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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Antenne. Die Antenne weist eine
relativ hohe gemittelte Mustergewinnzahl (Pattern Averaged Gain,
PAG) auf und findet insbesondere bei tragbaren drahtlosen Vorrichtungen,
wie tragbaren Telefonen, Verwendung.
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Die
PAG ist eine von mehreren Maßen,
die verwendet werden können,
um Antennen zu charakterisieren. Alle Antennen strahlen Energie
in größerem oder
geringerem Maß in
eine oder mehrere Richtungen ab. Die PAG ist ein Maß der mittleren
Sendeeigenschaften, die über
volle 360°,
die die Antenne umgeben, gemittelt sind. Je besser die PAG-Zahl
ist, desto besser ist die gesamte Übertragung der Energie vom
Sender über die
Antenne.
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Die
PAG wird normalerweise berechnet, indem man die dominante Polarisation,
die für
eine gegebene Antenne gewünscht
wird, berechnet. Beispielsweise ist bei der Mobiltelephonie die
Antenne an einer Basisstation (BS) im allgemeinen vertikal polarisiert,
und um die Leistung zu optimieren, sollte die Antenne bei der Mobilstation
(MS) ebenfalls vertikal polarisiert sein. Die verschiedenen Leute
halten jedoch ihre MS unterschiedlich, und die relative Polarisation
kann sich in Abhängigkeit
von der exakten Position, in der das Telefon gehalten wird, und
in Abhängigkeit
davon, ob die MS in der linken oder rechten Hand gehalten wird,
unterscheiden.
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Um
einen Vergleich zwischen unterschiedlichen Antennen zu erleichtern,
wird die MS während
empirischer Messungen so angeordnet, dass sie in der Nähe eines
Kunstkopfes (um den Kopf des Benutzers zu simulieren) angeordnet
und 60° zur
Vertikalen geneigt ist. Alle PAG-Messungen und Vergleiche, auf die
in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, werden auf diese Weise
ausgeführt.
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Tragbare
Telefone kommunizieren mit entfernten Basisstationen über Signale,
die von einer oder mehreren Antennen, die einen Teil der Funkfrequenzschaltung
(HF-Schaltung) des
Telefons bilden, gesendet und empfangen werden. Telefone des Stands
der Technik verwenden eine große
Vielzahl unterschiedlicher Typen von Antennen, in Abhängigkeit
von einer Anzahl von Faktoren, die die Größe des Telefons, die Kosten,
die Leistung und die Bandbreite einschließen.
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Ältere tragbare
Telefone und einige neue verwenden nahezu ausschließlich einziehbare
oder teleskopische Peitschenantennen. Letztere Telefone verwenden
typischerweise gewundene Stichleitungsantennen oder interne planare
Antennen.
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Ein
Problem bei Antennen des Stands der Technik sind ihre relativ niedrigen
PAG-Zahlen. Dies bedeutet im Effekt, dass für eine gegebene Leistungsmenge,
die in die Antenne eingegeben wird, ein Signal mit relativ geringer
Leistung von der Antenne ausgesandt wird (im Vergleich zu Ausführungsformen
der Erfindung).
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Der
Sender ist für
den Hauptteil der Leistung, die von einem tragbaren Telefon verbraucht
wird, verantwortlich. Aus diesem Grund geben Hersteller mehrere
Zahlen für
die Batterielebensdauer an, in Abhängigkeit davon, in welchem
Verhältnis
der Zeit das Telefon sendet, statt dass es sich in einem Standby-Modus
befindet, und darauf wartet, dass ein Anruf vorgenommen oder empfangen
wird. Es wird aus solchen Zahlen deutlich, welchen Einfluss das
Senden auf die Batterielebensdauer und somit die Gesprächszeit
haben kann.
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Verbesserungen
bei der PAG für
ein gegebenes Telefon durch die Verwendung einer anderen Antenne können somit
eine direkt messbare Wirkung auf die Sprechzeit und die Batterielebensdauer
haben. Eine verbesserte PAG kann auch die Gesprächsqualität verbessern, insbesondere
in Gebieten mit einem schlechten Empfang, da die Vorteile der PAG
in gleicher Weise für
dem Empfang als auch das Senden gelten.
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SAKAI
S. et. al.: "Directivity
gain enhancement of small antenna by parasitic patch", ANTENNAS AND PROPAGATION
SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM, 1998, IEEE ATLANTA, GA, USA, 21.–26. Juni 1998,
NEW YORK, NY, USA, IEEE, US, 21. Juni 1998 (1998-06-21), Seiten
320–323,
XP010291893, ISBN: 0-7803-4478-2
beschreibt eine Antenne, die für
die Verwendung in einem zellularen Handgerät geeignet ist. Die Antenne
umfasst eine planare Mikrostreifenantenne mit einer viertel Wellenlänge und
ein parasitäres
quadratisches Patchelement, das Abmessungen der halben Wellenlänge aufweist.
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Die
US-5,966,097 beschreibt eine Antennenvorrichtung, die zwei Elemente
umfasst, wobei ein Element eine invertierte F-Antenne und das zweite
Element ein linearer Leiter ist.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antenne geliefert,
die umfasst: ein erstes Element, das eine erste Länge in einer
ersten Richtung aufweist und ein erstes Ende an einem Endpunkt seiner
Länge,
ein zweites Ende am anderen Endpunkt seiner Länge und einen Einspeisepunkt
umfasst, wobei das erste Ende ein offener Kreis ist, und das zweite
Ende geerdet ist; ein zweites Element, das entfernt vom ersten angeordnet
ist und eine zweite Länge
in der ersten Richtung besitzt und ein erstes Ende an einem Endpunkt
seiner Länge
und ein zweites Ende am anderen Endpunkt seiner Länge umfasst,
wobei das erste Ende ein offener Kreis ist, und das zweite Ende
ein offener Kreis ist; wobei die erste Länge λ/4 der Resonanzfrequenz entspricht,
und die zweite Länge λ/2 der Resonanzfrequenz
entspricht; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende des ersten
Elements und das erste Ende des zweiten Elements im wesentlichen
in einer Linie mit einer zweiten Richtung liegen, die im wesentlichen
rechtwinklig zur ersten Richtung ist.
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Eine
Antenne gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung weist eine höhere
PAG-Zahl als eine Antenne, die nur aus einem der zwei Elemente,
die die Antenne bilden, besteht. Eine höhere PAG trägt direkt zu einer längeren Gesprächszeit/Batterielebensdauer
bei, und es muss eine geringere Leistung von der Antenne gesendet
werden, um eine gewünschte
Signalstärke
an einem gegebenen entfernten Punkt zu erzielen.
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Eine
solche Leistung bedeutet auch, dass eine solche Antenne, die in
der Empfangsbetriebsart arbeitet, besser geeignet ist, um Signale
einer gegebenen Stärke
zu empfangen, als eine Antenne, die eine geringere PAG-Zahl aufweist.
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Der
Ausdruck 'Einspeisepunkt' soll, wenn er in
Bezug auf die Ausführungsformen
der Erfindung verwendet wird, sich auf eine gemeinsame elektrische
Verbindung beziehen, die verwendet wird, um Energie in die Antenne
hinein und aus der Antenne heraus zu übertragen.
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Eine
Antenne gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung ähnelt
stärker
dem Ideal einer vertikalen Polarisation als einige interne Antennen
des Stands der Technik, insbesondere PIFAs. Dies hat den Vorteil, dass
die Übertragung
von Energie zwischen dem Sender und dem Empfänger maximiert werden kann.
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Eine
Antenne gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung kann in Handgeräten
verwendet werden, die gemäß der WCDMA-Norm betreibbar sind,
die eine relativ breite Trennung zwischen TX- und RX-Bändern aufweist.
Die große
Bandbreite des Betriebs einer solchen Antenne gewährleistet,
dass die PAG-Zahl über
die gesamte Betriebsbandbreite der Antenne aufrecht gehalten werden
kann.
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Da
die Betriebsfrequenz, die von Vorrichtungen verwendet wird, die
gemäß der Bluetooth-Norm
arbeiten, relativ nahe an den Betriebsfrequenzen der WCDMA liegt,
kann es möglich
sein, solche Antennen für
eine Kommunikation unter Verwendung von Bluetooth zu verwenden.
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Antennen
gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung umfassen eine direkt angesteuerten unsymmetrische
Antenne und eine elektromagnetisch gekoppelte symmetrische Antenne.
Bevorzugte Ausführungsformen
verwenden eine PIFA als unsymmetrische Antenne und eine Mikrostreifenleiterantenne
oder Patchantenne mit der halben Wellenlänge für die symmetrische Antenne.
Es hat sich herausgestellt, dass eine Patchantenne der halben Wellenlänge ein
besseres elektrisches Verhalten als eine Dipolantenne der halben
Wellenlänge
aufweist.
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Andere
Formen der Antenne als sie spezifisch offenbart sind, können auch
geeignet sein.
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Antennen
gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung profitieren von Vorteilen, wie der guten Impedanzanpassung
der unsymmetrischen Antennen, und der guten Polarisationseigenschaften
der symmetrischen Antennen, ohne an den Nachteilen, wie einer schlechte
Impedanzanpassung symmetrischer Antennen und eines relativ hohen
induzierten Masseebenenstroms unsymmetrischer Antennen, zu leiden.
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Vorteilhafterweise
kann eine Antenne gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung einfach in ein tragbares Telefon oder eine andere
drahtlose Kommunikationsvorrichtung eingefügt werden. In einer Ausführungsform
kann die Antenne so angeordnet sein, dass sie koplanar ist, wobei
beide Elemente auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind.
In einer alternativen Ausführungsform
kann ein Element auf einer Leiterplatte angeordnet sein, und das
andere Element kann auf einer inneren Oberfläche einer Abdeckung des Telefons
angeordnet sein. Auf diese Weise wird der räumliche Abstand zwischen den
zwei Elementen erzielt, wenn die Abdeckung während des Zusammenbaus des
Telefons am Telefonkörper
befestigt wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können
zwei Elemente der Antenne auf entgegengesetzten Oberflächen derselben
gedruckten Leiterplatte (PCB) angeordnet sein.
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und um zu verstehen, wie diese zur Wirkung gebracht
werden kann, wird die Erfindung nun nur beispielhaft unter Bezug
auf die angefügten
Zeichnungen beschrieben:
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung;
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2 zeigt
die Ausrichtung der Antenne der 1 beim Gebrauch;
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3 zeigt
ein Frequenzgangschaubild und ein Smith-Diagramm für die Antenne der 1;
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4 zeigt
das gemessene Strahlungsmuster (vertikale Polarisation) einer Antenne
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung unter Verwendung eines Normkunstkopfes; und
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5 zeigt
das gemessene Strahlungsmuster (horizontale Polarisation) einer
Ausführungsform
der Erfindung unter Verwendung eines Normkunstkopfes.
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1 zeigt
eine Aufsicht auf eine Antenne 100 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Die Antenne 100 ist auf einem Substrat 110 angeordnet.
Das Substrat umfasst ein isolierendes Material. Die Antenne ist
leicht oberhalb einer Masseebene 400 positioniert. Die
Masseebene wird von einer Leiterplatte gebildet, die Komponenten
eines tragbaren Telefons aufnimmt. Die Antenne 100 kann
integral mit der Masseebene 400 ausgebildet sein.
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Die
Antenne 100 umfasst zwei unterschiedliche Antennenelemente 200, 300,
die in koplanarer Weise angeordnet sind. Die Elemente 200 und 300 werden
auf dem Substrat unter Verwendung von Standardtechniken erzeugt.
Solche Techniken können
das Drucken unter Verwendung einer geeigneten leitenden Tinte, oder
ein Abscheiden oder die Verwendung eines Metallentfernungsverfahrens,
wie Ätzen,
einschließen.
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Das
Element 200 ist eine planare invertierte F-Antenne (PIFA).
Es ist eine konventionelle PIFA mit einer viertel Wellenlänge (λ/4) und umfasst
einen Einspeisepunkt 210, eine Erdstichleitungsverbindung 220 und einen
Strahlungsteil 230. Die viertel Wellenlänge bezieht sich auf die Wellenlänge des
vorgesehenen Betriebs der Antenne, und somit wird die PIFA in gewöhnlicher
Weise in Abhängigkeit
von ihrer Betriebsfrequenz dimensioniert.
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Entfernt
von der PIFA und elektrisch von ihr isoliert ist ein Antennenelement 300 angeordnet.
Das Antennenelement 300 ist eine Patchantenne, insbesondere
eine Patchantenne mit einer halben Wellenlänge (λ/2). Eines der offenen Enden
der (λ/2)-Patchantenne
ist mit dem offenen Ende der PIFA ausgerichtet, um eine effiziente
Kopplung zwischen ihnen zu erreichen. Dies ermöglicht, dass sich die Feldverteilungen
einschließlich
der Orientierungen im wesentlichen ausrichten. Die ausgerichteten
Felder können
elektrisch oder magnetisch oder beides sein.
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Die
Betriebsart der Antenne 100, die die Elemente 200 und 300 umfasst,
unterscheidet sich von der Betriebsart jedes einzelnen der Elemente.
Es ist jedoch instruktiv, den Betrieb der Elemente 200 und 300 alleine
zu untersuchen, und dann ihre gegenseitige Interaktion zu betrachten.
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Die
Polarisation der PIFA 200 wird durch die Ausrichtung des
strahlenden Teils 230 bestimmt. Wenn die PIFA, wie gezeigt,
horizontal innerhalb eines tragbaren Telefons angeordnet ist, dann
würde beim
Gebrauch der strahlende Teil 230 in einem Winkel von 30° zur Vertikalen
positioniert, was hilft, das Ziel einer nahezu vertikalen Polarisation
zu erreichen. 2 zeigt diese Situation.
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Die
PIFA ist eine unsymmetrische Antenne, was bedeutet, dass beim Senden
ein relativ großer
Strom in der Masseebene 400 induziert wird. Experimente
haben gezeigt, dass dieser Strom über die Masseeebene 400 in
einer Richtung parallel mit dem Einspeisepunkt 210 und
der Massestichleitung 220 fließt. Im Effekt hat dieser Strom
eine ausgesprochene Wirkung auf die Polarisation der Antenne, da
er einen großen
Teil der gesendeten Energie beansprucht. Ein Problem besteht darin,
dass die Richtung dieses Stromflusses gegenüber der gewünschten Polarisation, wie sie
durch das strahlende Element 230 definiert ist, um 90° verschoben
ist.
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Der
Strom, der in der Masseebene 400 fließt, wird durch externe Strukturen,
wie die Hand des Benutzers, der das Telefon hält, leicht beeinflusst. Solche
externe Faktoren können
die Antenne aus der Abstimmung bringen und ihre Leistung negativ
beeinflussen.
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PIFA-Antennen
bieten Vorteile, dadurch dass sie kompakt sind und eine gute Impedanzanpassung zeigen,
wobei sie aber, da sie unsymmetrisch sind, an externen Einflüssen leiden
können,
und es schwierig sein kann, durch den Stromfluss in der Masseebene
ihre exakte Polarisation einzuschätzen.
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Das
Patchelement 300 ist eine einfache lineare Konstruktion,
die eine elektrische Länge
von einer halben Wellenlänge
bei der gewünschten
Betriebsfrequenz aufweist.
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Das
Element 300 ist eine symmetrische Antenne. Symmetrische
Antennen induzieren keinen Strom in der Masseebene, wie das für die PIFA 200 beschrieben
ist. Symmetrische Antennen werden jedoch als interne Antennen für tragbare
Telefone nicht häufig
verwendet. Das ergibt sich beispielsweise daraus, dass eine Patchantenne,
die ein elektrisches Verhalten wie ein Dipol aufweist, in großer Nähe zu einer
Masseebene eine relativ niedrige Eingangsimpedanz aufweist, was
es schwierig macht, sie an die normmäßige Impedanz von 50 Ω, die man
im HF-Teil des Telefons findet, anzupassen. Ein anderer Grund ist
der, dass eine Mikrostreifenpatchantenne mit einer halben Wellenlänge, die
bessere Impedanzeigenschaften aufweist, dazu neigt, zu groß zu sein,
um in ein tragbares Telefon integriert zu werden.
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Durch
die symmetrische Natur der Patchantenne 300 und dem Fehlen
eines induzierten Stroms, der in der Masseebene 400 fließt, wird
die Polarisation im wesentlichen durch die Richtung des Stroms,
der in der Antenne 300 fließt, bestimmt.
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Das
Obige hat einige Vorteile und Nachteile symmetrischer und unsymmetrischer
Antennen beschrieben und ein wenig erläutert, warum gewisse Typen
von Antennen in tragbaren Telefonen verwendet worden sind.
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Die
Antenne 100 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann von einigen der Vorteile der beiden Typen von
Antennen profitieren, während
sie einige der Nachteile dieser vermeidet.
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Die
PIFA 200 wird direkt am Einspeisepunkt 200 vom
Ausgang eines Senders im HF-Abschnitt eines tragbaren Telefons angesteuert.
Der Massestichleitungsteil ist direkt oder indirekt mit der Masseebene 400 verbunden.
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Die
PIFA bietet eine gute Impedanzanpassung an den Sender, und somit
kann der Transfer von Energie zur Antenne 100 optimiert
werden. Die PIFA ist nicht als primärer Abstrahler der Energie
vom Telefon vorgesehen. Der primäre
Zweck der PIFA 200 in der Antenne 100 besteht
darin, das Patchelement 300 zu erregen.
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Das
Patchelement 300 ist nicht elektrisch mit der PIFA 200 verbunden.
Es wird elektromagnetisch oder parasitär von der PIFA 200 angesteuert.
Auf diese Weise fließt
der Strom, der im Patchelement 300 induziert wird, entlang
der Länge
des Patchelements, und diese Richtung errichtet die Polarisation
der Antenne 100. Wie vorher angegeben wurde, bezieht sich
die Richtung des Stromflusses im primären strahlenden Element 300 direkt
auf die Polarisation der Antenne.
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Da
das Patchelement 300 der primäre Strahler der Energie von
der Antenne ist, wird das Problem des Stromflusses in der Masseebene
stark vermindert. Dies führt
zu einer reduzierten Wahrscheinlichkeit von Problemen des Verlusts
der Abstimmung und eines Energieverlustes, die beispielsweise durch
eine Interaktion mit der Hand des Benutzers verursacht werden. Es
führt auch
zu einer definierteren und vorhersagbareren Polarisation, da der
Einfluss des Stromflusses in der Masseebene auf den Winkel der Polarisation
zumindest reduziert wird.
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Die
Distanz der Patchantenne 300 von der PIFA 200 ist
eng genug, um eine gute Kopplung zwischen den zwei Elementen zu
erzielen. In Experimenten wurde herausgefunden, dass eine Distanz
zwischen den zwei Elementen zwischen λ/30 und λ/15 eine zufriedenstellende
Leistung ergibt. Ein einfaches Experimentieren wird jedoch in jedem
Fall die optimale Trennung zeigen. Die räumlichen Einschränkungen,
die sich durch die Platzierung in einem tragbaren Telefon ergeben,
können
die erzielbare Trennung ebenfalls bestimmen.
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Wenn
somit das tragbare Telefon nominal 60° von der Vertikalen gehalten
wird, so ist das Patchelement 300 30° von der Vertikalen positioniert.
Diese Ausrichtung nähert
eine wirkliche vertikale Polarisation zumindest für die Zwecke
der Vergleichsmessungen an.
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Diese
Situation ist in 2 dargestellt. Das Telefon 150 umfasst
eine Antenne 100. Die horizontalen 500 und vertikalen 510 Achsen
sind als Bezug gezeigt. Das Telefon 150 ist in einem Winkel 530 von
60° zur vertikalen
Achse 510 ausgerichtet. In dieser Position, von der angenommen
wird, dass sie eine realistische Ausrichtung für ein Telefon beim Gebrauch
darstellt, sind die Antenne 100 und insbesondere das Element 300 in
einem Winkel 520 von 30° zur
vertikalen Achse 510 geneigt.
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In
alternativen Ausführungsformen
der Erfindung können
die zwei Antennenelemente auf verschiedenen Ebenen statt auf der
einen Ebene, die in 1 gezeigt ist, angeordnet werden.
Es gibt viele Arten, einen Abstand zwischen den zwei Antennenelementen
zu erzielen, während
eine Distanz aufrecht gehalten wird, die den passenden Grad einer
elektromagnetischen Kopplung gewährleistet.
Die physikalischen Beschränkungen einer
speziellen Implementierung werden oft die optimale Konfiguration
bestimmen.
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In
einer speziellen Ausführungsform
ist ein Antennenelement, beispielsweise die PIFA 200, auf
einer Leiterplatte, die Komponenten des tragbaren Telefons trägt, angeordnet,
während
die Patchantenne 300 auf einer inneren Oberfläche einer
Abdeckung des Telefons angeordnet ist. Auf diese Weise werden, wenn
die Telefonabdeckung am Körper
des Telefons befestigt wird, die zwei Elemente in einem definierten
Abstand positioniert, was gewährleistet,
dass der passende Grad der Kopplung erzielt wird. Wie in der vorherigen
Ausführungsform
besteht keine direkte elektrische Verbindung zwischen den zwei Antennenelementen.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
die zwei Elemente der Antennen auf entgegengesetzten Seiten derselben
gedruckten Leiterplatte (PCB) angeordnet sein. Es gibt im allgemeinen
mehr freien Raum auf einer Seite einer PCB als auf der anderen,
und diese Lösung
kann die Nutzung des Platzes optimieren.
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In
alternativen Ausführungsformen
kann das Patchelement auf verschiedene Art konfiguriert sein. Ein Fachmann
wird verschiedene Konfigurationen einer Patchantenne kennen. Ein
Beispiel einer geeigneten Patchantenne besitzt eine Resonanzfrequenz,
die durch die Länge
einer Seite eines Quadrats oder Rechtecks leitenden Materials bestimmt
wird.
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Eine
spezielle Anwendung für
Antennen gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung ist die für
die Verwendung in tragbaren Telefonhandapparaten, die gemäß der Norm
Wideband Code Division Multiple Access (WSDMA) betreibbar sind.
Diese Norm definiert Sendebänder
(TX) und Empfangsbänder
(RX), die von 1920–1980
MHz beziehungsweise 2110–2170
MHz reichen. Die relativ breite Trennung zwischen den TX- und RX-Bändern macht
es schwierig, eine Antenne zu liefern, die sowohl eine ausreichende
breite Impedanzbandbreite als auch eine ausreichend hohe PAG aufweist.
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Antennen
des Stands der Technik, die für
einen solchen Betrieb geeignet sind, beeinträchtigen im allgemeinen die
PAG-Leistung, um über
die geforderte Bandbreite zu arbeiten.
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3 zeigt
ein Frequenzgangschaubild und ein zugehöriges Smith-Diagramm, die für eine Antenne gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung aufgezeichnet wurden. Das Frequenzgangschaubild zeigt
zwei verschiedene Spitzen bei der Leistung und eine nutzbare Bandbreite,
die von 1830 MHz bis 2465 MHz reicht, was mehr als adäquat für die Verwendung
mit den TX- und RX-Bändern
des WCDMA ist.
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Die
Antenne, die durch die Daten der 3 gekennzeichnet
ist, arbeitet bei einer Frequenz, die sie gemäß der Bluetooth-Kommunikationsnorm
betreibbar macht.
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Das
Smith-Diagramm der 3 zeigt die charakteristische
Schleife einer Breitbandantenne um den zentralen Punkt auf dem Diagramm.
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Die 4 und 5 zeigen
Testmessungen, die jeweils für
eine vertikale und horizontale Polarisation vorgenommen wurden,
unter Verwendung eines Testtelefons, das eine Antenne gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet. Die Schaubilder zeigen Messungen, die
an den Extrempunkten der Frequenzbänder von WCDMA aufgenommen
wurden.
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Die
Schaubilder zeigen eine bessere Leistung für die vertikale Polarisation,
was das gewünschte
Ergebnis darstellt. Da Basisstationsantennen im allgemeinen vertikal
polarisiert sind, ist dies die bevorzugte Betriebsart von Antennen
in tragbaren Vorrichtungen.
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Die
Tabelle unten zeigt typische gemessene PAG-Werte für verschiedene
Antennentypen, die unter Verwendung des Testaufbaus, wie er in
2 dargestellt
ist, zusammen mit einem Kunstkopf gemessen wurden. Die Werte für eine Antenne
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind aus den
4 und
5 abgeleitet.
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Für jeden
Test wurde das Telefon in derselben Position platziert, vom Ohr
zum Mund verlaufend und die Backe im Zentrum berührend.
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Die
Tabelle gibt PAG-Zahlen in dBi an, das heißt dB relativ zu einem idealen
isotropen Strahler. Somit gilt je höher (weniger negativ) die PAG-Zahl
ist, desto besser. Die PAG-Zahlen sind an den Endpunkten der TX-
und RX-Bänder
für WCDMA
angegeben, und dann gibt die letzte Spalte einen Mittelwert aller
Zahlen an.
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Aus
einem Vergleich der Zahlen kann man sehen, dass eine Antenne gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung typische Verbesserung der PAG von 3,6 dB im Vergleich
zu einer PIFA, von 1,5 dB im Vergleich zu einer Peitschenantenne,
und von 2 dB im Vergleich zu einer Wendelantenne liefert.
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Eine
Verbesserung von 3 dB bei der PAG entspricht dem Zweifachen der
Leistung, die in einer gegebenen Distanz von der Sendeantenne empfangen
wird. Die Folge davon ist, dass um zu gewährleisten, dass ein vorgegebener
Leistungspegel an einem vorgegebenen Punkt empfangen wird, nur die
Hälfte
der Leistung im ersten Fall gesendet werden muss. Eine solche Einsparung
der Sendeleistung hat eine bemerkbare Wirkung auf die Batterielebensdauer
und somit auf die Sprechzeit, die einem Benutzer von einer gegebenen
Batterie zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Im
Kontext der vorliegenden Erfindung soll jede Bezugnahme auf ein
Senden von der Antenne auch, sofern passend, ein Empfangen durch
die Antenne einschließen.
Dies ergibt sich aus der inhärenten
Reziprozität
der Antennen.
