DE602004011276T2

DE602004011276T2 - Antenne und Funkgerät mit einer derartigen Antenne

Info

Publication number: DE602004011276T2
Application number: DE602004011276T
Authority: DE
Inventors: Masahide c/o TDK Corporation Sato; Hideaki c/o TDK Corporation Shimoda
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2024-01-31
Also published as: EP1443597B1; EP1443597A1; US20040183736A1; JP2004236086A; US6972726B2; DE602004011276D1; JP3746487B2

Description

Hintergrund der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung, insbesondere die Antennenvorrichtung vorzugsweise zur Verwendung in einem Breitbandkommunikationssystem, einem Ultrabreitbandkommunikationssystem und dergleichen.
Ein breites Frequenzband kann bei Frequenzen oberhalb eines Mikrowellenbandes verwendet werden. Es ist somit möglich, ein drahtloses Breitbandkommunikationssystem zu realisieren, das für eine Hochgeschwindigkeitsübertragung von Daten hoher Kapazität, wie zum Beispiel Bilddaten und dergleichen, geeignet ist. Infolgedessen ist die in den letzten Jahren erfolgte Entwicklung auf eine Realisierung einer Kommunikationstechnik gerichtet, die zu weiterer Breitband- und Hochgeschwindigkeitskommunikation in der Lage ist. Als ein derartiges Mittel zum Ausführen einer Hochgeschwindigkeitsübertragung von Information mittels drahtloser Kommunikation wird folglich ein Kommunikationssystem genannt, das eine drahtlose UWB-(Ultra Wide Band)-Technik verwendet, das heißt, vor kurzem ist ein drahtloses UWB-System beachtenswert geworden.
Das drahtlose UWB-System nutzt ein sehr großes Frequenzband breiter als mehrere GHz Breite. Demzufolge ist es erforderlich, dass sich eine Frequenzcharakteristik einer in dem drahtlosen UWB-System verwendeten Antennenvorrichtung über ein so breites Band erstreckt, wie zum Beispiel ein derartiges breites Band, das sich über Frequenzen zwei Mal bis zehn Mal höher als die niedrigste Frequenz erstreckt.
Als Antennenvorrichtung mit einer derartigen Breitbandcharakteristik können z. B. eine Scheibenkonusantenne, eine Doppelkonusantenne, eine Brown-Antenne, eine konische Peitschenantenne oder dergleichen herausgestellt werden. Diese Antennenvorrichtungen werden durch eine Kombination von Antennenelementen gebildet, die jeweils aus einem Metallleiter gebildet sind, der eine stangenförmige, eine stabförmige, eine zylinderförmige, eine kegelförmige oder eine scheibenförmige Bauform hat (allgemein durch eine Kombination von zwei Antennenelementen mit der zueinander gleichen Bauform oder voneinander unterschiedlicher Bauformen).
Einstweilen wird, wie später detaillierter beschrieben wird, das Antennenelement manchmal aus linearen Bauteilen gebildet wie eine Struktur auf einer tatsächlichen Produktebene. In einem derartigen Fall wird es erforderlich, dass die linearen Bauteile befestigt und durch die Verwendung eines zusätzlichen Bauelements einer Trennvorrichtung oder dergleichen, das aus isolierenden Materialien hergestellt ist, wie z. B. ein Fluoridharz, ein ABS-Harz und dergleichen, gehalten werden. Demzufolge wird die Struktur des Antennenelements unvermeidlich kompliziert. Dementsprechend sind viele Herstellungsschritte zum Befestigen der Antennenelemente erforderlich.
Als Technik zur Lösung derartiger Probleme in der Struktur oder Befestigung der Antennenelemente offenbart zum Beispiel die Offenlegungsschrift Amtsblatt Nr. 313514/2001 ein Antennenelement, das mit einer wendelförmigen Plattierung an inneren Oberflächen ihres zylindrischen Körpers ausgestattet ist.
Jedoch ist bei der in dem Amtsblatt offenbarten Technik nur ein Antennenelement gezeigt. Somit kann das Antennenelement so wie es ist keine Antennenvorrichtung bilden, die Übertragung und Empfang von Signalen durchführt.
JP 9 083 238 offenbart ein Antennensystem mit einem Schürzenabschnitt, in welchem ein spiralförmiges Leiterelement entlang einer Umfangsstirnfläche einer konischen Basis ausgebildet ist, und einem oberen Lastabschnitt, in dem ein meanderförmiges Leiterelement auf einer Ebene einer flachen Basis ausgebildet ist, die in der Nähe einer Spitze des Schürzenabschnitts angeordnet ist. Diese Antenne kann als die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 umfassend betrachtet werden.
EP 1 189 305 A2 offenbart eine konische Antenne, die aus einem einzelnen Stück dielektrischen Materials hergestellt ist.
Zusammenfassung der Erfindung:
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenvorrichtung bereitzustellen, die trotz einer flachen Struktur der Antennenvorrichtung einfach montiert werden kann.
Es ist weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung bereitzustellen, die eine Antennenvorrichtung des beschriebenen Typs verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Antennenvorrichtungen zur Verwendung in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2 bereitgestellt.
Die dreidimensionale Bauform kann eine kreisförmige kegelförmige Bauform, eine pyramidenförmige Bauform, eine stabförmige Bauform oder eine röhrenförmige Bauform sein.
Die zweidimensionale Bauform kann eine ebenenförmige Bauform sein.
Das erste Antennenelement ist an einer inneren peripheren Oberfläche des Basisbauteils ausgebildet.
Das zweite Antennenelement ist an einer weiteren inneren peripheren Oberfläche des Basisbauteils ausgebildet.
Das erste Antennenelement und das zweite Antennenelement können jeweiligen eigenen zentralen Rotationsachsen ausgebildet sein, die einander entsprechen.
Die Antennenvorrichtung kann ferner ein drittes Antennenelement umfassen, das auf dem Basisbauteil in einem bestimmten Abstand ausgebildet ist, der bezüglich des ersten und des zweiten Antennenelements eingehalten wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt, in der die Antennenvorrichtung verwendet wird, wobei ein Signal von einer Signalquelle dem ersten Antennenelement zugeführt wird, während eine Massespannung dem zweiten Antennenelement zugeführt wird.
Bei der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, in der die Antennenvorrichtung verwendet wird, kann ein Signal von einer Signalquelle dem zweiten Antennenelement zugeführt werden, während eine Massespannung dem ersten Antennenelement zugeführt wird.
Bei der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, in der die Antennenvorrichtung verwendet wird, kann das dritte Antennenelement eine parasitäre Antenne sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine erläuternde Ansicht, um ein Beispiel einer Struktur einer herkömmlichen Scheibenkonusantenne schematisch zu zeigen;
2 ist eine erläuternde Ansicht, um eine Struktur einer herkömmlichen Doppekonusantenne schematisch zu zeigen;
3 ist eine erläuternde Ansicht, um eine Struktur einer herkömmlichen Brown-Antenne schematisch zu zeigen;
4 ist eine erläuternde Ansicht, um ein weiteres Beispiel einer Struktur einer herkömmlichen Scheibenkonusantenne schematisch zu zeigen;
5 ist eine erläuternde Ansicht, um ein weiteres Beispiel einer Struktur einer herkömmlichen Scheibenkonusantenne schematisch zu zeigen;
6 ist eine perspektivische Ansicht, um ein Beispiel einer Antennenvorrichtung schematisch zu zeigen, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist;
7 ist eine perspektivische Ansicht, um eine Antenntenvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel schematisch zu zeigen, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist;
8 ist eine perspektivische Ansicht, um eine Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zu zeigen, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist;
9 ist eine perspektivische Ansicht, um eine Antennenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zu zeigen, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist;
10 ist eine perspektivische Ansicht, um eine Antennenvorrichtung gemäß einem dritten Beispiel schematisch zu zeigen;
11 ist eine perspektivische Ansicht, um einer Antennenvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel schematisch zu zeigen, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist; und
12 ist eine perspektivische Ansicht, um eine Antennenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zu zeigen, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:
Bezugnehmend auf 1 bis 5 werden zunächst herkömmliche Antennenvorrichtungen beschrieben, um ein Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
In 1 ist ein Beispiel einer Struktur einer herkömmlichen Scheibenkonusantenne veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht, umfasst die herkömmliche Scheibenkonusantenne ein konisches Leiterelement 21, und ein scheibenförmiges Leiterelement 22, das nahe dem konischen Leiterelement 21 mit einem vorbestimmten Zwischenraum angeordnet ist, der zwischen einer Spitze des konischen Leiterelements 21 und dem scheibenförmigen Leiterelement 22 eingehalten wird. Das scheibenförmige Leiterelement 22 ist koaxial zu dem konischen Leiterelement 21 angeordnet. Eine Rotationsachse des scheibenförmigen Leiterelements 22 entspricht nämlich der des konischen Leiterelements 21. Bei der Struktur wird der herkömmlichen Scheibenkonusantenne durch ein Koaxialkabel 14 ein Signal ausgehend von einer Mitte des scheibenförmigen Leiterelements 22 als Speisepunkt P zugeführt, während eine Massespannung der herkömmlichen Scheibenkonusantenne ausgehend von einer Spitze des konischen Leiterelements 21 als Speisepunkt P zugeführt wird.
In 2 ist eine Struktur einer herkömmlichen Doppelkonusantenne veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht, umfasst die herkömmliche Doppelkonusantenne zwei konische Leiterelemente 23 und 24. Die zwei konischen Leiterelemente 23 und 24 sind nahe beieinander angeordnet, wobei deren jeweilige zentralen Rotationsachsen einander entsprechen und wobei deren jeweilige Spitzen einander gegenüberstehen. Bei der Struktur werden der herkömmlichen Doppelkonusantenne Signale ausgehend von den jeweiligen Spitzen der zwei konischen Leiterelemente 23 und 24 als jeweilige Speisepunkte P zugeführt.
In 3 ist eine Struktur einer herkömmlichen Brown-Antenne veranschaulicht. Wie in 3 veranschaulicht, umfasst die herkömmliche Brown-Antenne ein konisches Leiterelement 25, und ein stabförmiges Leiterelement 26, das nahe dem konischen Leiterelement 25 mit einem bestimmten Zwischenraum angeordnet ist, der zwischen einer Spitze des konischen Leiterelements 25 und koaxial mit dem konischen Leiterelement 25 eingehalten wird. Eine Rotationsachse des stabförmigen Leiterelements 26 entspricht nämlich der des konischen Leiterelements 25. Bei der Struktur wird der herkömmlichen Brown-Antenne ein Signal ausgehend von einem Ende des stabförmigen Leiterelements 26 als Speisepunkt P zugeführt, während eine Massespannung der herkömmlichen Brown-Antenne ausgehend von einer Spitze des konischen Leiterelements 25 als Speisepunkt P zugeführt wird.
Ein Beispiel einer Struktur des Antennenelements auf einer tatsächlichen Produktebene ist hier in 4 und 5 veranschaulicht. 4 zeigt ein Beispiel einer Struktur einer herkömmlichen Scheibenkonusantenne, während 5 ein weiteres Beispiel einer Struktur einer herkömmlichen Scheibenkonusantenne zeigt. In 4 weist die herkömmliche Scheibenkonusantenne ein konisches Leiterelement 21 und ein scheibenförmiges Leiterelement 22 auf. Das scheibenförmige Leiterelement 22 ist mit dem, das in 1 veranschaulicht ist, vergleichbar. Andererseits umfasst das konische Leiterelement 21 in 4 einen linearen ringförmigen Leiterteil 21a und eine Mehrzahl an linearen und radialen Leiterteilen 21b, die bei zueinander gleicher Teilung angeordnet sind und durch die eine Spitze der linearen und radialen Leiterteile 21b mit dem linearen ringförmigen Leiterteil 21a verbunden ist. Zusätzlich zu dem derartigen in 4 abgebildeten konischen Leiterelement 21 umfasst ein scheibenförmiges Leiterelement 22 in 5 ferner einen linearen ringförmigen Leiterteil 22a und eine Mehrzahl an linearen und radialen Leiterteilen 22b, die bei zueinander gleicher Teilung angeordnet sind und durch die ein Mittelpunkt der linearen und radialen Leiterabschnitte 22b mit dem linearen ringförmigen Leiterabschnitt 22a verbunden ist.
Wenn das Antennenelement aus den so genannten linearen Elementen zusammengesetzt ist, wird jedoch bewirkt, dass Probleme auftreten, wie in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung genannt. Um eine gewünschte Antennenform oder Aufbau zu erhalten, wird es nämlich erforderlich, dass die linearen Bauteile durch die Verwendung eines zusätzlichen Bauelements eine Trennvorrichtung oder dergleichen, das aus isolierenden Materialien, wie z. B. ein Fluoridharz, ein ABS-Harz und dergleichen, hergestellt ist, befestigt und gehalten werden. Demzufolge wird die Struktur des Antennenelements unvermeidlich kompliziert. Dementsprechend sind viele Herstellungsschritte zum Montieren der Antennenelemente erforderlich.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden nun Beispiele und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konkreter beschrieben. Hierbei werden die gleichen Bauteile in den beigefügten Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird eine sich überschneidende Beschreibung weggelassen.
6 zeigt die Antennenvorrichtung gemäß einem Beispiel, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist. 7 zeigt eine Antennenvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist. 8 zeigt eine Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist. 9 zeigt eine Antennenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist. 10 zeigt eine Antennenvorrichtung gemäß einem dritten Beispiel. 11 zeigt eine Antennenvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist. 12 zeigt eine Antennenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil der Antennenvorrichtung geöffnet ist.
Wie in 6 veranschaulicht, bildet die Antennenvorrichtung 10 gemäß diesem Beispiel eine Scheibenkonusantenne und umfasst ein stabförmiges Basisbauteil 10a, das aus dielektrischem Material gebildet ist. Das stabförmige Basisbauteil 10a weist einen darin ausgebildeten kegelförmigen Innenraum auf. Die einer inneren Oberfläche des stabförmigen Basiselements 10a ist ein erstes Antennenelement 11 durch Mustern einer Metallleiterschicht ausgebildet. Ferner ist auch an einer zu der Außenseite des stabförmigen Basiselements weisenden flachen Oberfläche ein zweites Antennenelement 12 ausgebildet, ebenfalls durch kreisförmiges Mustern einer Metallleiterschicht auf der Seite einer Spitze des ersten Antennenelements 11 mit einem bestimmten Zwischenraum, der zwischen der Spitze des ersten Antennenelements 11 und dem zweiten Antennenelement 12 eingehalten wird. Das erste Antennenelement 11 und das zweite Antennenelement 12 sind mit jeweiligen eigenen zentralen Rotationsachsen derselben ausgebildet, die einander entsprechen.
Außerdem können als dielektrisches Material, aus dem das stabförmige Basisbauteil 10a gebildet ist, z. B. Keramiken (Cordierit, Forsterit, Aluminiumoxid, glasierte Keramiken, Titanoxid-Keramiken, und dergleichen, oder Mischungen dieser Materialien), Harz (Polytetrafluorethylen, Polyamid, Bismareimide, Triazin, Flüssigkristallpolymer und dergleichen), oder ein Verbundmaterial der Keramiken und des Harzes verwendet werden.
Wenn die derartige Antennenvorrichtung 10 in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung enthalten ist, ist die Antennenvorrichtung 10 auf einer Montageoberfläche eines Substrats (nicht in 6 gezeigt) montiert, wobei das erste Antennenelement 11 zu der Montagefläche weist. Danach wird mittels eines Koaxialkabels, das eine Speiseleitung ist, der Antennenvorrichtung 10 ausgehend von einer Signalquelle (nicht in 6 gezeigt) ein Signal zugeführt, wobei eine Mitte des zweiten Antennenelements 12 ein Speisepunkt P ist, während eine Massespannung der Antennenvorrichtung 10 ausgehend von einer Spitze des ersten Antennenelements 11 als Speisepunkt P zugeführt wird. Demzufolge kann bei der in 6 veranschaulichten Scheibenkonusantenne Resonanz in einem breiten Frequenzband erreicht werden, das Frequenzen umfasst, die vier Mal bis acht Mal höher als die niedrigste Frequenz sind, die eine Antenne zum Schwingen bringt.
Elektroden, aus denen das erste Antennenelement 11, das zweite Antennenelement 12 und der Speisepunkt P gebildet sind, werden durch Mustern einer metallischen Leiterschicht, wie zum Beispiel Kupfer, Silber und dergleichen gebildet. Konkret werden die Elektroden durch ein Verfahren hergestellt, eine Metallpaste, zum Beispiel aus Silber und dergleichen, auf das stabförmige Basisbauteil 10a durch Musterdrucken eingebrannt, ein Verfahren, eine Metallmusterschicht durch Plattieren herzustellen, ein Verfahren, einen dünnen Metallfilm Mustern durch Ätzen zu unterwerfen, Verfahren ein Metallbauelement durch Blecharbeit oder dergleichem an dem stabförmigen Basisbauteil 10a angebracht wird usw.
Bei diesem Beispiel wird dem ersten Antennenelement 11 ein Signal zugeführt, indem das zweite Antennenelement auf Massepotential gebracht wird. Alternativ kann dem zweiten Antennenelement 12 ein Signal zugeführt werden, indem das erste Antennenelement 11 auf Massepotential gebracht wird. Dies wird in gleicher Weise auf die folgenden Ausführungsformen angewendet.
Abgesehen von 6, wie veranschaulicht und 12 wie später beschrieben, ist außerdem der Kürze der Veranschaulichung halber das Koaxialkabel 14 weggelassen. Ferner ist es für die Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht wichtig, dass eine Speiseleitung, wie zum Beispiel ein Koaxialkabel und dergleichen, vorhanden ist.
Somit sind bei der Antennenvorrichtung 10 gemäß diesem Beispiel das erste Antennenelement 11 und das zweite Antennenelement 12 baueinheitlich in dem stabförmigen Basisbauteil 10a ausgebildet, das aus dielektrischem Material zusammengesetzt ist. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Antennenvorrichtung ist es unnötig geworden, dass eine Antennenvorrichtung, die eine gewünschte Form hat, durch die Verwendung von zusätzlichen Bauelementen, jedes von einer Trennvorrichtung oder dergleichen, zusammen mit strukturellen Bauteilen, jedes von einem Antennenelement, gerfertigt wird. Demzufolge kann die Antennenvorrichtung 10 mit einer einfachen Bauart erhalten werden. Zusätzlich wird es möglich, dass die Antennenvorrichtung so wie sie ist auf einem Substrat angebracht wird.
Ferner ist das erste Antennenelement 11 an einer inneren Oberfläche des stabförmigen Basisbauteils 10a gebildet. Es kann verhindert werden, dass das erste Antennenelement 11 beschädigt wird, wenn die Antennenvorrichtung 10 gehandhabt oder auf einem Substrat angebracht wird.
Bezugnehmend auf 7 geht die Beschreibung zu einer Antennenvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel über. In 7 ist die Antennenvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel veranschaulicht. Die Antennenvorrichtung gemäß diesem Beispiel ist auf einem Substrat (nicht in 7 gezeigt) in der Richtung entgegengesetzt zu der der ersten Ausführungsform angebracht. Die Antennenvorrichtung 10 gemäß diesem Beispiel ist nämlich auf dem Substrat angebracht, wobei das zweite Antennenelement 12 zu einer Befestigungsfläche des Substrats weist. Außerdem wird in diesem Fall dem ersten Antennenelement 11 ein Signal zugeführt, während dem zweiten Antennenelement 12 eine Massespannung zugeführt wird.
Bezugnehmend auf 8 und 9 geht die Beschreibung zu einer Antennenvorrichtung gemäß ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung über. Bei diesen Ausführungsformen wird die Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung jeweils für eine Antenne verwendet, die keine Scheibenkonusantenne ist.
Wie in 8 veranschaulicht, bildet die Antennenvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform eine Doppelkonusantenne. Die Antennenvorrichtung 10 umfasst ein stabförmiges Basiselement 10a, ein erstes Antennenelement 11 und ein zweites Antennenelement 12. Zwei konische Innenräume sind in dem stabförmigen Basisbauteil 10a ausgebildet, wobei deren jeweiligen zentralen Rotationsachsen einander entsprechen und deren jeweiligen Spitzen einander gegenüber liegen. Ferner ist das ersten Antennenelement 11 an einer inneren Oberfläche eines der zwei konischen Innenräume ausgebildet, während das zweite Antennenelement 12 an einer inneren Oberfläche des anderen der zwei konischen Innenräume ausgebildet ist. Außerdem werden bei der in 8 veranschaulichten Antennenvorrichtung 10 Signale mittels der Spitzen des ersten Antennenelements 11 und des zweiten Antennenelements 12 als Speisepunkt P zugeführt.
Wie in 9 veranschaulicht, bildet die Antennenvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Brown-Antenne. Die Antennenvorrichtung 10 umfasst ein stabförmiges Basisbauteil 10a, ein erstes Antennenelement 11 und ein zweites Antennenelement 12. Wie in 9 veranschaulicht, ist ein konischer Innenraum in dem stabförmigen Basiselement 10a gebildet. Das erste Antennenelement 11 ist in dem konischen Innenraum gebildet. Ferner ist ein säulenartiges stabförmiges Loch in dem stabförmigen Basisbauteil 10a gebildet, wobei eine Rotationsachse des säulenartigen stabförmingen Lochs der des ersten Antennenelements 11 entspricht. Das zweite Antennenelement 12 wird an einer inneren Oberfläche des säulenartigen stabförmigen Lochs durch Mustern einer Metallleiterschicht hergestellt. Außerdem wird bei der in 9 veranschaulichten Antennenvorrichtung 10 ein Signal mittels der Spitze des ersten Antennenelements 11 und einem Ende des zweiten Antennenelements 12 an der Seite des ersten Antennenelements 11, nämlich dem Ende der unteren Seite in 9, als Speisepunkt P zugeführt.
Bezugnehmend auf 10 und 11 geht die Beschreibung zu Antennenvorrichtungen gemäß dritten und vierten Beispielen über.
Wie in 10 veranschaulicht, bildet die Antennenvorrichtung 10 gemäß dem dritten Beispiel eine Scheibenkonusantenne und umfasst ein kegelstumpfförmiges kreisförmiges kegelförmiges Basisbauteil 10a, das aus dielektrischem Material gebildet ist. Das kegelstumpfförmige kreisförmige kegelförmige Basisbauteil 10a hat einen darin ausgebildeten kegelförmigen Innenraum. An einer inneren Oberfläche des kegelstumpfförmigen kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteils 10a wird ein erstes Antennenelement 11 durch Mustern einer metallischen Leiterschicht hergestellt. Ferner ist auf einer zu der Außenseite des kegelstumpfförmigen kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteils 10a weisenden flachen Oberfläche ein zweites Antennenelement 12 ebenfalls durch kreisförmiges Mustern einer metallischen Leiterstruktur an der Seite einer Spitze des ersten Antennenelements 11 ausgebildet, wobei zwischen der Spitze des ersten Antennenelements 11 und dem zweiten Antennenelement 12 ein vorbestimmter Abstand eingehalten wird. Das erste Antennenelement 11 und das zweite Antennenelement 12 sind so angeordnet, dass deren jeweiligen zentralen Rotationsachsen einander entsprechen.
Außerdem ist das kegelstumpfförmige kreisförmige kegelförmige Basisbauteil 10a aus dielektrischem Material gebildet, das mit dem der ersten bis vierten Ausführungsformen vergleichbar ist.
Wenn die derartige Antennenvorrichtung 10 in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung enthalten ist, ist die Antennenvorrichtung 10 auf einer Befestigungsfläche eines Substrats (nicht in 10 gezeigt) angebracht, wobei das erste Antennenelement 11 zu der Montagefläche weist. Anschließend wird mittels eines Koaxialkabels (nicht gezeigt), das eine Speiseleitung ist, der Antennenvorrichtung 10 ausgehend von einer Signalquelle (nicht in 10 gezeigt) ein Signal zugeführt, wobei eine Mitte des zweiten Antennenelements 12 ein Speisepunkt P ist, während der Antennenvorrichtung 10 ausgehend von einer Spitze des ersten Antennenelements 11 als Speisepunkt P eine Massespannung zugeführt wird. Demzufolge kann bei der in 10 veranschaulichten Scheibenkonusantenne eine Resonanz in einem breiten Frequenzband erreicht werden, das sich über Frequenzen erstreckt, die vier Mal bis acht Mal höher als die niedrigste Frequenz sind, die eine Antenne zum Schwingen bringt.
Elektroden, aus denen das erste Antennenelement 11, das zweite Antennenelement 12 und der Speisepunkt P gebildet sind, werden vergleichbar mit den vorherigen Beispielen, durch Mustern einer Metallleiterschicht gebildet.
Bei diesem Beispiel wird dem ersten Antennenelement 11 ein Signal zugeführt, indem das zweite Antennenelement 12 auf Massepotential gebracht wird.
Somit sind bei der Antennenvorrichtung 10 gemäß diesem Beispiel das erste Antennenelement 11 und das zweite Antennenelement 12 baueinheitlich in dem kegelstumpfförmigen kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteil 10a ausgebildet, das aus dielektrischem Material gebildet ist. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Antennenvorrichtung wird es unnötig, dass eine Antennenvorrichtung mit einer gewünschten Form durch die Verwendung zusätzlicher Bauteile jeweils einer Teilervorrichtung oder dergleichen zusammen mit strukturellen Bauteilen jeweils eines Antennenelements, gefertigt wird. Demzufolge kann die Antennenvorrichtung 10 mit einer einfachen Bauform erreicht werden. Zusätzlich wird es möglich, dass die Antennenvorrichtung so wie sie ist auf einem Substrat angebracht wird.
Ferner ist das erste Antennenelement 11 auf einer inneren Oberfläche des kegelstumpfförmigen kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteils 10a ausgebildet. Es kann verhindert werden, dass das erste Antennenelement 11 beschädigt wird, wenn die Antennenvorrichtung 10 gehandhabt oder auf einem Substrat angebracht wird.
Bezugnehmend auf 11 geht die Beschreibung zu einer Antennenvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel weiter.
Wie zuvor genannt ist wenigstens eines der ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 bei den ersten bis fünften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der inneren Oberfläche des Basisbauteils 10a ausgebildet. Jedoch ist bei dieser Ausführungsform das erste Antennenelement 11 in einer äußeren Oberfläche des Basisbauteils 10a ausgebildet. Wie in 11 veranschaulicht, bildet die Antennenvorrichtung 10 dieses Beispiels nämlich eine Scheibenkonusantenne und umfasst ein kegelstumpfförmiges kreisförmiges kegelförmiges Basisbauteil 10a, das aus dielektrischem Material gebildet ist. Das kegelstumpfförmige kreisförmige kegelförmige Basisbauteil 10a besteht nämlich hauptsächlich aus zwei Teilen, eines ist ein kreisförmiges kegelförmiges Basisbauteil 10a1 und das andere ist ein kreisförmiges plattenförmiges Basisbauteil 10a2. Das kreisförmige kegelförmige Basisbauteil 10a1 hat im Gegensatz zu denen der vorherigen Beispiele keinen darin ausgebildeten kegelförmigen Innenraum. Mit anderen Worten, das Ganze des kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteils 10a1 ist mit dem dielektrischen Material gefüllt, wie in 11 durch Strichlinien gezeigt. Dementsprechend ist das erste Antennenelement 11 an einer äußeren Oberfläche des kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteils 10a1 ausgebildet. Andererseits ist das kreisförmige plattenförmige Basisbauteil 10a2 mit dem dielektrischen Material gefüllt, vergleichbar mit den oberen Endteilen des stabförmigen Basisbauteils 10a bei der ersten Ausführungsform. Dementsprechend ist das zweite Antennenelement 12 auf einer flachen Oberfläche des kreisförmigen plattenförmigen Basisbauteils 10a2 ausgebildet, ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Außerdem ist bei diesem Beispiel nur das erste Antennenelement 11 auf der äußeren Oberfläche des kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteils 10a1 ausgebildet. Es können jedoch zwei Antennenelemente an einer äußeren Oberfläche des Basisbauteils 10a ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Antennenvorrichtung 10 nämlich eine Doppelkonusantenne bilden und zwei kreisförmige kegelförmige Basisbauteile 10a1 umfassen, von denen jedes mit dem dielektrischen Material gefüllt ist und eine äußere Oberfläche hat. Die zwei kreisförmigen kegelförmigen Basisbauelement 10a1 sind mit ihren jeweiligen Spitzen einander gegenüberliegend angeordnet. Bei der Struktur kann ein erstes Antennenelement auf einer äußeren Oberfläche eines der zwei kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteile 10a1 ausgebildet sein, während ein zweites Antennenelement auf einer äußeren Oberfläche des anderen der zwei kreisförmigen kegelförmigen Basisbauteile 10a1 ausgebildet sein kann.
Bezugnehmend auf 12 geht die Beschreibung zu einer Antennenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über.
Wie zuvor genannt sind die ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 bei den vorherigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in dem Basisbauteil 10a ausgebildet. Es kann jedoch ein drittes Antennenelement, das ein parasitäres Antennenelement ist, in dem Basisbauteil 10a zusätzlich zu den ersten und zweiten Antennenelementen 11 und 12 ausgebildet sein. Wie in 12 veranschaulicht, bildet die Antennenvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform eine Dipolantenne und umfasst ein kreisförmiges röhrenförmiges Basisbauteil 10a, das aus dielektrischem Material gebildet ist und zwischen seinen inneren und äußeren Oberflächen eine vorbestimmte Dicke hat. Das kreisförmige röhrenförmige Basisbauteil 10a hat zwei Innenräume, die ausgehend von beiden Enden des kreisförmigen röhrenförmigen Basisbauelements 10a ausgebildet sind. Ein zylindrisches erstes Antennenelement 11 und ein zylindrisches zweites Antennenelement 12 sind jeweils an den zwei Innenräumen ausgebildet. Unter der Bedingung, dass die Antennenvorrichtung 10 in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung angebracht ist, wird der Antennenvorrichtung 10 mittels eines Koaxialkabels 14 ein Signal bzw. eine Massespannung zugeführt, wobei Endflächen des zylindrischen ersten Antennenelements 11 und des zylindrischen zweiten Antennenelements 12 als Speisepunkt P verwendet werden. Ferner ist das dritte parasitäre Antennenelement 13, dem weder Signale noch Massespannung zugeführt wird, auf der äußeren Oberfläche des kreisförmigen röhrenförmigen Basisbauteils 10a mit einem der vorbestimmten Dicke des kreisförmigen röhrenförmigen Basisbauteils 10a entsprechenden Abstand ausgebildet, der hinsichtlich der ersten und zweiten Antennenelementen 11 und 12 eingehalten wird, wie in 12 veranschaulicht. Zusätzlich ist das dritte parasitäre Antennenelement 13 teilweise auf der äußeren Oberfläche des kreisförmigen röhrenförmigen Basisbauteils 10a ausgebildet, um eine vorbestimmte Fläche auf der äußeren Oberfläche zu erreichen, wie durch die Fläche mit vielen Flecken in 12 dargestellt ist.
Somit ist das dritte parasitäre Antennenelement 13, wie oben genannt, in der Antennenvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform ausgebildet. Mit der Struktur kann die Antennenvorrichtung 10 eingestellt werden, um gewünschte Antennencharakteristika aufzuweisen, indem das dritte parasitäre Antennenelement 13 eingestellt wird, indem zum Beispiel eine Größe der vorbestimmten Fläche des dritten parasitären Antennenelements 13 auf der äußeren Oberfläche des kreisförmigen röhrenförmigen Basisbauelements 10a angepasst wird.
In 12 ist das dritte parasitäre Antennenelement 13 auf der äußeren Oberfläche des kreisförmigen röhrenförmigen Basisbauelements 10a ausgebildet. Alternativ kann das dritte parasitäre Antennenelemenent 13 auf einer inneren oder flachen Oberfläche des kreisförmigen röhrenförmigen Basisbauteils 10a ausgebildet sein. Ferner kann eine Bauform des dritten parasitären Antennenelements 13 frei festgelegt werden, so dass die Antennenvorrichtung 10 die oben genannten gewünschten Antennencharakteristika aufweist.
Wie oben beschrieben sind bei der Antennenvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung das erste Antennenelement 11 und das zweite Antennenelement 12 baueinheitlich in dem Basisbauteil 10a ausgebildet, das aus dielektrischem Material gebildet ist. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Antennenvorrichtung wird es unnötig, dass eine Antennenvorrichtung mit einer gewünschten Form durch die Verwendung von zusätzlichen Elementen jeweils einer Teilervorrichtung oder dergleichen zusammen mit strukturellen Bauteilen jeweils eines Antennenelements gefertigt wird. Demzufolge kann die Antennenvorrichtung 10 mit einer einfachen Bauform erreicht werden. Zusätzlich wird es möglich, dass die Antennenvorrichtung 10 so wie sie ist auf einem Substrat aufgebracht wird.
Während die Erfindung somit in spezifischer Verbindung mit mehreren ihrer Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es nun für einen Fachmann leicht möglich, diese Erfindung auf verschiedene andere Arten umzusetzen.
Zum Beispiel kann das Basisbauteil 10a eine zylinderförmige Bauform, eine pyramidenförmige Bauform, einen Stumpf einer pyramidenförmigen Bauform oder dergleichen aufweisen.
Ferner kann das erste Antennenelement 11 verschiedene dreidimensionale Bauformen, wie zum Beispiel eine pyramidenförmige Bauform, eine stabförmige (eine kreisförmige stabförmige, eine dreieckige prismenstabförmige, eine rechteckige prismenstabförmige und dergleichen) Bauform, eine röhrenförmige (eine kreisförmige röhrenförmige, eine dreieckige prismenröhrenförmige, eine rechteckige prismenröhrenförmige und dergleichen) Bauform, eine schraubenförmige Bauform oder dergleichen aufweisen.
Sofern das erste Antennenelement 11 so ausgebildet ist, dass es diese dreidimensionalen Bauformen aufzuweist, ist es ferner nicht erforderlich, dass das erste Antennenelement 11 auf der ganzen peripheren Oberfläche des Basisbauteils 10a in der peripheren Richtung ausgebildet ist.
Außerdem ist das zweite Antennenelement 12 nicht auf diese Bauformen beschränkt. Sofern das zweite Antennenelement 12 so ausgebildet ist, dass es diese flächenförmigen Bauformen hat, kann das zweite Antennenelement 12 verschiedene zweidimensionale Bauformen aufweisen, wie zum Beispiel quadratische, rechteckige, kreisförmige, elliptische Bauformen und jede sich davon unterscheidende Bauformen.
Außerdem können Bauformen der ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12, wie genannt, durch Mustern einer Metallleiterschicht auf einer ganzen Fläche im Einklang mit jeweiligen Bauformen in der ersten bis fünften Ausführungsform ausgebildet werden. Es können jedoch die Bauformen der ersten und zweiten Antennenelemente 11 und 12 in einer anderen Weise ausgebildet sein. Zum Beispiel können viele lineare Metallleiterschichten radial ausgehend von einem bestimmten Punkt gebildet werden, um insgesamt eine kreisförmige Bauform, eine kreisförmige kegelförmige Bauform oder dergleichen zu bilden. Ferner können Metallleiterschichten mit einer Gitterstruktur ausgebildet werden, um insgesamt eine gewünschte Bauform zu bilden.
Wenn "kreisförmiger Kegel" und "Pyramide" in der Beschreibung und den Ansprüchen dieser Anmeldung verwendet werden, umfassen die Worte "kreisförmiger Kegel" und "Pyramide" jeweils solche Bauformen eines "Kegelstumpfs eines kreisförmigen Kegels" bzw. eines "Stumpfs einer Pyramide", wobei die jeweiligen Spitzen entfernt sind.
Außerdem kann die Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung in verschiedenen drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen, wie zum Beispiel einem tragbaren Telefon, einem mobilen Endgerät, einer integrierten Antenne einer drahtlosen LAN-Karte und dergleichen, verwendet werden.

Claims

Antennenvorrichtung zur Verwendung in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung mit: – einem Basisbauteil (10a), das aus einem dielektrischen Material gebildet ist und das eine innere periphere Oberfläche und eine planare Oberfläche aufweist; – einem ersten Antennenelement (11), das auf der inneren peripheren Oberfläche ausgebildet ist, wobei das erste Antennenelement (11) eine dreidimensionale Bauform hat; und – einem zweiten Antennenelement (12), das in einem vorbestimmten Abstand von dem ersten Antennenelement (11) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass – das Basisbauteil (10a) eine weitere innere periphere Oberfläche umfasst; – das zweite Antennenelement (12) auf der weiteren inneren peripheren Oberfläche in dem vorbestimmten Abstand von dem ersten Antennenelement (11) ausgebildet ist, wobei das zweite Antennenelement (12) eine dreidimensionale Bauform hat; und – das erste Antennenelement (11) und das zweite Antennenelement (12) elektrisch von einander getrennt sind; – wobei das Basisbauteil (10a), das erste Antennenelement (11), das zweite Antennenelement (12), die innere periphere Oberfläche, die planare Oberfläche und die weitere innere periphere Oberfläche eine identische Symmetrieachse haben.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die dreidimensionale Bauform eine kreisförmige kegelförmige Bauform ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die dreidimensionale Bauform eine pyramidenförmige Bauform ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die dreidimensionale Bauform eine stabförmige Bauform ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die dreidimensionale Bauform eine röhrenförmige Bauform ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der – die innere periphere Oberfläche eine innere Oberfläche eines konischen Innenraums ist, der in dem Basisbauteil (10a) ausgebildet ist, wobei das erste Antennenelement (11) auf der inneren Oberfläche des konischen Innenraums ausgebildet ist; und – die weitere innere periphere Oberfläche eine innere Oberfläche eines weiteren konischen Innenraums ist, der in dem Basisbauteil (10a) ausgebildet ist, wobei das zweite Antennenelement (12) auf der inneren Oberfläche des weiteren konischen Innenraums ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der – die innere periphere Oberfläche eine innere Oberfläche eines konischen Innenraums ist, der in dem Basisbauteil (10a) ausgebildet ist, wobei das erste Antennenelement (11) auf der inneren Oberfläche des konischen Innenraums ausgebildet ist; und – die weitere periphere innere Oberfläche eine innere Oberfläche eines stabförmigen Lochs ist, das in dem Basisbauteil (10a) ausgebildet ist, wobei das zweite Antennenelement (12) auf der inneren Oberfläche des stabförmigen Lochs ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das ersten Antennenelement (11) und das zweite Antennenelement (12) zylindrische Antennenelemente sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 8, bei dem – das Basisbauteil (10a) ein kreisförmiges röhrenförmiges Basisbauteil mit zwei Innenräumen ist, die an beiden Enden desselben ausgebildet sind; und – das erste Antennenelement (11) und das zweite Antennenelement (12) jeweils an den zwei Innenräumen ausgebildet sind.
Antennenelement nach einem der Ansprüche 1, 8 und 9, ferner mit einem dritten Antennenelement (13), das auf dem Basisbauteil (10) unter einem vorbestimmten Abstand, der relativ zu den ersten und zweiten Antennenelementen (12) eingehalten wird, ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das dritte Antennenelement (13) ein parasitäres Antennenelement ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das dritte Antennenelement (13) teilweise auf der äußeren Oberfläche des Basisbauteils (10a) ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das erste Antennenelement (11) und das zweite Antennenelement (12) mit jeweils eigenen zentralen Rotationsachsen ausgebildet sind, die einander entsprechen.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung, in der die Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 verwendet wird, wobei ein Signal von einer Signalquelle dem ersten Antennenelement (11) zugeführt wird, während eine Massespannung dem zweiten Antennenelement (12) zugeführt wird.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung, in der die Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 verwendet wird, wobei ein Signal von einer Signalquelle dem zweiten Antennenelement (12) zugeführt wird, während eine Massespannung dem ersten Antennenelement (11) zugeführt wird.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung, in dem die Antennenvorrichtung nach Anspruch 10 verwendet wird, wobei ein Signal von einer Signalquelle dem ersten Antennenelement (11) zugeführt wird, während eine Massespannung dem zweiten Antennenelement (12) zugeführt wird, und wobei das dritte Antennenelement (13) eine parasitäre Antenne ist.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung, in der die Antennenvorrichtung nach Anspruch 10 verwendet wird, wobei ein Signal von einer Signalquelle dem zweiten Antennenelement (12) zugeführt wird, während eine Massespannung dem ersten Antennenelement (11) zugeführt wird, und wobei das dritte Antennenelement (13) eine parasitäre Antenne ist.