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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung,
die eine gewünschte Übertragung
und einen gewünschten
Empfang in zwei oder mehr Frequenzbändern erreicht und welche in
einer mobilen Kommunikationsvorrichtung, wie zum Beispiel Mobiltelefonen,
verwendet wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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14 zeigt
ein Beispiel einer herkömmlichen
Antennenvorrichtung, die in einer mobilen Kommunikationsvorrichtung,
wie zum Beispiel Mobiltelefonen, verwendet wird. In 14 ist 102 eine Übertragungs-
und Empfangseinheit, und diese umgebend ist ein Hauptgehäuse 101 vorgesehen.
Ober an dem Hauptgehäuse 101 ist
ein Paar von Antennenspulen 103 und 104 vorgesehen,
welche einstückig im
Inneren eines gemeinsamen Gehäuses 110 angeordnet
sind.
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Die
zwei Antennenspulen 103 und 104 sind auf der gleichen
Achse vorgesehen. Die Antennenspule 103, die oben vorgesehen
ist, ist mit einer Übertragungseinheit 105 der Übertragungs-
und Empfangseinheit 102 über einen Duplexfilter (Duplexer) 107 verbunden.
Die Antennenspule 104, die sich unten befindet, ist mit
einer Empfangseinheit 106 der Übertragungs- und Empfangseinheit 102 über den Duplexfilter 107 verbunden.
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Die
elektrischen Längen
der zwei Antennenspulen 103 und 104 sind so entworfen,
dass die elektrischen Längen
der oberen Antennenspule 103 und der unteren Antennenspule 104 jeweils
einem Viertel der Übertragungsfrequenz
und der Empfangsfrequenz der Übertragungs-
und Empfangseinheit 102 entsprechen.
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Die
Antennenspule 103 für
die Übertragung ist
oberhalb der Antennenspule 104 für den Empfang angeordnet. Durch
Positionieren der Antennenspule 103 weiter von metallischen
Teilen oder anderen ähnlichen
Teilen der Vorrichtung entfernt kann eine bessere Übertragung
erreicht werden.
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Die
zwei Antennenspulen 103 und 104 teilen sich eine
gemeinsame Versorgungsleitung 108 zu dem Duplexfilter 107.
Die Länge
eines Übertragungsversorgungsleitungsbereiches 108a der Übertragungsantennenspule 103,
welcher sich über
die Empfangsantennenspule 104 erstreckt, ist offen in das
Empfangsband und ist mit dem Duplexfilter 107 in dem Übertragungsband
verbunden. In 14 ist 109 eine zweite
Empfangsantenne.
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Wenn
daher die Empfangsantennenspule 104 verwendet wird, legt
die Übertragungsantennenspule 103 keine
Last auf den Verbindungspunkt, daher wird nur die Empfangsantennenspule 104 betrieben.
Die Antennenspulen 103 und 104 sind so entworfen,
dass bei 50 Ohm eine Anpassung vorliegt, so dass eine Impedanzanpassung
nicht erforderlich ist.
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Jedoch
können
mit dem oben genannten herkömmlichen
Aufbau, wenn versucht wird, optimale Impedanzeigenschaften der Antenne
zu erzielen, Relativpositionen der zwei Antennenspulen nicht geändert werden
und der mögliche
Bereich für
eine Impedanzeinstellung ist eingeschränkt, da die zwei Antennenspulen
beide mit Elektrizität
versorgt werden und befestigt sind.
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Wenn
daher die Impedanz der Antennenanschlüsse des Duplexfilters durch
eine Entwurfsänderung
eines Hochfrequenzschaltkreises innerhalb der Vorrichtung geändert wird,
erfordert die Antennenvorrichtung selbst eine Entwurfsmodifikation,
um sich der geänderten
Impedanz anzupassen. Als solche sind schnelle Maßnahmen für die Entwurfsänderung der
Vorrichtung schwer durchzuführen.
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Um
die Vorrichtung in Massen zu produzieren, müssen die beiden Antennenspulen
angeordnet sein, wobei ihre Relativpositionen genau aufrecht erhalten
werden, so dass keine Streuung der Impedanz der Antennenvorrichtung
auftritt. Gleichzeitig müssen die
beiden Antennenspulen elektrisch mit dem Hochfrequenzschaltkreis
innerhalb der Vorrichtung verbunden sein. Daher ist es mit diesem
Aufbau schwierig, die Vorrichtung auf produktive Weise in Massenproduktion
herzustellen.
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Das
Dokument
US 5,559,524
A offenbart, dass eine Antenne einen ersten Leiter in einer
Spiralform, einen zweiten Leiter, welcher sich in Folge im wesentlichen
in der Richtung der zentralen Achse der Spiralform des ersten Leiters
erstreckt, um im Ganzen eine Mä anderform
einzunehmen, welche von dem ersten Leiter beabstandet ist und die
zentrale Achse umgibt, und ein dielektrisches Element aufweist,
welches wenigstens zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter liegt,
wobei ein Bereich des ersten Leiters elektrisch mit einem Bereich
des zweiten Leiters verbunden ist und entweder ein Bereich des ersten
Leiters oder ein Bereich des zweiten Leiters als ein Versorgungspunkt
wirkt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Antennenvorrichtungen und
eine mobile Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung der Vorrichtungen
zur Verfügung
zu stellen, welche eine einfache und weitreichende Einstellung der
Impedanzeigenschaften der Antenne als auch eine Massenproduktion
von entsprechenden Produkten mit guter Ausbeute zur Verfügung zu
stellen.
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Eine
Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in den vorliegenden
Ansprüchen
definiert. Die Impedanzeigenschaften einer Antenne können durch Ändern der
Anordnungsposition des zweiten Antennenelementes eingestellt werden.
Gewünschte
Impedanzeigenschaften können
gerade durch Ändern
der Anordnungsposition erzielt werden. Eine weitreichende Einstellung
der Impedanzeigenschaften ist auch möglich. Darüber hinaus ist der Aufbau der
Antennenvorrichtung bemerkenswert einfach, weshalb ihre Massenproduktion
einfach ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Querschnitt eines Hauptteils einer Antennenvorrichtung gemäß einer
ersten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
die Form eines Mäanderantennenelementes
der Antennenvorrichtung.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung der Antennenvorrichtung, die an einer
Funkvorrichtung angebracht ist.
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4A und 4B zeigen
Eigenschaften der Antennenvorrichtung.
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5A–5D zeigen
Strahlungscharakteristiken der Antennenvorrichtung.
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6 zeigt
einen Querschnitt eines Hauptteils einer Antennenvorrichtung gemäß einer
zweiten beispielhaften Ausführungsform.
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7 zeigt
einen Querschnitt eines Hauptteils einer Antennenvorrichtung gemäß einer
dritten beispielhaften Ausführungsform.
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8 zeigt
Darstellungen, die einen Aufbau einer Antennenvorrichtung gemäß einer
vierten beispielhaften Ausführungsform
zeigen.
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9 zeigt
einen Querschnitt eines Hauptteils einer Antennenvorrichtung gemäß einer
fünften beispielhaften
Ausführungsform.
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10 zeigt
Darstellungen, die einen Aufbau einer Antennenvorrichtung gemäß einer
sechsten beispielhaften Ausführungsform
zeigen.
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11A und 11B zeigen
Querschnitte eines Hauptteils einer Antennenvorrichtung gemäß einer
siebenten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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12A und 12B zeigen
Querschnitte eines Hauptteils einer Antennenvorrichtung gemäß einer
achten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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13A und 13B zeigen
Querschnitte eines Hauptteils einer Antennenvorrichtung gemäß einer
neunten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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14 zeigt
eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Antennenvorrichtung.
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Die
Ausführungsformen
der 6 bis 10 sind nicht Teil der beanspruchten
Erfindung und sind nur zur Erläuterung
der Technologie aufgenommen.
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Detaillierte
Beschreibung
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Eine
Antennenvorrichtung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst ein spiralförmiges
erstes Antennenelement, von welchem ein Ende offen ist und das andere
Ende elektrisch mit einem Hochfrequenzschaltkreis innerhalb eines
Datenübertragungsendgerätes verbunden ist.
Die Antennenvorrichtung umfasst auch ein zweites Antennenelement,
wovon beide Enden offen sind und welches isoliert ist und an der äußeren oder
inneren Oberfläche
des ersten Antennenelementes angeordnet ist. Die Impedanzeigenschaften
der Antenne können
durch Ändern
der Position des zweiten Antennenelementes geändert werden. Durch Ändern der
Größen und
Relativpositionen beider Antennenelemente können optimale Impedanzeigenschaften des
Gehäuses,
woran die Antennenelemente montiert sind, einfach realisiert werden.
Die Antenne ist so aufgebaut, dass das zweite Antennenelement isoliert
ist und an der äußeren Oberfläche des
ersten Antennenelementes befestigt ist. Daher können die Positionen beider
Antennenelemente relativ einfach bestimmt werden. Diese Charakteristiken
erlauben eine Realisierung eines Antennenaufbaus, der für eine Massenproduktion
geeignet ist.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein erstes Antennenelement und ein zweites Antennenelement,
von welchen die jeweilige elektrische Länge in einem ersten Frequenzband
und einem zweiten Frequenzband in Resonanz kommt. Das erste Antennenelement
ist mit einer elektrischen Länge
eines Viertels oder einer Hälfte
der Wellenlänge
der ersten Frequenz aufgebaut. Das zweite Antennenelement ist mit
einer elektrischen Länge
einer Hälfte
der Wellenlänge
der zweiten Frequenz aufgebaut. Mit diesem Aufbau kann eine kompakte
Antenne realisiert werden, welche eine gewünschte Übertragung und einen gewünschten
Empfang in dualen Frequenzbändern
erreicht.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat eine Charakteristik mit einem höheren zweiten Frequenzband
als einem ersten Frequenzband, was dadurch realisiert wird, dass
die elektrische Länge
eines zweiten Antennenelementes kürzer als die eines ersten Antennenelementes
festgesetzt wird. Die Länge des
Elementes des zweiten Antennenelementes, welches isoliert ist und
an der Außenoberfläche des spiralförmigen ersten
Antennenelementes befestigt ist, kann ge kürzt werden. Daher kann das
zweite Antennenelement einen höheren
Freiheitsgrad seiner Anordnungsposition erzielen.
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Eine
Antennenvorrichtung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat eine Charakteristik mit einem niedrigeren zweiten Frequenzband
als dem ersten Frequenzband, was dadurch realisiert wird, dass die
elektrische Länge
eines zweiten Antennenelementes länger als die eines ersten Antennenelementes
festgesetzt wird. Wenn die Länge
des Elementes des spiralförmigen
ersten Antennenelementes gekürzt
werden kann, kann die Teilung des Spiralelementes aufgeweitet werden. Daher
kann das erste Frequenzband weiter aufgeweitet werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat einen zweites Antennenelement aus einem leitenden Draht,
welches isoliert ist und an der Außen- oder Innenoberfläche eines
ersten Antennenelements in einer solchen Weise angeordnet ist, dass
der leitende Draht parallel zu der zentralen Achse des spiralförmigen ersten
Antennenelementes ist. Durch Ändern
der Länge
und der Position des Elementes des zweiten Antennenelementes können die
Impedanzeigenschaften der Antennenvorrichtung eingestellt werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein zweites Antennenelement aus einem leitenden Draht,
welches isoliert ist und an der Außen- oder Innenoberfläche eines
ersten Antennenelementes senkrecht zu der zentralen Achse des spiralförmigen ersten
Antennenelementes angeordnet ist. Wenn der Durchmesser des ersten
Antennenelementes groß ist,
kann die Länge
des Elementes des zweiten Antennenelementes weiter ausgedehnt werden,
daher kann das zweite Frequenzband sogar niedriger gesetzt werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein zweites Antennenelement aus einem leitenden Draht,
welches isoliert ist und an der Außen- oder Innenoberfläche eines
ersten Antennenelementes so angeordnet ist, dass er in einem frei
wählbaren
Winkel zu der zentralen Achse des spiralförmigen ersten Antennenelementes
ist. Daher kann der Grad der elektrischen Verbindung zwischen den
ersten und zweiten Antennenelementen merklich geändert werden. Beispielsweise
durch Isolieren und Anordnen des zweiten Antennenelementes an dem
ersten Antennenele ment kann die elektrische Verbindung zwischen
ihnen intensiviert werden, wodurch es möglich ist, mehr Strom zu dem
zweiten Antennenelement fließen
zu lassen.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein zweites Antennenelement aus einer Vielzahl von
leitenden Drähten,
welches isoliert ist und an der Außen- oder Innenoberfläche eines
ersten Antennenelementes so angeordnet ist, dass wenigstens zwei leitende
Drähte
in einem vorbestimmten Winkel miteinander elektronisch verbunden
sind. Die elektrische Länge
des zweiten Antennenelementes kann lang festgesetzt werden. Daher
kann eine Antennenvorrichtung, welche einen breiten einstellbaren
Impedanzbereich erlaubt, realisiert werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein zweites Antennenelement aus einer Vielzahl von
leitenden Drähten,
welches isoliert ist und an der Außen- oder Innenoberfläche eines
ersten Antennenelementes so angeordnet ist, dass wenigstens ein
leitender Draht elektrisch in einem vorbestimmten Winkel mit jedem
einer Vielzahl von leitenden Drähten
an einer Vielzahl von Stellen elektrisch verbunden ist. Ein dualer
Frequenzantennenschaltkreis mit einer hohen Sensitivität in einem
breiteren Band kann realisiert werden, indem "n" leitende
Leitungen als eine Anpassungsschaltung der Antennenschaltung wirken.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein zweites Antennenelement mit einem mäanderförmigen leitenden
Abschnitt. Der leitende Abschnitt ist isoliert und ist an der Außen- oder
Innenoberfläche eines
ersten Antennenelementes angeordnet. Durch Einstellen einer Streukapazität zwischen
Mäanderabschnitten
des Elementes kann die elektrische Länge des zweiten Antennenelementes
ausgedehnt werden. Kurz gesagt, der gleiche Betrag der elektrischen Länge kann
mit einem kürzeren
Antennenelement erzielt werden. Daher kann eine kleinere und leichtere Antennenvorrichtung
erhalten werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform hat ein zweites
Antennenelement aus einer leitenden Platte. Die leitende Platte
ist isoliert und ist an der Außen- oder Innenoberfläche eines
ersten Antennenelementes angeordnet. Durch Ändern der Verdrahtungspositionen
und der Größe der leitenden
Platte ist es möglich,
die leitende Platte an einen Hochfrequenzschaltkreis innerhalb eines
Informationsgerätes
anzupassen.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform hat ein zweites
Antennenelement aus einer leitenden Platte, welche länger als
entweder die Hälfte
des Außen- oder Innenumfangs
des ersten Antennenelementes ist. Die leitende Platte ist isoliert
und ist entlang der äußeren oder
inneren Oberfläche
eines ersten Antennenelementes angeordnet. Das zweite Antennenelement
kann einfach an einer frei gewählten
Position an dem ersten Antennenelement befestigt werden. Daher kann
ein Antennenaufbau erreicht werden, welcher eine einfache Massenproduktion
ermöglicht.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform hat ein zweites
Antennenelement aus einem Ring (hohler runder Zylinder), dessen
Innendurchmesser größer als
der Außendurchmesser eines
ersten Antennenelementes ist oder wobei der Außendurchmesser geringer als
der Innendurchmesser des ersten Antennenelementes ist. Der Ring
ist isoliert und ist an der Außenoberfläche des
ersten Antennenelementes angeordnet. Durch Bewegen des leitenden
Ringes nach oben oder nach unten kann die Impedanz der Antennenvorrichtung
einfach geändert
werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendet eine Vielzahl von zweiten Antennenelementen,
welche an einem ersten Antennenelement angeordnet sind. Eine elektromagnetische
Kopplung zwischen den zweiten Antennenelementen verlängert die
elektrische Länge
und erhöht
die Anzahl von Größenparametern
der Antennenvorrichtung.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat erste und zweite Antennenelemente aus wenigstens einem
der folgenden Materialien; Silber, Kupfer, Berylliumbronze, Phosphorbronze,
Messing, Aluminium, Nickel oder Stahl. Ein geeignetes Metall oder
Metalle wird zu den geforderten Eigenschaften der Antenne ausgewählt, wenn
die Antenne entworfen wird. Zum Beispiel wenn die Abstrahlungscharakteristik
den Schwerpunkt bildet, ist Silber, welches hochleitfähig ist,
ein erwünschtes
Metall. Wenn die Festigkeit die wichtigste Eigenschaft ist, sind
geeignete Metalle Berylliumbronze und Phosphorbronze.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein erstes und ein zweites Antennenelement, das mit
wenigstens einem der folgenden Metalle überzogen ist; Silber, Kupfer,
Berylliumbronze, Phosphorbronze, Messing, Aluminium, Nickel oder
Stahl. Gerade wenn ein gering-leitfähiges Metall oder Metalle für das Antennenelement
verwendet werden, kann es eine Leitfähigkeit, die so hoch wie die
von Silber ist, lediglich durch Überziehen
der Oberfläche
des Antennenelementes mit einem hochleitfähigen Metall wie zum Beispiel
Silber aufrecht erhalten. In diesem Fall wird die Dicke des Überzugs
basierend auf der Frequenz, bei welcher die Antennenvorrichtung
verwendet wird, berechnet. Darüber
hinaus kann eine Verschlechterung der Leitfähigkeit durch Überziehen
der Antennenelemente mit einem korrosionsfreien Metall oder Metallen
verwendet werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat erste und zweite Antennenelemente, von welchen die Querschnitte
etwa rund oder polygonal sind. Wenn ein Draht eines dünnen flachen
Typs für
die Antennenelemente verwendet wird, kann der Durchmesser des spiralförmigen ersten
Antennenelementes ausgedehnt werden, wodurch das Frequenzband verbreitert
wird.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat erste und zweite Antennenelemente, welche voneinander
mittels Harzgießen
isoliert sind. Der gesamte Körper
des ersten Antennenelementes wird mit Harzmaterial vergossen, um
ihn von dem zweiten Antennenelement zu isolieren und um die mechanische Festigkeit
der Antenne gegenüber
solchen Ereignissen wie Fallenlassen eines Mobiltelefons zu erhöhen.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst erste und zweite Antennenelemente, von welchen
wenigstens eines mit einem isolierenden Film an der Oberfläche bedeckt
ist. Dieser Aufbau erlaubt ein Weglassen des Prozesses, um eine
Isolation zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen zur
Verfügung
zu stellen. Gleichzeitig kann der Spalt zwischen dem ersten und
dem zweiten Antennenelement beträchtlich
verengt werden. Daher kann der Grad der elektrischen Kopplung zwischen
den zwei Antennenelementen verbessert werden. Darüber hinaus
kann der Durchmesser des ersten Antennenelementes auf die längste Ausdeh nung
innerhalb des beschränkten
Platzes, der für
die Antenne in einem Mobiltelefon zur Verfügung steht, ausgedehnt werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein erstes Antennenelement, von welchem die Außen- oder
Innenoberfläche
mit Harz vergossen ist, und auf der Oberfläche des Harzes ist ein Muster
des zweiten Antennenelementes durch Metallisieren ausgebildet. Die
Isolation zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen wird
durch Vergießen
des gesamten Körpers
des ersten Antennenelementes mit Harzmaterial realisiert. Durch
dieses Verfahren wird die mechanische Festigkeit der Antenne gegenüber solchen Ereignissen
wie Fallenlassen eines Mobiltelefons erhöht. Weiterhin hat das zweite
Antennenelement eine geringere Positionsstreuung, da das Muster
des zweiten Antennenelementes durch Metallisieren ausgebildet wird.
Daher kann eine Antennenvorrichtung mit geringerer Variationsbreite
der elektrischen Eigenschaften erzielt werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein Muster eines zweiten Antennenelementes, das auf einem
Film oder einem flexiblen dünnen
Harzschicht durch Metallisieren ausgebildet ist, welches sich windet
und an einem spiralförmigen
ersten Antennenelement befestigt ist, während eine Isolation von dem ersten
Antennenelement aufrechterhalten wird. Der Spalt zwischen den ersten
und zweiten Antennenelementen kann durch Ändern der Dicke des Films oder der
flexiblen dünnen
Harzschicht geändert
werden. Gleichzeitig kann, indem man in der Lage ist, die Anbringungsposition
frei wählbar
zu ändern,
die Anordnungsposition des zweiten Antennenelementes flexibel gemäß den Impedanzeigenschaften
des Hochfrequenzschaltkreises eingestellt werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein Muster eines zweiten Antennenelementes, das durch Drucken
einer Leitpaste auf einen Film oder eine flexible dünne Harzschicht
ausgebildet ist, und welches sich windet und an einem spiralförmigen ersten
Antennenelement befestigt ist, während
eine Isolation von dem ersten Antennenelement aufrechterhalten wird.
Druck- und Metallisierungsprozesse sind nicht notwendig, aber eine
Produktion von Antennenvorrichtungen mit niedrigen Kosten ist möglich.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein zweites Antennenelement, das von der Innenoberfläche des
spiralförmigen
ersten Antennenelementes isoliert und an dieser angeordnet ist.
Mit diesem Aufbau kann der Durchmesser des ersten Antennenelementes
durch den Betrag der Dicke des zweiten Antennenelementdrahtes sowie
der Dicke des Spaltes zwischen den ersten und zweiten Antennenelementen
erweitert werden, was notwendig ist, um die zwei Elemente zu isolieren.
Daher ist es möglich,
weiter das Frequenzband zu verbreitern.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat die folgenden drei Antennenelemente:
- 1) ein spiralförmiges
erstes Antennenelement, von welchem ein Ende offen ist und das andere Ende
elektrisch mit einem Hochfrequenzschaltkreis in einem Datenübertragungsendgerät verbunden
ist;
- 2) ein zweites Element, wobei beide Enden offen sind und welches
von der Außen-
oder Innenoberfläche
des ersten Antennenelementes isoliert und daran angeordnet ist;
und
- 3) ein drittes Antennenelement, das so platziert ist, dass es
innerhalb des ersten Antennenelementes gleiten kann. Wenn das dritte
Antennenelement ausgedehnt wird, wird Elektrizität nur an das dritte Element
abgegeben, wenn das dritte Antennenelement abgelegt wird, wird Elektrizität nur an
das erste Antennenelement abgegeben. Größen und Relativpositionen der
ersten und zweiten Antennenelemente können so eingestellt werden,
dass die Impedanzeigenschaften der Antennenvorrichtung, wenn das
dritte Antennenelement ausgedehnt und abgelegt wird, immer gleich innerhalb
des vorbestimmten Frequenzbandes sein können. Daher können hohe
Abstrahlungscharakteristiken erzielt werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat die folgenden drei Antennenelemente:
- 1) ein spiralförmiges
erstes Antennenelement, von welchem ein Ende offen ist und das andere Ende
elektrisch mit einem Hochfrequenzschaltkreis in einem Datenübertragungsendgerät verbunden
ist;
- 2) ein zweites Element, dessen beide Enden offen sind, und welches
von der Außen- oder Innenoberfläche des
ersten Antennenelementes isoliert und daran angeordnet ist; und
- 3) ein drittes Antennenelement, das so platziert ist, dass es
innerhalb des ersten Antennenelementes gleiten kann. Wenn das dritte
Antennenelement ausgedehnt wird, wird Elektrizität nur an die ersten und die
dritten Antennenelemente abgegeben, wenn das dritte Antennenelement
abgelegt wird, wird Elektrizität
nur an die ersten Antenne abgegeben. Der Aufbau in dem Verbindungsabschnitt
zwischen dem Hochfrequenzschaltkreis in dem Informationsendgerät und der
Antennenvorrichtung kann vereinfacht werden. Daher kann ein einfach
herzustellender preisgünstiger
Antennenaufbau erhalten werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat die folgenden drei Antennenelemente:
- 1) ein spiralförmiges
erstes Antennenelement, von welchem ein Ende offen ist und das andere Ende
elektrisch mit einem Hochfrequenzschaltkreis in einem Datenübermittlungsendgerät verbunden
ist;
- 2) ein zweites Element, dessen beide Enden offen sind, und welches
an der Außen- oder Innenoberfläche des
ersten Antennenelementes angeordnet ist, während eine Isolation davon
oder eine Leitfähigkeit
damit aufrechterhalten wird; und
- 3) ein drittes Antennenelement, bei dem die ersten und zweiten
Antennenelemente einstückig
an dem oberen Bereich ausgebildet sind und das so angeordnet ist,
dass es innerhalb des Gehäuses des
Datenübermittlungsendgerätes gleiten
kann. Wenn das dritte Antennenelement ausgedehnt wird, wird die
Elektrizität
nur an das dritte Antennenelement abgegeben, wenn das dritte Antennenelement
abgelegt wird, wird die Elektrizität nur an die erste Antenne
abgegeben. Die elektromagnetische Kopp lung zwischen den ersten,
zweiten und dritten Antennenelementen kann verringert werden, wodurch
der Aufbau der Antenne vereinfacht wird. Darüber hinaus wird die elektrische Länge des
dritten Antennenelementes, wenn es ausgedehnt wird, länger durch
die ersten und zweiten Antennenelemente, welche von dem dritten
Antennenelement isoliert sind und daran vertikal angeordnet sind.
Daher kann der Abstrahlungswiderstand der Antennenvorrichtung intensiviert
werden, wenn die Antenne ausgedehnt wird.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst ein drittes Antennenelement eines Stabtyps. Mit diesem
Aufbau kann die Antenne weiter weg von dem Kopf eines Anwenders
platziert werden, wodurch mögliche
Einflüsse
auf das Gehirn verringert werden. Durch dieses Verfahren kann die
Abstrahlungseffektivität
der Antenne während
der Verwendung verbessert werden.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat ein drittes Antennenelement, welches ein spiralförmiges Element
hat. Für
diesen Aufbau gewinnt das dritte Antennenelement an Flexibilität, wodurch
eine Antenne realisiert werden kann, die bemerkenswert tolerant
gegenüber
Biegespannung ist. Ein Schrumpfen der Länge des dritten Antennenelementes
ist auch möglich.
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Eine
Antennenvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat erste und zweite Antennenelemente, die einstückig in dem
Inneren des Datenübermittlungsendgerätes eingebaut
sind. Dieser Aufbau realisiert ein Mobiltelefon mit einem besseren
Design. Darüber
hinaus wird die mechanische Festigkeit der Antenne gegenüber Einflüssen wie
einem Fallenlassen des Mobiltelefons erhöht.
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Eine
detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird im Folgenden im Hinblick auf die Zeichnungen zur
Verfügung
gestellt.
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Erste beispielhafte
Ausführungsform
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1 zeigt
einen Querschnitt eines Hauptteils einer Antennenvorrichtung gemäß der ersten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Antennenvorrichtung für Mobiltelefone
erlaubt eine gewünschte Übertragung
und einen gewünschten Empfang
der Datenübermittlung
in dualen Frequenzbändern.
In 1 ist ein erstes Antennenelement 1 durch
eine Spiralwindung eines leitenden Drahtes auf einem Kernstab 4 aus
einem Isolierharz ausgebildet. An der unteren Spitze des spiralförmigen ersten
Antennenelementes 1 ist ein metallischer Stopfen 3 aus
Kupfer oder Kupferverbindungen für
eine elektrische Verbindung der unteren Spitze des ersten Antennenelementes
mit einem Hochfrequenzschaltkreis innerhalb des Mobiltelefons vorgesehen.
Ein Ende des spiralförmigen
leitenden Drahtes ist gelötet
und befestigt, um einen Verbindungsabschnitt 6 auszubilden.
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Durch
die elektrische Verbindung des metallischen Stopfens 3 und
deS HochfrequenzschaltkreisES innerhalb des Mobiltelefons werden
Signale zu dem ersten Antennenelement 1 gesendet.
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Ein
zweites Antennenelement 2a besteht aus einem leitenden
Material an der Oberfläche,
welches mit einem isolierenden Material abgedeckt ist. Die elektrische
Länge des
mäanderförmigen zweiten Antennenelementes 2a entspricht
einer Hälfte
der Wellenlänge
einer der Frequenzen. Das zweite Antennenelement ist an der vorbestimmten
Position an dem ersten Antennenelement 1 so angeordnet,
dass es die erwünschten
Impedanzeigenschaften erhält.
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Die
Mäanderform
des zweiten Antennenelementes 2a bedeutet, wie in 2 beschrieben,
eine Form, die durch Winkel von ⎕1 bis ⎕n aufgebaut
ist mit frei wählbaren
Winkeln zwischen 0 und 180 und von L1 bis Ln einer frei wählbaren
Länge.
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Ein
Deckel 5 ist angeordnet, um die gesamten Körper des
ersten und zweiten Antennenelementes 1 und 2a und
einen Teil des metallischen Stopfens 3 zum Zwecke der mechanischen
Festigkeit und der äußeren Erscheinung
ABzudecken. Der Deckel 5 deckt auch den Abschnitt ab, welcher
nicht in dem Gehäuse
des Mobiltelefons abgelegt ist. In der folgenden Beschreibung sind
die oben genannten Komponenten zusammengelegt und als erste Antennenvorrichtung 7 bezeichnet.
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3 ist
einE schematische Darstellung der ersten Antennenvorrichtung 7,
die an einem Gehäuse 12 eines
Mobiltelefons 13 angebracht ist. Die erste Antennenvorrichtung 7 ist
an dem Gehäuse 12,
das aus Isolierharz ausgebildet ist, des Mobiltelefons 13 ange ordnet
und befestigt. Der metallische Stopfen 3 ist mit einem
Schalter 9 innerhalb des Mobiltelefons 13 durch
eine Versorgungsleitung 8 verbunden, und über den
Schalter 9 ist der metallische Stopfen 3 mit einer
ersten Funkverbindung 10, die bei einem Frequenzband A
arbeiten kann, und einer zweiten Funkverbindung 11 verbunden,
die bei einem Frequenzband B arbeiten kann. Dieser Aufbau erlaubt
es dem Mobiltelefon 13 in zwei verschiedenen Frequenzbändern zu
arbeiten.
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Die 4A und 4B zeigen
die Impedanzeigenschaften und VSWR-Eigenschaften der Antenne. Die
Antenne ist als eine duale Frequenzbandantenne von GSM (890 MHz–940 MHz)/PCN
(1710 MHz–1880
MHZ) entworfen. Wie es in 4A gezeigt
ist, wird VSWR < 2
in allen der gewünschten Frequenzen
realisiert, was eine bemerkenswerte Abstrahlungseffektivität zur Verfügung stellt.
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Natürlich erlaubt
der Antennenaufbau dieser Ausführungsform
den anderen dualen Frequenzantennen, die nicht GSM/PCN sind, wie
zum Beispiel AMPS (824 MHz–894
MHz)/PCS (1850 MHz–1990 MHz),
ein VSWR < 2 zu
erreichen.
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Die 5A bis 5D zeigen
Abstrahlungscharakteristiken der Antenne. Die Frequenzen sind bei
890 MHz, 960 MHz, 1719 MHz und 1880 MHz festgesetzt, welche jeweils
Frequenzen an beiden Enden des GSM-Bandes und des PCN-Bandes repräsentieren.
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Die
Abstrahlungseffektivität ⎕ ist –2dB und darüber, wenn
sie von jeder Abstrahlungscharakteristik berechnet wird, woraus
resultiert, dass eine Antennenvorrichtung mit bemerkenswerter Abstrahlungseffektivität erzielt
wird.
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Zweite beispielhafte
Ausführungsform
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6 zeigt
einen Querschnitt der Hauptteile der Antennenvorrichtung der zweiten
beispielhaften Ausführungsform.
Die gleichen Merkmale in der ersten Ausführungsform tragen die gleichen
Bezugszeichen und ihre Erläuterung
wurde weggelassen.
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Der
Aufbau, welcher verschieden von dem der ersten Ausführungsform
ist, ist der Aufbau eines zweiten Antennenelementes 2b,
welches eine zweite Antennenvorrichtung 14 ausbildet. Wie
in 6 gezeigt, ist das zweite Antennenelement 2b mit
drei geraden leitenden Drähten
ausgebildet, die eine isolierende Filmschicht auf ihrer Oberfläche haben.
Die Anordnungsposition des zweiten Antennenelementes 2b wird
an dem ersten Antennenelement 1 so eingestellt, dass die
gewünschten
Impedanzeigenschaften erzielt werden, wodurch eine gute Übertragung und
ein guter Empfang in zwei Frequenzbändern realisiert wird.
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Die
Impedanzeigenschaften der zweiten Antennenvorrichtung 14 können durch Ändern der
Länge jedes
der drei geraden leitenden Drähte
und des Abstandes zwischen ihnen eingestellt werden.
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Dritte beispielhafte Ausführungsform
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7 zeigt
einen Querschnitt der Hauptteile der Antennenvorrichtung der dritten
beispielhaften Ausführungsform.
Die gleichen Merkmale, die in der ersten Ausführungsform erscheinen, tragen
die gleichen Bezugszeichen und ihre Erläuterung wurde weggelassen.
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In
dieser Ausführungsform
ist ein F-förmiges zweites
Antennenelement 2c mit einer isolierenden Filmschicht an
seiner Oberfläche
an einem Teilstück des
spiralförmigen
ersten Antennenelementes 1 angeordnet, wovon erwünschte Impedanzeigenschaften
erzielt werden können.
Mit diesem Aufbau kann eine gute Übertragung und ein guter Empfang
der Information in dualen Frequenzbändern erzielt werden.
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Die
Impedanzeigenschaften der dritten Antennenvorrichtung 15 können durch Ändern der
Länge der
Abschnitte des Elementes 2c' auf
der lateralen Achse oder der Schnittpunkte mit einem Längselement 2c'' eingestellt werden.
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Vierte beispielhafte
Ausführungsform
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8 zeigt
einen Querschnitt der Hauptteile der Antennenvorrichtung der vierten
Ausführungsform.
Die gleichen Merkmale, die in der ersten Ausführungsform erscheinen, tragen
die gleichen Bezugszeichen und ihre Erläuterung wurde weggelassen.
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In
dieser Ausführungsform
ist ein zweites Antennenelement 2d mit einer leitenden
Platte ausgebildet, die eine konzentrische Bogenform als äußeren Rand
des ersten Antennenelementes 1 hat, das in der zweiten
Ausführungsform
gezeigt ist. Das zweite Antennenelement 2d ist an der Position
des Außenrandes
des ersten Antennenelementes 1 angeordnet und befestigt,
wovon gewünschte
Impedanzeigenschaften erzielt werden können. Mit diesem Aufbau ist
eine gute Übertragung
und ein guter Empfang der Information in dualen Frequenzbändern möglich.
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Das
zweite Antennenelement 2d kann einfach angeordnet werden,
wodurch eine preiswerte Produktion einer vierten Antennenvorrichtung 16 realisiert
wird.
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Fünfte beispielhafte
Ausführungsform
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9 zeigt
einen Querschnitt der Antennenvorrichtung der fünften Ausführungsform. Die gleichen Merkmale,
die in der ersten Ausführungsform erscheinen,
tragen die gleichen Bezugszeichen und ihre Erläuterung wurde weggelassen.
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In
dieser Ausführungsform
ist ein ringförmiges
(hohles, rundes, zylinderförmiges)
zweites Antennenelement 2e mit einer isolierenden Filmschicht an
seiner Oberfläche
von oberhalb des spiralförmigen
ersten Antennenelementes 1 zu der Position auf dem ersten
Antennenelement 1 angeordnet, wovon erwünschte Impedanzeigenschaften
erzielt werden können.
Mit diesem Aufbau erzielt eine fünfte
Antennenvorrichtung 17 eine gute Übertragung und einen guten
Empfang der Information in dualen Frequenzbändern.
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In
dieser Ausführungsform
wird der ringförmige
leitende Körper
als das zweite Antennenelement 2e verwendet. Jedoch kann
das zweite Antennenelement 2e durch Metallisieren oder
Drucken eines ringförmigen
Elementmusters auf die Innenseite des Deckels 5 ausgebildet
werden.
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Sechste beispielhafte
Ausführungsform
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10 zeigt
einen Querschnitt der Antennenvorrichtung der sechsten Ausführungsform.
Die gleichen Merkmale, die in der ersten Ausführungsform erscheinen, tragen
die gleichen Bezugszeichen und ihre Erläuterung wurde weggelassen.
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In
dieser Ausführungsform
ist ein zweites Antennenelement 2f durch Aufrollen eines
mäanderförmig metallisierten
Musters 18, das auf einem Film 19 ausgebildet
ist, aufgebaut. Das zweite Antennenelement 2f ist an einer
geeigneten Position auf dem spiralförmigen ersten Antennenelement 1,
das in der ersten Ausführungsform
gezeigt ist, angeordnet und befestigt, um gewünschte Impedanzeigenschaften zu
erhalten. Mit diesem Aufbau wird eine sechste Antennenvorrichtung 20 realisiert,
welche eine gute Übertragung
und einen guten Empfang der Information in dualen Frequenzbändern erzielt.
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Der
Spalt zwischen dem ersten Antennenelement 1 und dem zweiten
Antennenelement 2f wird fest durch die Dicke des Films 19 aufrechterhalten. Daher
ist eine Produktion von besseren Antennen mit einer kleinen geringeren
Variationsbreite der elektrischen Eigenschaften möglich.
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Siebente beispielhafte
Ausführungsform
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Die 11A und 11B zeigen
einen Querschnitt der Antennenvorrichtung der siebenten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform hat der Kernstab 4 in
der ersten Antennenvorrichtung 7 in der ersten Ausführungsform
eine Röhrenform,
und der Deckel 5 der gleichen Ausführungsform hat ein Loch an
dem oberen Bereich. Dieser Aufbau erlaubt es einem stabförmigen dritten
Antennenelement 25 frei nach oben gezogen und nach unten
gedrückt
zu werden. Der metallische Stopfen 3 hat einen Schraubenaufbau
an dem unteren Bereich, welcher in den oberen Bereich des Gehäuses 12 eingeschraubt
ist, um eine elektrische Verbindung mit einem zweiten Versorgungspunkt 26 zu erhalten.
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Ein
drittes Antennenelement 25, dessen oberes Ende offen ist,
hat einen ersten Kontaktpunkt 28 an dem unteren Bereich,
einen zweiten Kontaktpunkt 23 in der Mitte und oben einen
oberen Abschnitt 21 aus einem isolierenden Harz. Neben
diesen drei Punkten ist das dritte Antennenelement 25 mit
Isolierkörpern 22 und 24 beschichtet.
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Der
erste Kontaktpunkt 28 und ein erster Versorgungspunkt 27,
der in dem Gehäuse 12 vorgesehen
ist, sind elektrisch verbunden, und Signale werden an das dritte
Antennenelement 25 gesendet, wenn es, wie in 11B gezeigt, nach oben gezogen wird. Wenn das
dritte Antennenelement 25, wie in 11A gezeigt,
abgelegt wird, wird jeder der ersten und zweiten Versorgungspunkte 27 und 26 elektrisch mit
dem zweiten Kontaktpunkt 23 verbunden. In diesem Fall dient
die erste Antennevorrichtung 7 als eine Antenne.
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Achte beispielhafte
Ausführungsform
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Die 12A und 12B zeigen
einen Querschnitt der Antennenvorrichtung der achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Unterschiede zu der siebenten Ausführungsform
sind folgende. Der einzige Kontaktpunkt an dem dritten Antennenelement 25 ist
der erste Kontaktpunkt 28, der an dem unteren Bereich vorgesehen
ist. Der metallische Stopfen 3 ist elektrisch mit der Versorgungsleitung 8 innerhalb
des Gehäuses 12 verbunden.
Ein Gehäuse 29,
das einstückig
mit dem Gehäuse 12 ausgebildet
ist, hat die Funktion des Deckels 5 und hat ein Loch in
seinem oberen Bereich, das größer als
der Querschnitt des dritten Antennenelementes 25 außer seinem
oberen Abschnitt 21 ist. Das Loch erlaubt es dem dritten
Antennenelement 25 frei nach oben gezogen und abgelegt
zu werden.
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Wenn
das dritte Antennenelement 25, wie in 12B gezeigt, nach oben gezogen wird, werden der
erste Kontaktpunkt 28 und der erste Versorgungspunkt 27 elektrisch
verbunden, und elektrische Signale werden an beide der ersten und
dritten Antennenelemente 1 und 25 gesendet. Wenn
das dritte Antennenelement 25, wie in 12A gezeigt, abgelegt wird, kontaktiert der erste
Versorgungspunkt 27 den isolierenden Körper 24. Daher werden
die Signale nur an das erste Antennenelement 1 und nicht
an das dritte Antennenelement 25 gesendet. In diesem Fall
dient die erste Antennenvorrichtung 7 als eine Antenne.
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Neunte beispielhafte
Ausführungsform
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Die 13A und 13B zeigen
einen Querschnitt der Antennenvorrichtung der neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist die erste Antennenvorrichtung 7 der
ersten Ausführungsform
an dem dritten Antennenelement 25 über dem metallischen Stopfen 3 angeordnet,
um eine Peitschenantenne 30 auszubilden. Oben an dem Gehäuse 12 ist
ein Loch, dessen Durchmesser größer als
der Durchmesser des metallischen Stopfens 3 festgesetzt
ist, so dass die Peitschenantenne 30 frei nach oben gezogen
und abgelegt werden kann. Wenn die Peitschenantenne 30,
wie in 13B gezeigt, nach oben gezogen
wird, kontaktiert der erste Kontaktpunkt 28 elektrisch
den ersten Versorgungspunkt 27. Die elektrischen Signale
werden an das stabförmige
dritte Antennenelement 25 gesendet, weshalb nur das dritte
Antennenelement 25 als eine Antenne dient. Wenn die Peitschenantenne 30,
wie in 13A gezeigt, abgelegt wird,
werden der metallische Stopfen 3 und der erste Versorgungspunkt 27 elektrisch
verbunden. Die elektrischen Signale werden nur an die erste Antennenvorrichtung 7 gesendet,
weshalb die erste Antennenvorrichtung 7 als eine Antenne
dient.
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Wie
beschrieben können
gemäß der vorliegenden
Erfindung Antennen mit einer guten Übertragung und einem guten
Empfang in wenigstens zwei dualen Frequenzbändern mit einfachen Konstruktionen
realisiert werden. Die Antennen erzielen einen breiten Bereich der
Impedanzeinstellung und realisieren eine einfache und kostengünstige Produktion.