EP0795926B1 - Flat, three-dimensional antenna - Google Patents
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- EP0795926B1 EP0795926B1 EP97102472A EP97102472A EP0795926B1 EP 0795926 B1 EP0795926 B1 EP 0795926B1 EP 97102472 A EP97102472 A EP 97102472A EP 97102472 A EP97102472 A EP 97102472A EP 0795926 B1 EP0795926 B1 EP 0795926B1
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- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/2258—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used with computer equipment
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- H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
- H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
- H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
- H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
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- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
Definitions
- An antenna array with patch antennas is described in US Pat. No. 5,309,164. All Antenna elements are arranged in a common vertical plane. The Patch antennas are slotted. The antenna arrangement has two slightly spaced base plates and a resonance structure in the same plane as that Patch antennas, which have the task of improving the angular selectivity.
- EP 0 226 390 A 2 inter alia, an SMA structure with three spaced planes described.
- the controlled element is above a base plate with two sides parts raised.
- FR 2 552 937 shows a microstrip antenna with two structure levels, which is formed by conductor layers and metallizations.
- the object of the invention is to provide a flat, compact three-dimensional antenna, which is suitable for the wireless transmission of digital data in local networks suitable.
- the antenna should have an omnidirectional radiation characteristic as possible and a slight dependence of the adaptation on neighboring external objects to have.
- the antenna is constructed in three levels. Located on a first level a base plate, in a second is a U-shaped slot divider and in a third arranged a resonance structure.
- the slot divider is in the second Level angled in a U-shape, so that a central part and two side legs are formed become.
- the legs of the slot divider are short-circuited to the base plate, see above that a first antenna slot is formed between the base plate and slot divider.
- the resonance structure is through flank elements with the legs of the slot divider short-circuited, so that a second antenna slot between slot splitter and Resonance structure is formed.
- This antenna is extremely compact and radiates mainly through the base plate defined spatial directions (i.e. "horizontal"). Received through the resonance structure the antenna has an extremely wide bandwidth (e.g. 20% to 30%). This can the influence of neighboring surrounding objects can be kept small. The existence of a conductive base plate additionally supports this advantage.
- the antenna is preferably fed by a strip conductor which is in the second Level is guided between the two legs and the slot divider on the middle part contacted.
- the adaptation of the input impedance of the antenna can vary the width and length of the stripline.
- the stripline can e.g. B. the Completely fill in the area between the legs.
- the length of the stripline is preferably less than the length of the legs, so that not by feeding takes up more space than is already used by the antenna. But it is also possible to make the stripline longer (i.e., quasi on the second level lead out of the antenna and z. B. to reduce the width).
- the feeding of the Depending on the embodiment, the antenna can be via a microstrip line or a (through the base plate) coaxial line are made.
- the two legs are each ⁇ / 8 long. At the ends of the legs the slot divider is connected to the base plate.
- the length of the middle section can also be a little bit longer or shorter. Accordingly, the antenna becomes more or less elongated.
- the resonance structure is through (electrically conductive) flank elements on the legs supported the slot divider. If the antenna is in a dielectric medium is embedded, then the mechanical support function is in principle through the dielectric Perceived medium. The flank elements can then be suitable attached metallizations to connect the resonance structure with the Slot divider. In the event that the antenna or at least the resonance structure in In principle, the whole antenna can be air by bending a plate with a suitable one Patterns are made.
- the resonance structure can e.g. B. a gap in the middle have, so that they by two plate-shaped mirror-symmetrical elements is formed. From an electrical point of view, the gap has no meaning, since in the middle the Resonance structure anyway there is a current node.
- a first antenna slot formed between the base plate and slot divider is preferred larger than one formed between the slot divider and the resonance element second antenna slot.
- the length of the second antenna slot can be varied, the bandwidth of the antenna changes accordingly. In extreme cases it is possible to construct an antenna with two separate resonances (dual frequency Fashion). Conversely, the resonances can also be brought very close to one another become, which leads to a narrow bandwidth.
- the antenna according to the invention can be constructed in different ways. It is conceivable, for. B. that the antenna is formed from a stamped or etched sheet and is soldered onto a base plate (e.g. a metallized circuit board) becomes. A dielectric can be present between the first and second levels of the antenna his. So z. B. the slot divider as a conductor structure on the upper side be printed on a suitably thick printed circuit board, the base plate being covered by a Metallization is formed on the back of the substrate.
- the resonance structure in the third level can then e.g. B. like a flat inverted U-profile (plate with two opposite flanks) are executed (the flanks on the Conductor structures are soldered).
- the antenna is formed on a ceramic block.
- the resonance structure is then a metallization on a first (upper) main surface of the ceramic block.
- the slot divider in the second level is e.g. B. represented by a metallization on the narrow side surfaces of the ceramic block.
- the base plate can be formed by a metallization on the second (lower) main surface of the ceramic block or by a metal surface to which the ceramic block is soldered.
- a metallized slot in the ceramic block can be provided between the two main surfaces, in which the strip conductor for feeding the antenna is arranged.
- U. provide an inductance. This is preferred integrated in or in front of the stripline.
- the antenna according to the invention is also well suited for diversity reception. This affects both spatial and angular diversity, sometimes called pattern diversity.
- each of the two antennas is in one Direction particularly sensitive, in which the other is only an extremely small one Has sensitivity.
- the performance of a receiver can be increased (diversity gain). It will z. B. switched from one antenna to the other when the signal of the former becomes too weak. Are the antenna signals additionally against each other out of phase, then the sensitivity pattern can be rotated in space.
- Antenna element can e.g. B. a 3-way space diversity antenna system be built up in a volume of 54x28x5.2 mm3 (which is an extension corresponds to a PCMCIA card).
- the antenna according to the invention is particularly suitable for HIPERLAN applications and handheld cellular phones (including cordless phones).
- the one for such applications The intended frequency ranges are typically over 1 GHz (e.g. 5.2 GHz in the European Telecommunication Standard-HIPERLAN).
- the antenna is also suitable for use in an antenna array because the wide range also allows adaptation in the vicinity of the neighboring antennas.
- the first level is defined by a base plate 1. It can a wall of a metal box or a metallization on a circuit board act.
- the slot divider is on the second level. In principle, it is one U-shaped metal strips with a middle part 2 and two legs 3, 4.
- the length of the middle part 2 is preferably ⁇ / 4, that of the legs 3, 4 ⁇ / 8th
- the slot divider is at the two ends of the legs 3, 4 via two legs 5, 6 short-circuited with the base plate 1.
- a resonance structure on a third level In the present example it is formed by two symmetrical plates 9, 10. These are vertical Side surfaces 12, 13 on the outer sides of the angled legs 3, 4 of the Slotted divider supported. The two plates 9, 10 are separated by a gap 11. From an electrical point of view, this is of no importance since it is located in a power node. How 1, it enables the antenna to be shaped a flat, suitably cut sheet metal shape.
- a strip conductor 7 is provided, which has a leg 8th is connected to a coaxial connector below the base plate 1. Is the base plate formed as a printed circuit board, a further microstrip line can also be connected to the Step in the place of the coaxial connection.
- the stripline fills accordingly required impedance matching the formed between the two legs 3, 4 Area completely out (being only through two gaps 14, 15 from the legs 3, 4 is separated).
- the antenna slot there is an antenna slot between the resonance structure and the slot divider, which is limited in length by the side surfaces 12, 13.
- the length of this Slot can be varied to determine the bandwidth.
- the side faces 12, 13 z. B. the same length as the legs 3, 4, then the antenna slot is the same length as the middle part 2.
- the vertical side surfaces 12, 13 can even around the Be led around the middle part 2.
- the antenna according to the invention is two stacked one on top of the other and angled ⁇ / 2 slots with different slot lengths.
- the impedance matching takes place via the dimensioning of the stripline 7 Starting with the numerical example started above, it has a width of z. B. 11 mm (0.24 ⁇ ) and a depth of z. B. 5.5 mm (0.12 ⁇ ).
- the two legs 3, 4 each a width of e.g. B. 0.75 mm (0.015 ⁇ ).
- the gap 11 is z. B. 1 mm ( ⁇ / 50) wide.
- the entire antenna has a width of z. B. 0.28 ⁇ and a depth of z. B. 0.14 ⁇ .
- the stripline 7 can u. May also be less wide and / or from which by the two Legs 3, 4 run out of the spanned area. In particular, it is for feeding suitable via microstrip line.
- the antenna structure shown in FIG. 1 can be partially or completely embedded in a dielectric medium (of course, by adjusting the dimensions due to the higher relative dielectric constant ⁇ r > 1).
- So z. B. the slot divider (legs 3, 4, middle part 2) and the strip conductor 7 are applied as a conductor track structure on a dielectric substrate (printed circuit board).
- the base plate 1 can be provided as a metallization on the back of the substrate, the legs 5, 6, 8 (in the form of pins) being passed through the substrate.
- the resonance structure can be a continuous rectangular plate, which in turn is electrically connected to the legs 3, 4 via side surfaces 12, 13 and are supported on the substrate at the same time.
- the simplest is a piece of sheet metal cut that cover a surface spanned by the legs 3, 4 capable and with side tabs to form the side surfaces 12, 13 (by right-angled Turn) is equipped.
- the gap 11 is in this embodiment neither necessary nor desirable (mechanical stability).
- a dielectric can also be provided between the second and the third level his. This can e.g. B. by selectively laminating a dielectric material in the desired layer thickness can be achieved.
- the side surfaces 12, 13 can corresponding boundary surfaces of the laminated layer can be applied.
- the plate-shaped resonance structure can on the surface of the laminated layer be printed on.
- a ceramic block 16 is shown schematically in FIG. He has an upper one and a lower major surface 17 and 18 respectively. On the upper main surface 17 is the entire surface a metallization is provided as a resonance structure.
- the lower major surface 18 can also be metallized (so as to form the base plate 1 or the Easy to solder ceramic block to a base plate or a metal box).
- the ceramic block 16 has two short and two long side surfaces 19, 20 or 21, 22.
- the slot divider is formed in that on the side surfaces 19, 21, 20 a continuous strip-like metallization to form a U-shaped circumferential Conductor is provided.
- the above-mentioned conductor track is shaped by a strip Area 25, 26 approximately in the middle between the two main surfaces 17, 18 educated.
- a metallization 24 down to the main surface 18.
- the electrical Connection between the resonance structure and the slot divider is also made produced by a metallization 27 provided on the side surface 19.
- the Side surface 20 is selectively metallized in mirror symmetry to side surface 19. It it is clear that the metallization 24 the leg 6, the metallization 25 the leg 4, the metallization 26 of the middle part 2 and the full-area metallization of the Main surface 17 corresponds to the two plates 9, 10 in FIG. 1.
- a flat, continuous slot 23 is provided. This extends from the side surface 21 to the side surface 22 and is, for. B. completely metallized. Then there is only one of the slots 23 on the side surface for feeding 22 down metallization 32 (see Fig. 3).
- the named Slit can be made in the mold before hardening or by drilling be made. But it is also conceivable that two thin ceramic blocks into one thick are connected, the stripline and possibly also the slot divider is formed between them in a flat design.
- an inductance may be required (from e.g. 1 - 2 nH). Such can be elegantly integrated.
- FIG. 3 shows in exaggerated perspective view of the ceramic block 16 from behind.
- the Slot 23 has a rectangular cross section and thus four inner surfaces 28, 29, 30, 31, which are all metallized.
- Selective metallization 32 (already mentioned) is provided. She contacts the interior of the slot 23.
- the inductance is now generated by the Current is first routed in a loop along the slot edge 34, 35, 36, before it can flow in the passage direction of the slot 23.
- a non-conductive linear region 33 is provided, which is the rear end the slit metallization.
- 3 shows a variant in which the non-conductive region 33 is approximately half the width of the inner surface 28, the whole Width of the inner surface 29 and about half the width of the inner surface 30 of the Separates metallization in the slot.
- the current must therefore be around half the circumference of the slot flow, which generates a corresponding inductance.
- the size of the inductance can can be varied simply by making the length of the non-conductive region 33 suitable is chosen.
- the inductance can also be controlled by a corresponding loop Current are forced on the side surface 22. That means the electricity has to go first flow around the slot a certain amount before it goes into it becomes.
- the antenna becomes smaller at the same frequency. To the same time to optimize the decreasing bandwidth within the physical limits z. B. to increase the length of the upper slot (between the second and third levels). For the preferred applications, however, it is also sufficient in the dielectric Reserve available in the range. It should also be noted that the dielectric conditional losses should not be too large. In air has the invention Antenna namely a very high efficiency of over 90%. They are also ceramic materials known with very favorable tan ⁇ values.
- the antenna is characterized by a wide bandwidth (in air e.g. 20% to 30%) and through a radiation with less or negligibly smaller Power perpendicular to base plate 1.
- Towards the base plate is a good one given omnidirectional characteristics.
- the antenna can be set to a PCMCIA card can be mounted. It is particularly advantageous to have two or more Position antennas of the type described. In this way there can be a diversity reception be realized.
- FIG. 4 shows an example of a U-shaped arrangement of three antenna elements 37, 38, 39 on an extension of a PCMCIA card 40.
- the adjacent antenna elements 37 and 38 or 38 and 39 are at right angles to each other placed.
- the antenna elements 37, 38, 39 (which each z. B. as shown in Fig. 1) as close as possible to the corresponding edge the PCMCIA card 40.
- the two antennas have an angular selectivity that they as a single antenna (or not in a pronounced form).
- the receiver can select the appropriate one Antenna can be switched.
- the antenna signals can also advantageously be combined become. By changing the phase of the signal from one antenna to the other The angle antenna of the other antenna can also be rotated as required.
- the antenna is also suitable as an element for so-called antenna arrays. It will in this case, several individual antennas isolated or appropriately arranged in a network, to achieve a desired radiation / reception characteristic by combining their signals to reach.
- the invention is also suitable for hand-held radio telephones (cordless telephones, GSM cell phones etc.).
- the antenna can be used as compact component can be placed on top of the cell phone in order to achieve the desired radiation characteristics to show. It is even conceivable that the antenna according to the invention can be designed to receive two adjacent frequencies (dual Frequency mode).
- the antenna described has a large number of advantages.
- large bandwidth variability of the bandwidth, good options for impedance-based adaptation, small space requirement, omnidirectional Radiation pattern in one plane and no radiation perpendicular to Level, compatibility with a PCMCIA card (especially as a system several antenna elements) and suitability for diversity reception.
Description
Bei der drahtlosen Kommunikation in lokalen Netzwerken (LAN) treten zu den üblichen Erfordernissen (wie angepasste Eingangsimpedanz, gute Abstrahlcharakteristik, Effizienz) neue Vorgaben hinzu. So ist es z. B. erwünscht, dass die Antenne bzw. ein Diversity-Antennensystem auf einer PCMCIA-Karte Platz hat. Bei kommunikationsfähigen Laptop-Computern sind nämlich horizontale Einsteckschlitze für solche Karten vorgesehen. Ein auf einer PCMCIA-Karte integriertes Antennensystem sollte deshalb in der horizontalen Ebene in alle Richtungen etwa gleich gut abstrahlen. Damit eine Antenne auf einer Karte dieser Art integriert werden kann, darf sie diestandardmässig zugelassene Höhe nicht überschreiten. Es ist deshalb in vielen Frequenzbereichen nicht möglich, eine einfache Monopol-Antenne für die geschilderte Kommunikation einzusetzen.With wireless communication in local area networks (LAN) occur to the usual Requirements (such as adapted input impedance, good radiation characteristics, Efficiency). So it is z. B. desired that the antenna or a Diversity antenna system has space on a PCMCIA card. With communicative Laptop computers are namely horizontal insertion slots for such cards intended. An antenna system integrated on a PCMCIA card should therefore be in Blast approximately equally well in all directions on the horizontal plane. So that one Antenna can be integrated on a card of this type, it is allowed as standard Do not exceed the permitted height. It is therefore in many frequency ranges not possible, a simple monopole antenna for the described communication use.
Es ist bekannt, eine flache dreidimensionale Antenne so zu realisieren, dass in einer ersten Ebene eine Grundplatte und in einer zweiten Ebene ein angesteuertes Element angeordnet sind.It is known to realize a flat three-dimensional antenna in such a way that a base plate on the first level and a controlled element on a second level are arranged.
In der US 5,309,164 wird ein Antennen-Array mit Patch-Antennen beschrieben. Alle Antennen-Elemente sind in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnet. Die Patch-Antennen sind geschlitzt. Die Antennen-Anordnung verfügt über zwei geringfügig beabstandete Grundplatten und eine Resonanzstruktur in derselben Ebene wie die Patch-Antennen, welche die Aufgabe haben, die Winkelselektivität zu verbessern.An antenna array with patch antennas is described in US Pat. No. 5,309,164. All Antenna elements are arranged in a common vertical plane. The Patch antennas are slotted. The antenna arrangement has two slightly spaced base plates and a resonance structure in the same plane as that Patch antennas, which have the task of improving the angular selectivity.
In der EP 0 226 390 A 2 ist u.a. eine SMA-Struktur mit drei beabstandeten Ebenen
beschrieben. Das angesteuerte Element ist über einer Grundplatte mit zwei seitlich
hochgezogenen Teilen angeordnet. Über dem angesteuerten Element ist ein passives
Element zur Vergrösserung der Bandbreite vorgesehen.In EP 0 226 390
Die FR 2 552 937 zeigt eine Mikrostreifenantenne mit zwei Struktur-Ebenen, welche
durch Leiterbahnschichten und Metallisierungen geformt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine flache, kompakte dreidimensionale Antenne anzugeben, welche sich für die drahtlose Übertragung von digitalen Daten in lokalen Netzwerken eignet. Die Antenne soll eine möglichst omnidirektionale Abstrahlcharakteristik und eine geringe Abhängigkeit der Anpassung von benachbarten externen Gegenständen haben.The object of the invention is to provide a flat, compact three-dimensional antenna, which is suitable for the wireless transmission of digital data in local networks suitable. The antenna should have an omnidirectional radiation characteristic as possible and a slight dependence of the adaptation on neighboring external objects to have.
Die erfindungsgemässe Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert.
Demzufolge ist die Antenne in drei Ebenen aufgebaut. In einer ersten Ebene befindet
sich eine Grundplatte, in einer zweiten ist ein U-förmig gebogener Schlitzteiler und in
einer dritten eine Resonanzstruktur angeordnet. Der Schlitzteiler ist in der zweiten
Ebene U-förmig abgewinkelt, so dass ein Mittelteil und zwei seitliche Schenkel gebildet
werden. Die Schenkel des Schlitzteilers sind mit der Grundplatte kurzgeschlossen, so
dass ein erster Antennenschlitz zwischen Grundplatte und Schlitzteiler gebildet wird.
Die Resonanzstruktur ist durch Flankenelemente mit den Schenkeln des Schlitzteilers
kurzgeschlossen, so dass ein zweiter Antennenschlitz zwischen Schlitzteiler und
Resonanzstruktur gebildet wird.The solution according to the invention is defined by the features of
Diese Antenne ist äusserst kompakt und strahlt vorwiegend in die durch die Grundplatte definierten Raumrichtungen (d. h. "horizontal"). Durch die Resonanzstruktur erhält die Antenne eine äusserst grosse Bandbreite (z.B. 20% bis 30%). Dadurch kann der Einfluss von benachbarten Umgebungsgegenständen klein gehalten werden. Die Existenz einer leitenden Grundplatte unterstützt diesen Vorteil zusätzlich. This antenna is extremely compact and radiates mainly through the base plate defined spatial directions (i.e. "horizontal"). Received through the resonance structure the antenna has an extremely wide bandwidth (e.g. 20% to 30%). This can the influence of neighboring surrounding objects can be kept small. The The existence of a conductive base plate additionally supports this advantage.
Vorzugsweise ist die Antenne durch einen Streifenleiter gespeist, welcher in der zweiten Ebene zwischen die beiden Schenkel geführt ist und den Schlitzteiler am Mittelteil kontaktiert. Die Anpassung der Eingangsimpedanz der Antenne kann durch Variieren der Breite und der Länge des Streifenleiters erfolgen. Der Streifenleiter kann z. B. den Bereich zwischen den Schenkeln vollständig ausfüllen. Die Länge des Streifenleiters ist vorzugsweise kleiner als die Länge der Schenkel, so dass durch die Speisung nicht mehr Platz beansprucht wird, als von der Antenne ohnehin gebraucht wird. Es ist aber auch möglich, den Streifenleiter länger zu machen (d. h. quasi in der zweiten Ebene aus der Antenne herauszuführen und z. B. die Breite zu reduzieren). Die Speisung der Antenne kann je nach Ausführungsform über einen Mikrostreifenleiter oder eine (durch die Grundplatte hindurchgeführte) Koaxialleitung vorgenommen werden. The antenna is preferably fed by a strip conductor which is in the second Level is guided between the two legs and the slot divider on the middle part contacted. The adaptation of the input impedance of the antenna can vary the width and length of the stripline. The stripline can e.g. B. the Completely fill in the area between the legs. The length of the stripline is preferably less than the length of the legs, so that not by feeding takes up more space than is already used by the antenna. But it is also possible to make the stripline longer (i.e., quasi on the second level lead out of the antenna and z. B. to reduce the width). The feeding of the Depending on the embodiment, the antenna can be via a microstrip line or a (through the base plate) coaxial line are made.
Der Mittelteil des Schlitzteilers hat z. B. die Länge λ/4 (λ = Wellenlänge bei der Resonanzfrequenz). Die beiden Schenkel sind dann je λ/8 lang. An den Enden der Schenkel ist der Schlitzteiler mit der Grundplatte verbunden. Die Länge des Mittelteils kann auch etwas länger oder kürzer sein. Entsprechend wird die Antenne mehr oder weniger länglich.The middle part of the slot divider has z. B. the length λ / 4 (λ = wavelength at the resonance frequency). The two legs are each λ / 8 long. At the ends of the legs the slot divider is connected to the base plate. The length of the middle section can also be a little bit longer or shorter. Accordingly, the antenna becomes more or less elongated.
Die Resonanzstruktur ist durch (elektrisch leitende) Flankenelemente auf den Schenkeln des Schlitzteilers abgestützt. Wenn die Antenne in einem dielektrischen Medium eingebettet ist, dann wird die mechanische Abstützfunktion im Prinzip durch das dielektrische Medium wahrgenommen. Die Flankenelemente können dann geeignet angebrachte Metallisierungen sein zum Verbinden der Resonanzstruktur mit dem Schlitzteiler. Für den Fall, dass die Antenne oder zumindest die Resonanzstruktur in Luft sein soll, kann die ganze Antenne im Prinzip durch Biegen einer Platte mit geeignetem Schnittmuster erfolgen. Die Resonanzstruktur kann z. B. in der Mitte einen Spalt aufweisen, so dass sie durch zwei plattenförmige spiegelsymmetrische Elemente gebildet wird. Der Spalt hat elektrisch betrachtet keine Bedeutung, da in der Mitte der Resonanzstruktur ohnehin ein Stromknoten vorhanden ist.The resonance structure is through (electrically conductive) flank elements on the legs supported the slot divider. If the antenna is in a dielectric medium is embedded, then the mechanical support function is in principle through the dielectric Perceived medium. The flank elements can then be suitable attached metallizations to connect the resonance structure with the Slot divider. In the event that the antenna or at least the resonance structure in In principle, the whole antenna can be air by bending a plate with a suitable one Patterns are made. The resonance structure can e.g. B. a gap in the middle have, so that they by two plate-shaped mirror-symmetrical elements is formed. From an electrical point of view, the gap has no meaning, since in the middle the Resonance structure anyway there is a current node.
Vorzugsweise ist ein zwischen Grundplatte und Schlitzteiler gebildeter erster Antennenschlitz grösser als ein zwischen Schlitzteiler und Resonanzelement gebildeter zweiter Antennenschlitz. Die Länge des zweiten Antennenschlitzes kann variiert werden, wobei die Bandbreite der Antenne entsprechend ändert. Im Extremfall ist es möglich, eine Antenne mit zwei getrennten Resonanzen zu konstruieren (Dual Frequency Mode). Umgekehrt können die Resonanzen auch sehr nahe zueinander gebracht werden, was zu einer schmalen Bandbreite führt.A first antenna slot formed between the base plate and slot divider is preferred larger than one formed between the slot divider and the resonance element second antenna slot. The length of the second antenna slot can be varied, the bandwidth of the antenna changes accordingly. In extreme cases it is possible to construct an antenna with two separate resonances (dual frequency Fashion). Conversely, the resonances can also be brought very close to one another become, which leads to a narrow bandwidth.
Die erfindungsgemässe Antenne kann in unterschiedlicher Weise aufgebaut sein. Denkbar ist z. B., dass die Antenne aus einem gestanzten oder geätzten Blech geformt wird und auf eine Grundplatte (z. B. eine metallisierte Leiterplatte) aufgelötet wird. Zwischen der ersten und zweiten Ebene der Antenne kann ein Dielektrikum vorhanden sein. So kann z. B. der Schlitzteiler als Leiterbahnstruktur auf die obere Seite einer geeignet dicken Leiterplatte aufgedruckt sein, wobei die Grundplatte durch eine Metallisierung auf der Rückseite des Substrats gebildet wird. Die Resonanzstruktur in der dritten Ebene kann dann z. B. wie ein flaches umgekehrtes U-Profil (Platte mit zwei endseitig gegenüberliegenden Flanken) ausgeführt sein (wobei die Flanken auf die Leiterbahnstrukturen gelötet sind).The antenna according to the invention can be constructed in different ways. It is conceivable, for. B. that the antenna is formed from a stamped or etched sheet and is soldered onto a base plate (e.g. a metallized circuit board) becomes. A dielectric can be present between the first and second levels of the antenna his. So z. B. the slot divider as a conductor structure on the upper side be printed on a suitably thick printed circuit board, the base plate being covered by a Metallization is formed on the back of the substrate. The resonance structure in the third level can then e.g. B. like a flat inverted U-profile (plate with two opposite flanks) are executed (the flanks on the Conductor structures are soldered).
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Antenne auf einem Keramikblock ausgebildet. Die Resonanzstruktur ist dann eine Metallisierung auf einer ersten (oberen) Hauptfläche des Keramikblocks. Der Schlitzteiler in der zweiten Ebene wird z. B. durch eine Metallisierung auf den schmalen Seitenflächen des Keramikblocks dargestellt. Die Grundplatte kann durch eine Metallisierung auf der zweiten (unteren) Hauptfläche des Keramikblocks oder durch eine Metallfläche gebildet sein, auf welche der Keramikblock gelötet wird. Zwischen den beiden Hauptflächen kann ein metallisierter Schlitz im Keramikblock vorgesehen sein, in welchem der Streifenleiter zur Speisung der Antenne angeordnet ist. Eine derart aufgebaute Antenne ist nicht nur äusserst kompakt (wegen der relativen Dielektrizitätskonstante εr > 1), sondern auch sehr robust. Sie kann wie ein sonstiges elektronisches Bauteil (SMD = Surface Mounted Device) gehandhabt und aufgelötet werden. Aufgrund der Kleinheit der Antenne wird auch die Beschädigungsgefahr vermieden (keine aus dem Gehäuse vorstehende Antenne).According to a particularly preferred embodiment, the antenna is formed on a ceramic block. The resonance structure is then a metallization on a first (upper) main surface of the ceramic block. The slot divider in the second level is e.g. B. represented by a metallization on the narrow side surfaces of the ceramic block. The base plate can be formed by a metallization on the second (lower) main surface of the ceramic block or by a metal surface to which the ceramic block is soldered. A metallized slot in the ceramic block can be provided between the two main surfaces, in which the strip conductor for feeding the antenna is arranged. Such an antenna is not only extremely compact (due to the relative dielectric constant ε r > 1), but also very robust. It can be handled and soldered on like any other electronic component (SMD = Surface Mounted Device). Due to the small size of the antenna, the risk of damage is also avoided (no antenna protruding from the housing).
Zur Anpassung der Antenne ist u. U. eine Induktivität vorzusehen. Diese wird vorzugsweise im bzw. vor dem Streifenleiter integriert.To adjust the antenna is u. U. provide an inductance. This is preferred integrated in or in front of the stripline.
Die erfindungsgemässe Antenne eignet sich auch gut für den Diversity-Empfang. Dies betrifft sowohl Raum- als auch Winkeldiversity, manchmal auch Patterndiversity genannt.The antenna according to the invention is also well suited for diversity reception. This affects both spatial and angular diversity, sometimes called pattern diversity.
Bemerkenswerterweise wird durch unmittelbares Nebeneinanderstellen eine sektorisierende Winkeldiversity erzielt. Das heisst, jede der beiden Antennen ist in einer Richtung besonders empfindlich, in welcher die andere nur eine äusserst geringe Empfindlichkeit hat. Durch Schalten oder Kombinieren der beiden Antennenspeisungen kann die Performance eines Empfängers erhöht werden (Diversity gain). Es wird z. B. von der einen Antenne auf die andere umgeschaltet, wenn das Signal der erstgenannten zu schwach wird. Werden die Antennensignale zusätzlich gegeneinander phasenverschoben, dann kann das Empfindlichkeitspattern im Raum gedreht werden.Remarkably, by juxtapositioning it becomes a sectoral one Achieved angular diversity. This means that each of the two antennas is in one Direction particularly sensitive, in which the other is only an extremely small one Has sensitivity. By switching or combining the two antenna feeds the performance of a receiver can be increased (diversity gain). It will z. B. switched from one antenna to the other when the signal of the former becomes too weak. Are the antenna signals additionally against each other out of phase, then the sensitivity pattern can be rotated in space.
Zur Erreichung von Raumdiversity können mehrere Antennen in einem gewissen Abstand (z. B. λ/3 bis λ/2) nebeneinander gesetzt werden. Mit dem nachfolgend beschriebenen Antennenelement kann z. B. ein 3-fach-Raumdiversity-Antennensystem aufgebaut werden, das in einem Volumen von 54x28x5.2 mm3 (welches einer Verlängerung einer PCMCIA-Karte entspricht) gepackt werden.To achieve space diversity, multiple antennas can be spaced apart (e.g. λ / 3 to λ / 2) can be set next to each other. With the one described below Antenna element can e.g. B. a 3-way space diversity antenna system be built up in a volume of 54x28x5.2 mm3 (which is an extension corresponds to a PCMCIA card).
Die erfindungsgemässe Antenne eignet sich vorzüglich für HIPERLAN-Anwendungen und Handfunktelefone (einschliesslich schnurloser Telefone). Die für solche Anwendungen vorgesehenen Frequenzbereiche liegen typischerweise über 1 GHz (z. B. bei 5.2 GHz im European Telecommunication Standard-HIPERLAN).The antenna according to the invention is particularly suitable for HIPERLAN applications and handheld cellular phones (including cordless phones). The one for such applications The intended frequency ranges are typically over 1 GHz (e.g. 5.2 GHz in the European Telecommunication Standard-HIPERLAN).
Die Antenne eignet sich ausserdem zur Anwendung in einem Antennenarray, da die grosse Bandbreite auch im Umfeld der Nachbarantennen eine Anpassung erlaubt.The antenna is also suitable for use in an antenna array because the wide range also allows adaptation in the vicinity of the neighboring antennas.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche.Further advantageous embodiments and combinations of features result from the following detailed description and the entirety of the claims.
Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- Eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemässen Antenne in Luft;
- Fig. 2
- eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemässen Antenne auf einem Keramikblock;
- Fig. 3
- eine schematische perspektivische Darstellung der Ausführungsform gemäss Fig. 2 von hinten gesehen;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung eines Antennensystems zur Erzielung eines Diversity-Empfangs.
- Fig. 1
- A schematic perspective view of an antenna according to the invention in air;
- Fig. 2
- is a schematic perspective view of an antenna according to the invention on a ceramic block;
- Fig. 3
- is a schematic perspective view of the embodiment of FIG 2 seen from behind.
- Fig. 4
- is a schematic representation of an antenna system to achieve diversity reception.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In principle, the same parts are provided with the same reference symbols in the figures.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Antenne in Luft. Sie ist in drei Ebenen bzw.
Schichten aufgebaut. Die erste Ebene wird durch eine Grundplatte 1 definiert. Es kann
sich um eine Wand einer Metallbox oder eine Metallisierung auf einer Leiterplatte
handeln.1 shows an antenna according to the invention in air. It is in three levels or
Layers built up. The first level is defined by a
In der zweiten Ebene befindet sich der Schlitzteiler. Es handelt sich im Prinzip um einen
U-förmigen Metallstreifen mit einem Mittelteil 2 und zwei Schenkeln 3, 4. Die
Länge des Mittelteils 2 beträgt vorzugsweise λ/4, diejenige der Schenkel 3, 4 beträgt
λ/8. Der Schlitzteiler ist an den beiden Enden der Schenkel 3, 4 über zwei Beine 5, 6
mit der Grundplatte 1 kurzgeschlossen.The slot divider is on the second level. In principle, it is one
U-shaped metal strips with a
In einer dritten Ebene befindet sich eine Resonanzstruktur. Im vorliegenden Beispiel
wird diese durch zwei symmetrische Platten 9, 10 gebildet. Diese sind durch vertikale
Seitenflächen 12, 13 an den Aussenseiten der abgewinkelten Schenkel 3, 4 des
Schlitzteilers abgestützt. Die beiden Platten 9, 10 sind durch einen Spalt 11 getrennt.
Elektrisch gesehen hat dieser keine Bedeutung, da er in einem Stromknoten liegt. Wie
leicht aus Fig. 1 zu erkennen ist, ermöglicht er dagegen das Formen der Antenne aus
einer ebenen, geeignet geschnittenen Blechform. There is a resonance structure on a third level. In the present example
it is formed by two
Zur Speisung der Antenne ist z. B. ein Streifenleiter 7 vorgesehen, der über ein Bein 8
mit einem Koaxialanschluss unterhalb der Grundplatte 1 verbunden ist. Ist die Grundplatte
als Leiterplatte ausgebildet, so kann auch eine weitere Mikrostreifenleitung an die
Stelle des Koaxialanschlusses treten. Der Streifenleiter füllt entsprechend der
erforderlichen Impedanzanpassung den zwischen den beiden Schenkeln 3, 4 gebildeten
Bereich vollständig aus (wobei er nur durch zwei Spalte 14, 15 von den Schenkeln
3, 4 getrennt ist).For feeding the antenna, for. B. a
Zur Dimensionierung ist folgendes zu sagen:
Zwischen der Resonanzstruktur und dem Schlitzteiler ist ein Antennenschlitz vorhanden,
der in der Länge durch die Seitenflächen 12, 13 begrenzt ist. Die Länge dieses
Schlitzes kann variiert werden, um die Bandbreite festzulegen. Sind die Seitenflächen
12, 13 z. B. gleich lang wie die Schenkel 3, 4, dann ist derAntennenschlitz gleich lang
wie der Mittelteil 2. Im Prinzip können die vertikalen Seitenflächen 12, 13 sogar um die
Ecke herum auf den Mittelteil 2 geführt sein. Umgekehrt können sie auch nur einen
kleinen Teil der Schenkel 3, 4 beanspruchen und nahe bei den Enden bzw. Beinen 5, 6
plaziert sein. Entsprechend wäre dann der obere Antennenschlitz etwa gleich gross wie
der untere Antennenschlitz zwischen Schlitzteiler und Grundplatte 1.There is an antenna slot between the resonance structure and the slot divider,
which is limited in length by the side surfaces 12, 13. The length of this
Slot can be varied to determine the bandwidth. Are the side faces
12, 13 z. B. the same length as the
Im Prinzip handelt es sich bei der erfindungsgemässen Antenne um zwei aufeinandergestapelte und abgewinkelte λ/2-Schlitze mit unterschiedlichen Schlitzlängen.In principle, the antenna according to the invention is two stacked one on top of the other and angled λ / 2 slots with different slot lengths.
Die Impedanzanpassung erfolgt über die Dimensionierung des Streifenleiters 7. Beim
oben angefangenen Zahlenbeispiel anknüpfend hat er eine Breite von z. B. 11 mm
(0.24 λ) und eine Tiefe von z. B. 5.5 mm (0.12λ). Die beiden Schenkel 3, 4 haben je
eine Breite von z. B. 0.75 mm (0.015 λ). Der Spalt 11 ist z. B. 1 mm (λ/50) breit. Die
gesamte Antenne hat eine Breite von z. B. 0.28 λ und eine Tiefe von z. B. 0.14 λ.The impedance matching takes place via the dimensioning of the
Der Streifenleiter 7 kann u. U. auch weniger breit sein und/oder aus dem durch die beiden
Schenkel 3, 4 aufgespannten Bereich herauslaufen. Insbesondere ist er zur Speisung
via Mikrostreifenleiter geeignet.The
Der in Fig. 1 gezeigte Antennenaufbau kann teilweise oder ganz in ein dielektrisches
Medium eingebettet werden (selbstverständlich unter Anpassung der Dimensionierung
aufgrund der höheren relativen Dielektrizitätskonstante εr > 1). So können z. B. der
Schlitzteiler (Schenkel 3, 4, Mittelteil 2) und der Streifenleiter 7 als Leiterbahnstruktur
auf ein dielektrisches Substrat aufgebracht werden (Printplatte). Die Grundplatte 1
kann als Metallisierung auf der Rückseite des Substrats vorgesehen sein, wobei die
Beine 5, 6, 8 (in Form von Stiften) durch das Substrat hindurchgeführt sind.The antenna structure shown in FIG. 1 can be partially or completely embedded in a dielectric medium (of course, by adjusting the dimensions due to the higher relative dielectric constant ε r > 1). So z. B. the slot divider (
Die Resonanzstruktur kann in diesem Fall eine durchgehende rechteckige Platte sein,
welche wiederum über Seitenflächen 12, 13 mit den Schenkeln 3, 4 elektrisch verbunden
und gleichzeitig auf dem Substrat abgestützt sind. Am einfachsten wird ein Blechstück
geschnitten, das eine durch die Schenkel 3, 4 aufgespannte Fläche abzudecken
vermag und mit seitlichen Laschen zur Bildung der Seitenflächen 12, 13 (durch rechtwinkliges
Abbiegen) ausgestattet ist. Der Spalt 11 ist bei dieser Ausführungsform
weder nötig noch erwünscht (mechanische Stabilität).In this case, the resonance structure can be a continuous rectangular plate,
which in turn is electrically connected to the
Auch zwischen der zweiten und der dritten Ebene kann ein Dielektrikum vorgesehen sein. Dies kann z. B. durch selektives Auflaminieren eines dielektrischen Materials in der gewünschten Schichtdicke erreicht werden. Die Seitenflächen 12, 13 können an entsprechenden Begrenzungsflächen der auflaminierten Schicht aufgebracht sein. Die plattenförmige Resonanzstruktur kann auf die Oberfläche der auflaminierten Schicht aufgedruckt werden.A dielectric can also be provided between the second and the third level his. This can e.g. B. by selectively laminating a dielectric material in the desired layer thickness can be achieved. The side surfaces 12, 13 can corresponding boundary surfaces of the laminated layer can be applied. The plate-shaped resonance structure can on the surface of the laminated layer be printed on.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform soll anhand der Fig. 2 und 3 erläutert
werden. In Fig. 2 ist schematisch ein Keramikblock 16 dargestellt. Er weist eine obere
und eine untere Hauptfläche 17 bzw. 18 auf. Auf der oberen Hauptfläche 17 ist ganzflächig
eine Metallisierung als Resonanzstruktur vorgesehen. Die untere Hauptfläche
18 kann ebenfalls metallisiert sein (um so z. B. die Grundplatte 1 zu bilden oder den
Keramikblock einfach auf eine Grundplatte oder eine Metallbox löten zu können).A particularly preferred embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 and 3
become. A
Der Keramikblock 16 verfügt über zwei kurze und zwei lange Seitenflächen 19, 20
bzw. 21, 22. Der Schlitzteiler wird dadurch gebildet, dass auf den Seitenflächen 19, 21,
20 eine durchgehende streifenartige Metallisierung zur Bildung einer U-förmig umlaufenden
Leiterbahn vorgesehen ist. Die genannte Leiterbahn wird durch einen streifenförmigen
Bereich 25, 26 etwa in der Mitte zwischen den beiden Hauptflächen 17, 18
gebildet. Am hinteren Ende (gemäss der in Fig. 2 gewählten Darstellung) der Seitenfläche
19 ist eine Metallisierung 24 nach unten zur Hauptfläche 18 geführt. Die elektrische
Verbindung zwischen der Resonanzstruktur und dem Schlitzteiler wird ebenfalls
durch eine auf der Seitenfläche 19 angebrachte Metallisierung 27 hergestellt. Die
Seitenfläche 20 ist spiegelsymmetrisch zur Seitenfläche 19 selektiv metallisiert. Es
leuchtet ein, dass die Metallisierung 24 dem Bein 6, die Metallisierung 25 dem Schenkel
4, die Metallisierung 26 dem Mittelteil 2 und die ganzflächige Metallisierung der
Hauptfläche 17 den beiden Platten 9, 10 in Fig. 1 entspricht.The
Was bis jetzt noch fehlt, ist eine dem Streifenleiter 7 entsprechende Metallisierung. Zu
diesem Zweck ist nun aber ein flacher, durchgehender Schlitz 23 vorgesehen. Dieser
erstreckt sich von der Seitenfläche 21 zur Seitenfläche 22 und ist z. B. vollständig
metallisiert. Zur Speisung ist dann nur noch eine vom Schlitz 23 auf der Seitenfläche
22 nach unten geführte Metallisierung 32 (siehe Fig. 3) vorzusehen. Der genannte
Schlitz kann schon in der Form vor dem Härten angebracht werden oder durch Bohren
hergestellt sein. Denkbar ist aber auch, dass zwei dünne Keramikblöcke zu einem
dicken verbunden werden, wobei der Streifenleiter und eventuell auch der Schlitzteiler
in einer flachen Ausführung zwischen ihnen ausgebildet ist.What is still missing is a metallization corresponding to the
Um den Eingangswiderstand auf 50 Ω zu bringen, kann es erforderlich sein, eine Induktivität
(von z. B. 1 - 2 nH) vorzusehen. Eine solche lässt sich elegant integrieren.
Eine mögliche Variante soll anhand der Fig. 3 erläutert werden. Diese Figur zeigt in
überzeichneter perspektivischer Darstellung den Keramikblock 16 von hinten. Der
Schlitz 23 hat einen rechteckigen Querschnitt und somit vier Innenflächen 28, 29, 30,
31, welche alle metallisiert sind. Zur Speisung ist nun auf der Seitenfläche 22 die
(bereits erwähnte) selektive Metallisierung 32 vorgesehen. Sie kontaktiert den Innenbereich
des Schlitzes 23. Die Induktivität wird nun dadurch erzeugt, dass der
Strom zunächst entlang des Schlitzrandes 34, 35, 36 in einer Schleife geführt wird,
bevor er in Durchgangsrichtung des Schlitzes 23 fliessen kann. Um dies zu erreichen,
ist ein nicht leitender linienförmiger Bereich 33 vorgesehen, welcher das hintere Ende
der Schlitzmetallisierung abtrennt. In Fig. 3 ist eine Variante dargestellt, bei welcher
der nicht leitende Bereich 33 etwa die halbe Breite der Innenfläche 28, die ganze
Breite der Innenfläche 29 und etwa die halbe Breite der Innenfläche 30 von der
Metallisierung im Schlitz abtrennt. Der Strom muss also um den halben Schlitzumfang
fliessen, was eine entsprechende Induktivität erzeugt. Die Grösse der Induktivität kann
einfach dadurch variiert werden, dass die Länge des nicht leitenden Bereichs 33 geeignet
gewählt wird.To bring the input resistance up to 50 Ω, an inductance may be required
(from e.g. 1 - 2 nH). Such can be elegantly integrated.
A possible variant will be explained with reference to FIG. 3. This figure shows in
exaggerated perspective view of the
Im Prinzip kann die Induktivität auch durch eine entsprechende Schleifenführung des
Stroms auf der Seitenfläche 22 erzwungen werden. Das heisst, der Strom muss zuerst
um ein bestimmtes Mass um den Schlitz herum fliessen, bevor er in ihn hineingeführt
wird.In principle, the inductance can also be controlled by a corresponding loop
Current are forced on the
Im Dielektrikum wird die Antenne bei gleicher Frequenz kleiner. Um die gleichzeitig kleiner werdende Bandbreite innerhalb der physikalischen Limiten zu optimieren, ist z. B. die Länge des oberen Schlitzes (zwischen zweiter und dritter Ebene) zu vergrössern. Für die bevorzugten Anwendungen ist aber auch im Dielektrikum genügend Reserve in der Bandbreite vorhanden. Zu beachten ist weiter, dass die durch das Dielektrikum bedingten Verluste nicht allzu gross sein sollen. In Luft hat die erfindungsgemässe Antenne nämlich eine sehr hohe Effizienz von über 90%. Es sind auch Keramikmaterialien mit sehr günstigen tanδ-Werten bekannt.In the dielectric, the antenna becomes smaller at the same frequency. To the same time to optimize the decreasing bandwidth within the physical limits z. B. to increase the length of the upper slot (between the second and third levels). For the preferred applications, however, it is also sufficient in the dielectric Reserve available in the range. It should also be noted that the dielectric conditional losses should not be too large. In air has the invention Antenna namely a very high efficiency of over 90%. They are also ceramic materials known with very favorable tanδ values.
Ganz allgemein zeichnet sich die Antenne durch eine grosse Bandbreite (in Luft z. B.
20% bis 30%) und durch eine Abstrahlung mit geringer bzw. vernachlässigbar kleiner
Leistung senkrecht zur Grundplatte 1 aus. In Richtung der Grundplatte ist eine gute
omnidirektionale Charakteristik gegeben.In general, the antenna is characterized by a wide bandwidth (in air e.g.
20% to 30%) and through a radiation with less or negligibly smaller
Power perpendicular to
Eine wichtige Anwendung der erfindungsgemässen Antenne liegt im Bereich von drahtlosen LANs (z. B. HIPERLAN). Für diese Anwendung kann die Antenne auf eine PCMCIA-Karte montiert werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, zwei oder mehr Antennen der beschriebenen Art zu positionieren. Es kann auf diese Weise ein Diversity-Empfang verwirklicht werden.An important application of the antenna according to the invention is in the range of wireless LANs (e.g. HIPERLAN). For this application, the antenna can be set to a PCMCIA card can be mounted. It is particularly advantageous to have two or more Position antennas of the type described. In this way there can be a diversity reception be realized.
Zur Erreichung von Raumdiversity werden mehrere Antennenelemente in einem gewissen Abstand (λ/3 bis λ/2) nebeneinander plaziert. (Ein Raumdiversity-Effekt stellt sich selbst dann ein, wenn sich die Antennen berühren.) Eine beispielhafte Anordnung von drei Antennen im Abstand 0.4λ zeigt, dass sich die Antennen relativ wenig gegenseitig beeinflussen, d. h. dass jede Antenne ihr omnidirektionales Verhalten weitgehend beibehält. Die von den verschiedenen Antennen empfangenen Signale sind verhältnismässig unabhängig voneinander. In der erwähnten beispielhaften Anordnung konnte das Antennensystem in ein Volumen von 54x28x5.2 mm3 (welches einer Verlängerung einer PCMCIA-Karte entspricht) gepackt werden.To achieve space diversity, multiple antenna elements are combined in one Distance (λ / 3 to λ / 2) placed next to each other. (A space diversity effect poses itself even when the antennas touch.) An exemplary arrangement of three antennas at a distance of 0.4λ shows that the antennas are relatively little mutual influence, d. H. that each antenna largely behaves omnidirectionally maintains. The signals received by the different antennas are proportional independently of each other. In the exemplary arrangement mentioned could the antenna system in a volume of 54x28x5.2 mm3 (which an extension corresponds to a PCMCIA card).
Fig. 4 zeigt beispielhaft eine U-förmige Anordnung von drei Antennenelementen 37,
38, 39 auf einer Verlängerung einer PCMCIA-Karte 40. Die benachbarten Antennenelemente
37 und 38 bzw. 38 und 39 sind jeweils im rechten Winkel zueinander
plaziert. Aus Platzgründen werden die Antennenelemente 37, 38, 39 (welche jeweils
z. B. wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildet sind) möglichst nahe am entsprechenden Rand
der PCMCIA-Karte 40 angeordnet.4 shows an example of a U-shaped arrangement of three
Zur Erzielung von Winkeldiversity können zwei Antennen mit den Schmalseiten (d. h. den abgewinkelten Schenkeln) unmittelbar nebeneinander aufgebaut werden.To achieve angular diversity, two antennas with the narrow sides (i.e. the angled legs) directly next to each other.
In dieser Anordnung weisen die beiden Antennen eine Winkelselektivität auf, die sie als Einzelantenne nicht (resp. nicht in ausgeprägter Form) haben. Je nachdem, aus welcher Richtung ein starkes Signal einfällt, kann der Empfänger auf die geeignete Antenne geschaltet werden. Die Antennensignale können auch vorteilhaft kombiniert werden. Durch Phasendrehung des Signals der einen Antenne gegenüber demjenigen der anderen Antenne kann die Winkelselektivität je nach Bedarf auch gedreht werden.In this arrangement, the two antennas have an angular selectivity that they as a single antenna (or not in a pronounced form). Depending on Which direction a strong signal comes in, the receiver can select the appropriate one Antenna can be switched. The antenna signals can also advantageously be combined become. By changing the phase of the signal from one antenna to the other The angle antenna of the other antenna can also be rotated as required.
Die Antenne eignet sich auch als Element für sogenannte Antennenarrays. Es werden in diesem Fall mehrere Einzelantennen isoliert oder im Verbund zweckmässig angeordnet, um durch Kombination ihrer Signale eine gewünschte Abstrahl-/Empfangscharakteristik zu erreichen.The antenna is also suitable as an element for so-called antenna arrays. It will in this case, several individual antennas isolated or appropriately arranged in a network, to achieve a desired radiation / reception characteristic by combining their signals to reach.
Geeignet ist die Erfindung aber auch für Handfunktelefone (schnurlose Telefone, GSM-Handies etc.). Insbesondere bei der Keramikblockvariante kann die Antenne als kompakter Bauteil oben auf das Handy gesetzt werden, um die erwünschte Abstrahlungscharakteristik zu zeigen. Denkbar ist sogar, dass die erfindungsgemässe Antenne für den Empfang von zwei benachbarten Frequenzen ausgelegt werden kann (Dual Frequency Mode).However, the invention is also suitable for hand-held radio telephones (cordless telephones, GSM cell phones etc.). In the ceramic block variant in particular, the antenna can be used as compact component can be placed on top of the cell phone in order to achieve the desired radiation characteristics to show. It is even conceivable that the antenna according to the invention can be designed to receive two adjacent frequencies (dual Frequency mode).
Die beschriebene Antenne hat eine grosse Zahl von Vorteilen. Zusammenfassend sollen folgende erwähnt werden: Grosse Bandbreite, Variierbarkeit der Bandbreite, gute Möglichkeiten zur impedanzmässigen Anpassung, kleiner Platzbedarf, omnidirektionales Abstrahlungspattem in einer Ebene und keine Abstrahlung senkrecht zur Ebene, Kompatibilität mit einer PCMCIA-Karte (insbesondere auch als System aus mehreren Antennenelementen) und Eignung für den Diversity-Empfang. The antenna described has a large number of advantages. In summary the following should be mentioned: large bandwidth, variability of the bandwidth, good options for impedance-based adaptation, small space requirement, omnidirectional Radiation pattern in one plane and no radiation perpendicular to Level, compatibility with a PCMCIA card (especially as a system several antenna elements) and suitability for diversity reception.
Claims (13)
- Flat, three-dimensional antenna, in which a base plate (1) is disposed in a first plane, a slot divider which is short-circuited to the base plate (1) is disposed in a second plane and a resonant structure (9, 10) is disposed above the slot divider in a third plane, characterised in that the slot divider is bent in the shape of a U and therefore forms a centre part (2) and two limbs (3, 4), wherein the limbs (3, 4) of the slot divider are short-circuited to the base plate (1) and therefore define a first antenna slot between the base plate (1) and the slot divider, and that the resonant structure (9, 10) is short-circuited by flank elements (12, 13) to the limbs (3, 4) of the slot divider, which thus define a second antenna slot between the slot divider and the resonant structure (9, 10).
- Antenna according to Claim 1, characterised in that the slot divider is fed by a stripline (7), which is routed in the second plane between the two limbs (3, 4), in order to contact the centre part (2).
- Antenna according to Claim 1 or 2, characterised in that the resonant structure (9, 10) is divided (11) in the centre.
- Antenna according to any one of Claims 1 to 3, characterised in that a spacing between the base plate (1) and the slot divider (2, 3, 4) is greater than a spacing between the slot divider (2, 3, 4) and the resonant structure (9, 10), so that the first antenna slot is larger than the second antenna slot.
- Antenna according to any one of Claims 1 to 4, characterised in that a dielectric substrate is provided between the first and the second plane.
- Antenna according to Claim 5, characterised in that the slot divider (2, 3, 4) is applied as a conductor track layer to the substrate, that the base plate (1) is formed by metallization on the back of the substrate, and that the resonant structure is built up on the conductor track layer.
- Antenna according to Claim 5, characterised in that it is constructed on a ceramic block (16), wherein the slot divider is formed by conductor tracks (24, 25, 26) on side faces (19, 20, 21), that the resonant structure is constructed on an upper face (17) of the ceramic block, and that a slot (23) for the feed is provided in the second plane.
- Antenna according to Claim 7, characterised in that an inductor is integrated into the feed.
- Antenna according to any one of Claims 1 to 8, characterised in that it can be adapted in terms of impedance by varying a width and a length of the stripline (7).
- Antenna according to any one of Claims 4 to 9, characterised in that a bandwidth of the antenna can be varied by varying the second antenna slot.
- Antenna array with a plurality of antennae according to any one of Claims 1 to 10.
- PCMCIA card with preferably at least two antennae according to any one of Claims 1 to 10 for digital communication using space and/or angle diversity reception.
- Handheld cordless telephone with at least one antenna according to any one of Claims 1 to 10.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH66796 | 1996-03-13 | ||
CH66796 | 1996-03-13 | ||
CH667/96 | 1996-03-13 |
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EP0795926A2 EP0795926A2 (en) | 1997-09-17 |
EP0795926A3 EP0795926A3 (en) | 1999-01-07 |
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ID=4192338
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EP97102472A Expired - Lifetime EP0795926B1 (en) | 1996-03-13 | 1997-02-15 | Flat, three-dimensional antenna |
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