DE60204943T2

DE60204943T2 - Pressed, built-in antenna for a portable electronic communication device

Info

Publication number: DE60204943T2
Application number: DE60204943T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Hakansson; Zhinong Ying
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications AB
Current assignee: Sony Mobile Communications AB
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2022-05-03
Also published as: EP1359638B1; ATE299298T1; EP1359638A1; DE60204943D1

Abstract

An antenna for use in a portable electronic communication apparatus has a pattern of a conductive material. The pattern of conductive material is printed on the Printed Circuit Board (PCB) (7), comprising the RF circuitry of the portable electronic communication apparatus, to which the antenna pattern is connected. The pattern comprises a first and second antenna arm, which together form a PIFA antenna and are resonating in a first and second frequency band, respectively. As an alternative, the antenna pattern forms a multi-port antenna having separate antenna arms for Rx and Tx, respectively. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne zur Verwendung in einer tragbaren elektronischen Kommunikationsvorrichtung, wie etwa einem Mobiltelefon. Genauer bezieht sich die Erfindung auf eine eingebaute Antenne, umfassend ein Muster aus leitendem Material, das auf der Leiterplatte (PCB, printed circuit board) der tragbaren elektronischen Kommunikationsvorrichtung gedruckt ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine tragbare elektronische Kommunikationsvorrichtung, umfassend eine derartige gedruckte eingebaute Antenne.The The invention relates to an antenna for use in a portable electronic communication device, such as a Mobile phone. More specifically, the invention relates to a built-in An antenna comprising a pattern of conductive material disposed on the Printed circuit board (PCB) of the portable electronic Communication device is printed. The invention relates also to a portable electronic communication device, comprising such a printed built-in antenna.

Stand der TechnikState of technology

Eine tragbare elektronische Kommunikationsvorrichtung, wie etwa ein Mobiltelefon, erfordert irgendeine Art einer Antenne, um eine drahtlose Funkverknüpfung mit einer anderen Einheit in dem Kommunikationssystem, normalerweise einer Basisstation, herzustellen und zu unterhalten. In der Telekommunikationsindustrie ist die Anforderung nach Mobiltelefonen, die in der Größe klein, im Gewicht leicht und preiswert herzustellen sind, beständig vorhanden. Zu diesem Zweck werden gedruckte eingebaute Antennen für Mobiltelefone innerhalb des Frequenzbereichs von 300–3000 MHz genutzt. Gedruckte eingebaute Antennen, die in der Technik bekannt sind, umfassen Mikrostreifen-Patchantennen und planare Umkehr-F-Antennen (PIFA, planar inverted-F antennas).A portable electronic communication device, such as a mobile phone, requires some type of antenna to provide a wireless radio link with another unit in the communication system, usually a base station to manufacture and maintain. In the telecommunications industry is the requirement for mobile phones that are small in size, lightweight and inexpensive to manufacture, are consistently available. For this purpose, printed built-in antennas for mobile phones used within the frequency range of 300-3000 MHz. printed Built-in antennas known in the art include microstrip patch antennas and planar inverted-F antennas (PIFA, planar inverted-F antennas).

Da die Mobiltelefone kleiner und kleiner werden, sind sowohl konventionelle Mikrostreifen-Patch- als auch PIFA-Antennen noch zu groß, um in ein kleines Gehäuse eines Mobiltelefons zu passen. Dies ist insbesondere problematisch, wenn die neue Generation von Mobiltelefonen multiple Antennen für zellulare, drahtlose Lokalbereichsnetze, GPS und Diversifizierung benötigt.There The mobile phones are getting smaller and smaller, are both conventional Microstrip patch as well as PIFA antennas still too big to fit in a small case to fit a cellphone. This is especially problematic if the new generation of mobile phones use multiple antennas for cellular, wireless local area networks, GPS and diversification needed.

Das Antennenmuster der Antennen gemäß dem obigen ist auf einem Stützelement gedruckt, das von der Hauptleiterplatte (PCB) des Mobiltelefons getrennt ist. Nach der Herstellung kann die Antenne mit der PCB durch Nutzen von Verbindern, wie etwa Pogo-Pins (Antennenstifte), verbunden werden.The Antenna pattern of the antennas according to the above is on a support element printed, separated from the main PCB (PCB) of the mobile phone is. After manufacture, the antenna can benefit with the PCB of connectors such as pogo pins (antenna pins).

Nachteile von eingebauten Antennen, die in der Technik bekannt sind, sind, dass sowohl die Verbinder als auch der Zusammenbau der Antenne und der PCB beträchtliche Kosten zu dem Mobiltelefon hinzufügen. Auch beeinflussen die mechanischen Toleranzen, die im Zusammenbau der konventionellen eingebauten Antenne und der PCB involviert sind, das Leistungsverhalten der Antenne negativ. Das heißt es ist schwierig, genau die gleiche Position der Antenne in Bezug auf die Signalquelle und ausreichende Verbindung der Pogo-Pins zu erhalten. Auch wird in Antennenkonfigurationen, die im Stand der Technik bekannt sind, der Raum zwischen der Antenne und der PCB nicht effektiv genutzt, durch z.B. Positionieren von elektronischen Komponenten zwischen ihnen.disadvantage of built-in antennas known in the art are, that both the connectors and the assembly of the antenna and the PCB considerable Add costs to the mobile phone. Also, the influence mechanical tolerances in the assembly of conventional built-in antenna and the PCB are involved, the performance the antenna is negative. This means It is difficult to relate exactly the same position of the antenna to the signal source and sufficient connection of the pogo pins too receive. Also used in antenna configurations that are known in the art the space between the antenna and the PCB is not effective used, e.g. Positioning electronic components between them.

Da Multiportantennen in tragbaren elektronischen Kommunikationsvorrichtungen ferner mehr und mehr üblich werden, d.h. Antennen mit getrennten Antennenarmen für jede Rx (Empfängereinheit) und Tx (Sendereinheit), erhöhen sich die Zahl von Verbindern und folglich die Kosten und das Problem mit mechanischen Toleranzen.There Multiport antennas in portable electronic communication devices more and more common are, i. Antennas with separate antenna arms for each Rx (Receiver unit) and Tx (transmitter unit), increase the number of connectors and consequently the cost and the problem mechanical tolerances.

Eine Lösung zum Vermeiden von Verbindern ist aus US 2001/0043159 bekannt. Außerdem bildet EP 1476918 (entsprechend WO 03/071629) unter Art. 54(3) EPÜ einen Stand der Technik.A solution for avoiding connectors is known from US 2001/0043159. Besides, forms EP 1476918 (according to WO 03/071629) under Art. 54 (3) EPC a prior art.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine eingebaute Antenne mit einem gedruckten Muster aus leitendem Material mit guten Abstrahlungscharakteristika in mindestens einem Frequenzband vorzusehen, die preiswert herzustellen ist und den Innenraum einer elektronischen Kommunikationsvorrichtung effektiv nutzt. Genauer ist es ein Ziel der Erfindung, eine Antenne vorzusehen, die mit den HF-Schaltungen der Leiterplatte (PCB) der Vorrichtung ohne jegliche konventionelle Verbinder, wie etwa Pogo-Pins, verbunden werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, die mechanischen Toleranzen zu beseitigen, die mit dem Zusammenbau der Antenne und der PCB involviert sind.It It is an object of the present invention to provide a built-in antenna with a printed pattern of conductive material with good radiation characteristics provide in at least one frequency band, which produce inexpensive is and the interior of an electronic communication device effectively uses. More specifically, it is an object of the invention to provide an antenna provided with the RF circuits of the printed circuit board (PCB) of the Device without any conventional connectors, such as pogo pins, can be connected. Another object of the invention is the eliminate mechanical tolerances associated with the assembly of the antenna and the PCB are involved.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist, eine tragbare elektronische Vorrichtung vorzusehen, umfassend eine PCB und eine eingebaute Antenne, die mit der PCB ohne jegliche Verbinder verbunden werden kann.One Another object of the invention is a portable electronic device to provide, comprising a PCB and a built-in antenna, the can be connected to the PCB without any connectors.

Die obigen Ziele werden durch Bereitstellen einer Antenne erreicht, die angepasst ist, in einer tragbaren elektronischen Kommunikationsvorrichtung eingebaut und verwendet zu werden, wie in Anspruch 1 dargelegt. Das Antennenmuster und die erweiterten Masseplatte sind mit einem Abstand in Bezug aufeinander positioniert, und bilden einen Raum, in dem elektronische Komponenten geringen Profils positioniert werden können.The above goals are achieved by providing an antenna, which is adapted in a portable electronic communication device incorporated and used as set forth in claim 1. The antenna pattern and the extended ground plate are with a Distance positioned with respect to each other, and form a space in the low-profile electronic components are positioned can.

Die obigen Ziele werden auch durch eine tragbare elektronische Kommunikationsvorrichtung erreicht, wie in Anspruch 10 dargelegt.The The above objects are also achieved by a portable electronic communication device. as set forth in claim 10.

Durch Bereitstellen der erfinderischen Antenne werden Herstellungskosten der tragbaren elektronischen Kommunikationsvorrichtung gesenkt und der Innenraum der Vorrichtung wird effektiver genutzt.By providing the inventive antenna, manufacturing costs of the portable elec lowered tronic communication device and the interior of the device is used more effectively.

Als eine Alternative kann das Antennenmuster vorgesehen sein, eine Multiportantenne zu bilden, umfassend Antennenarme mit vier Verbindungen zu der Schaltungstechnik der PCB. In dieser Ausführungsform werden die Kosteneinsparungen in Bezug auf die bekannte Technik sogar noch größer sein. Da keine Verbinder, wie etwa Pogo-Pins, benötigt werden, wird auch der Einfügungsverlust gesenkt. Durch Bereitstellen getrennter Antennenmuster für die Rx- bzw. Tx-Schaltungen ist es ferner möglich, die Antenne mit der Rx- bzw. Tx-Schaltungstechnik zu verbinden, ohne einen Antennenschalter zu haben, was die Kosten des Mobiltelefons noch mehr absenken wird.When Alternatively, the antenna pattern may be provided, a multi-port antenna comprising antenna arms with four connections to the circuit technology the PCB. In this embodiment be the cost savings in terms of known technology even bigger. Since no connectors, such as pogo pins, are needed, the insertion loss lowered. By providing separate antenna patterns for the Rx or Tx circuits it is also possible to connect the antenna to the Rx or Tx circuitry, without having an antenna switch, which is the cost of the mobile phone will lower even more.

Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Further Preferred features of the invention are defined in the dependent claims.

Es sollte betont werden, dass der Begriff "umfasst/umfassend", wenn in dieser Spezifikation verwendet, genommen wird, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Komponenten oder Gruppen davon zu spezifizieren.It It should be emphasized that the term "includes / includes" when used in this specification, is taken, the presence of specified characteristics, whole To specify numbers, steps, components or groups thereof.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detaillierter beschrieben, in denen:It are now preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings described in more detail, in which:

1 ein Mobiltelefon mit einer eingebauten Antenne gemäß der Erfindung zeigt; 1 shows a mobile phone with a built-in antenna according to the invention;

2 eine PIFA-Antenne veranschaulicht, die auf der Haupt-PCB des Mobiltelefons in 1 gedruckt ist; 2 A PIFA antenna is shown on the main PCB of the mobile phone in 1 is printed;

3 eine Multiportantenne veranschaulicht, die auf der Haupt-PCB des Mobiltelefons in 1 gedruckt ist; und 3 a multiport antenna is shown on the main PCB of the mobile phone in 1 is printed; and

4 ein SWR-(Stehwellenverhältnis)Diagramm und ein Smith-Diagramm ist, das das Leistungsverhalten der Ausführungsform darstellt, die in 2 gezeigt wird. 4 a SWR (Standing Wave Ratio) diagram and a Smith chart illustrating the performance of the embodiment disclosed in U.S.P. 2 will be shown.

Detaillierte Offenbarungdetailed epiphany

1 veranschaulicht ein Mobiltelefon 1 als ein Beispiel, in dem die gedruckte eingebaute Antenne gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Die erfinderische Antenne kann jedoch in praktisch einer beliebigen anderen tragbaren elektronischen Kommunikationsvorrichtung verwendet werden, in der eine eingebaute Antenne bevorzugt wird. 1 illustrates a mobile phone 1 as an example in which the printed built-in antenna according to the invention can be used. However, the inventive antenna can be used in virtually any other portable electronic communication device in which a built-in antenna is preferred.

Das Mobiltelefon 1, das in 1 gezeigt wird, umfasst einen Lautsprecher 2, ein Tastenfeld 3, ein Mikrofon 4 und eine Anzeige 5, wie in der Technik allgemein bekannt ist. Ferner umfasst das Mobiltelefon 1 die Antenne gemäß der Erfindung, die in das Gehäuse des Mobiltelefons 1 eingebaut ist.The mobile phone 1 , this in 1 is shown includes a speaker 2 , a keypad 3 , a microphone 4 and an ad 5 as is well known in the art. Furthermore, the mobile phone includes 1 the antenna according to the invention, in the housing of the mobile phone 1 is installed.

2 veranschaulicht eine Multi-Band-(Allwellen-)Druckeinbauantenne gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Antenne umfasst ein Muster aus leitendem Material, das direkt auf der Hauptleiterplatte (PCB) 7 des Mobiltelefons 1 gedruckt ist. In 2 wird die PCB 7 als in dem Beginn des Antennenmusters endend gezeigt. Wie einem Fachmann offensichtlich ist, geschieht dies jedoch nur zum Zweck der Veranschaulichung. In einer realen Anwendung erstreckt sich die PCB 7 über die volle Ausdehnung des gesamten Antennenmusters, da das Antennenmuster auf der PCB 7 gedruckt ist. 2 illustrates a multi-band (all-shaft) pressure mounting antenna according to a first embodiment of the invention. The antenna includes a pattern of conductive material directly on the main circuit board (PCB) 7 of the mobile phone 1 is printed. In 2 becomes the PCB 7 shown ending in the beginning of the antenna pattern. However, as will be apparent to a person skilled in the art, this is done for the purpose of illustration only. In a real application, the PCB extends 7 over the full extent of the entire antenna pattern, as the antenna pattern on the PCB 7 is printed.

In der Ausführungsform von 2 umfasst das Antennenmuster in einer ersten Ebene eine Dualband-PIFA-(planare Umkehr-F-Antenne, Planar Inverted-F Antenna) Antenne mit einem ersten Arm 8 und einem zweiten Arm 9, die in einem ersten bzw. zweiten Frequenzband mitschwingen. Um ein drittes Frequenzband vorzusehen, in dem die Antenne mitschwingt, umfasst das Antennenmuster auch ein parasitäres Element 10, das mit der Haupt-PIFA kapazitiv gekoppelt ist. Um gute Abstrahlungscharakteristika, z.B. gerichtete Abstrahlung, und eine Masseplatte unter dem Antennenmuster vorzusehen, ist ferner eine erweiterte Masseplatte 11 auf einer zweiten Ebene vorgesehen, im wesentlichen parallel zu der ersten Ebene und entgegengesetzt dem Antennenmuster.In the embodiment of 2 For example, in a first plane, the antenna pattern comprises a dual-band PIFA (Planar Inverted-F Antenna) antenna with a first arm 8th and a second arm 9 , which resonate in a first and second frequency band. To provide a third frequency band in which the antenna resonates, the antenna pattern also includes a parasitic element 10 which is capacitively coupled to the main PIFA. In order to provide good radiation characteristics, eg directional radiation, and a ground plate under the antenna pattern, it is further an extended ground plane 11 provided at a second level, substantially parallel to the first plane and opposite the antenna pattern.

Die ersten und zweiten Antennenarme 8, 9 des leitenden Musters sind direkt auf einer ersten Seite der Haupt-PCB 7 gedruckt. Die Haupt-PCB 7 hat eine Hauptmasseplatte, mit der der zweite Antennenarm 9 verbunden ist. Der erste Antennenarm 8 ist mit dem HF-Port 13 der Haupt-PCB 7 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Antennenmuster und den Patches der PCB 7 ist z.B. durch Verbindungsstreifen vorgesehen, die ausreichende Verbindung zwischen der Antenne und den HF-Schaltungen der PCB vorsehen, um nicht eine Wirkung auf die Antennenabstimmung zu haben, wie etwa Impedanzanpassung und Bandbreite. Durch Drucken des leitenden Musters der Antenne direkt auf der Haupt-PCB 7 ist es möglich, die Antennenarme 8, 9 mit einem HF-Port 13 bzw. einer Masseplatte der PCB 7 ohne jegliche konventionelle Verbinder, wie etwa Pogo-Pins, zu verbinden. Die HF-Schaltungstechnik des Mobiltelefons 1 als solche bildet keinen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung und wird deshalb hierin nicht detailliert beschrieben.The first and second antenna arms 8th . 9 of the conductive pattern are directly on a first side of the main PCB 7 printed. The main PCB 7 has a main ground plate with which the second antenna arm 9 connected is. The first antenna arm 8th is with the HF port 13 the main PCB 7 connected. The connection between the antenna pattern and the patches of the PCB 7 is provided, for example, by connection strips which provide sufficient connection between the antenna and the RF circuits of the PCB so as to have no effect on the antenna tuning, such as impedance matching and bandwidth. By printing the conductive pattern of the antenna directly on the main PCB 7 is it possible to use the antenna arms 8th . 9 with an RF port 13 or a ground plane of the PCB 7 without connecting any conventional connectors, such as pogo pins. The RF circuitry of the mobile phone 1 as such forms no essential part of the present invention and therefore will not be described in detail herein.

Wie durch einen Fachmann leicht erkannt wird, wird die HF-Schaltungstechnik verschiedene bekannte HF-(Hochfrequenz)Komponenten und Basisbandkomponenten umfassen, die zum Empfangen eines Frequenzsignals, Filtern des empfangenen Signals, Demodulieren des empfangenen Signals in ein Basisbandsignal, weiteren Filtern des Basisbandsignals, Konvertieren des Basisbandsignals in eine digitale Form, Anwenden digitaler Signalverarbeitung auf das digitalisierte Basisbandsignal (einschließlich Kanal- und Sprachdekodierung) etc. geeignet sind. Umgekehrt werden die HF- und Basisbandkomponenten der Funkschaltungstechnik zum Anwenden von Sprach- und Kanalkodierung auf ein Signal, das zu übertragen ist, sein Modulieren auf ein Trägerwellensignal, Zuführen des resultierenden HF-Signals zu der Antenne etc. fähig sein.As easily recognized by a person skilled in the art For example, RF circuitry will incorporate various known RF (Radio Frequency) components and baseband components for receiving a frequency signal, filtering the received signal, demodulating the received signal into a baseband signal, further filtering the baseband signal, converting the baseband signal into a digital form , Applying digital signal processing to the digitized baseband signal (including channel and speech decoding), etc. are suitable. Conversely, the RF and baseband components of the radio circuit technique for applying speech and channel coding to a signal to be transmitted will be capable of modulating onto a carrier wave signal, supplying the resulting RF signal to the antenna, etc.

In der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Antenne gestaltet, eine Eingangsimpedanz von 50 Ohm zu haben, ohne jegliche Impedanzanpassungsschaltung. Der erste Antennenarm 8 ist gestaltet, in einem ersten Frequenzband bei ungefähr 900 MHz (GSM) mitzuschwingen, und der zweite Antennenarm 9 ist gestaltet, in einem zweiten Frequenzband bei ungefähr 1800 MHz (DCS) mitzuschwingen. Die Gestaltung und Abstimmung der Ausführungsform in 2 ist jedoch nur beispielhaft, und wird nicht betrachtet, den Bereich der Erfindung zu begrenzen. Andere Gestaltungen der gedruckten Antennenarme sind innerhalb des Bereichs der Erfindung gleichermaßen gut möglich.In the in 2 In the first embodiment shown, the antenna is designed to have an input impedance of 50 ohms without any impedance matching circuitry. The first antenna arm 8th is designed to resonate in a first frequency band at about 900 MHz (GSM), and the second antenna arm 9 is designed to resonate in a second frequency band at approximately 1800 MHz (DCS). The design and tuning of the embodiment in 2 however, is merely exemplary, and is not considered to limit the scope of the invention. Other designs of the printed antenna arms are equally possible within the scope of the invention.

Als eine Option umfasst die Antenne in 2 das parasitäre Element 10, das auf einer zweiten Seite der Haupt-PCB 7 gedruckt ist. Deshalb ist in dieser Ausführungsform die Haupt-PCB mindestens eine Dualschicht-PCB. Das parasitäre Element 10 ist mit der Masseplatte der PCB 7 verbunden, z.B. durch einen Verbindungsstreifen, und mit der Haupt-PIFA kapazitiv gekoppelt. Da die Haupt-PIFA und das parasitäre Element 10 auf entgegengesetzten Seiten der PCB 7 positioniert sind, ist der Abstand zwischen ihnen die Stärke der PCB.As an option, the antenna in 2 the parasitic element 10 on a second side of the main PCB 7 is printed. Therefore, in this embodiment, the main PCB is at least a dual-layer PCB. The parasitic element 10 is with the ground plane of the PCB 7 connected, for example by a connection strip, and capacitively coupled to the main PIFA. Because the main PIFA and the parasitic element 10 on opposite sides of the PCB 7 are positioned, the distance between them is the strength of the PCB.

Für Abstimmungszwecke der Bandbreite der Antenne ist das parasitäre Element mit einer Längsverschiebung entgegengesetzt dem Antennenmuster der ersten Seite der PCB 7 positioniert, wie in 2 gesehen werden kann. Auch wird die Länge des parasitären Elementes 10 die Eigenfrequenz des Elementes 10 und die Bandbreite der Antenne beeinflussen. Das parasitäre Element 10 erweitert die Bandbreite des zweiten Antennenarms 9, was das dritte Frequenzband hinzufügt, bei dem die Antenne mitschwingt. Hier ist das dritte Frequenzband auf ungefähr 1900 MHz (PCS). Die genaue Gestaltung des parasitären Elementes 10 bildet die jedoch keinen wesentlichen Teil der Erfindung. 2 zeigt nur eine beispielhafte Ausführungsform und wird nicht betrachtet, den Bereich der Erfindung zu begrenzen.For tuning purposes of the bandwidth of the antenna, the parasitic element with a longitudinal displacement is opposite to the antenna pattern of the first side of the PCB 7 positioned as in 2 can be seen. Also, the length of the parasitic element becomes 10 the natural frequency of the element 10 and affect the bandwidth of the antenna. The parasitic element 10 extends the bandwidth of the second antenna arm 9 , which adds the third frequency band at which the antenna resonates. Here is the third frequency band at about 1900 MHz (PCS). The exact design of the parasitic element 10 however, does not constitute an essential part of the invention. 2 shows only an exemplary embodiment and is not considered to limit the scope of the invention.

Durch Drucken des Antennenmusters auf der Haupt-PCB ist die Antenne jeder Zeit stets in der gleichen Position positioniert. Deshalb können die mechanischen Toleranzen, die bei der Verbindung einer in der Technik bekannten Antenne mit der PCB involviert sind, im wesentlichen beseitigt werden, was auch das Leistungsverhalten der Antenne verbessert. Z.B. wird eine schlechte Verbindung zwischen den Schaltungen der PCB und der Antenne nicht auftreten, und das Antennenmuster wird stets in genau der gleichen Position in Bezug auf die Signalquelle positioniert sein.By Printing the antenna pattern on the main PCB is the antenna of everyone Time always positioned in the same position. Therefore, the mechanical Tolerances associated with the connection of a known in the art Antenna are involved with the PCB, are substantially eliminated, which also improves the performance of the antenna. For example, becomes a bad connection between the circuits of the PCB and the Antenna does not occur, and the antenna pattern is always in exactly the same be positioned in the same position with respect to the signal source.

Wie einem Fachmann bekannt ist, wird bevorzugt, eine Masseplatte unter dem Antennenmuster einer PIFA-Antenne vorzusehen. Deshalb ist die erweiterte Masseplatte 11 mit einem ersten bzw. zweiten Ende im wesentlichen parallel zu der PCB vorgesehen, und entgegengesetzt dem Antennenmuster auf der zweiten Seite der PCB 7 positioniert. Dies wird auch gute Abstrahlungscharakteristika der Antenne vorsehen, z.B. durch Richten der Abstrahlung in einer bevorzugten Richtung. Die Größe der erweiterten Masseplatte 11 ist mindestens so groß wie die Größe des Antennenmusters, und die Form der Platte 11 entspricht im wesentlichen der Form des Musters. Es ist eine kleinere erweiterte Masseplatte 11 möglich, sie wird jedoch einen negativen Effekt auf die Bandbreite der Antenne haben.As is known to those skilled in the art, it is preferred to provide a ground plane below the antenna pattern of a PIFA antenna. That's why the extended ground plate 11 provided with first and second ends substantially parallel to the PCB, and opposite to the antenna pattern on the second side of the PCB 7 positioned. This will also provide good radiation characteristics of the antenna, eg by directing the radiation in a preferred direction. The size of the extended ground plate 11 is at least as large as the size of the antenna pattern, and the shape of the plate 11 corresponds essentially to the shape of the pattern. It is a smaller extended ground plate 11 possible, but it will have a negative effect on the bandwidth of the antenna.

Der Abstand zwischen der PCB 7 und der erweiterten Masseplatte 11 ist vorzugsweise in dem Bereich von 6–10 mm. Ein kleinerer Abstand wird die Bandbreite der Antenne verringern, und ein größerer Abstand ist nicht notwendig und wird nur die Abmessungen der Antenne beeinflussen. In dieser Ausführungsform umfasst die erweiterte Masseplatte 11 eine Metallschicht, die auf einem Träger montiert ist, wie etwa einem Stück aus dielektrischem Material. Es können jedoch andere Konfigurationen von leitendem Material genutzt werden, die eine Masseplatte 11 vorsehen können. Das Material der erweiterten Masseplatte 11 sollte gute Reflexionseigenschaften elektromagnetischer Abstrahlung haben, wie etwa Kupfer. Dies wird die Abstrahlung der Antenne in einer bevorzugten Richtung lenken und die Antenneneffizienz wird erhöht.The distance between the PCB 7 and the extended ground plate 11 is preferably in the range of 6-10 mm. A smaller pitch will reduce the bandwidth of the antenna, and a larger pitch is not necessary and will only affect the dimensions of the antenna. In this embodiment, the expanded ground plate includes 11 a metal layer mounted on a carrier, such as a piece of dielectric material. However, other configurations of conductive material may be used, including a ground plane 11 can provide. The material of the extended ground plate 11 should have good reflective properties of electromagnetic radiation, such as copper. This will steer the radiation of the antenna in a preferred direction and the antenna efficiency will be increased.

Wie in 2 gesehen werden kann, ist das erste Ende der erweiterten Masseplatte 11 mit der Masseplatte der Haupt-PCB 7 durch ein Distanzstück 12 verbunden, das ausreichenden Abstand zwischen der erweiterten Masseplatte 11 und der PCB 7 vorsehen wird. Auch wird das Distanzstück 12 Verbindung zwischen der erweiterten Masseplatte 11 und der Masseplatte der PCB 7 vorsehen. Ein erstes Ende des Distanzstücks 12 ist mit der PCB verbunden, vorzugsweise in dem Verbindungspunkt des parasitären Elementes 10 mit der Masseplatte der PCB 7, wie in 2 gesehen werden kann, und erstreckt sich im wesentlichen orthogonal von der zweiten Seite der PCB 7. Es sind jedoch auch andere Winkel möglich, solange wie ausreichender Abstand zwischen der PCB 7 und der erweiterten Masseplatte 11 erhalten wird. Ein zweites Ende des Distanzstücks 12 ist mit dem ersten Ende der erweiterten Masseplatte 11 verbunden. In der ersten Ausführungsform ist das Distanzstück 12 aus einem leitenden Material hergestellt, wie etwa Kupfer, zum Verbinden der Masseplatte der PCB 7 und der erweiterten Masseplatte 12. Es ist auch möglich, dass das Distanzstück 12 einen Teil der erweiterten Masseplatte 11 bildet, was dann z.B. als eine gebogene Metallschicht vorgesehen ist.As in 2 can be seen is the first end of the extended ground plate 11 with the ground plane of the main PCB 7 through a spacer 12 connected, the sufficient distance between the extended ground plate 11 and the PCB 7 will provide. Also, the spacer 12 Connection between the extended ground plate 11 and the ground plane of the PCB 7 provide. A first end of the spacer 12 is connected to the PCB, preferably in the connection point of the parasitic element 10 with the ground plane of the PCB 7 , as in 2 can be seen, and extends in the essentially orthogonal to the second side of the PCB 7 , However, other angles are possible as long as there is sufficient clearance between the PCB 7 and the extended ground plate 11 is obtained. A second end of the spacer 12 is with the first end of the extended ground plate 11 connected. In the first embodiment, the spacer 12 made of a conductive material, such as copper, for connecting the ground plate of the PCB 7 and the extended ground plate 12 , It is also possible that the spacer 12 a part of the extended ground plate 11 forms what is then provided, for example, as a curved metal layer.

Um die Antennencharakteristika weiter zu verbessern, kann eine zweite leitende Schicht 14, ähnlich zu der ersten leitenden Schicht der erweiterten Masseplatte 11, als eine Option im wesentlichen parallel zu und entgegengesetzt der ersten leitenden Schicht der erweiterten Masseplatte 11 vorgesehen werden, um eine Mikrowellendrossel (microwave choke) zu bilden. Diese zweite Schicht 14 ist auch mit dem zweiten Ende des Distanzstücks 12 verbunden, und folglich mit der Masseplatte der Haupt-PCB 7. Die zweite leitende Schicht hat vorzugsweise die gleiche Größe und Form wie die erste leitende Schicht und bildet einen Schlitz damit. Der Abstand zwischen den leitenden Schichten ist klein, vorzugsweise nicht mehr als 1 mm. Zwischen den leitenden Schichten ist ein dielektrisches Element 15 vorgesehen, z.B. in Form des oben beschriebenen Stützelementes.In order to further improve the antenna characteristics, a second conductive layer 14 similar to the first conductive layer of the expanded ground plane 11 , as an option substantially parallel to and opposite the first conductive layer of the expanded ground plane 11 be provided to form a microwave choke (microwave choke). This second layer 14 is also with the second end of the spacer 12 connected, and consequently with the ground plane of the main PCB 7 , The second conductive layer is preferably the same size and shape as the first conductive layer and forms a slot therewith. The distance between the conductive layers is small, preferably not more than 1 mm. Between the conductive layers is a dielectric element 15 provided, for example in the form of the support element described above.

Zwischen der erweiterten Masseplatte 11 und der PCB ist es möglich, elektronische Komponenten des Mobiltelefons 1 mit einem geringen Profil in dem Bereich von bis zu ungefähr 3 mm zu positionieren, wie etwa einen Summer. Durch Positionieren geeigneter elektronischer Komponenten zwischen der PCB 7 und der erweiterten Masseplatte 11 wird der Innenraum des Mobiltelefons besser genutzt.Between the extended ground plate 11 and the PCB, it is possible electronic components of the mobile phone 1 with a low profile in the range of up to about 3 mm, such as a buzzer. By positioning appropriate electronic components between the PCB 7 and the extended ground plate 11 the interior of the mobile phone is better used.

Die in 2 offenbarte erste Ausführungsform sieht eine kleine und effiziente Antenne vor, die preiswert herzustellen ist und gute Abstrahlungscharakteristika in mehreren Frequenzbändern vorsieht. Ein Smith-Diagramm und ein SWR-(Stehwellenverhältnis)Diagramm in 4 veranschaulichen das Leistungsverhalten eines Prototyps der Antenne in 2.In the 2 The first embodiment disclosed provides a small and efficient antenna that is inexpensive to manufacture and provides good radiation characteristics in multiple frequency bands. A Smith chart and a SWR (VSWR) chart in 4 illustrate the performance of a prototype of the antenna in 2 ,

Wie einem Fachmann gut bekannt ist, veranschaulicht ein SWR-Diagramm die Frequenzen, in denen eine Antenne mitschwingt. Das SWR-Diagramm von 4 repräsentiert den Rückgabeverlust in dB als eine Funktion der Frequenz. Je kleiner die dB-Werte in einem SWR-Diagramm sind, desto besser. In einem SWR-Diagramm ist eine Resonanz ein Bereich, innerhalb dessen der Rückgabeverlust gering ist (ein hoher negativer Wert in dB). In dem SWR-Diagramm von 4 sieht dies wie steile und tiefe Hohlräume aus. Wie offensichtlich ist, hat die Antenne gemäß der Erfindung gute Resonanzeigenschaften in dem GSM-Band bei ungefähr 880–960 MHz, dem DCS-Band bei ungefähr 1710–1880 MHz und dem PCS-Band bei ungefähr 1850–1990 MHz.As is well known to a person skilled in the art, an SWR diagram illustrates the frequencies in which an antenna resonates. The SWR diagram of 4 represents the return loss in dB as a function of frequency. The smaller the dB values in a SWR chart, the better. In a SWR diagram, resonance is an area within which the return loss is small (a high negative value in dB). In the SWR diagram of 4 This looks like steep and deep cavities. As is apparent, the antenna according to the invention has good resonance characteristics in the GSM band at about 880-960 MHz, the DCS band at about 1710-1880 MHz and the PCS band at about 1850-1990 MHz.

Kurz gesagt repräsentieren in dem Smith-Diagramm von 4 die Kreise unterschiedliche Frequenzen, in denen die Antenne von 2 arbeitet. Die horizontale Achse repräsentiert reinen Widerstand (keine Reaktanz). Von besonderer Wichtigkeit ist der Punkt bei 50 Ω (die Mitte der horizontalen Achse), was normalerweise eine ideale Eingangsimpedanz darstellt. Wie in 4 gesehen werden kann, ist die erste Ausführungsform der Antenne abgestimmt, eine Eingangsimpedanz von 50 Ω ohne jegliche Impedanzanpassungsschaltung aufzuweisen.In short, in the Smith chart of FIG 4 the circles have different frequencies in which the antenna of 2 is working. The horizontal axis represents pure resistance (no reactance). Of particular importance is the point at 50Ω (the center of the horizontal axis), which is usually an ideal input impedance. As in 4 can be seen, the first embodiment of the antenna is tuned to have an input impedance of 50 Ω without any impedance matching circuit.

Wie zuvor erwähnt, ist die spezifische Gestaltung des Antennenmusters für die vorliegende Erfindung nicht grundlegend. Die Gestaltung des Antennenmusters unterscheidet sich in jedem einzelnen Fall, um die Antenne in einem bevorzugten Frequenzband abzustimmen. Um dies zu veranschaulichen, wird eine zweite alternative Ausführungsform der erfinderischen Antenne in 3 offenbart. Erneut wird die PCB 27 als in dem Beginn des Antennenmusters endend gezeigt, wie in 2. Wie einem Fachmann offensichtlich ist, geschieht dies jedoch nur zum Zweck der Veranschaulichung. In einer realen Anwendung erstreckt sich die PCB 27 über die volle Ausdehnung des gesamten Antennenmusters, da das Antennenmuster auf der PCB 27 gedruckt ist.As previously mentioned, the specific design of the antenna pattern is not fundamental to the present invention. The design of the antenna pattern differs in each case to tune the antenna in a preferred frequency band. To illustrate this, a second alternative embodiment of the inventive antenna is shown in FIG 3 disclosed. Again, the PCB 27 shown ending in the beginning of the antenna pattern, as in 2 , However, as will be apparent to a person skilled in the art, this is done for the purpose of illustration only. In a real application, the PCB extends 27 over the full extent of the entire antenna pattern, as the antenna pattern on the PCB 27 is printed.

Die eingebaute gedruckte Multiportantenne umfasst auf eine ähnliche Weise wie die Multibandantenne in 2 ein Antennenmuster, das auf der Haupt-PCB 27 des Mobiltelefons 1 gedruckt ist. Das Antennenmuster der Multiportantenne umfasst jedoch unterschiedliche Antennenarme für unterschiedliche Frequenzbänder und jede Rx und Tx.The built-in multi-ported digital antenna includes in a similar manner as the multi-band antenna in FIG 2 an antenna pattern on the main PCB 27 of the mobile phone 1 is printed. However, the antenna pattern of the multi-port antenna includes different antenna arms for different frequency bands and each Rx and Tx.

Die Multiportantenne ist eine Dualbandantenne mit vier Multiportantennenarmen 28, 29, 30, 31, d.h. zwei für das untere Frequenzband und zwei für das höhere Frequenzband. In dieser Ausführungsform ist kein parasitäres Element vorgesehen. Der Fachmann implementiert jedoch dies einfach durch Vorsehen einer Dualschicht-PCB mit einem parasitären Element, das auf der PCB 27 entgegengesetzt dem Hauptantennenmuster gedruckt ist. Auch umfasst die Multiportantenne eine erweiterten Masseplatte 25 mit einer oder zwei (nicht gezeigt) leitenden Schichten ähnlich zu der ersten Ausführungsform in 2, die mit der Hauptmasseplatte der PCB 27 verbunden sind.The multiport antenna is a dual band antenna with four multi-port antenna arms 28 . 29 . 30 . 31 ie two for the lower frequency band and two for the higher frequency band. In this embodiment, no parasitic element is provided. However, the skilled person implements this simply by providing a dual-layer PCB with a parasitic element mounted on the PCB 27 opposite to the main antenna pattern. Also, the multi-port antenna includes an extended ground plane 25 with one or two conductive layers (not shown) similar to the first embodiment in FIG 2 that with the main ground plane of the PCB 27 are connected.

Jeder der Multiportantennenarme 28, 29, 30, 31 ist mit Rx- und Tx-Ports 32, 33, 34 bzw. 35 der PCB 27 durch Verbindungsstreifen verbunden, wie oben beschrieben wird.Each of the multi-port antenna arms 28 . 29 . 30 . 31 is with Rx and Tx ports 32 . 33 . 34 respectively. 35 the PCB 27 connected by connecting strips, like described above.

Die vorliegende Erfindung wurde oben mit Bezug auf eine erste Ausführungsform und eine alternative Ausführungsform beschrieben. Es sind jedoch gleichermaßen viele alternative Ausführungsformen, die hierin nicht beschrieben sind, innerhalb des Bereichs der Erfindung möglich, wie durch die angefügten unabhängigen Ansprüche definiert. Insbesondere in Hinsicht auf die spezifische geometrische Dimensionierung des Musters aus leitendem Material, das die Antenne ausmacht, werden die verschiedenen Abmessungen abhängig von der tatsächlichen Anwendung sorgfältig ausgewählt werden müssen. Außerdem können die Frequenzbänder, in denen die Antenne betriebsfähig ist, abhängig von der tatsächlichen Anwendung stark variiert werden. Deshalb muss das Antennenmuster für die tatsächliche Anwendung abgestimmt werden, wovon angenommen wird, dass dies Routineaktionen für einen Fachmann sind und deshalb hierin nicht weiter offenbart wird.The The present invention has been described above with reference to a first embodiment and an alternative embodiment described. However, there are equally many alternative embodiments that not described herein, within the scope of the invention possible, as by the attached independent claims Are defined. Especially in terms of specific geometric Sizing of the pattern of conductive material that the antenna the different dimensions are dependent on the actual Application carefully selected Need to become. Furthermore can the frequency bands, in which the antenna is operational depends on from the actual Application can be varied greatly. That's why the antenna pattern needs for the actual Application, which is assumed to be routine actions for one Are skilled and therefore not further disclosed herein.

In den Zeichnungen sind einige der Abmessungen und der Abstand zwischen unterschiedlichen Teilen der Antenne, wie etwa der Abstand zwischen der PCB 7, 27 und der erweiterten Masseplatte 11, 25 zum Zweck der Veranschaulichung stark übertrieben, und werden nicht betrachtet, den Bereich der Erfindung zu beeinflussen.In the drawings, there are some of the dimensions and spacing between different parts of the antenna, such as the distance between the PCB 7 . 27 and the extended ground plate 11 . 25 for the purpose of illustration greatly exaggerated, and are not considered to affect the scope of the invention.

Claims

A built-in antenna for use in a portable electronic communication device ( 1 ), wherein the antenna is a pattern of a printed circuit board (PCB) (PCB) ( 7 ; 27 printed conductive material, comprising a ground plane, characterized by an extended ground plane ( 11 ; 25 ) with at least one conductive layer connected to the ground plane of the PCB ( 7 ; 27 ) via a spacer ( 12 ), one with the ground plane of the PCB ( 7 ; 27 ) and one connected to the first conductive layer of the extended ground plane ( 11 ; 25 ) connected to the second end, wherein the extended ground plate ( 11 ; 25 ) substantially parallel to the PCB ( 7 ; 27 ) and opposite to the antenna pattern.

An antenna according to claim 1, wherein the spacer is substantially orthogonal to the PCB ( 7 ; 27 ).

An antenna according to claim 1 or 2, wherein the size of the expanded mass ( 11 ; 25 ) corresponds at least to the size of the antenna pattern and the shape of the extended ground plate ( 11 ; 25 ) corresponds to the shape of the antenna pattern.

Antenna according to any one of the preceding claims, wherein the distance between the PCB ( 7 ; 27 ) and the extended ground plate ( 11 ; 25 ) is in the range of 6-10 mm.

An antenna according to any one of the preceding claims, wherein the extended ground plane ( 11 ) comprises a second conductive layer which is positioned parallel and opposite a first conductive layer and to the second end of the spacer (10). 12 ), the size and shape of the second layer corresponding to the size and shape of the first conductive layer.

Antenna according to claim 5, wherein a dielectric part ( 15 ) with a thickness of not more than 1 mm between the first and the second layer of the expanded ground plate ( 11 ) is positioned.

Antenna according to any of the preceding claims, wherein the or each conductive layer made of metal.

Antenna according to any one of the preceding claims, wherein the spacer ( 12 ) consists of metal.

Antenna according to any one of the preceding claims, wherein the or each conductive layer and the spacer ( 12 ) consist of copper.

A portable electronic communication device for use in a wireless telecommunication system, with an antenna according to any one of of the preceding claims.

A portable electronic communication device according to claim 10, wherein the device is a mobile phone ( 1 ).