WO2002029926A1

WO2002029926A1 - Mobiltelefon mit mehrbandantenne

Info

Publication number: WO2002029926A1
Application number: PCT/DE2001/003832
Authority: WO
Inventors: Peter Nevermann; Sheng-Gen Pan
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2002-04-11
Also published as: US20040051672A1; DE50105641D1; US6853352B2; EP1323207B1; EP1323207A1; DE10049410A1; CN100490247C; CN1592988A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mobilfunkgerät mit einer Mehrbandantenne, die zumindest eine mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) und ein Kontaktfeder (13) zur Kontaktierung der Leiterstruktur (11, 12) mit einer Sender/Empfangselektronik aufweist. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) und die Kontaktfeder (13) als in Abwicklung einander nicht überlappendes einstückiges Stanzbiegeteil gebildet sind.

Description

Beschreibung

Mobiltelefon mit Mehrbandantenne

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mobilfunkgerät mit einer Mehrbandantenne, die eine mäanderförmige Leiterstruktur und eine Kontaktfeder zur Kontaktierung der Leiterstruktur mit einer Sender/Empfangselektronik aufweist.

Ein derartiges Mobilfunkgerät kann beispielsweise als Mobiltelefon bzw. sog. Handy realisiert sein. Die Abmessungen für die Antenne eines derartigen Geräts, welche Antenne heutzutage in das Gehäuse weit verbreitet integriert ist, sind aus Designgründen eingeschränkt. Darüber hinaus soll dieses Mobilfunkgerät zunehmend nicht nur in einem einzigen Netz, entsprechend einem einzigen Frequenzbereich, sondern auch in mehreren Netzen, entsprechend mehreren Frequenzbereichen betrieben werden können. Es wird deshalb eine (integrierte) Antenne benötigt, die in zwei oder mehr Frequenzbereichen nutzbar ist. Ferner besteht die Anforderung an das in Rede stehende Mobilfunkgerät, dass seine Leistungsfähigkeit und sein Design möglichst .kostengünstig realisiert werden können.

Die ins Gehäuse integrierte Mehrbandantenne bekannter Mobilfunkgeräte ist beispielsweise aus mehreren Teilantennen realisiert. Bei diesen Teilantennen handelt es sich entweder um zylindersymmetrische Helixdrahtgebilde oder um planare Antennen, die bevorzugt auf Schaltkarten realisiert sind. Da ihre Grundformen jedoch nicht der Gestalt des Gehäuses entsprechen, das typischerweise allgemein elliptischen Querschnitt aufweist, benötigen solche Antennen im Gehäuse relativ viel Platz. Aus diesem Grund kann der Anforderung an das Design des Mobilfunkgeräts bei geringen Abmessungen nicht oder nur unzulänglich entsprochen werden. Aus der WO 99/22420 ist bekannt, die Mehrbandantenne des in Rede stehenden Mobilfunkgeräts durch Aufbringen von Mäanderstrukturen auf flexiblem Leiterplattenmaterial zu realisieren. Eine derartige Mehrbandantenne besitzt dadurch große Flexibilität. Die Kosten für das flexible Grundmaterial und die notwendige Kontaktierung des flexiblen Leitermaterials führen jedoch dazu, dass die Kosten für diese Antenne dem Mehrfachen der Kosten der vorstehend genannten nichtflexiblen Antenne entspricht.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mobilfunkgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Mehrbandantenne kostengünstig herstellbar ist und Freiheit bei der Wahl des Designs des Mobilfunkgeräts gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Da die mäanderförmige Leiterstruktur und die Kontaktfeder der Antenne erfindungsgemäß als in Abwicklung einander nicht überlappendes einstückiges Teil gebildet sind, kann diese Antenne problemlos und kostengünstig durch einen einzigen Stanzvorgang gefertigt werden, an den sich ggf. lediglich noch ein Biegevorgang anschließt. Da das erfindungsgemäße einstückige Stanzbiegeteil in weiten Grenzen beliebig geformt werden kann, kann es problemlos an das gewünschte Design des Mobilfunkgerätes angepasst werden, ohne dass auf die Struktur der Antenne Rücksicht genommen werden muss .

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Antenne besteht darin, dass sie mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit und deshalb mit geringen Herstellungskosten hergestellt werden kann, weil auf die Standard-Stanz- und Biegetechnik rückgegriffen werden kann. Da die Mehrbandantenne als einteiliges Stanzbiegeteil ausgebildet ist, erübrigt sich eine separate Herstellung und Bereitstellung der Antennenfeder.

Bevorzugt sind die mindestens zwei Mäanderstrukturen der als einstückiges Stanz- Biegeteil gebildeten Mehrbandantenne parallel geschaltet nebeneinander so nahe angeordnet, dass eine deutliche Verkopplung erzielt wird, so dass das Gesamtvolumen der Mehrbandantenne minimal ist. Die verteilten Teilinduktivitäten und Kapazitäten der Mäander werden dabei optimal genutzt, so dass die Antenne in mehreren Frequenzbändern zuverlässig betrieben werden kann. Durch Optimierung ist es möglich, die Mehrbandantenne beispielsweise in Nähe ihrer ersten Resonanzfrequenz für eines der Zielfrequenzbänder, beispielsweise GSM, einzusetzen, während sie nahe ihrer zweiten Resonanzfrequenz so breitbandig arbeitet, dass damit ein Einsatz bei zwei weiteren Frequenzbändern, beispielsweise PCN und PCS möglich ist.

Ein weiterer Vorteil der einstückig als Stanzbiegeteil gebildeten Mehrbandantenne besteht darin, dass eine Nennimpedanz von 50 Ohm problemlos realisierbar ist, so dass diese Antenne ohne zusätzliches Anpassnetzwerk, das beim Stand der Technik erforderlich ist, betrieben werden kann. Dies gewährleistet, dass die erfindungsgemäß gebildete Antenne ohne die Verluste betrieben werden kann, die beim Stand der Technik durch Anpassungselemente unvermeidlich sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Mehrbandantenne des erfindungsgemäßen Mobilfunkgeräts in Seitenaufrissansicht,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Mehrbandantenne des erfindungsgemäßen Mobilfunkgeräts in Seitenaufrissansicht, und Fig. 3 in Diagrammform den Reflexionsfaktor der Multibandantenne von Fig. 1, wobei die durch die Antenne abgedeckten Frequenzbänder strichliert eingetragen sind.

In Fig. 1 ist eine Mehrbandantenne allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Bei der Mehrbandantenne 10 handelt es sich um ein einstückiges Stanz-Biegeteil, umfassend eine mäanderförmige Leiterstruktur mit einer ersten Mäander 11 und einer zweiten Mäander 12 und eine Kontaktfeder 13. Die beiden Mäander 11, 12 und die Kontaktfeder 13 sind relativ zueinander so angeordnet, dass sie sich in Abwicklung (in abgewickelter Gestalt) nicht überlappen. Die erste Mäander 11 ist ebenso wie die zweite Mäander 12 in Abwicklung planar gebildet und diese beiden Mäander liegen abgewickelt in zwei seitlich versetzten Ebenen und sind über einen Verbindungssteg 14 miteinander verbunden, der quer zu den Mäanderebenen verläuft. Die Kontaktfeder 13 ist im Bereich des Verbindungsstegs 14 angeordnet und stellt eine Verlängerung dieses Stegs dar.

Die erste Mäander 11 umfasst ausgehend vom Verbindungssteg 14 einen ersten Mäanderteil 15 mit zwei zueinander parallel verlaufenden Arme 16 und 17. An den ersten Mäanderteil 15 schließt sich ein zweiter Mäanderteil 18 an, der zwei parallel zueinander sowie parallel zu den Armen 16, 17 des ersten Mäanderteils 15 verlaufene Arme 19 und 20 umfasst. Der zweite Mäanderteil 18 ist über einen Quersteg 21 mit dem ersten Mäanderteil 17 verbunden. An den zweiten Mäanderteil schließt sich verbunden über einen Quersteg 22 ein dritter Mäanderteil 23 an, der zwei zueinander sowie zu den vorausgenannten Armen 16, 17 und 19, 20 parallele Arme 24, 25 umfasst. An einen dritten Mäanderteil 23 schließt sich ein vierter Mäanderteil 26 an, der mit dem vorausgehenden Mäanderteil 23 über einen Quersteg 27 verbunden ist und zwei Stege 28 und 29 umfasst, die zueinander sowie zu den vorausgehend genannten Armen parallel verlaufen. Über einen Quersteg 30 verbunden schließt sich an den vierten Mäanderteil 26 ein fünfter Mäanderteil 31 an, der wie die vorausgehenden Mäanderteile zwei Arme 32 und 33 in paralleler Ausrichtung umfasst. Der fünfte Mäanderteil 31 läuft in einen in Mäanderrichtung sich erstreckenden und um 90° einwärts gebogenen Abschlusssteg 34 aus.

Der jeweils gegenseitige Abstand der fünf Mäanderteile 15, 18, 23, 26 und 31 ist ebenso unterschiedlich gewählt wie der Relativabstand ihrer Arme 16, 17, 19, 20, 24, 25, 28, 29 und 32, 33. Diese Abstände und ihre Abfolge sind zugunsten des durch die Antenne abzudeckenden Frequenzbereichs optimiert.

Der zweite Mäander 12 ist weniger komplex aufgebaut als die erste Mäander 11 und umfasst einen einzigen Mäanderteil 35, der mit Abstand über dem Abschlusssteg 34 der ersten Mäanderteil 11 zu liegen kommt und zueinander sowie zu den Armen der ersten Mäander 11 parallel verlaufende Arme 36, 37 aufweist. Der Mäanderteil 35 ist durch ihren unteren Arm 36 über einen weiteren, langen Verbindungssteg 38 mit der Kontaktfeder 13 und dem Verbindungssteg 14 verbunden.

Durch die mäanderförmige Leiterstruktur 11, 12 der Mehrbandantenne 10 werden insgesamt drei Frequenzbereich festgelegt. Der diesbezügliche Reflexionsfaktor der Mehrbandantenne 10 ist in Fig. 3 mit durchgezogener Linie gezeigt und allgemein mit der Bezugsziffer 38 bezeichnet. Strichliert dargestellt und mit den Bezugsziffern 39,40 und 41 bezeichnet sind die drei Frequenzbereiche bzw. -bänder der Mehrbandantenne 10 entsprechend dem EGSM-Band, dem PCN-Band und dem PCS-Band.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform der Mehrbandantenne 10 von Fig. 1 gezeigt. Die in Fig. 2 gezeigte Mehrbandantenne 10' hat im wesentlichen den gleichen Grundaufbau wie die Mehrbandantenne 10 von Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, dass die Mäander in Abwicklung nicht in Ebenen, sondern auf gekrümmten Flächen zu liegen kommen und mit dem Unterschied, dass die erste Mäander 11' nicht fünf, sondern lediglich drei Mäanderteile umfasst. Die zweite Mäander 12' hingegen ist entsprechend der ersten Mäander 11 konfiguriert. Gleiche Elemente der Antenne 10' sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie bei der Antenne 10, weshalb sich einen nähere Erläuterung dieser Elemente erübrigt. Ein weiterer Unterschied der Antenne 10' gegenüber der Antenne 10 ist, dass die Abstände ihrer Mäanderteile sowie die Abstände der Arme der Mäanderteile unterschiedlich sind, so dass sich für die Antenne 10' ein anderer Reflexionsfaktor ergibt als für die Antenne 10.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend erläuterten zwei speziellen Ausführungsformen einer Mehrbandantenne beschränl(t. Vielmehr kann die Erfindung in beliebigen Mäanderstrukturen verkörpert sein, einschließlich zickzackförmiger Strukturen, solange diese Strukturen in Abwicklung als nicht überlappendes einstückiges Stanzbiegeteil realisierbar sind.

Claims

Patentansprüche

1. Mobilfunkgerät mit einer Mehrbandantenne, die zumindest eine mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) und eine Kontaktfeder (13) zur Kontaktierung der Leiterstruktur (11, 12) mit einer Sender/Empfangselektronik aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) und die Kontaktfeder (13) als in Abwicklung einander nicht überlappendes einstückiges Stanzbiegeteil gebildet sind.

2. Mobilfunkgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) zur Bereitstellung der Mehrbandfunktion der Antenne Mäander (11 und 12) unterschiedlicher Konfiguration umfasst.

3. Mobilfunkgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mäander (11 und 12) nebeneinander angeordnet sind.

4. Mobilfunkgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mäander (11 und 12) eine unterschiedliche Anzahl und/oder Form von Mäanderteilen (15, 18, 23, 26, 31) umfassen.

5. Mobilfunkgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mäander (11 und 12) an einem Antennensig- nal-Einspeisungs/Ausleitungspunkt über einen Verbindungssteg (14) miteinander verbunden sind.

6. Mobilfunkgerät mit einer Dreibandantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das einspeisungs/ ausleitungspunktferne Ende einer ersten Mäander (11) die zweite Mäander (12) anschließt, und dass entlang einer Längsseite der ersten Mäander ein Verbindungssteg (38) zur zweiten Mäander (12) verläuft.

7. Mobilfunkgerät mit einer Dreibandantenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Mäander (11 und 12) auf eine erste Resonanzfrequenz abgestimmt ist, während die andere Mäander breitbandiger auf eine zweite und eine dritte Resonanzfrequenz abgestimmt ist.

8. Mobilfunkgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) in Abwicklung im wesentlichen planar gebildet ist.

9 . Mobilfunkgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur ( 11, 12) in Abwicklung gewölbt gebildet ist.

10. Mobilfunkgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Leiterstruktur (11, 12) insgesamt eine Nennimpedanz von 50 Ohm aufweist.