zigzag slot radiator structure 23 . 24 will be realized. The antenna described is extremely compact and MIMO-capable of their training. By the Combining magnetic antenna types, that is, slot radiators, with electric antenna types, that is, monopole antenna structures, results in the desired broadbandity, with antenna matching by planar patch structures 19 ; 20 can be done in a simple manner.

Die MIMO-Mobilfunkantennen sind durch ihre flächenhafte Ausdehnung und dem resultierenden Richtdiagramm von benachbarten Antennen sehr gut entkoppelt, wobei diesbezüglich auch der Schlitz 3 eine Unterstützung bildet.The MIMO mobile antennas are very well decoupled from neighboring antennas because of their areal extent and the resulting directional diagram, and in this regard also the slot 3 makes a backup.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 2015/124463 A1 [0003]WO 2015/124463 A1 [0003]

Claims (16)

Mehrbereichsantenne für eine Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung für den mobilen Einsatz, insbesondere in Fahrzeugen, bestehend aus einer beidseitig kupferkaschierten Leiterplatte (1), wobei kupferkaschierte Flächen auf den Leiterplattenseiten Antennenstrahlerstrukturen für den Mobilfunkbereich, WLAN und/oder Navigationsdienste darstellen und hierfür Schlitzstrahler- und Monopolstrukturen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite (2) großflächig eine Massekaschierung vorgesehen ist, wobei entlang einer Symmetrieachse die Massekaschierung teilweise durch einen geradlinig verlaufenden Schlitz (3) unterbrochen ist, wodurch eine erste (4) und eine zweite (5) Massekaschierungsfläche entsteht, wobei innerhalb der ersten (4) und zweiten (5) Massekaschierungsfläche zwei symmetrisch zum Schlitz (3) verlaufende MIMO-Mobilfunk-Schlitzstrahler-Strukturen (40; 50) ausgebildet sind, weiterhin auf der zweiten kupferkaschierten Leiterplattenseite (9) mehrere Mikrostreifenleitungen und weitere Antennenstrukturen ausgebildet sind, welche mit den Strukturen auf der ersten Leiterplattenseite (2) kapazitiv und/oder induktiv gekoppelt und darüber hinaus Antennenanschlüsse ausgebildet sind.Multi-range antenna for a receiving and / or transmitting device for mobile use, especially in vehicles, consisting of a double-sided copper-clad circuit board (1), copper-clad areas on the PCB side antenna radiator structures for the mobile sector, WLAN and / or navigation services represent and this Schlitzstrahler- and Monopol structures are formed, characterized in that on the first copper-clad circuit board side (2) a mass lamination is provided over a large area, along an axis of symmetry, the Massekaschierung is partially interrupted by a rectilinear slot (3), whereby a first (4) and a second ( 5) Massekaschierungsfläche arises, wherein within the first (4) and second (5) Massekaschierungsfläche two symmetrically to the slot (3) extending MIMO mobile radio slot radiator structures (40; 50) are formed, further on the second copper-clad Leiterp lattenseite (9) a plurality of microstrip lines and further antenna structures are formed, which are capacitively and / or inductively coupled to the structures on the first circuit board side (2) and beyond antenna terminals are formed. Mehrbereichsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kupferkaschierte Leiterplatte (1) eine symmetrische Fläche bezüglich ihrer horizontalen und vertikalen Ausdehnung aufweist.Multi-range antenna after Claim 1 , characterized in that the copper-clad circuit board (1) has a symmetrical surface with respect to its horizontal and vertical extent. Mehrbereichsantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kupferkaschierte Fläche die Form eines Quadrates oder eines Rechteckes aufweist.Multi-range antenna after Claim 2 , characterized in that the copper-clad surface has the shape of a square or a rectangle. Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (3) von der oberen Kantenseite der Leiterplatte (1) in Richtung unterer Kantenseite der Leiterplatte (1) gerichtet ist.Multi-region antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the slot (3) is directed from the upper edge side of the printed circuit board (1) towards the lower edge side of the printed circuit board (1). Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Massekaschierungsfläche (5) ein Schlitzstrahler (6) für Navigationsdienste ausgebildet ist, wobei der Schlitzstrahler (6) einen ersten Abschnitt (7), welcher parallel zum Schlitz (3) und einen zweiten Abschnitt (8) aufweist, welcher senkrecht zum Schlitz (3) verläuft.Multi-region antenna according to one of the preceding claims, characterized in that on the second Massekaschierungsfläche (5) a slot radiator (6) is designed for navigation services, wherein the slot radiator (6) has a first portion (7) which parallel to the slot (3) and a second section (8), which is perpendicular to the slot (3). Mehrbereichsantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (7) kürzer als der zweite Abschnitt (8) und der kurze Abschnitt (7) mit dem Schlitz (3) zum Erhalt einer zirkularen Polarisation gekoppelt ist.Multi-range antenna after Claim 5 characterized in that the first portion (7) is shorter than the second portion (8) and the short portion (7) is coupled to the slot (3) to obtain a circular polarization. Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite kupferkaschierte Leiterplattenseite (9) zwei symmetrisch ausgebildete MIMO-Mobilfunkstrukturen (10; 11) aufweist und weiterhin drei Mikrostreifenleitungen (12; 13; 14) umfasst.Multi-region antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the second copper-clad printed circuit board side (9) has two symmetrically formed MIMO mobile radio structures (10; 11) and further comprises three microstrip lines (12; 13; 14). Mehrbereichsantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die symmetrisch ausgebildeten MIMO-Mobilfunkstrukturen (10; 11) an jeweils Eingänge der ersten und zweiten Mikrostreifenleitung (12; 13) angeschlossen sind, deren Ausgänge den ersten (15) und zweiten (16) Ausgang für den Mobilfunk bilden, wobei ein Ende (17) der dritten Mikrostreifenleitung (14) an den zweiteiligen Schlitzstrahler (6) auf der ersten Leiterplattenseite (2) angekoppelt ist und das zweite Ende (18) der dritten Mikrostreifenleitung (14) den Ausgang für den Navigationsdienst bildet.Multi-range antenna after Claim 7 characterized in that the symmetrically-shaped MIMO mobile radio structures (10; 11) are connected to respective inputs of the first and second microstrip lines (12; 13) whose outputs form the first (15) and second (16) outputs for the mobile radio, wherein one end (17) of the third microstrip line (14) is coupled to the two-part slot radiator (6) on the first circuit board side (2) and the second end (18) of the third microstrip line (14) constitutes the output for the navigation service. Mehrbereichsantenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (18) der dritten Mikrostreifenleitung (14) mit dem Eingang eines rauscharmen Verstärkers (21) verbunden ist, dessen Ausgang (22) den Anschluss für den Navigationsdienst bildet.Multi-range antenna after Claim 8 characterized in that the second end (18) of the third microstrip line (14) is connected to the input of a low noise amplifier (21) whose output (22) forms the connection for the navigation service. Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle gegebenenfalls erforderlichen elektronischen Bauelemente inklusive Verstärker auf mindestens einer der Leiterplattenseiten angeordnet sind.Multiband antenna according to one of the preceding claims, characterized in that all the electronic components that may be necessary are arranged including at least one amplifier on the circuit board sides. Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Leiterplattenseiten eine Beschichtung zum Aufkleben auf eine Kunststoff- oder Glasoberfläche aufweist.Multi-region antenna according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the printed circuit board sides has a coating for adhering to a plastic or glass surface. Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilfunkausgänge (15, 16) und der Ausgang für den Navigationsdienst (18; 22) jeweils als Koaxialausgang ausgebildet sind.Multi-range antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile radio outputs (15, 16) and the output for the navigation service (18; 22) are each designed as a coaxial output. Mehrbereichsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilfunkausgänge (15, 16) und der Ausgang für den Navigationsdienst (18; 22) jeweils als Hochfrequenz-Stecker oder -Buchse ausgebildet sind.Multi-range antenna according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that the mobile radio outputs (15, 16) and the output for the navigation service (18; 22) are each designed as a high-frequency plug or socket. Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des geradlinig verlaufenden Schlitzes (3) im Verhältnis 0,8 bis 0,9 zur Breite der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite steht.Multi-region antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the rectilinear slot (3) is in the ratio of 0.8 to 0.9 to the width of the first copper-clad circuit board side. Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die MIMO-Mobilfunk-Schlitzstrahler-Strukturen als Zick-Zack-Schlitzstrahler-Strukturen (23; 24) ausgebildet sind.Multi-range antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the MIMO mobile radio slot radiator structures are formed as zig-zag slot radiator structures (23; 24). Mehrbereichsantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschaltungen der symmetrischen Mobilfunkstrukturen (10; 11) als planare Patch-Strukturen (19; 20) ausgebildet sind, welche eine Kopplung zu den Strukturen auf der ersten kupferkaschierten Leiterplattenseite (2) ermöglichen.Multi-region antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the matching circuits of the symmetrical mobile radio structures (10; 11) are designed as planar patch structures (19; 20) which enable coupling to the structures on the first copper-clad printed circuit board side (2).
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