EP4673999A1 - Mehrband-schleifen-antenne mit erweiterter bandbreite - Google Patents

Mehrband-schleifen-antenne mit erweiterter bandbreite

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Publication number
EP4673999A1
EP4673999A1 EP24707735.7A EP24707735A EP4673999A1 EP 4673999 A1 EP4673999 A1 EP 4673999A1 EP 24707735 A EP24707735 A EP 24707735A EP 4673999 A1 EP4673999 A1 EP 4673999A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
partial structure
reference region
leg
layer
along
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24707735.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Gaier
Matthias Lungwitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4673999A1 publication Critical patent/EP4673999A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2291—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used in Bluetooth® or Wi-Fi® devices of Wireless Local Area Networks [WLAN]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/335—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors at the feed, e.g. for impedance matching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • 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
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • Multiband loop antenna with extended bandwidth Multiband loop antenna with extended bandwidth
  • the invention relates to a loop antenna for transmitting or receiving radio signals, wherein the loop antenna is implemented on a circuit board.
  • An electronic device that is set up to communicate via a wireless communication network typically comprises at least one antenna for receiving and/or transmitting radio signals.
  • the electronic device can be set up to receive or transmit radio signals over a large number of different frequency bands, in particular over two different frequency bands or frequency ranges.
  • the device can comprise a multi-band antenna, in particular a dual-band antenna.
  • Example dual-band antennas can be provided, for example, for the frequency bands 2.4 - 2.5 GHz and 5.1 - 5.8 GHz, i.e. for WLAN (Wireless Local Area Network). It may be necessary or desirable to expand the bandwidth of at least one of the frequency bands in an efficient manner, e.g. in order to be able to receive and/or transmit WLAN frequencies at 6 GHz.
  • Antennas typically require a reference mass or reference plane to function.
  • the size and shape of such a reference mass typically have a significant influence on the function and radiation characteristics of an antenna.
  • An antenna is often used as a circuit board structure or as an attached metal structure (e.g. as a stamped and bent part) in circuit boards of different sizes. Circuit boards of different sizes represent different reference masses for an antenna.
  • plastic in the area surrounding the antenna e.g. due to a housing
  • a new antenna tuning is typically required for each circuit board geometry and/or application. Such antenna tuning can be achieved, for example, by changing the antenna structure.
  • This document deals with the technical task of designing a (multi-band or dual-band) antenna with one or more extended frequency bands which can be integrated efficiently (in particular without the need for dedicated antenna tuning) on circuit boards of different sizes and/or in different environments.
  • a multi-band antenna with at least one extended frequency band is to be provided which is insensitive to variations in the antenna's environment.
  • a multi-band loop antenna is described.
  • the multi-band loop antenna described in this document can be implemented efficiently on differently dimensioned circuit boards and/or in different environments or applications (in particular in different devices).
  • a circuit board typically comprises an electrically conductive first (outer) layer (e.g. a front layer) and an electrically conductive second (outer) layer (e.g. a lower layer).
  • the one or more layers can be electrically insulated from one another by one or more dielectric layers.
  • the first and second layers can each comprise an electrically conductive material, in particular copper.
  • the electrically conductive material can be removed from the respective layer at least in regions, in particular in order to form a free space or a gap between an (electrically conductive) antenna structure and an (electrically conductive) reference region.
  • the multi-band loop antenna comprises a first, electrically conductive, L-shaped substructure on the first layer of the circuit board.
  • the first substructure can have a first resonance frequency.
  • the first substructure can form a first L-antenna for a first frequency range around the first resonance frequency.
  • the first frequency range can be, in particular, 2.4 - 2.5 GHz.
  • the first substructure has a feed point of the antenna, via which an RF (radio frequency) signal to be transmitted can be fed into the antenna and/or a received RF signal can be fed out of the antenna.
  • the multi-band loop antenna comprises a second, electrically conductive, L-shaped substructure on the first layer of the circuit board.
  • the second substructure can be designed for a second resonance frequency and thus for a second frequency range.
  • the second substructure can form a second L-antenna for the second frequency range around the second resonance frequency.
  • the second frequency range can be, in particular, 5.18 - 6.425 GHz.
  • the first substructure and the second substructure are capacitively coupled to one another in a coupling region.
  • the coupling region can be designed such that an RF signal with a frequency from the second frequency range is transmitted via the coupling region (e.g. from the feed point to the second substructure or from the second substructure to the feed point).
  • the multi-band loop antenna further comprises an electrically conductive first reference region, which can be connected to a ground potential, for example.
  • the area of the first reference region is typically significantly larger than the area of the two substructures, in particular by a factor of 5 or more, or 10 or more.
  • the first substructure and the second substructure are arranged on the first layer of the circuit board in such a way that they form a loop or a frame together with the first reference area.
  • a loop antenna made up of several substructures can thus be provided for different frequency ranges. In this way, a multi-band loop antenna can be provided that is insensitive to changes in the antenna's environment and can therefore be flexibly installed in different devices.
  • the second substructure can be electrically conductively connected to the first reference region and in particular be designed as a parasitic element of the multi-band loop antenna.
  • an electrically insulating gap or free space can be arranged between the first substructure and the first reference area.
  • the feed point can then be arranged at the end of the first substructure facing the gap or free space.
  • a multi-band loop can be implemented in a particularly efficient and compact manner. antenna. In particular, this makes it possible to transmit the RF signals for several different frequency bands, in particular for the first and the second frequency band, via a single feed point.
  • the first partial structure can have a first leg and a second leg, which together form the L-shape.
  • the first leg can be shorter than the second leg.
  • the first leg of the first partial structure can extend, in particular vertically, along a longitudinal axis (or along a y-axis of a Cartesian coordinate system) away from the first reference area.
  • the second partial structure can have a first leg and a second leg, which together form an L-shape.
  • the first leg can be shorter than the second leg.
  • the first leg of the second partial structure can extend, in particular vertically, along the longitudinal axis away from the first reference region.
  • the second leg of the first substructure can extend, in particular perpendicular to the first leg of the first substructure, along a transverse axis (or along an x-axis of the Cartesian coordinate system) to the second substructure.
  • the second leg of the second substructure can extend, in particular perpendicular to the first leg of the second substructure, along the transverse axis to the first substructure.
  • the second legs of the two substructures can run parallel to one another.
  • the first L-shaped substructure and the second L-shaped substructure can thus be arranged in relation to one another in such a way that together they have a U-shape. In this way, a multi-band loop antenna can be provided in a particularly efficient and compact manner.
  • the second leg of the first partial structure can adjoin the second leg of the second partial structure in the coupling region. Furthermore, the second leg of the first partial structure and the second leg of the second partial structure can run parallel to one another, in particular in the coupling region. Furthermore, a part of the second leg of the first partial structure and a part of the second leg of the second substructure in the coupling region run directly next to each other and are spaced from each other by an electrically insulating coupling gap.
  • the part of the second leg of the first substructure and the part of the second leg of the second substructure that run directly next to each other in the coupling region each correspond to less than 50%, in particular less than 30%, of the leg length of the respective second leg, and/or each correspond to more than 10% of the leg length of the respective second leg. In this way, a particularly reliable capacitive coupling can be formed between the substructures.
  • Parts of the second legs of the two substructures can thus together form a capacitor for a capacitive coupling of the two substructures in order to provide a multi-band loop antenna in an efficient and compact manner.
  • the first leg of the first substructure and the first leg of the second substructure can each run (along the longitudinal axis) to a specific edge of the circuit board.
  • the antenna can be designed such that the second leg of the first substructure is arranged closer to the edge of the circuit board in the coupling region than the second leg of the second substructure.
  • a part of the second leg of the second substructure can be shielded from the edge of the circuit board by a part of the second leg of the first substructure.
  • the second substructure can thus be arranged at a relatively large distance from the edge of the circuit board. The sensitivity of the antenna can thus be further reduced, in particular if the second substructure is designed for a (second) frequency range with higher frequencies than the first substructure.
  • the first and/or the second substructure can have a width that is increased in a transition region between the legs of the respective substructure (in particular at the point at which the two legs are connected to one another) compared to the leg width of the legs.
  • the legs of the first substructure can have a total length that depends on the first resonance frequency.
  • the first substructure can be designed as an ⁇ /4 radiator with respect to the first resonance frequency.
  • the legs of the second substructure can have a total length that depends on the second resonance frequency.
  • the second resonance frequency (to be achieved) can depend on the total length of the legs of the second substructure and on at least one property, in particular on the capacitance, of the coupling region between the first substructure and the second substructure.
  • the total length of the legs and/or the design of the coupling area allow the different frequency ranges of the multi-band loop antenna to be precisely defined.
  • the multi-band loop antenna has an electrically conductive second layer of the circuit board.
  • the multi-band loop antenna has an electrically conductive second reference region on the second layer of the circuit board (where the second reference region can be at ground potential).
  • the second reference region and the first reference region can be arranged to overlap one another at least in regions or completely (e.g. except for a recessed region of the first reference region).
  • the second reference region on the second layer can be electrically conductively connected to the first reference region on the first layer via one or more vias (i.e. electrical lines).
  • the second reference region has a transverse edge that extends along the transverse axis (eg over the entire spread of the antenna along the transverse axis). Furthermore, the second reference region has an impedance element that extends from the transverse edge of the second reference region along the longitudinal axis away from the transverse edge of the second reference region.
  • the impedance element can be rectangular, for example, in particular as a rectangular, electrically conductive surface.
  • the impedance element can be arranged on the second layer of the circuit board in such a way that the impedance element is (possibly completely) enclosed by the loop (on the first layer of the circuit board).
  • the loop arranged on the first layer of the circuit board can enclose an electrically non-conductive free space on the first layer of the circuit board.
  • the entire impedance element or a partial area of the impedance element can be arranged on the second layer of the circuit board opposite the electrically non-conductive free space on the first layer of the circuit board and/or arranged facing the electrically non-conductive free space on the first layer.
  • the entire impedance element or a partial area of the impedance element can be arranged on the second layer of the circuit board where the first layer of the circuit board has the electrically non-conductive free space enclosed by the loop (possibly completely).
  • the impedance element can preferably extend along the longitudinal axis and/or the transverse axis in such a way that no partial region of the impedance element on the second layer is arranged opposite the second partial structure and/or opposite the first reference region on the first layer and/or opposite the first leg of the first partial structure.
  • the impedance element can be arranged (on the second layer) and/or enclosed by the loop (on the first layer) in such a way that
  • the impedance element has an overlap with the first substructure, in particular with the first leg of the first substructure
  • a multi-band loop antenna which has an additional impedance element by which the bandwidth of the impedance of the antenna at the feed point for the second frequency range can be increased in an efficient and reliable manner in order to provide a multi-band loop antenna with an extended second frequency range.
  • the first reference region can also have a transverse edge that extends along the transverse axis.
  • the first leg of the second partial structure can be electrically conductively coupled to the first reference region at this transverse edge of the first reference region and can extend along the longitudinal axis away from this transverse edge of the first reference region.
  • the transverse edge of the first reference area and the transverse edge of the second reference area can run parallel to each other.
  • the distance between the transverse edge of the first reference area and the transverse edge of the second reference area (outside an optional recessed area of the first reference area) can correspond to the vertical distance between the first layer and the second layer (along the z-axis of the Cartesian coordinate system) and/or exceed the vertical distance between the first layer and the second layer by a maximum of 10%.
  • the transverse edges of the two reference areas can be arranged directly above each other (at least in some areas) on different layers of the circuit board. In this way, a multi-band loop antenna can be provided that can be used in a particularly flexible manner in different environments.
  • the first reference region can have a recessed region, in particular a rectangular recessed region, in which the transverse edge of the first reference region is arranged offset along the longitudinal axis to the transverse edge of the second reference region.
  • the offset along the longitudinal axis can be 10% or more and/or 70% or less of the length of the first leg of the first partial structure along the longitudinal axis.
  • the feed point of the antenna can be adjacent to the transverse edge of the first reference area in the recessed area. Furthermore, the first leg of the first Partial structure in the recessed area extends away from the transverse edge of the first reference area.
  • the recessed region of the first reference region can have a width along the transverse axis that is so large that the recessed region is wider than the first leg of the first partial structure extending along the longitudinal axis.
  • the recessed region of the first reference region can have a width along the transverse axis that is so small that the second leg of the first partial structure extending along the transverse axis extends along the transverse axis beyond the recessed region of the first reference region.
  • the second reference region does not have a corresponding recessed region, so that the second reference region covers a partial region of the electrically non-conductive free area enclosed by the loop on the first layer of the circuit board in the recessed region of the first reference region.
  • the frequency selectivity of the multi-band loop antenna can be further improved.
  • the impedance element can, in particular completely or partially, adjoin the transverse edge of the second reference area in the recessed area of the first reference area and extend along the longitudinal axis away from the transverse edge of the second reference area. This allows a particularly precise setting of the bandwidth of the second frequency range to be achieved.
  • the first substructure can have a transition region in a transition between the first leg and the second leg of the first substructure, in which the width of the first leg (along the transverse axis) increases smoothly, in particular linearly, from a first width to a second width.
  • the second width can be, for example, larger than the first width by a factor of 1.2 to 2.
  • the transition region may begin at a first distance along the longitudinal axis from the transverse edge of the second reference region and at a second distance along the longitudinal axis of the transverse edge of the second reference region ends in the second leg of the first substructure.
  • the impedance element can extend along the longitudinal axis such that the transverse edge of the impedance element facing away from the second reference region is arranged at a distance from the transverse edge of the second reference region that lies between the first distance and the second distance.
  • the impedance element can have an overlap along the transverse axis of the first leg of the first partial structure.
  • the overlap is preferably greater than zero.
  • the overlap can be the same as or smaller than the first width (of the first leg of the first partial structure).
  • the impedance element can have a width along the transverse axis that is equal to or greater than the (first) width of the first leg of the first substructure and/or that is less than twice the width of the first leg of the first substructure.
  • An impedance element designed and/or arranged in this way can achieve particularly precise impedance matching to the desired second frequency range.
  • an electrical device in particular a domestic appliance or a household appliance, which comprises a communication unit for wireless communication (in particular via WLAN), wherein the communication unit has the multi-band loop antenna described in this document.
  • Figure 1a shows the upper or first outer layer of a circuit board with an antenna
  • Figure 1b the lower layer or the second outer layer of a circuit board
  • Figure 1c shows a cross-section through a circuit board with an antenna
  • Figures 2a and 2b show an antenna with a lower and second outer layer, respectively, which has an additional impedance element.
  • this document deals with the provision of a (dual-band) antenna that can be efficiently integrated on differently dimensioned and/or designed circuit boards and/or in different environments and that has at least one extended frequency band.
  • the (dual-band) antenna should be designed in particular for WLAN (Wireless Local Area Network) radio communication in the frequency bands at 2.4 GHz and 5 GHz as well as in the additional frequency band at 6 GHz.
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • Figures 1a and 1b show an exemplary antenna 100 integrated on a circuit board 150.
  • Fig. 1a shows the (electrically conductive) upper layer 151 of the circuit board 150
  • Fig. 1b shows the (electrically conductive) lower layer 152 of the circuit board.
  • one or more dielectric layers 130 and optionally one or more (electrically conductive) intermediate layers are located between the upper (i.e. the first) layer 151 and the lower (i.e. the second) layer 152.
  • the electrically conductive layers 151, 152 can have a layer of metal, in particular copper. The metal can be removed (e.g. etched away) in partial areas of the layers 151, 152 in order to form different electrically conductive partial areas within a layer 151, 152, wherein the partial areas are typically electrically insulated from one another.
  • the upper layer 151 has an electrically conductive antenna structure which forms a magnetic antenna or a loop antenna.
  • the antenna structure has a first (L-shaped) substructure 110 which is designed as an antenna for a first frequency or for a first frequency range (approximately 2.4 - 2.5 GHz).
  • the legs 111, 112 of the first L-shaped substructure 110 can together form a certain total length in order to form an A/4 radiator for the first frequency range.
  • the antenna structure further comprises a second (L-shaped) substructure 120, which is designed as an antenna for a second frequency or for a second frequency range (approximately 5.1 - 6.5 GHz).
  • the legs 121, 122 of the second L-shaped substructure 120 can together have a certain total length in order to form a ⁇ /4 radiator for the second frequency range (if necessary in combination with a property, in particular the capacitance, of the coupling region 108 between the two substructures 110, 120).
  • the two L-shaped substructures 110, 120 are arranged on the upper layer 151 of the circuit board 150 in such a way that the substructures 110, 120 together with a reference region 105 on the upper layer 151 form a loop 109.
  • the first leg 111 of the first substructure 110 can extend away from the reference region 105.
  • the second leg 112 of the first substructure 110 can then run perpendicular to the first leg 111 of the first substructure 110 (and thus parallel to the reference region 105).
  • the first leg 121 of the second substructure 120 can extend away from the reference region 105.
  • the second leg 122 of the second substructure 120 can then run perpendicular to the first leg 121 of the second substructure 120 (and thus parallel to the reference region 105).
  • the second legs 112, 122 of the two substructures 110, 120 can run parallel to one another in the coupling region 108, with a coupling gap 102 located between the second legs 112, 122 of the two substructures 110, 120.
  • the gap width of the gap 102 and/or the length 103 of the overlap of the second legs 112, 122 of the two substructures 110, 120 can be selected in order to provide an optimized compromise between the strongest possible capacitive coupling of the two substructures 110, 120 on the one hand and the strongest possible selectivity and/or delimitation of the two frequency ranges on the other hand.
  • the gap width and/or the length 103 of the gap 102 can be selected or set for setting the second resonance frequency for the second frequency range.
  • the first leg 121 of the second substructure 120 is electrically conductively connected to the reference area 105.
  • an electrically non-conductive gap 104 is arranged between the first leg 111 of the first substructure 110 and the reference area 105. At this point of the first leg 111 of the first substructure 110, the input of a signal to be transmitted or the output of a received signal can take place. In other words, this point of the first leg
  • the 111 of the first substructure 110 can form the feed point 107 of the antenna 100.
  • the frequency selectivity of the respective frequency range can be set or adjusted by the leg width 106 of the legs 111, 112, 121, 122 of the substructures 110, 120.
  • the bandwidth of a frequency range can typically be reduced by reducing the leg width 106, while the bandwidth of the frequency range can be increased by increasing the leg width 106.
  • a wider (electrically conductive) transition region 113 (compared to the leg width 106) can be arranged.
  • the bandwidth of the frequency range can be increased.
  • the antenna 100 can have a reference region 155 on the lower layer 152 of the circuit board 150, which can be arranged directly opposite the reference region 105 of the upper layer 151.
  • the two reference regions 105, 155 can be electrically connected to one another via electrically conductive vias or through-holes 131.
  • An antenna 100 is thus described in connection with Figures 1a and 1b, which has L antennas as substructures 110, 120.
  • An L antenna is an antenna in the shape of the letter "L".
  • the position of the parasitic element (i.e. the second sub-range or the second L-antenna 120) for the higher (second) frequency range, which is electrically connected to the ground plane (i.e. to the reference range) 105, can be selected such that the parasitic element is as far away as possible from the edge 153 of the circuit board 150. In this way, it can be ensured that changes in the environment of the antenna 100 (e.g. installation of the antenna 100 in a device with or without a plastic housing) change the properties of the resonance frequency (for the second frequency range) as little as possible.
  • first L-antenna 110 for the lower (first) frequency range can be made wider in the bend of the “L” in order to ensure a larger bandwidth in the first frequency range.
  • Figures 2a and 2b each show a second (lower) layer 152 with a reference region 150, which has an additional impedance element 200 for adapting the impedance of the antenna 100 at the feed point 107.
  • the impedance element 200 can in particular be designed to adapt the impedance at the feed point 107 such that signals with a signal frequency in an extended second frequency range (e.g. in the extended frequency range 5.18GHz to 6.425GHz) can be fed into the antenna 100 or coupled out of the antenna 100.
  • the impedance element 200 can be arranged in the immediate vicinity of the first leg 111 of the first substructure 110 of the antenna 100, so that a parasitic capacitance is formed at the feed point 107 by the impedance element 200.
  • the impedance element 200 can be arranged completely or partially within the electrically non-conductive free area 170 bordered by the loop 109 on the first layer 151 of the circuit board 150 (see Fig. 1a).
  • Fig. 2b shows a Cartesian coordinate system and exemplary dimensions of a part of the first layer 151 (shown with dashed lines) and the entire second layer 152 (shown with solid lines).
  • the first leg 111 of the first substructure 110 extends along the y-axis (also referred to as the longitudinal axis), and the second leg 112 of the first substructure 110 extends along the x-axis (also referred to as the transverse axis).
  • the z-axis extends perpendicular to the surface of the circuit board 150.
  • the first leg 111 of the first partial structure 110 has a specific (first) width 106 (along the x-axis).
  • the first leg 111 of the first partial structure 110 has this (first) width 106 starting from the gap 104 up to the beginning of the transition region 113.
  • a part of this partial region of the first leg 111 extends starting from the transverse edge of the second reference region 155 over a specific length 206.
  • the transition region 113 thus begins at a distance from the transverse edge of the second reference region 155 that corresponds to the length 206 of a portion of the first leg 111. Furthermore, the transition region 113 has a certain length 207 along the y-axis before the first leg 111 merges into the second leg 112. At this point, the transition region 113 has the (second) width 205 (along the x-axis), the (second) width 205 being greater than the (first) width 106.
  • the impedance element 200 preferably has an overlap 203 with the first leg 111.
  • the overlap 203 can be varied and/or divided in order to adjust the parasitic capacitance and thus the impedance at the feed point 107.
  • the impedance element 200 can have such a large width 202 (along the x-axis) that the sum of the width 106 of the first substructure 111 and the width 202 of the impedance element 200 (minus the overlap 203) is greater than the maximum (second) width 205 of the transition region 113. In this way, the desired impedance matching at the feed point 107 can be effected in a particularly efficient and reliable manner in order to provide an antenna 100 with an extended second frequency range.
  • the impedance element 200 preferably has a length 201 (along the y-axis) which is greater than the length 206 of the part of the first leg 111 with constant width 106, but which on the other hand is smaller than the sum of the lengths 206 and 207) so that the end of the impedance element 200 facing away from the reference region 155 is arranged along the y-axis at the level of the transition region 113.
  • the desired impedance matching at the feed point 107 can be achieved in a particularly efficient and reliable manner in order to provide an antenna 100 with an extended second frequency range.
  • a dual-band antenna 100 is provided for the WLAN standard Wifi6 (IEEE802.11ax) and predecessors.
  • the WLAN standard has been expanded by additional channels in the frequency range of 6 GHz and higher, above the previous channels with frequencies of less than 6 GHz.
  • an antenna 100 is described which is designed for such an extension of the upper frequency range.
  • the second frequency range of the antenna 100 can be arranged, in particular centered, in relation to the desired frequency range 5.18-6.425 GHz.
  • the antenna 100 described in this document can absorb possible fluctuations in the environment of the antenna 100 (with or without plastic) and can make the input impedance of the antenna 100 almost independent of the environmental conditions of the antenna 100. Furthermore, the antenna 100 described has a relatively small space requirement. Furthermore, by providing an additional impedance element 200, the bandwidth of the second frequency range can be expanded efficiently and precisely without affecting and/or changing the efficiency and/or the shape of the antenna pattern of the antenna 100 (compared to an antenna 100 with the previous frequency range (5.18-5.825 GHz)). 5
  • the present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed devices and systems.

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Abstract

Es wird eine Mehrband-Schleifen-Antenne (100) beschrieben, die eine erste, elektrisch leitende, L-förmige Teilstruktur (110) auf einer ersten Schicht (151) einer Leiterplatte (150) umfasst. Die erste Teilstruktur (110) weist eine erste Resonanzfrequenz und einen Speisepunkt (107) der Antenne (100) auf. Die Mehrband-Schleifen-Antenne (100) umfasst eine zweite, elektrisch leitende, L-förmige Teilstruktur (120) auf der ersten Schicht (151) der Leiterplatte (150), wobei die zweite Teilstruktur (120) für eine zweite Resonanzfrequenz ausgebildet ist. Die erste Teilstruktur (110) und die zweite Teilstruktur (120) sind in einem Kopplungsbereich (109) kapazitiv miteinander gekoppelt. Des Weiteren umfasst die Mehrband-Schleifen-Antenne (100) einen elektrisch leitenden ersten Bezugsbereich (105). Die erste Teilstruktur (110) und die zweite Teilstruktur (120) sind derart auf der ersten Schicht (151) der Leiterplatte (150) angeordnet, dass sie zusammen mit dem ersten Bezugsbereich (105) eine Schleife (109) bilden. Die Mehrband-Schleifen- Antenne (100) umfasst ferner einen elektrisch leitenden zweiten Bezugsbereich (155) auf einer elektrisch leitenden zweiten Schicht (152) der Leiterplatte (150), wobei der zweite Bezugsbereich (155) ein Impedanzelement (200) aufweist, das sich ausgehend von einer Querkannte des zweiten Bezugsbereichs (155) von dem zweiten Bezugsbereich (155) weg erstreckt.

Description

Mehrband-Schleifen-Antenne mit erweiterter Bandbreite
Die Erfindung betrifft eine Loop- bzw. Schleifen-Antenne zum Senden bzw. zum Empfangen von Funksignalen, wobei die Schleifen-Antenne auf einer Leiterplatte implementiert ist.
Ein elektronisches Gerät, das eingerichtet ist, über ein drahtloses Kommunikationsnetz zu kommunizieren, umfasst typischerweise mindestens eine Antenne zum Empfangen und/oder zum Aussenden von Funksignalen. Dabei kann das elektronische Gerät eingerichtet sein, Funksignale über eine Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbändern, insbesondere über zwei unterschiedliche Frequenzbänder bzw. Frequenzbereiche, zu empfangen bzw. zu senden. Zu diesem Zweck kann das Gerät eine Mehrband-Antenne, insbesondere eine Dualband-Antenne, umfassen. Beispielhafte Dualband-Antennen können z.B. für die Frequenzbänder 2,4 - 2,5 GHz und 5,1 - 5,8 GHz, d.h. für WLAN (Wireless Local Area Network), bereitgestellt werden. Dabei kann es ggf. erforderlich oder gewünscht sein, die Bandbreite zumindest eines der Frequenzbänder in effizienter Weise zu erweitern, z.B. um auch WLAN Frequenz bei 6 GHz empfangen und/oder senden zu können.
Antennen benötigen für ihre Funktion typischerweise eine Bezugsmasse bzw. Bezugsebene. Die Größe und die Form einer derartigen Bezugsmasse haben typischerweise einen maßgeblichen Einfluss auf die Funktion und Abstrahlcharakteristik einer Antenne. Häufig soll eine Antenne als Leiterkartenstruktur oder als aufgesetzte Metallstruktur (z.B. als Stanz-Biegeteil) in verschieden große Leiterkarten eingesetzt werden. Die unterschiedlich großen Leiterkarten stellen für eine Antenne unterschiedlich ausgeprägte Bezugsmassen dar. Des Weiteren kann auch Kunststoff in der Umgebung der Antenne (z.B. aufgrund eines Gehäuses) die Eigenschaften einer Antenne beeinflussen. Als Folge daraus wird typischerweise für jede Leiterkartengeometrie und/oder Anwendung eine neue Antennenabstimmung benötigt. Eine derartige Antennenabstimmung kann z.B. durch Verändern der Antennenstruktur bewirkt werden.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine (Mehrband- bzw. Dualband-) Antenne mit ein oder mehreren erweiterten Frequenzbändern bereitzustellen, die in effizienter Weise (insbesondere ohne Erfordernis einer dedizierten Antennenabstimmung) auf unterschiedlich ausgeprägten Leiterplatten und/oder in unterschiedlichen Umgebungen integriert werden kann. Mit anderen Worten, es soll eine Mehrband-Antenne mit zumindest einem erweiterten Frequenzband bereitgestellt werden, die unempfindlich gegenüber Variationen der Umgebung der Antenne ist.
Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt wird eine Mehrband-Schleifen-Antenne beschrieben. Dabei kann die in diesem Dokument beschriebene Mehrband-Schleifen-Antenne in effizienter Weise auf unterschiedlich dimensionierten Leiterplatten und/oder in unterschiedlichen Umgebungen bzw. Anwendungen (insbesondere in unterschiedlichen Geräten) implementiert werden. Eine Leiterplatte umfasst typischerweise eine elektrisch leitende erste (äußere) Schicht (z.B. eine vordere Schicht) sowie eine elektrisch leitende zweite (äußere) Schicht (z.B. eine untere Schicht). Die ein oder mehreren Schichten können durch ein oder mehrere dielektrische Schichten voneinander elektrisch isoliert sein. Die erste und zweite Schicht können jeweils ein elektrisch leitendes Material, insbesondere Kupfer, umfassen. Dabei kann das elektrisch leitende Material zumindest bereichsweise aus der jeweiligen Schicht entfernt werden, insbesondere um einen Freiraum bzw. einen Spalt zwischen einer (elektrisch leitenden) Antennenstruktur und einem (elektrisch leitenden) Bezugsbereich zu bilden.
Die Mehrband-Schleifen-Antenne umfasst eine erste, elektrisch leitende, L-förmige Teilstruktur auf der ersten Schicht der Leiterplatte. Die erste Teilstruktur kann eine erste Resonanzfrequenz aufweisen. Insbesondere kann die erste Teilstruktur eine erste L- Antenne für einen ersten Frequenzbereich um die erste Resonanzfrequenz bilden. Der erste Frequenzbereich kann 2,4 - 2,5 GHz umfassen, insbesondere sein.
Die erste Teilstruktur weist einen Speisepunkt der Antenne auf, über den ein zu sendendes RF (Radiofrequenz) Signal in die Antenne eingespeist und/oder ein empfangendes RF Signal aus der Antenne ausgespeist werden kann. Des Weiteren umfasst die Mehrband-Schleifen-Antenne eine zweite, elektrisch leitende, L-förmige Teilstruktur auf der ersten Schicht der Leiterplatte. Dabei kann die zweite Teilstruktur für eine zweite Resonanzfrequenz und somit für einen zweiten Frequenzbereich ausgebildet sein. Die zweite Teilstruktur kann eine zweite L-Antenne für den zweiten Frequenzbereich um die zweite Resonanzfrequenz bilden. Der zweite Frequenzbereich kann 5,18 - 6,425 GHz umfassen, insbesondere sein.
Die erste Teilstruktur und die zweite Teilstruktur sind in einem Kopplungsbereich kapazitiv miteinander gekoppelt. Der Kopplungsbereich kann dabei derart ausgebildet sein, dass ein RF-Signal mit einer Frequenz aus dem zweiten Frequenzbereich über den Kopplungsbereich übertragen wird (z.B. von dem Speisepunkt zu der zweiten Teilstruktur oder von der zweiten Teilstruktur zu dem Speisepunkt).
Die Mehrband-Schleifen-Antenne umfasst ferner einen elektrisch leitenden ersten Bezugsbereich, der z.B. auf ein Massepotential gelegt sein kann. Die Fläche des ersten Bezugsbereichs ist typischerweise signifikant, insbesondere um einen Faktor von 5 oder mehr, oder von 10 oder mehr, größer als die Fläche der beiden Teilstrukturen.
Die erste Teilstruktur und die zweite Teilstruktur sind derart auf der ersten Schicht der Leiterplatte angeordnet, dass sie zusammen mit dem ersten Bezugsbereich eine Loop bzw. eine Schleife bzw. einen Rahmen bilden. Es kann somit eine Schleifen-Antenne aus mehreren Teilstrukturen für jeweils unterschiedliche Frequenzbereiche bereitgestellt werden. So kann eine Mehrband-Schleifen-Antenne bereitgestellt werden, die unempfindlich gegenüber Veränderungen in der Umgebung der Antenne ist, und somit in flexibler Weise in unterschiedliche Geräte eingebaut werden kann.
Die zweite Teilstruktur kann elektrisch leitend mit dem ersten Bezugsbereich verbunden sein, und insbesondere als parasitäres Element der Mehrband-Schleifen-Antenne ausgebildet sein.
Andererseits kann zwischen der ersten Teilstruktur und dem ersten Bezugsbereich ein elektrisch isolierender Spalt bzw. Freiraum angeordnet sein. Der Speisepunkt kann dann an dem dem Spalt bzw. Freiraum zugewandten Ende der ersten Teilstruktur angeordnet sein. So kann in besonders effizienter und kompakter Weise eine Mehrband-Schleifen- Antenne bereitgestellt werden. Insbesondere kann es so ermöglicht werden, die RF Signale für mehrere unterschiedliche Frequenzbänder, insbesondere für das erste und das zweite Frequenzband, über einen einzigen Speisepunkt zu übertragen.
Die erste Teilstruktur kann einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweisen, die zusammen die L-Form bilden. Der erste Schenkel kann dabei kürzer als der zweite Schenkel sein. Der erste Schenkel der ersten Teilstruktur kann sich, insbesondere senkrecht, entlang einer Längsachse (bzw. entlang einer y-Achse eines kartesischen Koordinatensystems) von dem ersten Bezugsbereich weg erstrecken.
In entsprechender Weise kann die zweite Teilstruktur einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweisen, die zusammen eine L-Form bilden. Der erste Schenkel kann dabei kürzer als der zweite Schenkel sein. Der erste Schenkel der zweiten Teilstruktur kann sich, insbesondere senkrecht, entlang der Längsachse von dem ersten Bezugsbereich weg erstrecken.
Der zweite Schenkel der ersten Teilstruktur kann sich, insbesondere senkrecht zu dem ersten Schenkel der ersten Teilstruktur, entlang einer Querachse (bzw. entlang einer x- Achse des kartesischen Koordinatensystems) auf die zweite Teilstruktur zu erstrecken. In entsprechender Weise kann sich der zweite Schenkel der zweiten Teilstruktur, insbesondere senkrecht zu dem ersten Schenkel der zweiten Teilstruktur, entlang der Querachse auf die erste Teilstruktur zu erstrecken. Dabei können die zweiten Schenkel der beiden Teilstrukturen parallel zueinander verlaufen.
Die erste L-förmige Teilstruktur und die zweite L-förmige Teilstruktur können somit derart zueinander angeordnet sein, dass sie zusammen eine U-Form aufweisen. So kann in besonders effizienter und kompakter Weise eine Mehrband-Schleifen-Antenne bereitgestellt werden.
Der zweite Schenkel der ersten Teilstruktur kann in dem Kopplungsbereich an den zweiten Schenkel der zweiten Teilstruktur angrenzen. Des Weiteren können der zweite Schenkel der ersten Teilstruktur und der zweite Schenkel der zweiten Teilstruktur, insbesondere in dem Kopplungsbereich, parallel zueinander verlaufen. Ferner können ein Teil des zweiten Schenkels der ersten Teilstruktur und ein Teil des zweiten Schenkels der zweiten Teilstruktur in dem Kopplungsbereich direkt nebeneinander verlaufen und durch einen elektrisch isolierenden Kopplungsspalt voneinander beabstandet sein.
In einem bevorzugten Beispiel entsprechen der Teil des zweiten Schenkels der ersten Teilstruktur und der Teil des zweiten Schenkels der zweiten Teilstruktur, die in dem Kopplungsbereich direkt nebeneinander verlaufen, jeweils weniger als 50%, insbesondere weniger als 30%, der Schenkellänge des jeweiligen zweiten Schenkels, und/oder jeweils mehr als 10% der Schenkellänge des jeweiligen zweiten Schenkels. So kann eine besonders zuverlässige kapazitive Kopplung zwischen den Teilstrukturen gebildet werden.
Teile der zweiten Schenkel der beiden Teilstrukturen können somit zusammen einen Kondensator für eine kapazitive Kopplung der beiden Teilstrukturen bilden, um in effizienter und kompakter Weise eine Mehrband-Schleifen-Antenne bereitzustellen.
Der erste Schenkel der ersten Teilstruktur und der erste Schenkel der zweiten Teilstruktur können jeweils (entlang der Längsachse) zu einer bestimmten Kante der Leiterplatte hin verlaufen. Dabei kann die Antenne derart ausgebildet sein, dass der zweite Schenkel der ersten Teilstruktur in dem Kopplungsbereich näher an der Kante der Leiterplatte angeordnet ist, als der zweite Schenkel der zweiten Teilstruktur. Insbesondere kann ein Teil des zweiten Schenkels der zweiten Teilstruktur von einem Teil des zweiten Schenkels der ersten Teilstruktur von der Kante der Leiterplatte abgeschirmt sein. Die zweite Teilstruktur kann somit in einem relativ großen Abstand zu der Kante der Leiterplatte angeordnet sein. So kann die Empfindlichkeit der Antenne weiter reduziert werden, insbesondere dann, wenn die zweite Teilstruktur für einen (zweiten) Frequenzbereich mit höheren Frequenzen ausgebildet ist, als die erste Teilstruktur.
Die erste und/oder die zweite Teilstruktur können in einem Übergangsbereich zwischen den Schenkeln der jeweiligen Teilstruktur (insbesondere an dem Punkt, an dem die beiden Schenkel miteinander verbunden sind) eine gegenüber der Schenkelbreite der Schenkel erhöhte Breite aufweisen. Durch eine Erhöhung der Breite einer Teilstruktur in dem Übergangsbereich kann die Bandbreite des Frequenzbereichs der jeweiligen Teilstruktur erhöht werden. Die Schenkel der ersten Teilstruktur können eine Gesamtlänge aufweisen, die von der ersten Resonanzfrequenz abhängt. Insbesondere kann die erste Teilstruktur als A/4- Strahler in Bezug auf die erste Resonanzfrequenz ausgebildet sein.
Die Schenkel der zweiten Teilstruktur können eine Gesamtlänge aufweisen, die von der zweiten Resonanzfrequenz abhängt. Insbesondere kann die (zu bewirkende) zweite Resonanzfrequenz von der Gesamtlänge der Schenkel der zweiten Teilstruktur und von zumindest einer Eigenschaft, insbesondere von der Kapazität, des Kopplungsbereichs zwischen der ersten Teilstruktur und der zweiten Teilstruktur abhängen.
Durch die Gesamtlänge der Schenkel und/oder durch die Auslegung des Kopplungsbereichs können somit die unterschiedlichen Frequenzbereiche der Mehrband- Schleifen-Antenne in präziser Weise festgelegt werden.
Wie bereits oben dargelegt, weist die Mehrband-Schleifen-Antenne eine elektrisch leitende zweite Schicht der Leiterplatte auf. Insbesondere weist die Mehrband-Schleifen- Antenne einen elektrisch leitenden zweiten Bezugsbereich auf der zweiten Schicht der Leiterplatte auf (wobei sich der zweite Bezugsbereich auf Massepotential befinden kann). Der zweite Bezugsbereich und der erste Bezugsbereich können zumindest bereichsweise oder vollständig überlappend zueinander angeordnet sein (z.B. bis auf einen ausgesparten Bereich des ersten Bezugsbereichs). Der zweite Bezugsbereich auf der zweiten Schicht kann über ein oder mehrere Durchkontaktierungen (d.h. elektrische Leitungen) mit dem ersten Bezugsbereich auf der ersten Schicht elektrisch leitend verbunden sein. Durch die Bereitstellung eines zweiten Bezugsbereichs kann die Empfindlichkeit der Mehrband-Schleifen-Antenne gegenüber Veränderungen der Umgebung weiter reduziert werden.
Der zweite Bezugsbereich weist eine Querkante auf, die sich entlang der Querachse erstreckt (z.B. über die gesamte Ausbreitung der Antenne entlang der Querachse). Des Weiteren weist der zweite Bezugsbereich ein Impedanzelement auf, das sich ausgehend von der Querkannte des zweiten Bezugsbereichs entlang der Längsachse von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs weg erstreckt. Das Impedanzelement kann z.B. rechteckförmig, insbesondere als rechteckförmige, elektrisch leitende Fläche, ausgebildet sein. Das Impedanzelement kann derart auf der zweiten Schicht der Leiterplatte angeordnet sein, dass das Impedanzelement (ggf. vollständig) von der Schleife (auf der ersten Schicht der Leiterplatte) umschlossen wird. Die auf der ersten Schicht der Leiterplatte angeordnete Schleife kann eine elektrisch nicht-leitende Freifläche auf der ersten Schicht der Leiterplatte umschließen. Das gesamte Impedanzelement oder ein Teilbereich des Impedanzelements kann auf der zweiten Schicht der Leiterplatte gegenüber der elektrisch nicht-leitenden Freifläche auf der ersten Schicht der Leiterplatte angeordnet und/oder der elektrisch nicht-leitenden Freifläche auf der ersten Schicht zugewandt angeordnet sein. Mit anderen Worten, das gesamte Impedanzelement oder ein Teilbereich des Impedanzelements kann dort auf der zweiten Schicht der Leiterplatte angeordnet sein, wo die erste Schicht der Leiterplatte die von der Schleife (ggf. vollständig) umschlossene elektrisch nicht-leitenden Freifläche aufweist.
Das Impedanzelement kann sich bevorzugt derart entlang der Längsachse und/oder der Querachse erstrecken, dass kein Teilbereich des Impedanzelements auf der zweiten Schicht gegenüber der zweiten Teilstruktur und/oder gegenüber dem ersten Bezugsbereich auf der ersten Schicht und/oder gegenüber dem ersten Schenkel der ersten Teilstruktur angeordnet ist.
Das Impedanzelement kann derart (auf der zweiten Schicht) angeordnet sein und/oder derart von der Schleife (auf der ersten Schicht) umschlossen sein, dass
• das Impedanzelement einen Überlapp mit der ersten Teilstruktur, insbesondere mit dem ersten Schenkel der ersten Teilstruktur, aufweist;
• keinen Überlapp mit dem zweiten Schenkel der ersten Teilstruktur aufweist und/oder entlang der Längs- und/oder Querachse von dem zweiten Schenkel der ersten Teilstruktur beabstandet ist; und/oder
• keinen Überlapp mit der zweiten Teilstruktur aufweist und/oder entlang der Längs- und/oder Querachse von der zweiten Teilstruktur beabstandet ist; und/oder
• keinen Überlapp mit dem ersten Bezugsbereich auf der ersten Schicht aufweist und/oder entlang der Längs- und/oder Querachse von dem ersten Bezugsbereich auf der ersten Schicht beabstandet ist. Es wird somit eine Mehrband-Schleifen-Antenne beschrieben, die ein zusätzliches Impedanzelement aufweist, durch das die Bandbreite der Impedanz der Antenne an dem Speisepunkt für den zweiten Frequenzbereich in effizienter und zuverlässiger Weise erhöht werden kann, um eine Mehrband-Schleifen-Antenne mit einem erweiterten zweiten Frequenzbereich bereitzustellen.
Der erste Bezugsbereich kann ebenfalls eine Querkante aufweisen, die sich entlang der Querachse erstreckt. Der erste Schenkel der zweiten Teilstruktur kann an dieser Querkante des ersten Bezugsbereichs elektrisch leitend mit dem ersten Bezugsbereich gekoppelt sein, und kann sich entlang der Längsachse von dieser Querkante des ersten Bezugsbereichs weg erstrecken.
Die Querkante des ersten Bezugsbereichs und die Querkante des zweiten Bezugsbereichs können parallel zueinander verlaufen. Dabei kann der Abstand zwischen der Querkante des ersten Bezugsbereichs und der Querkante des zweiten Bezugsbereichs (außerhalb eines optionalen ausgesparten Bereichs des ersten Bezugsbereichs) dem senkrechten Abstand zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht (entlang der z-Achse des kartesischen Koordinatensystems) entsprechen und/oder den senkrechten Abstand zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht um höchstens 10% übersteigen. Mit anderen Worten, die Querkanten der beiden Bezugsbereiche können (zumindest bereichsweise) auf unterschiedlichen Schichten der Leiterplatte direkt übereinander angeordnet sein. So kann eine Mehrband-Schleifen- Antenne bereitgestellt werden, die in besonders flexibler Weise in unterschiedlichen Umgebungen verwendet werden kann.
Der erste Bezugsbereich kann einen ausgesparten Bereich, insbesondere einen rechteckförmigen, ausgesparten Bereich, aufweisen, bei dem die Querkante des ersten Bezugsbereichs entlang der Längsachse versetzt zu der Querkante des zweiten Bezugsbereichs angeordnet ist. Der Versatz entlang der Längsachse kann 10% oder mehr und/oder 70% oder weniger der Länge des ersten Schenkels der ersten Teilstruktur entlang der Längsachse betragen.
Der Speisepunkt der Antenne kann in dem ausgesparten Bereich an die Querkante des ersten Bezugsbereichs angrenzen. Ferner kann sich der ersten Schenkel der ersten Teilstruktur in dem ausgesparten Bereich von der Querkante des ersten Bezugsbereichs weg erstrecken.
Der ausgesparte Bereich des ersten Bezugsbereichs kann eine Breite entlang der Querachse aufweist, die derart groß ist, dass der ausgesparte Bereich breiter als der sich entlang der Längsachse erstreckende erste Schenkel der ersten Teilstruktur ist. Alternativ oder ergänzend kann der ausgesparte Bereich des ersten Bezugsbereichs eine Breite entlang der Querachse aufweist, die derart gering ist, dass sich der entlang der Querachse erstreckende zweite Schenkel der ersten Teilstruktur entlang der Querachse über den ausgesparten Bereich des ersten Bezugsbereichs hinaus erstreckt.
Bevorzugt weist der zweite Bezugsbereich keinen entsprechenden ausgesparten Bereich auf, sodass der zweite Bezugsbereich in dem ausgesparten Bereich des ersten Bezugsbereichs einen Teilbereich der von der Schleife umschlossenen elektrisch nichtleitenden Freifläche auf der ersten Schicht der Leiterplatte bedeckt.
Durch die Bereitstellung eines ausgesparten Bereichs des ersten Bezugsbereichs kann die Frequenzselektivität der Mehrband-Schleifen-Antenne weiter verbessert werden.
Das Impedanzelement kann, insbesondere vollständig oder teilweise, in dem ausgesparten Bereich des ersten Bezugsbereichs an die Querkante des zweiten Bezugsbereichs angrenzen und sich entlang der Längsachse von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs weg erstrecken. So kann eine besonders präzise Einstellung der Bandbreite des zweiten Frequenzbereichs bewirkt werden.
Wie bereits weiter oben dargelegt, kann die erste Teilstruktur in einem Übergang zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel der ersten Teilstruktur einen Übergangsbereich aufweisen, in dem die Breite des ersten Schenkels (entlang der Querachse) fließend, insbesondere linear, von einer ersten Breite auf eine zweite Breite ansteigt. Die zweite Breite kann z.B. um den Faktor 1 ,2 bis 2 größer als die erste Breite sein.
Der Übergangsbereich kann in einem ersten Abstand entlang der Längsachse von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs beginnen und in einem zweiten Abstand entlang der Längsachse von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs in dem zweiten Schenkel der ersten Teilstruktur enden. Durch die Bereitstellung eines derartigen Übergangsbereichs kann die Bandbreite des ersten Frequenzbereichs eingestellt (insbesondere verbreitert) werden.
Das Impedanzelement kann sich derart entlang der Längsachse erstrecken, dass die von dem zweiten Bezugsbereich abgewandte Querkante des Impedanzelements in einem Abstand von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs angeordnet ist, der zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand liegt. Alternativ oder ergänzend kann das Impedanzelement einen Überlapp entlang der Querachse von dem ersten Schenkel der ersten Teilstruktur aufweisen. Der Überlapp ist bevorzugt größer als Null. Ferner kann der Überlapp gleich wie oder kleiner als die erste Breite (des ersten Schenkels der ersten Teilstruktur) sein. Durch ein derart ausgebildetes und/oder angeordnetes Impedanzelement kann eine besonders präzise Impedanzanpassung an den gewünschten zweiten Frequenzbereich bewirkt werden.
Das Impedanzelement kann eine Breite entlang der Querachse aufweisen, die gleich wie oder größer als die (erste) Breite des ersten Schenkels der ersten Teilstruktur ist, und/oder die kleiner als das Zweifache der Breite des ersten Schenkels der ersten Teilstruktur ist. Durch ein derart ausgebildetes und/oder angeordnetes Impedanzelement kann eine besonders präzise Impedanzanpassung an den gewünschten zweiten Frequenzbereich bewirkt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Hausgerät bzw. ein Haushaltsgerät, beschrieben, das eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation (insbesondere über WLAN) umfasst, wobei die Kommunikationseinheit die in diesem Dokument beschriebene Mehrband-Schleifen-Antenne aufweist.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1a die obere bzw. die erste äußere Schicht einer Leiterplatte mit einer Antenne;
Figur 1b die untere Schicht bzw. die zweite äußere Schicht einer Leiterplatte;
Figur 1c einen Querschnitt durch eine Leiterplatte mit einer Antenne; und
Figuren 2a und 2b eine Antenne mit einer unteren bzw. zweiten äußeren Schicht, die ein zusätzliches Impedanzelement aufweist.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer (Dualband-) Antenne, die in effizienter Weise auf unterschiedlich dimensionierten und/oder ausgelegten Leiterplatten und/oder in unterschiedliche Umgebungen integriert werden kann und die zumindest ein erweitertes Frequenzband aufweist. Die (Dualband-) Antenne soll dabei insbesondere für WLAN (Wireless Local Area Network) Funkkommunikation in den Frequenzbändern bei 2,4GHz und bei 5GHz sowie in dem zusätzlichen Frequenzband bei 6GHz ausgelegt sein.
Figuren 1a und 1b zeigen eine beispielhafte Antenne 100, die auf einer Leiterplatte 150 integriert ist. Insbesondere zeigen Fig. 1a die (elektrisch leitende) obere Schicht 151 der Leiterplatte 150 und Fig. 1b die (elektrisch leitende) untere Schicht 152 der Leiterplatte. Wie in Fig. 1c dargestellt, befinden sich zwischen der oberen (d.h. der ersten) Schicht 151 und der unteren (d.h. der zweiten) Schicht 152 ein oder mehrere dielektrische Schichten 130 sowie ggf. ein oder mehrere (elektrisch leitende) Zwischenschichten (nicht dargestellt). Die elektrisch leitenden Schichten 151, 152 können eine Schicht aus Metall, insbesondere Kupfer, aufweisen. Das Metall kann in Teilbereichen der Schichten 151 , 152 entfernt werden (z.B. weggeätzt werden), um unterschiedliche elektrisch leitende Teilbereiche innerhalb einer Schicht 151, 152 zu bilden, wobei die Teilbereiche typischerweise elektrisch voneinander isoliert sind.
Die obere Schicht 151 weist eine elektrisch leitende Antennenstruktur auf, die eine magnetische Antenne bzw. eine Schleifen-Antenne bildet. Die Antennenstruktur weist eine erste (L-förmige) Teilstruktur 110 auf, die als Antenne für eine erste Frequenz bzw. für einen ersten Frequenzbereich (etwa 2,4 - 2,5 GHz) ausgebildet ist. Zu diesem Zweck können die Schenkel 111, 112 der ersten L-förmigen Teilstruktur 110 zusammen eine bestimmte Gesamtlänge aufweisen, um einen A/4-Strahler für den ersten Frequenzbereich zu bilden.
Die Antennenstruktur weist ferner eine zweite (L-förmige) Teilstruktur 120 auf, die als Antenne für eine zweite Frequenz bzw. für einen zweiten Frequenzbereich (etwa 5,1 - 6,5 GHz) ausgebildet ist. Zu diesem Zweck können die Schenkel 121, 122 der zweiten L- förmigen Teilstruktur 120 zusammen eine bestimmte Gesamtlänge aufweisen, um einen A/4-Strahler für den zweiten Frequenzbereich zu bilden (ggf. in Kombination mit einer Eigenschaft, insbesondere der Kapazität, des Kopplungsbereichs 108 zwischen den beiden Teilstrukturen 110, 120).
Die beiden L-förmigen Teilstrukturen 110, 120 sind derart auf der oberen Schicht 151 der Leiterplatte 150 angeordnet, dass die Teilstrukturen 110, 120 zusammen mit einem Bezugsbereich 105 auf der oberen Schicht 151 eine Loop bzw. eine Schleife 109 bilden. Insbesondere kann sich der erste Schenkel 111 der ersten Teilstruktur 110 von dem Bezugsbereich 105 weg erstrecken. Der zweite Schenkel 112 der ersten Teilstruktur 110 kann dann senkrecht zu dem ersten Schenkel 111 der ersten Teilstruktur 110 verlaufen (und somit parallel zu dem Bezugsbereich 105). In entsprechender Weise kann sich der erste Schenkel 121 der zweiten Teilstruktur 120 von dem Bezugsbereich 105 weg erstrecken. Der zweite Schenkel 122 der zweiten Teilstruktur 120 kann dann senkrecht zu dem ersten Schenkel 121 der zweiten Teilstruktur 120 verlaufen (und somit parallel zu dem Bezugsbereich 105).
Die zweiten Schenkel 112, 122 der beiden Teilstrukturen 110, 120 können in dem Kopplungsbereich 108 parallel zueinander verlaufen, wobei sich zwischen den zweiten Schenkeln 112, 122 der beiden Teilstrukturen 110, 120 ein Kopplungsspalt 102 befindet. Die Spaltbreite des Spaltes 102 und/oder die Länge 103 der Überlappung der zweiten Schenkel 112, 122 der beiden Teilstrukturen 110, 120 können gewählt werden, um einen optimierten Kompromiss zwischen einer möglichst starken kapazitiven Kopplung der beiden Teilstrukturen 110, 120 einerseits und einer möglichst starken Selektivität und/oder Abgrenzung der beiden Frequenzbereiche andererseits bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend können die Spaltbreite und/oder die Länge 103 des Spalts 102 zur Einstellung der zweiten Resonanzfrequenz für den zweiten Frequenzbereich ausgewählt bzw. festgelegt werden. Der erste Schenkel 121 der zweiten Teilstruktur 120 ist elektrisch leitend mit dem Bezugsbereich 105 verbunden. Andererseits ist zwischen dem ersten Schenkel 111 der ersten Teilstruktur 110 und dem Bezugsbereich 105 ein elektrisch nicht-leitender Spalt 104 angeordnet. An diesem Punkt des ersten Schenkels 111 der ersten Teilstruktur 110 kann die Einspeisung eines zu sendenden Signals bzw. die Ausspeisung eines empfangenen Signals erfolgen. Mit anderen Worten, dieser Punkt des ersten Schenkels
111 der ersten Teilstruktur 110 kann den Speisepunkt 107 der Antenne 100 bilden.
Durch die Schenkelbreite 106 der Schenkel 111, 112, 121, 122 der Teilstrukturen 110, 120 kann die Frequenzselektivität des jeweiligen Frequenzbereichs eingestellt bzw. angepasst werden. Dabei kann durch Reduzierung der Schenkelbreite 106 typischerweise die Bandbreite eines Frequenzbereichs reduziert werden, während durch eine Erhöhung der Schenkelbreite 106 die Bandbreite des Frequenzbereichs erhöht werden kann.
Alternativ oder ergänzend kann an dem Übergang zwischen den beiden Schenkeln 111 ,
112 einer Teilstruktur 110 ein (im Vergleich zu der Schenkelbreite 106) verbreiterter (elektrisch leitender) Übergangsbereich 113 angeordnet sein. Durch die Verwendung eines Übergangsbereichs 113 mit erhöhter Breite kann die Bandbreite des Frequenzbereichs erhöht werden.
Die Antenne 100 kann auf der unteren Schicht 152 der Leiterplatte 150 einen Bezugsbereich 155 aufweisen, der direkt gegenüber zu dem Bezugsbereich 105 der oberen Schicht 151 angeordnet sein kann. Die beiden Bezugsbereiche 105, 155 können über elektrisch leitende Vias bzw. Durchkontaktierungen 131 elektrisch leitend miteinander verbunden sein.
Es wird somit in Zusammenhang mit den Figuren 1a und 1b eine Antenne 100 beschrieben, die als Teilstrukturen 110, 120 L-Antennen aufweist. Eine L-Antenne ist dabei eine Antenne in Form des Buchstabens „L“. Durch die Verschachtelung zweier L- Antennen 110, 120 ist es möglich, (zusammen mit dem Bezugsbereich 105) eine Schleifen-Antenne zu bilden, die zwei Resonanzfrequenzen aufweist. Durch die kapazitive Kopplung zwischen den beiden L-Antennen 110, 120 in dem Kopplungsbereich 108 ist es möglich, die zweite Resonanzfrequenz der Antenne 100 (für den zweiten Frequenzbereich) einzustellen.
Die Position des parasitären Elements (d.h. des zweiten Teilbereichs bzw. der zweiten L- Antenne 120) für den höheren (zweiten) Frequenzbereich, das mit der Massefläche (d.h. mit dem Bezugsbereich) 105 elektrisch leitend verbunden ist, kann so gewählt werden, dass das parasitäre Element soweit wie möglich von der Kante 153 der Leiterplatte 150 entfernt ist. So kann erreicht werden, dass Änderungen in der Umgebung der Antenne 100 (z.B. ein Einbau der Antenne 100 in ein Gerät mit oder ohne Kunststoffgehäuse) die Eigenschaften der Resonanzfrequenz (für den zweiten Frequenzbereich) möglichst wenig verändern.
Des Weiteren kann die erste L-Antenne 110 für den tieferen (ersten) Frequenzbereich im Knick des „L“ breiter ausgeführt sein, um eine größere Bandbreite in dem ersten Frequenzbereich zu gewährleisten.
Figuren 2a und 2b zeigen jeweils eine zweite (untere) Schicht 152 mit einem Bezugsbereich 150, der ein zusätzliches Impedanzelement 200 zur Anpassung der Impedanz der Antenne 100 an dem Speisepunkt 107 aufweist. Das Impedanzelement 200 kann insbesondere ausgebildet sein, die Impedanz an dem Speisepunkt 107 derart anzupassen, dass Signale mit einer Signalfrequenz in einem erweiterten zweiten Frequenzbereich (z.B. in dem erweiterten Frequenzbereich 5.18GHz bis 6.425GHz) in die Antenne 100 eingespeist oder aus der Antenne 100 ausgekoppelt werden können.
Das Impedanzelement 200 kann in unmittelbarer Nähe zu dem ersten Schenkel 111 der ersten Teilstruktur 110 der Antenne 100 angeordnet sein, sodass durch das Impedanzelement 200 eine parasitäre Kapazität an dem Speisepunkt 107 gebildet wird. Dabei kann das Impedanzelement 200 vollständig oder teilweise innerhalb der von der Schleifen 109 auf der ersten Schicht 151 der Leiterplatte 150 umrandeten elektrisch nichtleitenden Freifläche 170 angeordnet sein (sieh Fig. 1a)
Fig. 2b zeigt ein kartesisches Koordinatensystem und beispielhafte Dimensionen eines Teils der ersten Schicht 151 (mit gestrichelten Linien dargestellt) und der gesamten zweiten Schicht 152 (mit durchgezogenen Linien dargestellt). Der erste Schenkel 111 der ersten Teilstruktur 110 erstreckt sich entlang der y-Achse (die auch als Längsachse bezeichnet wird), und der zweite Schenkel 112 der ersten Teilstruktur 110 erstreckt sich entlang der x-Achse (die auch als Querachse bezeichnet wird). Die z-Achse erstreckt sich senkrecht zu der Oberfläche der Leiterplatte 150.
Der erste Schenkel 111 der ersten Teilstruktur 110 weist eine bestimmte (erste) Breite 106 (entlang der x-Achse) auf. Der erste Schenkel 111 der ersten Teilstruktur 110 weist diese (erste) Breite 106 ausgehend von dem Spalt 104 bis zu dem Beginn des Übergangsbereichs 113 auf. Ein Teil dieses Teilbereichs des ersten Schenkels 111 erstreckt sich ausgehend von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs 155 über eine bestimmte Länge 206.
Der Übergangsbereich 113 beginnt somit in einem Abstand von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs 155, der der Länge 206 eines Teils des ersten Schenkels 111 entspricht. Ferner weist der Übergangsbereich 113 eine bestimmte Länge 207 entlang der y-Achse auf, bevor der erste Schenkel 111 in den zweiten Schenkel 112 übergeht. An diesem Punkt weist der Übergangsbereich 113 die (zweite) Breite 205 (entlang der x- Achse) auf, wobei die (zweite) Breite 205 größer als die (erste) Breite 106 ist.
Das Impedanzelement 200 weist bevorzugt einen Überlapp 203 mit dem ersten Schenkel 111 auf. Der Überlapp 203 kann variiert und/oder eingeteilt werden, um die parasitäre Kapazität und somit die Impedanz an dem Speisepunkt 107 einzustellen.
Das Impedanzelement 200 kann eine derart große Breite 202 (entlang der x-Achse) aufweisen, dass die Summe aus der Breite 106 der ersten Teilstruktur 111 und der Breite 202 des Impedanzelements 200 (minus dem Überlapp 203) größer als die maximale (zweite) Breite 205 des Übergangsbereichs 113 ist. So kann die gewünschte Impedanzanpassung an dem Speisepunkt 107 in besonders effizienter und zuverlässiger Weise bewirkt werden, um eine Antenne 100 mit einem erweiterten zweiten Frequenzbereich bereitzustellen.
Ferner weist das Impedanzelement 200 bevorzugt eine Länge 201 (entlang der y-Achse) auf, die größer als die Länge 206 des Teils des ersten Schenkels 111 mit konstanter Breite 106 ist., die aber andererseits kleiner als die Summe aus den Längen 206 und 207) ist, sodass das von dem Bezugsbereich 155 abgewandte Ende des Impedanzelements 200 entlang der y-Achse auf Höhe des Übergangsbereichs 113 angeordnet ist. So kann die gewünschte Impedanzanpassung an dem Speisepunkt 107 in besonders effizienter und zuverlässiger Weise bewirkt werden, um eine Antenne 100 mit einem erweiterten zweiten Frequenzbereich bereitzustellen.
Wie weiter oben dargestellt, wird in Zusammenhang mit den Figuren 1a bis 1c eine Dualband-Antenne 100 für den WLAN-Standard Wifi6 (IEEE802.11ax) und Vorgänger bereitgestellt. Der WLAN-Standard wurde durch zusätzliche Kanäle im Frequenzbereich von 6 GHz und höher, oberhalb der bisherigen Kanäle mit Frequenzen von weniger als 6 GHz, erweitert. In Zusammenhang mit den Figuren 2a und 2b wird eine Antenne 100 beschrieben, die für eine derartige Erweiterung des oberen Frequenzbereichs ausgelegt ist.
Durch den Zusatz einer Metallfläche 200 (insbesondere Kupferfläche) mit Massepotential auf der unteren Leiterplattenlage 152 direkt in der Nähe des Fußpunktes 107 der Antenne 100 kann eine zusätzliche Kapazität erzeugt werden. Mit diesem parasitären Element 200 kann die Bandbreite der Impedanz im zweiten (höheren) Frequenzbereich der Antenne 100 erhöht werden. Durch eine geeignete Positionierung dieser zusätzlichen Metallfläche 200 auf der unteren Lage 152 kann der zweite Frequenzbereich der Antenne 100 in Bezug auf den gewünschten Frequenzbereich 5,18-6,425GHz angeordnet, insbesondere zentriert, werden.
Durch die in diesem Dokument beschriebene Antenne 100 können mögliche Schwankungen in der Umgebung der Antenne 100 (mit oder ohne Kunststoff) abgefangen werden und es kann bewirkt werden, dass die Eingangsimpedanz der Antenne 100 nahezu unabhängig von den Umfeldbedingungen der Antenne 100 ist. Des Weiteren weist die beschriebene Antenne 100 einen relativ geringen Platzbedarf auf. Ferner kann durch die Bereitstellung eines zusätzlichen Impedanzelements 200 in effizienter und präziser Weise die Bandbreite des zweiten Frequenzbereichs erweitert werden, ohne den Wirkungsgrad und/oder die Form des Antennendiagramms der Antenne 100 zu beeinträchtigen und/oder zu verändern (im Vergleich zu einer Antenne 100 mit dem bisherigen Frequenzbereich (5,18-5,825 GHz)). 5 Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1) Mehrband-Schleifen-Antenne (100), die umfasst,
- eine erste, elektrisch leitende, L-förmige Teilstruktur (110) auf einer ersten Schicht (151) einer Leiterplatte (150); wobei die erste Teilstruktur (110) eine erste Resonanzfrequenz aufweist; wobei die erste Teilstruktur (110) einen Speisepunkt (107) der Antenne (100) aufweist;
- eine zweite, elektrisch leitende, L-förmige Teilstruktur (120) auf der ersten Schicht (151) der Leiterplatte (150); wobei die zweite Teilstruktur (120) für eine zweite Resonanzfrequenz ausgebildet ist; wobei die erste Teilstruktur (110) und die zweite Teilstruktur (120) in einem Kopplungsbereich (109) kapazitiv miteinander gekoppelt sind;
- einen elektrisch leitenden ersten Bezugsbereich (105); wobei die erste Teilstruktur (110) und die zweite Teilstruktur (120) derart auf der ersten Schicht (151) der Leiterplatte (150) angeordnet sind, dass sie zusammen mit dem ersten Bezugsbereich (105) eine Schleife (109) bilden; wobei die erste Teilstruktur (110) und die zweite Teilstruktur (120) jeweils einen Schenkel (111 , 121) aufweisen, der sich entlang einer Längsachse von dem ersten Bezugsbereich (105) weg erstreckt, und jeweils einen Schenkel (112, 122) aufweisen, der sich entlang einer Querachse erstreckt; und
- einen elektrisch leitenden zweiten Bezugsbereich (155) auf einer elektrisch leitenden zweiten Schicht (152) der Leiterplatte (150); wobei der zweite Bezugsbereich (155) eine Querkante aufweist, die sich entlang der Querachse erstreckt; wobei der zweite Bezugsbereich (155) ein Impedanzelement (200) aufweist, das sich ausgehend von der Querkannte des zweiten Bezugsbereichs (155) entlang der Längsachse von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs (155) weg erstreckt.
2) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß Anspruch 1 , wobei
- die auf der ersten Schicht (151) der Leiterplatte (150) angeordnete Schleife (109) eine elektrisch nicht-leitende Freifläche (170) auf der ersten Schicht (151) der Leiterplatte (150) umschließt; und - das Impedanzelement (200) auf der zweiten Schicht (152) der Leiterplatte
(150) gegenüber der elektrisch nicht-leitenden Freifläche (170) auf der ersten Schicht (151) der Leiterplatte (150) angeordnet und/oder der elektrisch nicht-leitenden Freifläche (170) auf der ersten Schicht (151) zugewandt angeordnet ist.
3) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der erste Bezugsbereich (105) eine Querkante aufweist, die sich entlang der Querachse erstreckt;
- die zweite Teilstruktur (120) einen Schenkel (121) aufweist, der an der Querkante des ersten Bezugsbereichs (105) elektrisch leitend mit dem ersten Bezugsbereich (105) gekoppelt ist, und der sich entlang der Längsachse von der Querkante des ersten Bezugsbereichs (105) weg erstreckt;
- die Querkante des ersten Bezugsbereichs (105) und die Querkante des zweiten Bezugsbereichs (105) parallel zueinander verlaufen; und
- ein Abstand zwischen der Querkante des ersten Bezugsbereichs (105) und der Querkante des zweiten Bezugsbereichs (105) einem senkrechten Abstand zwischen der ersten Schicht (151) und der zweiten Schicht (152) entspricht und/oder den senkrechten Abstand zwischen der ersten Schicht
(151) und der zweiten Schicht (152) um höchstens 10% übersteigt.
4) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß Anspruch 3, wobei
- der erste Bezugsbereich (105) einen ausgesparten Bereich, insbesondere einen rechteckförmigen, ausgesparten Bereich, aufweist, bei dem die Querkante des ersten Bezugsbereichs (105) entlang der Längsachse versetzt zu der Querkante des zweiten Bezugsbereichs (155) angeordnet ist;
- der Speisepunkt (107) der Antenne (100) in dem ausgesparten Bereich an die Querkante des ersten Bezugsbereichs (105) angrenzt; und
- das Impedanzelement (200), insbesondere vollständig oder teilweise, in dem ausgesparten Bereich des ersten Bezugsbereichs (105) an die Querkante des zweiten Bezugsbereichs (155) angrenzt und sich entlang der Längsachse von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs (155) weg erstreckt.
5) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß Anspruch 4, wobei der ausgesparte Bereich des ersten Bezugsbereichs (105) eine Breite entlang der Querachse aufweist, die
- derart groß ist, dass der ausgesparte Bereich breiter als der sich entlang der Längsachse erstreckende erste Schenkel (111) der ersten Teilstruktur (110) ist; und/oder
- derart gering ist, dass sich der entlang der Querachse erstreckende zweite Schenkel (112) der ersten Teilstruktur (110) entlang der Querachse über den ausgesparten Bereich des ersten Bezugsbereichs (105) hinaus erstreckt.
6) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Impedanzelement (200) rechteckförmig ausgebildet ist.
7) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Impedanzelement (200) derart von der Schleife (109) umschlossen wird, dass
- das Impedanzelement (200) einen Überlapp (203) mit der ersten Teilstruktur (110), insbesondere mit einem ersten Schenkel (111) der ersten Teilstruktur (110), aufweist;
- keinen Überlapp mit einem zweiten Schenkel (112) der ersten Teilstruktur (110) aufweist und/oder entlang der Längs- und/oder Querachse von dem zweiten Schenkel (112) der ersten Teilstruktur (110) beabstandet ist; und/oder
- keinen Überlapp mit der zweiten Teilstruktur (120) aufweist und/oder entlang der Längs- und/oder Querachse von der zweiten Teilstruktur (120) beabstandet ist; und/oder
- keinen Überlapp mit dem ersten Bezugsbereich (105) auf der ersten Schicht (151) aufweist und/oder entlang der Längs- und/oder Querachse von dem ersten Bezugsbereich (105) auf der ersten Schicht (151) beabstandet ist.
8) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Impedanzelement (200) derart entlang der Längsachse und/oder der Querachse erstreckt, dass kein Teilbereich des Impedanzelements (200) auf der zweiten Schicht (152) gegenüber der zweiten Teilstruktur (120) und/oder gegenüber dem ersten Bezugsbereich (105) auf der ersten Schicht (151) angeordnet ist.
9) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die erste Teilstruktur (110) einen ersten Schenkel (111) aufweist, der sich, insbesondere senkrecht, entlang der Längsachse von dem ersten Bezugsbereich (105) weg erstreckt;
- die zweite Teilstruktur (120) einen ersten Schenkel (121) aufweist, der sich, insbesondere senkrecht, entlang der Längsachse von dem ersten Bezugsbereich (105) weg erstreckt;
- die erste Teilstruktur (110) einen zweiten Schenkel (112) aufweist, der sich, insbesondere senkrecht zu dem ersten Schenkel (111) der ersten Teilstruktur (110), entlang der Querachse auf die zweite Teilstruktur (120) zu erstreckt; und
- die zweite Teilstruktur (120) einen zweiten Schenkel (122) aufweist, der sich, insbesondere senkrecht zu dem ersten Schenkel (121) der zweiten Teilstruktur (120), entlang der Querachse auf die erste Teilstruktur (110) zu erstreckt.
10) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß Anspruch 9, wobei
- die erste T eilstruktur (110) zwischen dem ersten Schenkel (111) und dem zweiten Schenkel (112) der ersten Teilstruktur (110) einen Übergangsbereich (113) aufweist, in dem eine Breite des ersten Schenkels (111) fließend, insbesondere linear, von einer ersten Breite (106) auf eine zweite Breite (205) ansteigt; und
- der Übergangsbereich (113) in einem ersten Abstand (206) entlang der Längsachse von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs (155) beginnt und in einem zweiten Abstand (206, 207) entlang der Längsachse von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs (155) in dem zweiten Schenkel (112) der ersten T eilstruktur (110) endet.
11) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß Anspruch 10, wobei
- sich das Impedanzelement (200) derart entlang der Längsachse erstreckt, dass eine von dem zweiten Bezugsbereich (155) abgewandte Querkante des Impedanzelements (200) in einem Abstand (201) von der Querkante des zweiten Bezugsbereichs (155) angeordnet ist, der zwischen dem ersten Abstand (206) und dem zweiten Abstand (206, 207) liegt; und/oder
- das Impedanzelement (200) einen Überlapp (203) entlang der Querachse mit dem ersten Schenkel (111) der ersten Teilstruktur (110) aufweist.
12) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Impedanzelement (200) eine Breite (202) entlang der Querachse aufweist, die
- gleich wie oder größer als eine Breite (106) eines ersten Schenkels (111) der ersten Teilstruktur (110) ist, der sich entlang der Längsachse erstreckt; und/oder
- kleiner als das Zweifache der Breite (106) des ersten Schenkels (111) der ersten Teil Struktur (110) ist.
13) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die zweite Teilstruktur (120) elektrisch leitend mit dem ersten Bezugsbereich (105) verbunden ist;
- zwischen der ersten Teilstruktur (110) und dem ersten Bezugsbereich (105) ein elektrisch isolierender Spalt (104) angeordnet ist; und
- der Speisepunkt (107) an einem dem Spalt (104) zwischen der ersten Teilstruktur (110) und dem ersten Bezugsbereich (105) zugewandten Ende der ersten Teilstruktur (110) angeordnet ist. 14) Mehrband-Schleifen-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die erste Teilstruktur (110) eine erste L-Antenne für einen ersten Frequenzbereich um die erste Resonanzfrequenz bildet; und
- die zweite Teilstruktur (120) eine zweite L-Antenne für einen zweiten Frequenzbereich um die zweite Resonanzfrequenz bildet; und
- der erste Frequenzbereich insbesondere 2,4 - 2,5 GHz und der zweite Frequenzbereich insbesondere 5,18 - 6,425 GHz umfasst bzw. ist.
15) Hausgerät, das eine Kommunikationseinheit mit einer Mehrband-Schleifen- Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
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