DE69824262T2 - antenna - Google Patents
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Description
Der Gegenstand der Erfindung ist eine Antennenstruktur, die im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist, und eine Antennenstruktur, die in Mobilstationen, die in zwei Frequenzbereichen arbeiten, anwendbar ist, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 9 dargelegt ist.Of the The invention relates to an antenna structure, which in the preamble of claim 1, and an antenna structure disclosed in Mobile stations operating in two frequency ranges, applicable is as set forth in the preamble of claim 9.
Die Entwicklung von Mobilstationstechniken brachte und bringt neue vielseitige Modelle auf den Markt, in denen neue Anforderungen an die Antennen gestellt werden: die Antenne muss z. B. in zwei Frequenzbereichen wie etwa dem 900-MHz-Bereich und dem 1,8-GHz-Bereich arbeiten; die Bandbreiten müssen relativ groß sein; die Strahlungs- und Empfangseigenschaften müssen sowohl in verschiedenen Positionen der Vorrichtung und der Antenne als auch in verschiedenen Lagen in Bezug auf externe Objekte recht gut sein und die Antenne muss dennoch relativ klein und kompakt sein.The Development of mobile station technologies has brought and brings new versatile Models on the market, where new requirements for the antennas be placed: the antenna must z. B. in two frequency ranges such as the 900 MHz range and the 1.8 GHz range; the Bandwidths need be relatively large; The radiation and reception properties must be different in both Positions of the device and the antenna as well as in different Layers be good with respect to external objects and the antenna still needs to be relatively small and compact.
1) Strukturen auf der Grundlage einer Spirale:1) Structures on the Basis of a spiral:
-
– Eine
Doppelspirale: Zwei Spiralelemente
101 und102 mit verschiedenen Resonanzfrequenzen sind auf eine überlappende Weise ineinander oder übereinander platziert. Die Elemente besitzen entweder eine gemeinsame oder eine getrennte Speisung.- A double spiral: two spiral elements101 and102 with different resonance frequencies are placed in an overlapping manner in each other or one above the other. The elements have either a common or a separate feed. -
– Eine
Spirale und ein Monopol: In einem Spiralelement
103 ist ein Stabelement104 , das eine andere Resonanzfrequenz aufweist, platziert. Die Elemente besitzen entweder eine gemeinsame oder eine getrennte Speisung.- A spiral and a monopoly: in a spiral element103 is a rod element104 , which has a different resonant frequency, placed. The elements have either a common or a separate feed.
Nachteile der auf Spiralelementen basierenden Strukturen sind die relativ hohen Herstellungskosten und die sich deutlich verschlechternden Eigenschaften, wenn die Antenne in der Nähe des Rahmens der Vorrichtung angeordnet ist oder in seine Nähe geschwenkt wird.disadvantage the spiral-based structures are the relative ones high production costs and the significantly deteriorating Properties when the antenna is near the frame of the device is arranged or in its proximity is pivoted.
In einer als Literaturhinweis erwähnten Veröffentlichung WO 96/38881 ist eine Monopolantenne offenbart, die, wie darin angegeben ist, durch eine gedruckte Monopolstruktur implementiert ist. Die Antenne darin besitzt eine erste gedruckte Leiterplatte. Diese soll eine erste und eine zweite Seite besitzen. Ein erstes Monopolstrahlerelement in Form einer leitenden Spur soll auf einer Seite der ersten gedruckten Leiterplatte gebildet sein, während ein zweites Monopolstrahlerelement in Form einer leitenden Spur in der Nähe des ersten Monopolstrahlerelements positioniert wird. Das erste Monopolstrahlerelement soll in einem ersten Frequenzband resonant sein und das zweite Monopolstrahlerelement soll in einem zweiten Frequenzband resonant sein. Damit das erste und das zweite Strahlerelement in verschiedenen Frequenzbändern resonant sind, ist ferner beschrieben, dass die leitenden Spuren für jedes verschiedene Längen besitzen. Außerdem ist beschrieben, dass keine direkte elektrische Verbindung zwischen den Monopolstrahlerelementen vorhanden ist, wobei jedoch das zweite Strahlerelement auf einer Frequenz dominiert, bei der das zweite Strahlerelement etwa eine halbe Wellenlänge misst, so dass eine Kopplung mit dem ersten Strahlerelement stattfindet. Das erste Monopolstrahlerelement und das zweite Monopolstrahlerelement sind auf derselben Seite der ersten gedruckten Leiterplatte, auf getrennten Seiten der ersten gedruckten Leiterplatte oder auf getrennten gedruckten Leiterplatten gebildet.In one mentioned as a reference publication WO 96/38881 discloses a monopole antenna as stated therein is implemented by a printed monopoly structure. The Antenna therein has a first printed circuit board. This should have a first and a second page. A first monopole radiating element in the form of a conductive trace intended to be printed on one side of the first PCB be formed while a second monopole radiating element in the form of a conductive track near of the first monopole radiating element is positioned. The first Monopole radiating element should be resonant in a first frequency band and the second monopole radiating element is intended to be in a second frequency band be resonant. So that the first and the second radiating element in different frequency bands are resonant, it is further described that the conductive traces for each different lengths have. Furthermore is described as having no direct electrical connection between the monopole radiating elements is present, but the second Emitter element dominated on one frequency, at which the second Radiator element measures about half a wavelength, so that a coupling takes place with the first radiating element. The first monopole radiating element and the second monopole radiating element are on the same side of FIG first printed circuit board, on separate sides of the first printed circuit board or on separate printed circuit boards educated.
2) Mikrostreifenstrukturen2) microstrip structures
-
– Ein
Doppelstreifen: Ein Strahlerstreifen
105 befindet sich auf der Oberfläche einer dielektrischen Platte, wobei sich in ihr ein weiterer Streifen106 befindet, der eine andere Resonanzfrequenz besitzt. Die Speisung erfolgt z. B. zu dem Streifen105 , wobei der Streifen106 parasitär ist. Die Erdungsebene107 befindet sich auf der anderen Oberfläche108 der Platte.- A double stripe: a spotlight stripe105 is on the surface of a dielectric plate, with another strip in it106 is located, which has a different resonance frequency. The power is applied z. B. to the strip105 , where the strip106 is parasitic. The ground plane107 is on the other surface108 the plate. -
– Ein
Streifen und eine Übertragungsleitung:
Auf der Oberfläche
einer dielektrischen Platte
111 befindet sich ein Streifen109 sowie ein Streifen110 , der als ein Teil einer kurzgeschlossenen Übertragungsleitung fungiert. Die Übertragungsleitung ist so dimensioniert, dass sie auf einer der zwei gewünschten Frequenzen abstrahlt.- A strip and a transmission line: On the surface of a dielectric plate111 there is a strip109 as well as a strip110 acting as part of a shorted transmission line. The transmission line is dimensioned to emit at one of the two desired frequencies.
Ein Nachteil der dargestellten und anderer Mikrostreifenstrukturen ist ihre relativ schmale Bandbreite. Eine Verbesserung kann erzielt werden, indem parasitäre Elemente zu der Struktur hinzugefügt werden, wobei dann jedoch die relativ große Größe der Struktur ein Nachteil ist.One Disadvantage of the illustrated and other microstrip structures is their relatively narrow bandwidth. An improvement can be achieved be parasitic by Elements are added to the structure, but then the relatively large one Size of the structure a disadvantage is.
3) Chipstrukturen3) chip structures
In
einem dielektrischen monolithischen Körper
Zusätzlich zu den oben dargestellten Strukturen gibt es Zweibandantennen auf der Grundlage eines Halbwellendipols. Ihr Nachteil ist eine relativ große Größe.In addition to The structures shown above are dual band antennas on the Basis of a half-wave dipole. Their disadvantage is a relatively large size.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile, die sich auf den Stand der Technik beziehen, zu verringern. Eine Antenne gemäß der Erfindung ist durch das in den Ansprüchen 1 und 9 Dargestellte gekennzeichnet. Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.The object of the invention is to reduce the above-mentioned drawbacks related to the prior art. An antenna according to the invention is characterized by what is shown in claims 1 and 9. Some before Preferred embodiments of the invention are shown in the dependent claims.
Die Grundidee der Erfindung lautet wie folgt: Auf einer Seite einer kleinen dielektrischen Platte wie etwa einer gedruckten Leiterplatte befindet sich ein sich regelmäßig oder fast regelmäßig wiederholendes Leitermuster, das an einem Ende mit einem Leiter für den Empfang und der Antennenspeisung verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Platte oder in ihr befindet sich ein parasitär gekoppelter Leitungsbereich, der so gebildet ist, dass die Struktur zwei relativ weit voneinander entfernte Resonanzfrequenzen besitzt.The The basic idea of the invention is as follows: On one side of a small dielectric plate such as a printed circuit board is a regularly or almost regularly repeating Ladder pattern at one end with a ladder for reception and the antenna feed is connected. On the opposite Side of the plate or in it is a parasitic coupled Conduction area, which is formed so that the structure is two relative has widely spaced resonance frequencies.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Bandbreiten in jedem Betriebsbereich breiter sind als bei den vorher bekannten Strukturen. Dies ist wichtig, insbesondere dann, wenn die Vorrichtung in verschiedenen Positionen verwendet wird und wenn sich die Durchlassbänder u. a. wegen einer verschobenen Position leicht verschieben. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass, wenn die Antenne kurz und flach ist, es einerseits möglich ist, sie in eine geschützte Position in der Nähe des Rahmens der Vorrichtung zu schwenken, und dass andererseits ihre elektrischen Eigenschaften daraufhin adäquat bleiben, weil der Abstand zum Vorrichtungsrahmen relativ groß gehalten wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie wegen der flachen Form der Antenne an der Rückwand in Mobiltelephonen platziert werden kann, wobei die im Kopf des Benutzers absorbierte Leistung (SAR) so niedrig wie möglich ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Kosten der Antenne wegen der einfachen Struktur relativ niedrig sind.Of the Advantage of the invention is that the bandwidths in each Operating range are wider than in the previously known structures. This is important, especially if the device is in different Positions is used and when the passbands u. a. move slightly because of a shifted position. Another Advantage of the invention is that when the antenna is short and flat, it is possible on the one hand is she in a protected Position near to swing the frame of the device, and that on the other hand their electrical properties will then remain adequate because of the distance is kept relatively large to the device frame. Another Advantage of the invention is that they because of the flat Shape of the antenna on the back wall can be placed in mobile phones, with the head of the User's absorbed power (SAR) is as low as possible. Another advantage of the invention is that the cost the antenna are relatively low because of the simple structure.
Die Erfindung ist unten ausführlich beschrieben. In der Beschreibung wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen, in derThe Invention is detailed below described. In the description, refer to the attached drawing Reference is made in the
Die
Strukturen von
Die
Struktur der
Die Bandeigenschaften einer Antenne werden oft durch Messen ihrer Rückflussdämpfung Ar in Abhängigkeit von der Frequenz untersucht. Die Rückflussdämpfung bezeichnet das Verhältnis zwischen der Energie, die der Antenne zugeführt wird, und der Energie, die von ihr zurückfließt. Sie ist der Absolutwert der Umkehrung des Quadrates des Reflexionsfaktors oder des Parameters s11. Je höher die Rückflussdämpfung ist, desto größer ist der Teil der der Antenne zugeführten Energie, der in die Umgebung abgestrahlt wird, oder umso besser arbeitet die Antenne. In einem Idealfall ist die Rückfluss dämpfung folglich unendlich groß. Wenn die Rückflussdämpfung 1 oder 0 dB beträgt, strahlt die Antenne überhaupt nicht ab; wobei die gesamte ihr zugeführte Energie zur Speisungsquelle zurückfließt. Die Empfangseigenschaften der Antenne folgen den Übertragungseigenschaften: je effektiver die Antenne auf einer bestimmten Frequenz und in eine bestimmte Richtung sendet, desto effektiver empfängt sie auch auf der Frequenz aus der Richtung. Die Bandbreite der Antenne kann auf verschiedene Weisen definiert werden: sie kann die Differenz zwischen den Frequenzen bezeichnen, bei denen die Rückflussdämpfung von ihrem Bestwert oder ihrem Maximalwert um 3 dB abgefallen ist. Oft wird die Bandbreite als Differenz zwischen jenen Frequenzen betrachtet, bei denen der Wert der Rückflussdämpfung 10 dB oder 10 ist. Dies entspricht dem Wert 2 des Stehwellenverhältnisses SWR.The band characteristics of an antenna are often examined by measuring its return loss A r as a function of frequency. Return loss refers to the ratio between the energy supplied to the antenna and the energy returning from it. It is the absolute value of the inverse of the square of the reflection factor or the parameter s 11 . The higher the return loss, the larger the part of the energy supplied to the antenna that is radiated into the environment, or the better the antenna works. In an ideal case, the return loss is therefore infinitely large. If the return loss is 1 or 0 dB, the antenna does not radiate at all; whereby all the energy supplied to her flows back to the source of supply. The reception characteristics of the antenna follow the transmission characteristics: the more effectively the antenna transmits at a certain frequency and direction, the more effectively it receives on the frequency from the direction. The bandwidth of the antenna can be defined in several ways: it can denote the difference between the frequencies at which the return loss has dropped 3 dB from its best value or its maximum value. Often the bandwidth is considered to be the difference between those frequencies where the value of the return loss is 10 dB or 10. This corresponds to the value 2 of the standing wave ratio SWR.
Die
Oben
ist von den Erfindern eine Antennenstruktur gemäß der Erfindung und ihrer Merkmale
beschrieben worden. Die Erfindung ist nicht auf die oben dargestellten
Lösungen
beschränkt.
Zum Beispiel können
die Anzahl und die Form der Strahlerelemente variieren.
Claims (9)
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