DE60302955T2

DE60302955T2 - Abstimmbare Mehrband-Planarantenne

Info

Publication number: DE60302955T2
Application number: DE60302955T
Authority: DE
Inventors: Zlatoljub Milosavljevic
Original assignee: LK Products Oy
Current assignee: Pulse Finland Oy
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: US20040041733A1; US6876329B2; FI20021555A; EP1396906B1; FI20021555A0; EP1396906A1; ATE314739T1; CN1492538A; CN100555746C; DE60302955D1; FI119667B

Description

Die Erfindung betrifft eine einstellbare Planarantenne, insbesondere einsetzbar in Mobilterminals. Die Erfindung betrifft ferner eine Funkvorrichtung, die diese Art einer Antenne einsetzt.
In transportablen Funkvorrichtungen, insbesondere Mobilterminals, ist die Antenne vorzugsweise der Annehmlichkeit halber innerhalb der Abdeckungen der Vorrichtung angeordnet. Die interne Antenne einer kleinen Vorrichtung ist üblicherweise vom Planartyp, weil dann befriedigende elektrische Charakteristika am einfachsten für die Antenne erzielt werden. Die Planarantenne enthält eine Strahlungsebene und eine Erdungsebene parallel dazu. Da Mobilterminals auch dickenmäßig kleiner werden, sollte auch der Abstand zwischen der Strahlungsebene und der Erdungsebene einer Planarantenne so kurz wie möglich sein. Jedoch ist ein Nachteil des Verringerns dieses Abstandes, dass die Bandbreite(n) der Antenne kleiner wird/werden. Dann wird es, da ein Mobilterminal gestaltet ist, um gemäß verschiedenen Systemen zu funktionieren, die Frequenzbereiche relativ nahe aneinander haben, schwieriger oder unmöglich ohne spezielle Anordnungen diese Frequenzbereiche abzudecken, die von mehr als einem Funksystem verwendet werden. Ein solches Systempaar ist zum Beispiel GSM1800 (Globales System für Mobile Telekommunikation) und GSM1900. Entsprechend kann ein Sicherstellen der Funktion, die die Spezifikationen in sowohl Übertragungsals auch Empfangsbändern eines einzelnen Systems erfüllt, schwieriger werden.
Die oben beschriebenen Nachteile werden vermieden, wenn eine Resonanzfrequenz oder Resonanzfrequenzen der Antenne elektrisch geändert werden kann/können, so dass das Betriebsband der Antenne um eine Resonanzfrequenz immer den Frequenzbereich abdeckt, die die Funktion zu einer bestimmten Zeit annimmt.
Von der Veröffentlichung JP 8242118 ist eine Lösung zum Einstellen einer Resonanzfrequenz einer Antenne bekannt, derart, dass es an jeder Seite der Strahlungsebene Öffnungen gibt, die sich vom Rand der Ebene zum Zentrumsbereich davon erstrecken. Mit jeder Öffnung ist ein elektronischer Schalter verbunden, der, wenn er leitet, die fragliche Öffnung an einem bestimmten Punkt kurzschließt. Ein Ändern des Zustandes eines Schalters ändert elektrische Dimensionen der Strahlungsebene und dadurch die Resonanzfrequenz der Antenne. Jeder Schalter wird mit einem eigenen Steuersignal gesteuert, wodurch die Antenne Schritt um Schritt eingestellt werden kann. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass der Effekt eines einzelnen Schalters minimal ist und daher viele Schalter erforderlich sind. Die Anzahl von Schalterkomponenten und ihre Montage verursacht beachtliche gesonderte Kosten.
Von den Veröffentlichungen EP 0 678 030 und US 5 585 810 ist eine Lösung bekannt, bei welcher es zwischen der Strahlungsebene und der Erdungsebene eine Kapazitätsdiode und ein anderes kapazitives Element gibt. Die Resonanzfrequenz der Antenne wird durch Ändern der Kapazität der Diode mittels einer Steuerspannung über eine Steuerschaltung geändert. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass sie die Grundstruktur der Antenne verkompliziert, wodurch die Herstellungskosten der Antenne relativ hoch sind. Dies ist besonders bei Multibandantennen betont, da eine separate Anordnung für jedes Betriebsband benötigt wird.
Aus der Veröffentlichung EP 1 113 524 ist eine Multibandantenne bekannt, die ein bis vier Strahlungselemente enthält, die an denselben Versorgungsleiter angeschlossen sind. Ein Strah lungselement ist senkrecht zur Erdungsebene und ist als ein Empfangselement vorgesehen, wenn ein Element parallel zur Erdungsebene ein Übertragungselement ist. Die Antenne enthält kein parasitäres Element. Zwischen einem Strahlungselement und der Erdung können ein Kondensator und ein Schalter in Reihe sein, wobei ein Betriebsband der Antenne durch den Schalter verschoben werden kann. Der Effekt des Schalters ist nur auf ein Betriebsband gerichtet.
Aus der Publikation EP 1 052 723 ist eine Planarantenne bekannt, die eine Anpassungsanordnung basierend auf einer Verlängerung der Strahlungsebene enthält. Jene Verlängerung hat eine bestimmte Kapazität gegenüber der Erdungsebene, welche Kapazität zum Beispiel durch einen Varaktor abgestimmt werden kann. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass sie nicht für ein Verschieben eines Betriebsbandes geeignet ist. Außerdem setzt sie Zusätze zu der Grundstruktur der Antenne voraus.
Aus der Veröffentlichung US 6 255 994 ist eine Lösung gemäß 1 bekannt. Es ist eine rechtwinklige Strahlungsebene 2 und eine Erdungsebene 3 zu sehen. Diese Ebenen sind in einem bestimmten Abstand voneinander durch einen dielektrischen Block 14 abgestützt. An dem einen Ende der Antenne sind ein Versorgungs-/Empfangsleiter 4, ein erster Kurzschlussleiter 5 und ein zweiter Kurzschlussleiter 6, welche Leiter galvanisch mit der Strahlungsebene verbunden sind. Der Versorgungs-/Empfangsleiter ist gegenüber der Erdungsebene durch ein Loch 3a isoliert, der erste Kurzschlussleiter durch ein Loch 3b und der zweite Kurzschlussleiter durch ein Loch 3c. Der erste Kurzschlussleiter 5 kann mit der Erdungsebene durch den ersten Schalter 7 verbunden werden. Dies ist ein Zweiwegeschalter, von dem ein Anschluss 7a mit einem Anschluss 7b oder einem Anschluss 7c verbunden werden kann. Im ersteren Fall ist der erste Kurzschlussleiter mit der Erdungsebene durch ein induktives Element 8 und im letzteren Fall direkt verbunden. Statt eines induktiven Elementes kann ein kapazitives Element verwendet werden, oder beide davon können neben der direkten Ver bindung verwendet werden. Der zweite Kurzschlussleiter 6 kann mit der Erdungsebene durch den zweiten Schalter 9 verbunden werden. Dies ist ein Schließschalter, von dem ein Anschluss 9a mit einem Anschluss 9b verbunden werden kann. In diesem Fall ist der zweite Kurzschlussleiter direkt mit der Erdungsebene verbunden. Der Zustand des Schalters 7 ist durch das erste Steuersignal S_D1 bestimmt, das von einer Steuerung 13 kommt, und der Zustand des Schalters 9 ist durch das zweite Steuersignal S_D2 bestimmt, das von der Steuerung 13 kommt. Die Resonanzfrequenz der Antennenstruktur wird geändert durch Steuern der Schalter 7 und 9. In dem Fall von Schaltern mit zwei Zuständen gibt es vier alternative Kurzschlussanordnungen und gleichzeitig Resonanzfrequenzen. Drei von diesen werden verwendet: Die niedrigste Frequenz wird erhalten, wenn der erste Kurzschlussleiter durch das induktive Element angeschlossen ist und der zweite Kurzschlussleiter überhaupt nicht angeschlossen ist. Die höhere Frequenz wird erhalten, wenn der erste Kurzschlussleiter direkt mit der Erdungsebene verbunden ist und der zweite Kurzschlussleiter überhaupt nicht angeschlossen ist. Die höchste Frequenz wird erhalten, wenn der erste Kurzschlussleiter durch das induktive Element angeschlossen ist und der zweite Kurzschlussleiter direkt mit der Erdungsebene verbunden ist. Durch Dimensionieren der Strahlungsebene und der Abstände zwischen den Leitern, die damit verbunden sind, können die Räume zwischen den Betriebsbändern entsprechend den drei Resonanzfrequenzen bestimmt werden.
Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass, wenn eine Multibandantenne benötigt wird, es in der Praxis schwierig oder unmöglich ist, die oben erwähnten Betriebsbänder mit den Frequenzbereichen in Übereinstimmung zu bringen, die von dem anstehenden System verwendet werden. Außerdem enthält die Struktur im Vergleich zu einer üblichen PIFA (Planare Invertierte F-Antenne) einen additiven Kurzschlussleiter mit seinen Anordnungen, was zu extra Größe und Herstellungskosten der Antenne führt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, die oben angegebenen Nachteile in Verbindung mit dem Stand der Technik zu lindern. Eine einstellbare Planarantenne gemäß der Erfindung ist durch das gekennzeichnet, was in dem unabhängigen Anspruch 1 spezifiziert ist. Eine Funkvorrichtung gemäß der Erfindung ist durch das gekennzeichnet, was in dem unabhängigen Anspruch 12 spezifiziert ist. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Grundidee der Erfindung ist folgendermaßen: Die Grundstruktur der Antenne ist PIFA mit einem fixierten Kurzschlussleiter zwischen der Strahlungsebene und der Erdungsebene. Auf einer Oberfläche eines dielektrischen Teiles, das zu der Grundstruktur der PIFA gehört, ist ein Streifenleiter angeordnet, der eine signifikante elektromagnetische Kopplung mit der Strahlungsebene hat. Der Streifenleiter kann mit der Erdungsebene durch einen Schalter, direkt galvanisch oder durch ein serielles Element verbunden sein. Wenn der Schalter geschlossen ist, wird die elektrische Länge der Strahlungsebene gemessen vom Kurzschlusspunkt geändert, in welchem Fall sich auch die Resonanzfrequenz der Antenne ändert. In dem Fall einer Multibandantenne kann der Streifenleiter so angeordnet sein, dass er eine signifikante elektromagnetische Kopplung mit einem oder mehreren Strahlungselement(en) hat.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass das Einstellen einer PIFA-Typ-Planarantenne mittels kleinen zusätzlichen Komponenten ausgeführt wird, die keine Änderungen in der Grundstruktur der Antenne voraussetzen. Daher ändert sich die Größe der Antenne nicht und sind die gesonderten Kosten der Einstellbarkeit relativ niedrig. Ein anderer Vorteil der Erfindung ist, dass der Effekt des Streifenleiters gemäß der Erfindung wunschgemäß zum Beispiel auf das niedrigere oder höhere Betriebsband einer Dual-Band-Antenne oder ebenfalls auf beide Betriebsbänder gerichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Verbrauchszunahme der Antenne, verursacht durch die Anordnung gemäß der Erfindung, relativ niedrig ist.
Die Erfindung ist unten im Detail beschrieben. Es wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, in denen
1 ein Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß dem Stand der Technik zeigt,
2a ein Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung zeigt,
2b die Antennenschaltungsplatte der Planarantenne von 2a von unten gesehen zeigt,
3 den Effekt der Anordnung von 2a auf die Betriebsbänder der Antenne zeigt,
4 ein zweites Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung zeigt,
5 den Effekt der Anordnung von 4 auf die Betriebsbänder der Antenne zeigt,
6 ein drittes Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung zeigt,
7 ein viertes Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung zeigt, und
8 ein Beispiel einer Funkvorrichtung zeigt, die mit einer Antenne gemäß der Erfindung versehen ist.
Die 1 wurde bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des Standes der Technik beschrieben.
Die 2a, b zeigen ein Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung. In der 2a ist ein Teil einer Schaltungsplatte 200 einer Funkvorrichtung zu sehen, um deren Antenne es geht. Die obere Oberfläche der Schaltungsplatte der Funkvorrichtung ist überwiegend leitend, was als die Erdungsebene 210 der Planarantenne und gleichzeitig als die Signalerdung GND fungiert. Über dem einen Ende der Schaltungsplatte 200 auf einer Höhe, die durch dielektrische Stücke 251 und 252 bestimmt ist, gibt es eine rechtwinklige dielektrische Platte 205. Auf der oberen Oberfläche dieser Platte ist die Strahlungsebene 220 der Antenne. Mit der Strahlungsebene ist der Versorgungsleiter 212 der Antenne an dem Versorgungspunkt F und der Kurzschlussleiter 215 an dem Kurzschlusspunkt S verbunden. Der Kurzschlussleiter verbindet die Strahlungsebene galvanisch mit der Erdungsebene, um die Impedanz anzupassen. Die Antenne ist dann vom PIFA-Typ. In der Strahlungsebene gibt es einen ersten Schlitz 225, der an dem längeren Rand der Platte an der Außenseite des Kurzschlusspunktes vom Kurzschlusspunkt aus betrachtet beginnt. Der erste Schlitz ist so geformt, dass die Strahlungsebene einen leitenden Zweig B1 hat, der beginnend vom Kurzschlusspunkt aus einem ersten Teil parallel zu der kürzeren Seite der Platte, einem zweiten Teil parallel zu der längeren Seite und durch den zweiten längeren Rand der Platte angebunden, einem dritten Teil parallel zu der kürzeren Seite und durch den kürzeren Rand der Platte angebunden, einem vierten Teil parallel zu der längeren Seite und durch den längeren Rand der Platte angebunden, einem fünften Teil, der zur inneren Region der Ebene weist, und einem sechsten Teil parallel zu der längeren Seite der Platte besteht. Das Ende des Zweiges B1 oder der sechste Teil liegt dann innerhalb einer U-Figur, die durch den zweiten, den dritten und den vierten Teil gebildet ist. In der Strahlungsebene 220 gibt es auch einen zweiten Schlitz 226, der an demselben längeren Rand beginnt, wie der erste Schlitz, und zwischen den Versorgungspunkt und den Kurzschlusspunkt führt. Das andere Ende oder geschlossene Ende des zweiten Schlitzes ist nahe der entgegengesetzten längeren Seite der Strahlungsebene.
In dem Beispiel von 2a hat die Antenne zwei Bänder. Der Zweig B1 zusammen mit der Erdungsebene bildet einen Resonator, dessen Grundresonanzfrequenz in dem unteren Betriebsband der Antenne ist. Der zweite Schlitz 226 zusammen mit der umgebenden leitenden Ebene und der Erdungsebene bildet einen Resonator, dessen Grundresonanzfrequenz in dem oberen Betriebsband der Antenne ist.
Auf der unteren Oberfläche der dielektrischen Platte 205 gibt es, gezeichnet durch eine unterbrochene Linie in der 2a, ein leitendes Element 230 gemäß der Erfindung. Bei diesem Beispiel ist das leitende Element ein rechtwinkliger Streifenleiter, der an dem einen längeren Rand der Platte durch den vierten Teil des leitenden Zweiges B1 auf der oberen Oberfläche der Platte beginnt und durch den sechsten Teil des Zweiges B1 verläuft. Der Bereich des Streifenleiters 230 ist so groß, dass er eine signifikante elektromagnetische Kopplung mit der Strahlungsebene der Antenne, hauptsächlich mit dem leitenden Zweig B1, wegen der Lage des Streifenleiters hat. Der Streifenleiter 230 kann daher ein parasitäres Element genannt werden. Die Bezeichnung "parasitär" bezeichnet auch in den Ansprüchen ein Strukturteil, das eine signifikante elektromagnetische Kopplung mit der Strahlungsebene der Antenne hat.
Der Streifenleiter 230 ist durch den Schalterleiter 231 mit dem ersten Anschluss des Schalters SW verbunden, der auf der Schaltungsplatte 200 der Funkvorrichtung angeordnet ist. Der zweite Anschluss des Schalters SW ist direkt mit der Erdungsebene verbunden. Die Anschlüsse des Schalters können durch ein Steuersignal CO miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Wenn der erste Anschluss mit dem zweiten Anschluss verbunden ist, ist der Streifenleiter 230 mit der Erdungsebene verbunden und von einem Zwischenpunkt auf dem Strahlungszweig B1 gibt es eine bestimmte Impedanz zur Signalerdung, welche Impedanz von der Stärke der elektromagnetischen Kopplung abhängt. In diesem Fall ist die elektromagnetische Kopplung hauptsächlich kapazitiv, aus welchem Grund die elektrische Länge des Zweiges B1 länger und die entsprechende Re sonanzfrequenz der Antenne niedriger als ohne die Verbindung ist.
Die 2b zeigt die Schaltungsplatte der Antenne von unten. Auf der Oberfläche der dielektrischen Platte 205 ist der Streifenleiter 230. Die Schlitze und der Zweig B1 der Strahlungsebene sind durch unterbrochene Linien gezeichnet. Der Schalter SW ist durch ein grafisches Symbol wiedergegeben. In der Praxis ist der Schalter z. B. eine Stift-Diode oder ein Feldeffekttransistor.
Die 3 zeigt ein Beispiel des Effektes der Verbindung des parasitären Streifenleiters auf die Betriebsbänder der Antenne in der Struktur gemäß der 2a. In der Figur sind Messergebnisse des Reflexionskoeffizienten S11 der Antenne. Die Kurve 31 zeigt die Änderung des Reflexionskoeffizienten als eine Funktion der Frequenz, wenn der Streifenleiter nicht mit der Erdung verbunden ist, und die Kurve 32 zeigt die Änderung des Reflexionskoeffizienten als eine Funktion der Frequenz, wenn der Streifenleiter mit der Erdung verbunden ist. Wenn die Kurven verglichen werden, ist zu sehen, dass das untere Betriebsband abwärts verschoben ist und der Minimalwert des Reflexionskoeffizienten leicht abfällt oder sich gleichzeitig etwas verbessert. Bei diesem Beispiel ist eine Frequenz f₁ oder die Mittelfrequenz des Bandes schließlich 950 MHz und die Frequenzverschiebung Δf₁ ist ungefähr –80 MHz. Die Struktur kann leicht so angeordnet werden, dass das Betriebsband entweder den Empfangs- oder den Übertragungsbereich des GSM900-Systems in Abhängigkeit davon abdeckt, ob der Schalter SW leitend oder nicht leitend ist. Für das obere Betriebsband, das in einem Bereich von 2 GHz liegt, sind Änderungen, die durch Schließen des Schalters verursacht werden, sehr klein.
Die 4 zeigt ein zweites Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung. Die Grundstruktur ist ähnlich wie in der 2a, wobei der einzige Unterschied die Anordnung und Größe des parasitären Streifenleiters betrifft.
Dann ist nur die Schaltungsplatte der Antenne in der 4 von unten gesehen gezeigt. Im Vergleich zur 2b ist der Streifenleiter 430 nun an der entgegengesetzten längeren Seite der dielektrischen Platte 405, so dass er bis hin zum überwiegenden Teil des zweiten Teils des Strahlungszweiges B1 bedeckt. Zusätzlich bedeckt der Streifenleiter einen Teil des Strahlungsschlitzes 426 an dem geschlossenen Ende des Schlitzes.
Die 5 zeigt den Effekt der Verbindung des parasitären Streifenleiters auf Betriebsbänder der Antenne bei einer Antenne gemäß der 4. Die Kurve 51 zeigt die Änderung des Reflexionskoeffizienten S11 als eine Funktion der Frequenz, wenn der Streifenleiter nicht mit der Erdung verbunden ist, und die Kurve 52 zeigt die Änderung des Reflexionskoeffizienten als eine Funktion der Frequenz, wenn der Streifenleiter mit der Erdung verbunden ist. Wenn man die Kurven vergleicht, ist zu erkennen, dass das untere Betriebsband abwärts verschoben ist. Die Frequenz f₁ oder die Mittelfrequenz des unteren Bandes ist schließlich 950 MHz und seine Verschiebung Δf₁ ist ungefähr –140 MHz. Das obere Betriebsband, das in einem Bereich von 2 GHz angeordnet ist, wird aufwärts verschoben, und der Minimalwert des Reflexionskoeffizienten ist in diesem Fall gleichzeitig klar verbessert. Ein Verschieben des Bandes aufwärts resultiert davon, dass der Streifenleiter 430 eine zusätzliche Kapazität in dem Ende des Viertelwellenresonators erzeugt, wo ein magnetisches Feld vorherrscht. Der besagte Resonator basiert auf dem Schlitz 426. Dann verkürzt sich die elektrische Länge des Schlitzstrahlers und steigt die Resonanzfrequenz an. Die Verschiebung Δf₂ des oberen Betriebsbandes ist bei dem Beispiel von 4 ungefähr 110 MHz.
Die 6 zeigt ein drittes Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung. Die Grundstruktur ist ähnlich wie in der 2a. Der Unterschied ist, dass der parasitäre Streifenleiter 630 nun, statt von der Antennenschaltungsplatte 605, an einer vertikalen Oberfläche eines dielektri schen Stückes 651 liegt, welches die Antennenschaltungsplatte hält. In der 6 ist die Antennenschaltungsplatte zum besseren Darstellen des Streifenleiters transparent gezeichnet. Das dielektrische Stück 651, das wie ein breites rechtwinkliges U geformt ist, umgeht das Ende der Planarantenne, wo in der Nähe der Versorgungs- und der Kurzschlussleiter und der zweite Strahlungsschlitz sind. Der Streifenleiter 630 ist an der Innenoberfläche des dielektrischen Stückes 651 angebracht. Der Streifenleiter hat bei diesem Beispiel einen Teil, dessen Länge dieselbe wie die der Innenwand des dielektrischen Teiles 651 parallel zu der kürzeren Seite der Antennenschaltungsplatte ist. Der Streifenleiter besteht ferner aus zwei kürzeren Teilen parallel zu beiden längeren Seiten der Antennenschaltungsplatte. Der Streifenleiter 630 hat gemäß der Erfindung nur eine elektromagnetische Kopplung mit der Strahlungsebene 620.
Mittels der Anordnung von 6 wird erzielt, dass die Verbindung des Streifenleiters mit der Erdung auf das obere Betriebsband der Antenne aber nicht sehr viel auf das untere Betriebsband wirkt. Dies ist im Hinblick auf die Gründe der Orte des strahlenden zweiten Schlitzes und des leitenden Zweiges B1 offensichtlich. Das obere Betriebsband kann zum Beispiel um 60 MHz aufwärts verschoben sein. Ein kleinerer Effekt auf das untere Band ist ein abwärts Verschieben. Wenn der Streifenleiter in entsprechender Weise auf der Oberfläche des zweiten dielektrischen Teiles 652 angeordnet ist, das am entgegengesetzten Ende der Antenne liegt, wirkt die Verbindung des Streifenleiters auf die Erdung natürlicherweise stark auf das untere Betriebsband, wohingegen der Effekt auf das obere Betriebsband unbedeutend ist.
Die 7 zeigt ein viertes Beispiel einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung. Die Grundstruktur der PIFA weicht von Strukturen vorhergehender Beispiele ab. Die Strahlungsebene 720 ist nun eine ziemlich starre leitende Platte oder ein Metallblech, die/das an der Schaltungsplatte 700 der Funkvorrichtung durch einen dielektrischen Rahmen 750 abgestützt ist. Dies ist nur teilweise gezeichnet. Der Versorgungsleiter 712 und der Kurzschlussleiter 715 liegen an der längeren Seite der Strahlungsebene nahe zu einer der Ecken der Ebene. Die Leiter sind vom Federkontakttyp und bilden ein einzelnes einheitliches Stück mit der Strahlungsebene. Wenn die Strahlungsebene installiert ist, drückt eine Federkraft die Kontakte gegen die obere Oberfläche der Schaltungsplatte 700, den Kontakt des Kurzschlussleiters gegen die Erdungsebene GND und den Kontakt des Versorgungsleiters gegen die Kontaktoberfläche, die gegenüber der Erdungsebene isoliert ist. In der Strahlungsebene 720 gibt es einen Schlitz 725, der vom Rand der Ebene nahe zu dem Kurzschlusspunkt S startet und an der Innenregion der Ebene endet. Die Form des Schlitzes 725 ist so, dass die Strahlungsebene von dem Kurzschlusspunkt aus betrachtet, in einen ersten Zweig B1 und einen zweiten Zweig B2 geteilt ist. Der erste Zweig B1 geht längs Rändern der Ebene herum und umgibt den zweiten kürzeren Zweig B2. Dann hat auch diese Antenne zwei Bänder. Ein parasitärer Streifenleiter 730 gemäß der Erfindung ist angebracht oder anderweitig vorgesehen an einer vertikalen Innenoberfläche eines dielektrischen Rahmens 750 an jener längeren Seite der Antenne, wo der Versorgungsleiter und der Kurzschlussleiter liegen. Der Streifenleiter 730 ist in jenem Fall unter dem letzten Teil des ersten Zweiges B1. Aus diesem Grund wirkt die Verbindung des Streifenleiters in der Praxis nur auf die Stelle des unteren Betriebsbandes der Antenne.
Bei dem Beispiel von 7 ist das parasitäre Element mit einem Schalter SW verbunden, dessen anderer Anschluss statt mit einem flachen Leiter mit der Signalerdung durch ein Strukturteil verbunden ist, das eine Impedanz Z hat. Die Impedanz Z kann verwendet werden, wenn gewünschte Verschiebungen von Betriebsbändern nicht bloß durch Auswählen des Ortes des parasitären Elementes erhalten werden können. Die Impedanz ist entweder nur induktiv oder nur kapazitiv; ein Widerstandsteil steht aufgrund von dadurch verursachten Verlusten außer Frage.
Natürlich kann die Impedanz Z auch bei der Struktur von 7 null sein.
Die 8 zeigt eine Funkvorrichtung RD, die eine einstellbare Planarantenne 80 gemäß der Erfindung enthält.
Präfixe "untere" und "obere" sowie Wörter "unter", "vertikal" und "darunter" beziehen sich in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen auf die Antennenpositionen, die in den Figuren dargestellt sind, und sind nicht mit der Betriebsposition der Vorrichtung assoziiert.
Oben wurden Beispiele einer einstellbaren Planarantenne gemäß der Erfindung beschrieben. Daraus ist zu erkennen, dass ein parasitäres Element in einem solchen Teil der Antennenstruktur angeordnet werden kann, das in jedem Fall benötigt wird. Wenn das Element ferner streifenartig ist, macht es die Struktur weder größer noch komplizierter. Die Beispiele zeigen auch, dass in Dualbandantennen die Verschiebung von Betriebsbändern entweder auf das untere oder das obere Band beschränkt werden kann, wenn dies erwünscht ist. Diese Beschränkung sowie eine Änderung der Betriebsbänder insgesamt ist durch den Ort und die Größe des Streifenleiters bestimmt. Der Betrag der Verschiebung eines Betriebsbandes kann durch eine zusätzliche Impedanz ungeachtet des Typs von Antenne eingestellt werden. Die zusätzliche Impedanz kann auch basierend auf einer Kapazitätsdiode elektrisch gesteuert werden. Die Form und der Ort des parasitären Elementes kann stark variieren. Gleichermaßen kann die Grundstruktur der Antenne von jenen abweichen, die in den Beispielen wiedergegeben sind. Die erfinderische Idee kann auf verschiedene Weisen innerhalb des Umfangs angewandt werden, der durch den unabhängigen Anspruch 1 definiert ist.

Claims

Einstellbare Planarantenne, enthaltend eine Erdungsebene (210; GND), eine Strahlungsebene (220; 620; 720) mit einem dielekrtischen Stützteil (205; 405; 651; 750), einem Versorgungsleiter (212; 712) der Antenne, angeschlossen an die Strahlungsebene, einem Kurzschlussleiter (215; 715) zwischen den Ebenen, welche Strahlungsebene ein erstes Strahlungselement (B1), das eine erste Resonanzfrequenz in einem unteren Betriebsband der Antenne hat, und ein zweites Strahlungselement (226; 426; B2) hat, das eine zweite Resonanzfrequenz in einem oberen Betriebsband der Antenne hat, welche Antenne ferner ein parasitäres leitendes Element (230; 430; 630; 730) und einen Schalter (SW) hat, um wenigstens eine der Resonanzfrequenzen zu ändern, welcher Schalter einen ersten Anschluss, der galvanisch mit dem parasitären leitenden Element verbunden ist, und einen zweiten Anschluss hat, der an die Erdung gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das parasitäre leitende Element – eine direkte elektromagnetische Kopplung an die Strahlungsebene hat, – in einem Raum zwischen der Strahlungsebene und der Erdungsebene liegt, und – an dem dielektrischen Stützteil liegt und angebracht ist, so dass die Resonanfrequenz, die durch den Schalter geändert wird, eine oder beide der ersten oder zweiten Resonanzfrequenzen ist.
Planarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das parasitäre leitende Element ein Streifenleiter ist.
Planarantenne nach Anspruch 2, wobei die Strahlungsebene (220) eine leitende Schicht einer oberen Oberfläche einer Antennenschaltungsplatte ist, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Stützteil eine dielektrische Schicht (205) der Antennenschaltungsplatte ist, und der Streifenleiter (230; 430) an der unteren Oberfläche der Antennenschaltungsplatte ist.
Planarantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifenleiter (230) von oben gesehen durch seinen vollständigen Bereich durch das erste Strahlungselement (B1) angeordnet ist.
Planarantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von oben betrachtet ein erster Teil des Streifenleiters durch das erste Strahlunselement (B1) angeordnet ist und ein zweiter Teil des Streifenleiters durch das zweite Strahlungselement (426) angeordnet ist.
Planarantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strahlungselement (426) ein Schlitzstrahler ist.
Planarantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Stützteil ein Stützrahmen (651; 750) ist, der die Strahlungsebene in einem bestimmten Abstand von der Erdungsebene hält, und der Streifenleiter (630; 730) an einer vertikalen Oberfläche des Stützrahmens liegt.
Plänarantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungselement ein seperates Metallblech (720) ist.
Planarantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungselement eine leitende Schicht (620) an der oberen Oberfläche der Antennenschaltungsplatte ist.
Planarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung des zweiten Anschlusses des Schalters an die Erdungsebene galvanisch ist.
Planarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung des zweiten Anschlusses des Schalters an die Erdungsebene reaktiv ist, um eine Verschiebung einer Resonanzfrequenz der Antenne einzustellen.
Funkvorrichtung (RD) mit einer einstellbaren Planarantenne (80), enthaltend eine Erdungsebene, eine Strahlungsebene mit einem dielektrischen Stützteil, einen Versorgungsleiter der Antenne, angeschlossen an die Strahlungsebene, einen Kurzschlussleiter zwischen den Ebenen, welche Strahlungsebene ein erstes Strahlungselement, das eine erste Resonanzfrequenz in einem unteren Betriebsband der Antenne hat, und ein zweites Strahlungselement hat, das eine zweite Resonanzfrequenz in einem oberen Betriebsband der Antenne hat, welche Antenne ferner ein parasitäres leitendes Element und einen Schalter hat, um wenigstens eine der Resonanzfrequenzen zu ändern, welcher Schalter einen ersten Anschluss, der galvanisch mit dem parasitären leitenden Element verbunden ist, und einen zweiten Anschluss hat, der an die Erdung gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das parasitäre leitende Element – eine direkte elektromagnetische Kopplung an die Strahlungsebene hat, – in einem Raum zwischen der Strahlungsebene und der Erdungsebene liegt, und – an dem dielektrischen Stützteil liegt und angebracht ist, so dass die Resonanfrequenz, die durch den Schal ter geändert wird, eine oder beide der ersten oder zweiten Resonanzfrequenzen ist.