DE60107838T2

DE60107838T2 - Invertierte f-antennen für mehrere frequenzen mit mehreren schaltbaren speisungspunkten, und drahtlose kommunikationsgeräte mit derartigen antennen

Info

Publication number: DE60107838T2
Application number: DE60107838T
Authority: DE
Inventors: James Gerard HAYES; A. Robert SADLER
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: AU2001257044A1; TW513831B; DE60107838D1; ATE285127T1; WO2001091235A1; US6662028B1; EP1287587B1; EP1287587A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Antennen und insbesondere Antennen, die mit drahtlosen Kommunikationsgeräten verwendet werden.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Funktelefone beziehen sich im Allgemeinen auf Kommunikationsterminals, die eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit einem oder mehreren anderen Kommunikationsterminals bereitstellen. Funktelefone können in einer Vielzahl. verschiedener Anwendungen verwendet werden, darunter Mobiltelefonie, Landfunk (zum Beispiel Polizei und Feuerwehr) und Satellitenkommunikationssysteme. Funktelefone umfassen typischerweise eine Antenne zum Senden und/oder Empfangen drahtloser Kommunikationssignale. Historisch gesehen wurden für verschiedene Funktelefonanwendungen einpolige und Bipolantennen aufgrund ihrer Einfachheit, des Breitbandfrequenzgangs, breiten Strahlungsmusters und der niedrigen Kosten verwendet.
Funktelefone und andere drahtlose Kommunikationsgeräte werden jedoch miniaturisiert. Viele heutige Funktelefone sind in der Tat weniger als 11 Zentimeter lang. Daher besteht steigendes Interesse an kleinen Antennen, die als intern montierte Antennen für Funktelefone verwendet werden können.
Zusätzlich wird es wünschenswert, dass Funktelefone innerhalb mehrerer Frequenzbänder funktionieren können, so dass man mehr als ein Kommunikationssystem verwenden kann. Zum Beispiel ist. das GSM (Global System for Mobile) ein digitales Mobiltelefonsystem, das von 880 MHz bis 960 MHz funktioniert. DCS (Digital Communications System) ist ein digitales Funktelefonsystem, das von 1710 MHz bis 1880 MHz funktioniert. Die für Zell-AMPS (Advanced Mobile Phone Service) und D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service) in Nordamerika zugewiesenen Frequenzbänder sind 824–894 MHz und 1850–1990 MHz. Da es für diese Systeme zwei verschiedene Frequenzbänder gibt, brauchen Abonnenten von Funktelefondiensten, die über Servicegebiete reisen, die verschiedene Frequenzbänder verwenden, zwei getrennte Antennen, außer wenn sie eine Doppelfrequenzantenne verwenden.
Zusätzlich können Funktelefone auch Global Positioning System-(GPS)-Technologie und die drahtlose Bluetooth-Technologie enthalten. GPS ist eine Konstellation beabstandeter Satelliten, die die Erde umkreisen und es Leuten mit Bodenempfängern erlauben, ihre geographische Position festzustellen.
Bluetooth-Technologie stellt eine universale Funkschnittstelle im 2,45 GHz-Frequenzband bereit, die es tragbaren elektronischen Geräten erlaubt, sich über Kurzstrecken-Ad-Hoc-Netze anzuschließen und drahtlos zu kommunizieren. Die Funktelefone, die diese Technologien enthalten, brauchen daher eventuell zusätzliche Antennen, die auf die bestimmten Frequenzen von GPS Bluetooth abgestimmt sind.
Invertierte F-Multifrequenzantennen sind konzipiert, um in Funktelefone zu passen, insbesondere Funktelefone, die miniaturisiert werden. Wie dem Fachmann bekannt ist, umfassen invertierte F-Multifrequenzantennen typisch ein lineares (d.h. gerades) leitendes Element, das mit einer Erdungsplatte in beabstandeter Beziehung gehalten wird. Beispiele für invertierte F-Multifrequenzantennen sind im U.S.-Patent Nr. 5 684 492 und 5 434 579 beschrieben.
Herkömmliche invertierte F-Multifrequenzantennen schwingen im Vergleich zu anderen Antennentypen, wie zum Beispiel Wendelantennen, einpolige und Bipolantennen in einem engen Frequenzband. Außerdem sind herkömmliche invertierte F-Multifrequenzantennen typischerweise groß. Räumlich konzentrierte Elemente können verwendet werden, um eine kleinere, nicht schwingende Antenne in eine RF-Schaltung einzupassen. Leider kann eine solche Antenne ein enges Band haben und die räumlich konzentrierten Elemente können zusätzliche Verluste am gesamten gesendeten/empfangenen Signal einführen, Leiterplattenplatz belegen und Herstellungskosten hinzufügen.
Leider kann es aus ästhetischen Gründen sowie auch aufgrund räumlicher Einschränkungen unrealistisch sein, mehrere Antennen in ein Funktelefon einzubauen. Zusätzlich kann eine Isolierung mehrerer Antennen, die gleichzeitig in unmittelbarer Nähe in einem Funktelefon funktionieren, ebenfalls erforderlich sein. Daher besteht ein Bedarf an kleinen, internen Funktelefonantennen, die in mehreren Frequenzbändern funktionieren können. Umgeschaltete invertierte F-Multifrequenzantennen für mehrfache Frequenzen gibt es ebenfalls, siehe EP-A-0 892 459.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der oben stehenden Diskussion stellt die vorliegende Erfindung alternative, kompakte invertierte F-Multifrequenzantennen, die in mehreren Frequenzen strahlen können, wie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 12 dargelegt, zum Gebrauch in Kommunikationsgeräten wie zum Beispiel Funktelefonen zur Verfügung. Wie im Text verwendet, ist ein „lineares" leitendes Element ein leitendes Element, das gerade ist (das heißt nicht gebogen oder gekrümmt). Spezifischere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Funktelefons, in das eine erfindungsgemäße Antenne eingebaut werden kann.
2 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anordnung elektronischer Bauteile, die es einem Funktelefon erlauben, Telekommunikationssignale zu senden und zu empfangen.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen planaren invertierten F-Multifrequenzantenne.
4A ist eine perspektivische Ansicht einer planaren invertierten F-Multifrequenzantenne mit mehreren umschaltbaren Speisestellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine erste Speiseleitung mit der Erde verbunden ist, eine zweite Speiseleitung mit der RF-Schaltung verbunden ist, und eine dritte und eine vierte Speiseleitung offen sind, so dass die Antenne innerhalb eines ersten Frequenzbands betriebsfähig ist.
4B ist eine perspektivische Ansicht der Antenne der 4A, wobei die erste und die zweite Speiseleitung mit der Erde verbunden sind, die dritte Speiseleitung mit der RF-Schaltung verbunden ist und die vierte Speiseleitung offen ist, so dass die Antenne innerhalb eines zweiten Frequenzbands betriebsfähig ist.
4C ist eine perspektivische Ansicht der Antenne der 4A, wobei die erste, zweite und dritte Speiseleitung mit der Erde verbunden sind und die vierte Speiseleitung mit der RF-Schaltung derart verbunden ist, dass die Antenne innerhalb eines dritten Frequenzbands betriebsfähig ist.
5A ist eine seitliche Aufrissansicht eines dielektrischen Trägerwerkstoffs, der die Antenne der 4A–4C auf sich trägt und wobei der dielektrische Trägerwerkstoff mit einer Erdungsplatte innerhalb eines Kommunikationsgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in benachbarter beabstandeter Beziehung ist.
5B ist eine seitliche Aufrissansicht eines dielektrischen Trägerwerkstoffs, der die Antenne der 4A–4C in sich trägt, wobei der dielektrische Trägerwerkstoff mit einer Erdungsplatte innerhalb eines Kommunikationsgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in benachbarter beabstandeter Beziehung ist.
6A ist eine perspektivische Ansicht einer planaren invertierten F-Multifrequenzantenne mit mehreren umschaltbaren Speisestellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine erste Speiseleitung mit der Erde verbunden ist, eine zweite Speiseleitung mit der RF-Schaltung verbunden ist, und eine dritte Speiseleitung offen ist, so dass die Antenne innerhalb eines ersten Frequenzbands betriebsfähig ist.
6B ist eine Grafik der VSWR-Leistung der Antenne der 6A.
7A ist eine perspektivische Ansicht einer planaren invertierten F-Multifrequenzantenne mit mehreren umschaltbaren Speisestellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die erste und die zweite Speiseleitung mit der Erde verbunden sind, und eine dritte Speiseleitung mit der RF-Schaltung verbunden ist, so dass die Antenne innerhalb eines zweiten Frequenzbands betriebsfähig ist.
7B ist eine Grafik der VSWR-Leistung der Antenne der 7A.
8A ist eine perspektivische Ansicht einer planaren invertierten F-Multifrequenzantenne mit mehreren umschaltbaren Speisestellen nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine erste Speiseleitung mit der Erde verbunden ist, eine zweite Speiseleitung mit der RF-Schaltung verbunden ist, und eine dritte, vierte, fünfte, sechste und siebte Speiseleitung offen sind, so dass die Antenne in einem ersten Frequenzband betriebsfähig ist.
8B ist eine perspektivische Ansicht der Antenne der 8A, wobei die erste und die zweite Speiseleitung mit der Erde verbunden sind, die dritte Speiseleitung mit der RF-Schaltung verbunden ist, und die vierte, fünfte, sechste und siebte Speiseleitung offen sind, so dass die Antenne in einem zweiten Frequenzband betriebsfähig ist.
8C ist eine perspektivische Ansicht der Antenne der 8A, wobei die erste, zweite und dritte Speiseleitung mit der Erde verbunden sind, die vierte Speiseleitung mit der RF-Schaltung verbunden ist, und die fünfte, sechste und siebte Speiseleitung offen sind, so dass die Antenne in einem dritten Frequenzband betriebsfähig ist.
9 ist eine ebene Unteransicht einer planaren invertierten F-Multifrequenzantenne gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden; diese Ausführungsformen werden vielmehr bereitgestellt, um diese Offenbarung gründlich und komplett zu machen und vermitteln dem Fachmann voll den Geltungsbereich der Erfindung. In den Zeichnungen kann die Stärke der Schichten und Zonen aus Gründen der Klarheit übertrieben sein. Gleiche Bezugszeichen betreffen gleiche Elemente in der Beschreibung der Zeichnungen. Natürlich kann ein Element, wie zum Beispiel eine Schicht, Zone oder ein Trägerwerkstoff, wenn es als „auf" einem anderen Element befindlich bezeichnet wird, direkt auf dem anderen Element sein, oder eingreifende Elemente können ebenfalls präsent sein. Wird jedoch ein Element als „direkt auf" einem anderen Element liegend bezeichnet, sind keine eingreifenden Elemente präsent.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Funktelefon 10 dargestellt, in das Antennen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingebaut werden können. Das Gehäuse 12 des dargestellten Funktelefons 10 umfasst einen oberen Teil 13 und einen unteren Teil 14, der daran befestigt ist, um dazwischen einen Hohlraum zu bilden. Der obere 13 und der untere 14 Gehäuseteil nehmen eine Tastatur 15 mit einer Vielzahl von Tasten 16, ein Display 17 und elektronische Bauteile (nicht dargestellt) auf, die es dem Funktelefon 10 erlauben, Funktelefonkommunikationssignale zu senden und zu empfangen.
Eine herkömmliche Anordnung elektronischer Bauteile, die es dem Funktelefon erlaubt, Funktelefonkommunikationssignale zu senden und zu empfangen, ist schematisch in 2 dargestellt und ist dem Fachmann der Funktelefonkommunikationen bekannt. Eine Antenne 22 zum Empfangen und Senden von Funktelefonkommunikationssignalen ist elektrisch an einen Funkfrequenzempfänger 24 angeschlossen, der ferner elektrisch mit einem Controller 25 verbunden ist, wie zum Beispiel mit einem Mikroprozessor. Der Controller 25 ist elektrisch mit einem Lautsprecher 26 verbunden, der ein entferntes Signal von dem Controller 25 an einen Funktelefonbenutzer überträgt. Der Controller 25 ist elektrisch auch mit einem Mikrofon 27 verbunden, das ein Sprachsignal von einem Benutzer empfängt und das Sprachsignal durch den Controller 25 und den Empfänger 24 zu einem entfernten Gerät überträgt. Der Controller 25 ist elektrisch mit einer Tastatur 15 und einem Display 17 verbunden, die den Funkbetrieb des Funktelefons erleichtern.
Wie der Kommunikationsgerätefachmann weiß, ist eine Antenne ein Gerät zum Senden und/oder Empfangen elektrischer Signale. Eine Sendeantenne umfasst typisch eine Speiseeinheit, die eine Öffnung oder reflektierende Fläche induziert oder erhellt, um ein elektromagnetisches Feld abzustrahlen. Eine Empfangsantenne umfasst typisch eine Öffnung oder Oberfläche, die ein einfallendes Strahlungsfeld auf eine Sammelleitung fokussiert, die ein elektronisches Signal erzeugt, das zu der einfallenden Strahlung proportional ist. Die Menge der Leistung, die von einer Antenne abgestrahlt oder empfangen wird, hängt von ihrer Öffnungszone ab und wird als Verstärkung beschrieben.
Strahlungsmuster für Antennen werden oft unter Verwendung polarer Koordinaten dargestellt. Das Stehwellenverhältnis (VSWR) bezieht sich auf die Impedanzabstimmung eines Antennenspeisepunkts mit einer Speiseleitung oder Übertragungsleitung eines Kommunikationsgeräts, wie zum Beispiel eines Funktelefons. Um Funkfrequenz-(RF)-Energie mit minimalem Verlust abzustrahlen oder empfangene RF-Energie an einen Funktelefonempfänger mit minimalem Verlust weiterzugeben, wird die Impedanz einer Funktelefonantenne gewöhnlich auf die Impedanz einer Übertragungsleitung oder eines Speisepunkts angepasst.
Herkömmliche Funktelefone verwenden typisch eine Antenne, die elektrisch mit einem Sender/Empfänger verbunden ist, der betrieblich einer Signalverarbeitungsschaltung zugeordnet ist, die auf einer intern angeordneten Leiterplatte angeordnet ist. Um die Leistungsübertragung zwischen einer Antenne und einem Sender/Empfänger zu maximieren, sind der Sender/Empfänger und die Antenne vorzugsweise so zusammengeschaltet, dass ihre jeweiligen Impedanzen im Wesentlichen „abgestimmt" sind, das heißt elektrisch abgestimmt, um ungewünschte Antennenimpedanzkomponenten herauszufiltern oder zu kompensieren, um an der Speisestelle einen Impedanzwert vom 50 Ohm (Ω) (oder erwünschten Wert) bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine herkömmliche planare invertierte F-Multifrequenzantenne dargestellt. Die dargestellte Antenne 30 umfasst ein lineares leitendes Element 32, das zu einer Erdungsplatte 34 in einer beabstandeten Beziehung gehalten wird. Herkömmliche invertierte F-Antennen, wie zum Beispiel die in 3 dargestellte, leiten ihren Namen von einer Ähnlichkeit mit dem Buchstaben „F" ab. Das dargestellte leitende Element 32 ist mit der Erdungsplatte 34 wie durch 36 angezeigt geerdet. Ein RF-Anschluss 37 erstreckt sich von der darunter liegenden RF- Schaltung durch die Erdungsplatte 34 zu dem leitenden Element 32.
Unter Bezugnahme auf 4A, ist eine invertierte F-Multifrequenzantenne 40 mit einer kompakten, linearen Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die dargestellte Antenne 40 umfasst ein lineares leitendes Element 42, das gegenüberliegende erste und zweite Seiten 42a, 42b hat, und sich entlang einer Längsrichtung D erstreckt. Die invertierte F-Multifrequenzantenne 40 ist in einer installierten Stellung in einem drahtlosen Kommunikationsgerät, wie zum Beispiel einem Funktelefon dargestellt (1). Das lineare leitende Element ist wie auf eine Leiterplatte (PCB) in dem Funktelefon (oder anderem drahtlosen Kommunikationsgerät) mit einer Erdungsplatte 43 in einer benachbarten beabstandeten Beziehung gehalten.
Eine erste Speiseleitung 44a ist elektrisch mit dem linearen leitenden Element 42 verbunden und erstreckt sich von der ersten Seite 42a an einer ersten Stelle L₁ wie dargestellt von dem linearen leitenden Element nach außen. Eine zweite Speiseleitung 44b ist elektrisch mit dem linearen leitenden Element 42 verbunden und erstreckt sich von der ersten Seite 42a des linearen leitenden Elements an einer zweiten Stelle L₂ wie dargestellt nach außen. Die zweite Stelle L₂ ist von der ersten Stelle entlang der Längsrichtung D wie dargestellt beabstandet. Eine dritte Speiseleitung 44c ist elektrisch mit dem linearen leitenden Element 42 verbunden und erstreckt sich von der ersten Seite 42a an einer dritten Stelle L₃ wie dargestellt von dem linearen leitenden Element nach außen. Die dritte Stelle L₃ ist von der ersten und der zweiten Stelle L₁, L₂ entlang der Längsrichtung D wie dargestellt beabstandet. Eine vierte Speiseleitung 44d ist elektrisch mit dem linearen leitenden Element 42 verbunden und erstreckt sich von der ersten Seite 42a an einer vierten Stelle L₄ wie dargestellt von dem linearen leitenden Element nach außen. Die vierte Stelle L₄ ist von der ersten, zweiten und dritten Stelle L₁, L₂, L₃ entlang der Längsrichtung D beabstandet.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein erster Umschalter 46a, wie zum Beispiel ein mikroelektromechanischer Systemschalter (MEMS) elektrisch mit der ersten Speiseleitung 44a verbunden und konfiguriert, um selektiv die erste Speiseleitung 44a mit der Erde zu verbinden (d.h. mit der Erdungsplatte 43). Alternativ kann die erste Speiseleitung 44a direkt ohne MEMS-Schalter (oder andere) mit der Erde verbunden sein.
Wie aus jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ersichtlich, können eine oder mehrere Speiseleitungen (typisch die erste Speiseleitung und/oder zweite Speiseleitung) direkt mit der Erde verbunden sein, ohne einen MEMS-Schalter (oder anderen) zu benötigen.
Ein MEMS-Schalter ist ein eingebautes Mikrogerät, das elektrische und mechanische Bauteile kombiniert, die unter Verwendung von Leiterplatten-kompatiblen Stapelverarbeitungstechniken hergestellt werden und eine Größe von Mikrometern bis Millimetern haben können. MEMS-Geräte im Allgemeinen und insbesondere MEMS-Schalter sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier nicht weiter beschrieben zu werden. Beispielhafte MEMS-Schalter sind im U.S. Patent Nr. 5 909 078 beschrieben. Ebenso ist bekannt, dass herkömmliche Umschalter mit Relais und Stellgliedern mit Antennen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht allein auf die Verwendung von MEMS-Schaltern.
Ein zweiter Umschalter 46b, wie zum Beispiel ein MEMS-Schalter, ist elektrisch mit der zweiten Speiseleitung 44b verbunden und konfiguriert, um die zweite Speiseleitung 44b selektiv mit der Erde, mit einem Empfänger/Sender, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funktelefonsignale) empfängt und/oder sendet, zu verbinden, oder um die zweite Speiseleitung 44b in einer offenen Schaltung zu halten (das heißt, dass der zweite MEMS-Schalter 46b offen sein kann). Ein dritter Schalter 46c wie zum Beispiel ein MEMS-Schalter, ist elektrisch mit der dritten Speiseleitung 44c verbunden und konfiguriert, um die dritte Speiseleitung 44c selektiv mit der Erde, mit einem Empfänger/Sender, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funktelefonsignale) empfängt und/oder sendet, zu verbinden, oder um die dritte Speiseleitung 44c in einer offenen Schaltung zu halten (das heißt, dass der dritte MEMS-Schalter 46c offen sein kann). Ein vierter Schalter 46d, wie zum Beispiel ein MEMS-Schalter, ist elektrisch mit der vierten Speiseleitung 44d verbunden und konfiguriert, um die vierte Speiseleitung selektiv mit der Erde, mit einem Empfänger/Sender, der drahtlose Kommunikationssignale (wie zum Beispiel Funktelefonsignale) empfängt und/oder sendet, zu verbinden, oder um die vierte Speiseleitung in einer offenen Schaltung zu halten (das heißt, dass der vierte MEMS-Schalter 46c offen sein kann).
4A–4C stellt dar, wie verschiedene MEMS-Schalter 46a-46d es der invertierten F-Multifrequenzantenne 40 erlauben, innerhalb mehrerer, unterschiedlicher Frequenzbänder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu strahlen. Wie in 4a dargestellt, strahlt die Antenne 40 in einem ersten Frequenzband, wenn der erste MEMS-Schalter 46a die erste Speiseleitung 44a elektrisch mit der Erde (angezeigt durch G) verbindet, oder wenn die erste Speiseleitung 44a direkt mit der Erde (angezeigt durch G) verbunden wird, wenn der zweite MEMS-Schalter 46b die zweite Speiseleitung 44b elektrisch mit einem Empfänger/Sender (angezeigt durch RF) verbindet, und wenn der dritte und der vierte MEMS-Schalter 46c, 46d offen sind (angezeigt durch O).
Wie in 4b dargestellt, strahlt die Antenne 40 in einem zweiten Frequenzband, das anders ist als das erste Frequenzband, wenn der erste MEMS-Schalter 46a die erste Speiseleitung 46b elektrisch mit der Erde (angezeigt durch G) verbindet, oder wenn die erste Speiseleitung 44a direkt mit der Erde verbunden wird (angezeigt durch G), wenn der zweite MEMS-Schalter 46b die zweite Speiseleitung 44b elektrisch mit der Erde verbindet (angezeigt durch G), wenn der dritte MEMS-Schalter 46c die dritte Speiseleitung 44c mit einem Empfänger/Sender verbindet (angezeigt durch RF), und wenn der vierte MEMS-Schalter 46d offen ist (angezeigt durch O). Das zweite Frequenzband kann größer sein als das erste Frequenzband. Das erste Frequenzband kann zum Beispiel bei etwa 900 MHz und 960 MHz liegen, und das zweite Frequenzband bei etwa 1200 MHz und 1400 MHz. Natürlich kann das zweite Frequenzband auch ein niedrigeres Frequenzband sein als das erste Frequenzband.
Wie in 4C dargestellt, strahlt die Antenne 40 in einem dritten Frequenzband, das anders ist als das erste und das zweite Frequenzband, wenn der erste, zweite und dritte MEMS-Schalter 46a, 46b, 46c jeweils die erste, zweite und dritte Speiseleitung 44a, 44b, 44c elektrisch mit der Erde verbinden (angezeigt durch G), oder wenn die erste Speiseleitung 44a direkt mit der Erde verbunden ist (angezeigt durch G) und wenn der vierte MEMS-Schalter 46d die vierte Speiseleitung 44d mit einem Empfänger/Sender elektrisch verbindet (angezeigt durch RF). Das dritte Frequenzband kann größer sein als das erste und das zweite Frequenzband. Das dritte Frequenzband kann zum Beispiel zwischen etwa 2200 MHz und 2400 MHz liegen, und das erste und das zweite Frequenzband können zwischen etwa 900 MHz – 960 MHz und 1200 MHz – 1400 MHz liegen. Natürlich kann das dritte Frequenzband auch ein niedrigeres Frequenzband sein als das erste und das zweite Frequenzband.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 5A dargestellt ist, kann das leitende Element 42 der Antenne der 4A–4C auf einem dielektrischen Trägerwerkstoff 50 zum Beispiel durch Ätzen einer Metallschicht gebildet werden, die auf dem dielektrischen Trägerwerkstoff gebildet ist. Ein beispielhafter Werkstoff für den Gebrauch als dielektrischer Trägerwerkstoff 50 ist FR4 oder Polyimid, das dem Kommunikationsgerätefachmann gut bekannt ist. Verschiedene andere dielektrische Werkstoffe können jedoch ebenfalls verwendet werden. Vorzugsweise hat der dielektrische Trägerwerkstoff 50 eine dielektrische Konstante zwischen 2 und etwa 4. Natürlich können dielektrische Trägerwerkstoffe mit unterschiedlichen dielektrischen Konstanten verwendet werden, ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Antenne 40 der 5A ist in einer installierten Stellung in einem drahtlosen Kommunikationsgerät, wie zum Beispiel einem Funktelefon dargestellt. Der dielektrische Trägerwerkstoff 50 mit einem leitenden Element 42, das auf ihm angeordnet ist, wird in benachbarter, beabstandeter Beziehung mit einer Erdungsplatte 43 gehalten. In der dargestellten Konfiguration sind die erste, zweite und dritte Speiseleitung 44a, 44b, 44c elektrisch mit der Erde (zum Beispiel mit der Erdungsplatte 43) über jeweils einen ersten, zweiten und dritten MEMS-Schalter (nicht dargestellt) verbunden. Die vierte Speiseleitung 44d ist elektrisch mit einem Empfänger/Sender 24 über einen vierten MEMS-Schalter (nicht dargestellt) verbunden. Jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Speiseleitungen 44a, 44b, 44c, 44d erstreckt sich durch jeweilige Öffnungen 47 in den dielektrischen Trägerwerkstoff 50. Die Entfernung H zwischen dem dielektrischen Trägerwerkstoff 50 und der Erdungsplatte 43 wird vorzugsweise auf etwa 2 mm und etwa 10 mm gehalten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in einem dielektrischen Trägerwerkstoff 50 wie in 5B dargestellt, ein lineares leitendes Element 42 angeordnet werden. In der dargestellten Konfiguration hat der dielektrische Trägerwerkstoff 50 eine benachbarte, beabstandete Beziehung zu einer Erdungsplatte 43 in einem drahtlosen Kommunikationsgerät, wie zum Beispiel in einem Funktelefon. Die erste, zweite und dritte Speiseleitung 44a, 44b, 44c ist elektrisch mit der Erde (zum Beispiel der Erdungsplatte 43) über jeweils einen ersten, zweiten und dritten MEMS-Schalter (nicht dargestellt) verbunden. Die vierte Speiseleitung 44d ist elektrisch über einen vierten MEMS-Schalter (nicht dargestellt) mit einem Empfänger/Sender 24 verbunden. Jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Speiseleitungen 44a, 44b, 44c, 44d erstreckt sich durch jeweilige Öffnungen 47 in den dielektrischen Trägerwerkstoff 50.
Ein bevorzugter leitender Werkstoff, aus dem das leitende Element 42 der 4A–4C und 5A–5B hergestellt werden kann, ist Kupfer, typisch 0,5 Unze (14 Gramm) Kupfer. Das leitende Element 42 kann zum Beispiel aus Kupferfolie gebildet werden. Alternativ kann das leitende Element 42 eine Kupferspur sein, die auf einem Trägerwerkstoff wie in 5A dargestellt angeordnet ist. Ein lineares leitendes Element 42 gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch aus verschiedenen leitenden Werkstoffen gebildet werden und ist nicht auf Kupfer beschränkt.
Unter Bezugnahme auf 6A–6B hat die Antenne 40 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von MEMS-Schaltern, die so konfiguriert sind, dass die Antenne 40 um 1900 MHz schwingt (6B). Die dargestellte Antenne 40 umfasst eine erste, zweite und dritte Speiseleitung 44a, 44b und 44c. Jede Speiseleitung umfasst jeweils einen MEMS-Schalter 46a, 46b, 46c wie oben beschrieben. Der erste MEMS-Schalter 46a verbindet die erste Speiseleitung 44a elektrisch mit der Erde. Alternativ kann die erste Speiseleitung 44a direkt mit der Erde verbunden werden. Der zweite MEMS-Schalter 46b verbindet die zweite Speiseleitung elektrisch mit einem Empfänger/Sender. Der dritte MEMS-Schalter 46c ist offen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das lineare leitende Element 42 von der Erdungsplatte 43 durch eine Entfernung von acht Millimeter (8 mm) beabstandet. Die erste und die zweite Speiseleitung 44a, 44b sind durch 4 mm, und die zweite und die dritte Speiseleitung durch 6 mm getrennt.
Unter Bezugnahme auf 7A–7B, hat eine Antenne 40 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von MEMS-Schaltern, die so konfiguriert sind, dass die Antenne 40 um 2500 MHz schwingt (7B). Die dargestellte Antenne 40 umfasst eine erste, zweite und dritte Speiseleitung 44a, 44b und 44c. Jede Speiseleitung umfasst jeweils einen MEMS-Schalter 46a, 46b, 46c wie oben beschrieben. Der erste und der zweite MEMS-Schalter 46a, 46b verbinden jeweils die erste und die zweite Speiseleitung 44a, 44b elektrisch mit der Erde. Alternativ kann die erste Speiseleitung 44a direkt mit der Erde verbunden werden. Der dritte MEMS-Schalter 46c verbindet die zweite Speiseleitung elektrisch mit einem Empfänger/Sender. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das lineare leitende Element 42 von der Erdungsplatte 43 durch eine Entfernung von acht Millimeter (8 mm) beabstandet. Die erste und die zweite Speiseleitung 44a, 44b sind durch 4 mm getrennt, und die zweite und die dritte Speiseleitung sind durch 6 mm getrennt.
Unter Bezugnahme auf 8A–8C, ist eine planare invertierte F-Multifrequenzantenne 140 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Antenne 140 umfasst ein im Allgemeinen rechteckiges lineares leitendes Element 142 mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten 142a, 142b und erstreckt sich entlang einer Längsrichtung D. Die invertierte F-Multifrequenzantenne 140 ist in einer installierten Stellung in einem drahtlosen Kommunikationsgerät, wie zum Beispiel einem Funktelefon dargestellt (1). Das lineare leitende Element 142 wird zu einer Erdungsplatte 43, wie zum Beispiel einer Leiterplatte (PCB) in einem Funktelefon (oder einem anderen drahtlosen Kommunikationsgerät) in einer benachbarten, beabstandeten Beziehung gehalten.
Die erste und die zweite Speiseleitung 144a, 144b sind elektrisch mit dem leitenden Element 142 verbunden und erstrecken sich von der ersten Seite des leitenden Elements 142a wie dargestellt in benachbarter, beabstandeter Beziehung an einer ersten Stelle L₁ nach außen. Die dritte und die vierte Speiseleitung 144c, 144d sind elektrisch mit dem leitenden Element 142 verbunden und erstrecken sich von der ersten Seite 142a des leitenden Elements wie dargestellt an einer zweiten Stelle L₂ in benachbarter, beabstandeter Beziehung nach außen. Die zweite Stelle L₂ ist von der ersten Stelle L₁ entlang der Längsrichtung D wie dargestellt beabstandet. Die fünfte und die sechste Speiseleitung 144e, 144f sind mit dem leitenden Element 142 elektrisch verbunden und erstrecken sich von der ersten Seite 142a des leitenden Elements an einer dritten Stelle L₃ wie dargestellt in benachbarter, beabstandeter Beziehung nach außen. Die dritte Stelle L₃ ist von der ersten und der zweiten Stelle L₁, L₂ entlang der Längsrichtung D wie dargestellt beabstandet. Eine siebte Speiseleitung 144g ist elektrisch mit dem leitenden Element 142 verbunden und erstreckt sich von der ersten Seite 142a des leitenden Elements an einer vierten Stelle L₄ wie dargestellt in benachbarter, beabstandeter Beziehung nach außen. Die vierte Stelle L₄ ist von der ersten, zweiten und dritten Stelle L₁, L₂, L₃ entlang der Längsrichtung D wie dargestellt beabstandet.
Jeweilige erste und zweite MEMS-Schalter 146a, 146b sind elektrisch mit der ersten und der zweiten Speiseleitung 144a, 144b verbunden. Der erste MEMS-Schalter 146a ist konfiguriert, um die erste Speiseleitung 144a selektiv mit der Erde zu verbinden. Alternativ kann die erste Speiseleitung 144a direkt mit der Erde verbunden werden. Der zweite MEMS-Schalter 146b ist konfiguriert, um die zweite Speiseleitung 144b selektiv mit der Erde zu verbinden. Alternativ kann die zweite Speiseleitung 144b direkt mit der Erde verbunden werden.
Der jeweilige dritte und vierte MEMS-Schalter 146c, 146d sind mit der dritten und vierten Speiseleitung 144c, 144d elektrisch verbunden. Der dritte und der vierte MEMS-Schalter 146c, 146d sind konfiguriert, um die dritte und die vierte Speiseleitung 144c, 144d jeweils mit der Erde, mit einem Empfänger/Sender, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funktelefonsignale) empfängt/sendet, zu verbinden, oder um die dritte und die vierte Speiseleitung 144c, 144d in einer offenen Schaltung zu halten (das heißt, dass der dritte und der vierte MEMS-Schalter 146c, 146d offen sein können).
Der fünfte und der sechste MEMS-Schalter 146e, 146f sind elektrisch mit der fünften und sechsten Speiseleitung 144e, 144f verbunden. Der fünfte und der sechste MEMS-Schalter 146e, 146f sind konfiguriert, um die fünfte und die sechste Speiseleitung 144e, 144f jeweils mit der Erde, mit einem Empfänger/Sender, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funksignale) empfängt und/oder sendet, zu verbinden, oder um die fünfte und die sechste Speiseleitung in einer offenen Schaltung zu halten (das heißt, dass der fünfte und sechste MEMS-Schalter 146e, 146f offen sein können).
Ein siebter MEMS-Schalter 146g ist elektrisch mit der siebten Speiseleitung 144g verbunden. Der siebte MEMS-Schalter 146g ist konfiguriert, um selektiv die siebte Speiseleitung 144g mit einem Empfänger/Sender zu verbinden, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funktelefonsignale) empfängt und/oder sendet, oder um die siebte Speiseleitung in einer offenen Schaltung zu halten (das heißt, dass der siebte MEMS-Schalter 146g offen sein kann).
8A–8C stellen dar, wie die verschiedenen MEMS-Schalter 146a–146g es der invertierten F-Multifrequenzantenne 140 erlauben, in mehreren unterschiedlichen Frequenzbändern zu strahlen. Wie in 8A dargestellt, strahlt die Antenne 140 in einem ersten Frequenzband, wenn der erste und der zweite MEMS-Schalter 146a, 146b die erste und die zweite Speiseleitung 144a, 144b elektrisch mit der Erde verbinden (angezeigt durch G), oder wenn die erste und/oder die zweite Speiseleitung 144a, 144b direkt mit der Erde verbunden ist, wenn der vierte MEMS-Schalter 146d die vierte Speiseleitung 144d elektrisch mit dem Empfänger/Sender (angezeigt durch RF) verbindet, und wenn der dritte, fünfte, sechste und siebte MEMS-Schalter 146c, 146e, 146f, 147g offen sind (angezeigt durch O).
Wie in 8B dargestellt, strahlt die Antenne 140 in einem zweiten Frequenzband, wenn der erste, zweite, dritte und vierte MEMS-Schalter 146a, 146b, 146c, 146d die erste, zweite, dritte und vierte Speiseleitung 144a, 144b, 144c, 144d mit der Erde verbinden (angezeigt durch G), wenn der fünfte MEMS-Schalter 146e die fünfte Speiseleitung 144e elektrisch mit dem Empfänger/Sender (angezeigt durch RF) verbindet, und wenn die restlichen MEMS-Schalter (das heißt der sechste und siebte MEMS-Schalter 146f, 147g) offen sind (angezeigt durch O). Das zweite Frequenzband kann größer sein als das erste Frequenzband. Das erste Frequenzband kann zum Beispiel zwischen etwa 900 MHz und 960 MHz liegen, und das zweite Frequenzband kann zwischen etwa 1200 MHz und 1400 MHz liegen. Natürlich kann das zweite Frequenzband auch ein niedrigeres Frequenzband sein als das erste Frequenzband.
Wie in 8C dargestellt, strahlt die Antenne 140 in einem dritten Frequenzband, das anders ist als das erste und das zweite Frequenzband, wenn der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste MEMS-Schalter jeweils die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Speiseleitung mit der Erde verbinden (angezeigt durch G), und wenn der siebte MEMS-Schalter 146g die siebte Speiseleitung 144g elektrisch mit dem Empfänger/Sender (angezeigt durch RF) verbindet. Das dritte Frequenzband kann größer sein als das erste und das zweite Frequenzband. Das dritte Frequenzband kann zum Beispiel zwischen etwa 2200 MHz und 2400 MHz liegen, und das erste und das zweite Frequenzband können zwischen etwa 900 MHz – 960 MHz und 1200 MHz – 1400 MHz liegen. Natürlich kann das dritte Frequenzband auch ein niedrigeres Frequenzband sein als das erste und das zweite Frequenzband.
Die Antenne 140 kann innerhalb zusätzlicher Frequenzbänder betriebsfähig sein, indem man die verschiedenen Speiseleitungen in unterschiedlichen Konfigurationen über verschiedene MEMS-Schalter (146a–146g) verbindet.
Wie unter Bezugnahme auf 5A–5B beschrieben, kann die dargestellte Antenne der 8A–8C das leitende Element 142 auf einem dielektrischen Trägerwerkstoff 50 gebildet haben (siehe 5A). Alternativ kann die dargestellte Antenne der 8A–8C das leitende Element 142 innerhalb eines dielektrischen Trägerwerkstoffs 50 angeordnet haben (siehe 5B).
Unter Bezugnahme auf 9 ist eine planare invertierte F-Multifrequenzantenne 240 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Antenne 240 umfasst ein im Allgemeinen rechteckiges, lineares leitendes Element 242, das gegenüberliegende erste und zweite Seiten 242a, 242b hat und sich entlang einer Längsrichtung D erstreckt. Eine Vielzahl von Paaren von Speiseleitungen 243a–243d sind elektrisch mit dem leitenden Element 242 verbunden und erstrecken sich von der ersten Seite 242a des leitenden Elements entlang der Längsrichtung D in einer benachbarten, beabstandeten Beziehung. Jeweils eine der Speiseleitungen in jedem Paar ist konfiguriert, um elektrisch mit der Erde verbunden zu werden. Die andere Speiseleitung jedes Paars ist konfiguriert, um elektrisch mit einem Empfänger/Sender verbunden zu werden. Wenn ein bestimmtes Paar von Speiseleitungen „aktiv" ist, befinden sich die restlichen Paare von Speiseleitungen in offener Schaltung.
Zum Beispiel bilden die erste und die zweite Speiseleitung 244a, 244b das erste Paar von Speiseleitungen 243a und sind elektrisch mit dem leitenden Element 242 verbunden. Die erste und die zweite Speiseleitung 244a, 244b erstrecken sich von der ersten Seite 242a des leitenden Elements an einer ersten Stelle L₁ in einer benachbarten, beabstandeten Beziehung nach außen. Die dritte und die vierte Speiseleitung 244c, 244d bilden ein zweites Paar von Speiseleitungen 243b und sind elektrisch mit dem leitenden Element 242 verbunden. Die dritte und die vierte Speiseleitung 244c, 244d erstrecken sich von der ersten Seite 242a des leitenden Elements an einer zweiten Stelle L₂ in benachbarter, beabstandeter Beziehung nach außen. Wie dargestellt, ist die zweite Stelle L₂ von der ersten Stelle L₁ entlang der Längsrichtung D beabstandet.
Die fünfte und die sechste Speiseleitung 244e, 244f bilden ein drittes Paar von Speiseleitungen 243c und sind elektrisch mit dem leitenden Element 242 verbunden und erstrecken sich von der ersten Seite 242a von dem leitenden Element an einer dritten Stelle L₃ wie dargestellt in benachbarter, beabstandeter Beziehung nach außen. Die dritte Stelle L₃ ist von der zweiten Stelle L₂ entlang der Längsrichtung D wie dargestellt beabstandet.
Eine siebte und achte Speiseleitung 244g, 244h bilden ein viertes Paar von Speiseleitungen 243d und sind elektrisch mit dem leitenden Element 242 verbunden. Die siebte und die achte Speiseleitung 244g, 244h erstrecken sich von der ersten Seite 242a des ersten leitenden Elements an einer vierten Stelle L₄ wie dargestellt in benachbarter, beabstandeter Beziehung nach außen. Die vierte Stelle L₄ ist von der ersten, zweiten dritten Steile L₂, L₃, L₄ entlang der Längsrichtung D wie dargestellt beabstandet.
Der erste und die zweite MEMS-Schalter (nicht dargestellt) sind elektrisch mit der ersten und der zweiten Speiseleitung 244a, 244b verbunden. Der erste MEMS-Schalter ist konfiguriert, um die erste Speiseleitung 244a selektiv mit der Erde zu verbinden oder in offener Schaltung zu halten. Der zweite MEMS-Schalter ist konfiguriert, um die zweite Speiseleitung 244b selektiv mit einem Empfänger/Sender selektiv zu verbinden, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funksignale) empfängt und/oder sendet, oder um die zweite Speiseleitung 244b in einer offenen Schaltung zu halten.
Der dritte und der vierte MEMS-Schalter (nicht dargestellt) sind elektrisch jeweils mit der dritten und der vierten Speiseleitung 244c, 244d verbunden. Der dritte MEMS-Schalter ist konfiguriert, um die dritte Speiseleitung 244c selektiv mit der Erde zu verbinden oder um die dritte Speiseleitung 244c in einer offenen Schaltung zu halten.
Der vierte MEMS-Schalter ist konfiguriert, um die vierte Speiseleitung 244d selektiv mit einem Sender/Empfänger zu verbinden, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funktelefonsignale) empfängt und/oder sendet, oder um die vierte Speiseleitung 244d in einer offenen Schaltung zu halten.
Der fünfte und der sechste MEMS-Schalter (nicht dargestellt) sind elektrisch jeweils mit der fünften und der sechsten Speiseleitung 244e, 244f verbunden. Der fünfte MEMS-Schalter ist konfiguriert, um die fünfte Speiseleitung 244e selektiv mit der Erde zu verbinden, oder um die fünfte Speiseleitung 244e in einer offenen Schaltung zu halten. Der sechste MEMS-Schalter ist konfiguriert, um die sechste Speiseleitung 244f selektiv mit einem Empfänger/Sender zu verbinden, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funktelefonsignale) empfängt und/oder sendet, oder um die sechste Speiseleitung 244f in einer offenen Schaltung zu halten.
Der siebte und der achte MEMS-Schalter (nicht dargestellt) sind elektrisch jeweils mit der siebten und achten Speiseleitung 244g, 244h verbunden. Der siebte MEMS-Schalter ist konfiguriert, um die siebte Speiseleitung 244g selektiv mit der Erde zu verbinden, oder um die siebte Speiseleitung 244g in einer offenen Schaltung zu halten. Der achte MEMS-Schalter ist konfiguriert, um die achte Speiseleitung 244h selektiv mit einem Empfänger/Sender zu verbinden, der drahtlose Kommunikationssignale (zum Beispiel Funktelefonsignale) empfängt und/oder sendet, oder um die achte Speiseleitung 244h in einer offenen Schaltung zu halten.
Die Antenne 240 strahlt in einem ersten Frequenzband, wenn der erste MEMS-Schalter die erste Speiseleitung 244a elektrisch mit der Erde verbindet, wenn der zweite MEMS-Schalter die zweite Speiseleitung 244b elektrisch mit einem Empfänger/Sender verbindet, und wenn die restlichen MEMS- Schalter (das heißt der dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte und achte MEMS-Schalter) offen sind.
Die Antenne 240 strahlt in einem zweiten Frequenzband, das anders ist als das erste Frequenzband, wenn der dritte MEMS-Schalter die dritte Speiseleitung 244c elektrisch mit der Erde verbindet, wenn der vierte MEMS-Schalter die vierte Speiseleitung 244d elektrisch mit einem Empfänger/Sender verbindet, und wenn die restlichen MEMS-Schalter (das heißt der erste, zweite, fünfte, sechste, siebte und achte MEMS-Schalter) offen sind.
Die Antenne 240 strahlt in einem dritten Frequenzband, das anders ist als das erste und das zweite Frequenzband, wenn der fünfte MEMS-Schalter die fünfte Speiseleitung 244e elektrisch mit der Erde verbindet, wenn der sechste MEMS-Schalter die sechste Speiseleitung 244f elektrisch mit einem Empfänger/Sender verbindet, und wenn die restlichen MEMS-Schalter (das heißt der erste, zweite, dritte, vierte, siebte und achte MEMS-Schalter) offen sind.
Die Antenne 240 strahlt in einem vierten Frequenzband, das anders ist als das erste, zweite und dritte Frequenzband, wenn der siebte MEMS-Schalter die siebte Speiseleitung 244g elektrisch mit der Erde verbindet, wenn der achte MEMS-Schalter die achte Speiseleitung 244h elektrisch mit einem Empfänger/Sender verbindet, und wenn die restlichen MEMS-Schalter (das heißt der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste MEMS-Schalter) offen sind.
Wie unter Bezugnahme auf 5A–5B beschrieben, kann die dargestellte Antenne 240 der 9 ein auf einem dielektrischen Trägerwerkstoff 50 gebildetes leitendes Element 242 haben (siehe 5A). Alternativ kann die dargestellte Antenne 240 der 8A–8C das leitende Element 242 innerhalb eines dielektrischen Trägerwerkstoffs 50 angeordnet haben (siehe 5B).
Natürlich beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Konfigurationen des leitenden Elements 42, 142, 242 der 4A–4C, 8A–8C und 9. Verschiedene Konfigurationen können ohne Einschränkung verwendet werden. Die leitenden Elemente 42, 142, 242 können zum Beispiel nicht rechteckige und/oder nicht planare Konfigurationen haben.
Erfindungsgemäße Antennen können auch mit drahtlosen Kommunikationsgeräten verwendet werden, die nur Funkfrequenzsignale senden oder empfangen. Solche Geräte, die nur Signale empfangen, können herkömmliche AM/FM-Radiogeräte oder jeden Empfänger umfassen, der eine Antenne verwendet. Geräte, die nur Signale übertragen, können entfernte Dateneingabegeräte umfassen.
Das Obenstehende stellt die vorliegende Erfindung dar und kann nicht dahingehend ausgelegt werden, dass es sie einschränkt. Die Erfindung wird durch die folgenden Patentansprüche definiert.

Claims

Invertierte F-Multifrequenzantenne umfassend: ein lineares leitendes Element (42; 142), das einander gegenüber liegende erste und zweite Seiten (42a, 42b; 142a, 142b) umfasst, wobei sich das lineare leitende Element (42; 142) entlang einer Längsrichtung (D) erstreckt; ein erstes Speisemittel (44a), das elektrisch mit dem linearen leitenden Element (42; 142) und mit der Erde (43) verbunden ist, und das sich an einer ersten Stelle (L₁) von der ersten Seite (42a; 142a) des linearen leitenden Elements nach außen erstreckt; ein zweites Speisemittel (44b), das mit dem linearen leitenden Element (42; 142) verbunden ist und sich an einer zweiten Stelle (L₂) auf der ersten Seite (42a; 142a) des linearen leitenden Elements nach außen erstreckt, wobei die zweite Stelle (L₂) von der ersten Stelle (L₁) entlang der Längsrichtung (D) beabstandet ist; ein Umschaltmittel (46b), das mit dem zweiten Speisemittel (44b) elektrisch verbunden und konfiguriert ist, um das zweite Speisemittel (44b) selektiv mit der Erde (43) oder einem Empfänger zu verbinden, der drahtlos Kommunikationssignale empfängt, oder mit einem Sender, der drahtlos Kommunikationssignale überträgt, oder um das zweite Speisemittel (44b) in einer offenen Schaltung zu halten; ein drittes Speisemittel (44c), das elektrisch mit dem linearen leitenden Element (42; 142) verbunden ist und sich an einer dritten Stelle (L₃) von der ersten Seite (42a; 142a) des linearen leitenden Elements nach außen erstreckt, wobei die dritte Stelle (L₃) von der ersten und der zweiten Stelle (L₁ und L₂) entlang der Längsrichtung (D) beabstandet ist; und ein Umschaltmittel (46c), das mit dem dritten Speisemittel (44c) elektrisch verbunden und konfiguriert ist, um das dritte Speisemittel (44c) selektiv mit der Erde (43) oder mit dem Empfänger oder dem Sender zu verbinden oder um das dritte Speisemittel (44c) in einer offenen Schaltung zu halten; wobei die Antenne (40; 140) in einem ersten Frequenzband strahlt, wenn das erste Speisemittel (44a) mit der Erde (43) verbunden ist, wenn das zweite Speisemittel (44b) elektrisch mit dem Empfänger oder dem Sender verbunden ist, und wenn das dritte Speiseumschaltmittel (46c) offen ist, und wobei die Antenne (40; 140) in einem zweiten Frequenzband strahlt, das anders ist als das erste Frequenzband, wenn das erste und das zweite Speisemittel (44a, 44b) elektrisch mit der Erde (43) verbunden sind, und wenn das dritte Speiseumschaltmittel (46c) das dritte Speisemittel (44c) mit dem Empfänger oder dem Sender elektrisch verbindet.
Antenne nach Anspruch 1, wobei das zweite und das dritte Speiseumschaltmittel (46b, 46c) mikroelektromechanische Systemschalter (MEMS) umfassen.
Antenne nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein viertes Speisemittel (44d), das elektrisch mit dem linearen leitenden Element (42; 142) verbunden ist und sich an einer vierten Stelle (L₄) von der ersten Seite (42a; 142a) des linearen leitenden Elements nach außen erstreckt, wobei die vierte Stelle (L₄) von der ersten, der zweiten und der dritten Stelle (L₁, L₂ und L₃) entlang der Längsrichtung (D) beabstandet ist; und ein Umschaltmittel (46d), das elektrisch mit dem vierten Speisemittel (44d) verbunden und konfiguriert ist, um das vierte Speisemittel (44d) selektiv mit der Erde (43) oder mit dem Empfänger oder mit dem Sender zu verbinden oder um das vierte Speisemittel (44d) in einer offenen Schaltung zu halten; wobei die Antenne (40; 140) in einem dritten Frequenzband strahlt, das anders ist als das erste und das zweite Frequenzband, wenn das erste, zweite und dritte Speisemittel (44a, 44b, 44c) mit der Erde (43) verbunden sind und das vierte Speisemittel (44d) mit dem Empfänger oder dem Sender elektrisch verbunden ist.
Antenne nach Anspruch 3, wobei das vierte Speiseumschaltmittel (46d) konfiguriert ist, um zu öffnen, wenn mindestens eines des zweiten und dritten Speiseumschaltmittels (46b, 46c) das jeweilige zweite und dritte Speisemittel (44b, 44c) mit dem Empfänger oder dem Sender verbindet.
Antenne nach Anspruch 1, wobei das lineare leitende Element (42; 142) auf einem dielektrischen Trägerwerkstoff (50) angeordnet ist.
Antenne nach Anspruch 1, wobei das lineare leitende Element (42; 142) innerhalb eines dielektrischen Trägerwerkstoffs (50) angeordnet ist.
Antenne nach Anspruch 1, wobei das lineare leitende Element (142) eine planare Konfiguration hat; das erste Speisemittel erste und zweite Speiseleitungen (144a, 144b) umfasst, die elektrisch mit dem linearen leitenden Element (142) und der Erde (43) verbunden sind und sich benachbart beabstandet von der ersten Stelle (L₁) entlang der Längsrichtung von der ersten Seite (142a) des linearen leitenden Elements nach außen erstrecken; das zweite Speisemittel dritte und vierte Speiseleitungen (144c, 144d) umfasst, die elektrisch mit dem linearen leitenden Element (142) verbunden sind und sich benachbart beabstandet an der zweiten Stelle (L₂) entlang der Längsrichtung von der ersten Seite (142a) des linearen leitenden Elements nach außen erstrecken, wobei die zweite Stelle (L₂) von der ersten Stelle (L₁) entlang der Längsrichtung beabstandet ist; die zweiten Umschaltmittel jeweils Umschalter (146c, 146d) umfassen, die elektrisch jeweils mit dritten und vierten Speiseleitungen (144c, 144d) verbunden und konfiguriert sind, um die dritte und vierte Speiseleitung (144c, 144d) selektiv mit der Erde (43) oder dem Empfänger oder dem Sender zu verbinden oder um die dritte und vierte Speiseleitung (144c, 144d) in einer offenen Schaltung zu halten; das dritte Speisemittel, fünfte und sechste Speiseleitungen (144e, 144f) umfasst, die elektrisch mit dem linearen leitenden Element (142) verbunden sind und sich benachbart beabstandet an der dritten Stelle (L₃) entlang der Längsrichtung von der ersten Seite (142a) des linearen leitenden Elements nach außen erstrecken, wobei die dritte Stelle (L₃) von der ersten Stelle (L₁) entlang der Längsrichtung beabstandet ist; das dritte Umschaltmittel jeweils Umschalter (146e, 146f) umfasst, die jeweils mit der fünften und sechsten Speiseleitung (144e, 144f) elektrisch verbunden und konfiguriert sind, um jeweils die fünfte und sechste Speiseleitung (144e, 144f) selektiv mit der Erde (43) oder dem Empfänger oder dem Sender zu verbinden oder um die fünfte und sechste Speiseleitung (144e, 144f) in einer offenen Schaltung zu halten; wobei die Antenne (140) in einem ersten Frequenzband strahlt, wenn die erste und zweite Speiseleitung (144a, 144b) elektrisch mit der Erde (43) verbunden sind, wenn die vierte Speiseleitung (144d) elektrisch mit dem Empfänger oder dem Sender verbunden ist, und wenn der dritte, fünfte und sechste Speiseschalter (146c, 146e, 146f) offen sind; und wobei die Antenne (40; 140) in einem zweiten Frequenzband strahlt, das größer ist als das erste Frequenzband, wenn die erste, zweite, dritte und vierte Speiseleitung (144a, 144b, 144c, 144d) elektrisch mit der Erde (43) verbunden sind, wenn die fünfte Speiseleitung (144e) elektrisch mit dem Empfänger oder dem Sender verbunden ist, und wenn der sechste Speiseumschalter (146f) offen ist.
Antenne nach Anspruch 7, wobei: das vierte Speisemittel eine siebte Speiseleitung (144g) umfasst, die elektrisch mit dem linearen leitenden Element (142) verbunden ist und sich benachbart beabstandet an einer vierten Stelle (L₄) entlang der Längsrichtung von der ersten Seite (142a) des linearen leitenden Elements nach außen erstreckt, wobei die vierte Stelle (L₄) von der ersten Stelle (L₁) entlang der Längsrichtung (D) beabstandet ist; die vierten Umschaltmittel einen Umschalter (146g) umfassen, der elektrisch mit der siebten Speiseleitung (144g) verbunden und konfiguriert ist, um die siebte Speiseleitung (144g) selektiv mit dem Empfänger oder dem Sender zu verbinden oder um die siebte Speiseleitung (144g) in einer offenen Schaltung zu halten; und wobei die Antenne (140) in einem dritten Frequenzband strahlt, das anders ist als das erste und das zweite Frequenzband, wenn die erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Speiseleitung elektrisch mit der Erde verbunden sind, und die siebte Speiseleitung (144g) elektrisch mit dem Empfänger oder dem Sender verbunden ist.
Antenne nach Anspruch 8, wobei der zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Speiseumschalter (146b, 146c, 146d, 146e, 146f) mikroelektromechanische Systemumschalter (MEMS) umfasst.
Antenne nach Anspruch 9, wobei die siebte Speiseleitung (146g) einen mikroelektromechanischen Systemumschalter (MEMS) umfasst.
Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das lineare leitende Element eine rechteckig geformte Konfiguration hat.
Invertierte planare Multifrequenz-F-Antenne, umfassend ein planares, lineares leitendes Element (242), das einander gegenüber liegende erste und zweite Seiten (242a, 242b) hat, wobei sich das planare, lineare leitende Element (242) entlang einer Längsrichtung (D) erstreckt; erste und zweite Speiseleitungen (244a, 244b), die elektrisch mit dem planaren linearen leitenden Element (242) verbunden sind und sich benachbart beabstandet an einer ersten Stelle (L₁) entlang der Längsrichtung (D) von der ersten Seite (242a) des planaren, linearen leitenden Elements nach außen erstreckten; jeweils erste und zweite Umschalter, die elektrisch mit der ersten und zweiten Speiseleitung (244a, 244b) verbunden sind, wobei der erste Umschalter konfiguriert ist, um die erste Speiseleitung (244a) selektiv mit der Erde zu verbinden oder die erste Speiseleitung (244a) in einer offenen Schaltung zu halten, und wobei der zweite Umschalter konfiguriert ist, um die zweite Speiseleitung (244b) selektiv mit einem Empfänger zu verbinden, der drahtlos Kommunikationssignale empfängt oder mit einem Sender, der drahtlos Kommunikationssignale überträgt, oder um die zweite Speiseleitung (244b) in einer offenen Schaltung zu halten; dritte und vierte Speiseleitungen (244c, 244d), die elektrisch mit dem planaren linearen leitenden Element (242) verbunden sind und sich benachbart beabstandet an einer zweiten Stelle (L₂) entlang der Längsrichtung von der ersten Seite (242a) des planaren, linearen leitenden Elements nach außen erstrecken, wobei die zweite Stelle (L₂) von der ersten Stelle (L₁) entlang der Längsrichtung beabstandet ist; jeweils dritte und vierte Umschalter, die elektrisch mit jeweils der dritten und vierten Speiseleitung (244c, 244d) verbunden sind, wobei der dritte Umschalter konfiguriert ist, um die dritte Speiseleitung (244c) selektiv mit der Erde zu verbinden oder die dritte Speiseleitung (244c) in einer offenen Schaltung zu halten, und wobei der vierte Umschalter konfiguriert ist, um die vierte Speiseleitung (244d) selektiv mit einem Empfänger zu verbinden, der drahtlos Kommunikationssignale empfängt, oder mit einem Sender, der drahtlos Kommunikationssignale überträgt, oder um die vierte Speiseleitung (244d) in einer offenen Schaltung zu halten; wobei die Antenne in einem ersten Frequenzband strahlt, wenn der erste Umschalter die erste Speiseleitung (244a) elektrisch mit der Erde verbindet, wenn der zweite Umschalter die zweite Speiseleitung (244b) elektrisch mit einem Empfänger oder einem Sender verbindet, und wenn der dritte und der vierte Umschalter offen sind; wobei die Antenne in einem zweiten Frequenzband strahlt, das anders ist als das erste Frequenzband, wenn der erste und der zweite Umschalter offen sind, wenn der dritte Umschalter die dritte Speiseleitung (244c) elektrisch mit der Erde verbindet, und wenn der vierte Umschalter die vierte Speiseleitung (244d) elektrisch mit einem Empfänger oder einem Sender verbindet.
Antenne nach Anspruch 12, wobei der erste, zweite, dritte und vierte Umschalter mikroelektromechanische Systemumschalter (MEMS) umfassen.
Antenne nach Anspruch 12, ferner umfassend: fünfte und sechste Speiseleitungen (244e, 244f), die elektrisch mit dem planaren, linearen leitenden Element (242) verbunden sind und sich benachbart beabstandet an einer dritten Stelle (L₃) entlang der Längsrichtung (D) von der ersten Seite (242a) des planaren, linearen leitenden Elements nach außen erstrecken, wobei die dritte Stelle (L₃) von der ersten und der zweiten Stelle (L₁, L₂) entlang der Längsrichtung (D) beabstandet ist; jeweils fünfte und sechste Umschalter, die elektrisch mit der jeweiligen fünften und sechsten Speiseleitung (244e, 244f) verbunden sind, wobei der fünfte Umschalter konfiguriert ist, um die fünfte Speiseleitung (244e) selektiv mit der Erde zu verbinden oder die fünfte Speiseleitung (244e) in einer offenen Schaltung zu halten, und wobei der sechste Umschalter konfiguriert ist, um die sechste Speiseleitung (244f) selektiv mit einem Empfänger zu verbinden, der drahtlos Kommunikationssignale empfängt oder mit einem Sender, der drahtlos Kommunikationssignale sendet, oder um die sechste Speiseleitung (244f) in einer offenen Schaltung zu halten; wobei die Antenne in einem dritten Frequenzband strahlt, das anders ist als das erste und das zweite Frequenzband, wenn der erste, zweite, dritte und vierte Umschalter offen sind, wenn der fünfte Umschalter die fünfte Speiseleitung (244e) elektrisch mit der Erde verbindet, und wenn der sechste Umschalter die sechste Speiseleitung (244f) mit einem Empfänger oder einem Sender verbindet.
Antenne nach Anspruch 14, wobei der erste und sechste Umschalter mikroelektromechanische Systemschalter (MEMS) umfassen.
Antenne nach Anspruch 14, ferner umfassend: siebte und achte Speiseleitungen (2448, 244h), die elektrisch mit dem planaren, linearen leitenden Element (242) verbunden sind und sich benachbart beabstandet an einer vierten Stelle (L₄) entlang der Längsrichtung (D) von der ersten Seite (242a) des planaren, linearen leitenden Elements nach außen erstrecken, wobei die vierte Stelle (L₄) von der ersten, zweiten und dritten Stelle (L₁, L₂, L₃) entlang der Längsrichtung (D) beabstandet ist. jeweils siebte und achte Umschalter, die elektrisch mit jeweils siebten und achten Speiseleitungen (244g, 244h) verbunden sind, wobei der siebte Umschalter konfiguriert ist, um die siebte Speiseleitung (244g) selektiv mit der Erde zu verbinden oder die siebte Speiseleitung (244g) in einer offenen Schaltung zu halten, und wobei der achte Umschalter konfiguriert ist, um die achte Speiseleitung (244h) selektiv mit einem Empfänger zu verbinden, der drahtlos Kommunikationssignale empfängt, oder mit einem Sender, der drahtlos Kommunikationssignale sendet, oder um die achte Speiseleitung (244h) in einer offenen Schaltung zu halten; wobei die Antenne in einem vierten Frequenzband strahlt, das anders ist als das erste, zweite und dritte Frequenzband, wenn der erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Umschalter offen sind, wenn der siebte Umschalter die siebte Speiseleitung (244g) elektrisch mit der Erde verbindet, und wenn der achte Umschalter die achte Speiseleitung (244h) elektrisch mit einem Empfänger oder einem Sender verbindet.
Antenne nach Anspruch 12, wobei der siebte und achte Umschalter mikroelektromechanische Systemschalter (MEMS) umfassen.
Antenne nach Anspruch 12, wobei das planare, lineare leitende Element (242) auf einem dielektrischen Trägerwerkstoff (50) angeordnet ist.
Antenne nach Anspruch 12, wobei das planare, lineare leitende Element (242) innerhalb eines dielektrischen Trägerwerkstoffs (50) angeordnet ist.
Antenne nach Anspruch 12, wobei das planare, lineare leitende Element (242) eine rechteckig geformte Konfiguration hat.
Drahtloses Kommunikationsgerät, umfassend: ein Gehäuse, das konfiguriert ist, um eine Sende/Empfangsanlage zu umschließen, die einen Sender und einen Empfänger umfasst, die jeweils drahtlos Kommunikationssignale senden und empfangen; eine Erdungsebene (43), die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und eine invertierte F-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche.