DE60128393T2

DE60128393T2 - Antenne und die antenne verwendende kommunikationseinrichtung

Info

Publication number: DE60128393T2
Application number: DE60128393T
Authority: DE
Inventors: Susumu Katano-shi FUKUSHIMA; Kazuhiko Gifu-shi Sueoka; Motoharu Motosu-gun AOYAMA
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2021-12-15
Also published as: US20030114118A1; EP1349233A4; EP1349233B1; WO2002054533A1; DE60128393D1; US7038635B2; EP1349233A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung, so beispielsweise ein kleines mobiles Endgerät oder ein tastenloses Kartenendgerät, sowie ein Antennensystem, das in der Kommunikationsvorrichtung verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
12A und 12B zeigen eine herkömmliche Kleinantenne, die in einer mobilen Kommunikationsvorrichtung, so beispielsweise einem Funkrufempfänger (Pager), verwendet wird. Eine Rahmenantenne 100, die aus einem leitenden Metall besteht, ist an einer Seite einer Anzeige 105 angeordnet, die wiederum auf einem Basisträger 104 angeordnet ist. Die Antenne 100 weist eine Öffnung auf, die direkt senkrecht zu dem Basisträger ist. Die Öffnung der Antenne ist, wenn der Funkrufempfänger in der Nähe des menschlichen Körpers benutzt wird, senkrecht zum menschlichen Körper. Da der menschliche Körper als Reflektor wirkt, weist ein magnetischer Strom, der im Inneren des menschlichen Körpers erzeugt wird, dieselbe Richtung wie ein magnetischer Dipol auf, der von der Rahmenantenne 100 gebildet wird. Entsprechend kann die Antennenverstärkung vergrößert werden, da magnetische Felder an der Vorderseite des menschlichen Körpers addiert werden.
Ein Ende der Rahmenantenne 100 ist mit einem speisenden Teil 102 über einen ersten Anpasskondensator 101a gleichstromkurzgeschlossen, wohingegen das andere Ende hiervon mit einem Massenkurzschlussteil 103 über einen dritten Anpasskondensator 101c gleichstromkurzgeschlossen ist. Der speisende Teil 102 ist mit dem Massenkurzschlussteil 103 über einen zweiten Anpasskondensator 101b gekoppelt. Die Elementlänge der Rahmenantenne ist grundsätzlich so gewählt, dass sie gleich der halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz ist. Funkrufempfänger bedienen sich in Japan beispielsweise des 280-MHz-Bandes, sodass die Hälfte der Wellenlänge bei dieser Frequenz bei etwa 500 mm liegt. Eine Antenne mit einer Elementlänge von 500 mm kann jedoch schwerlich in einen kleinen Funkrufempfänger eingebaut werden. Daher wird die Größe der Rahmenantenne dadurch geändert, dass die Elementlänge zum Zwecke der Unterbringung in dem Funkrufempfänger kleiner als 500 mm gewählt wird und die Antenne mittels der Anpasskondensatoren 101a, 101b und 101c angepasst wird.
Die vorstehend beschriebene herkömmliche Antenne benötigt Kondensatoren zur Impedanzanpassung, wobei der Leistungsverlust in den Kondensatoren eine beträchtliche Verschlechterung der Strahlungsverstärkung der Antenne verursacht. Darüber hinaus bewirken ein Massemuster und eine Komponente in einer Anbringung auf dem Träger, dass sich die Strahlungsverstärkung der Antenne verschlechtert.
13 zeigt eine weitere herkömmliche Kleinantenne, die in einer mobilen Kommunikationsvorrichtung, so beispielsweise dem Funkrufempfänger, verwendet wird. Diese Antenne ist in der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 6-93635 offenbart. Eine Metallplatte 1101 stellt eine Masseebene dar, die ein Element einer Mikrostreifenantenne ist. Eine Leiterplatte 1105 weist eine der Funkkommunikation dienende Schaltung auf, die an der Metallplatte 1101 angebracht ist, wobei eine leitende Platte 1102 über der Metallplatte 1101 über ein dielektrisches Element 1104 angeordnet ist. Die leitende Platte 1102 weist eine geringere Breite als die Metallplatte 1101 auf und weist zu der Metallplatte 1101 hin. Ein Freiraum zwischen der Metallplatte 1101 und der leitenden Platte 1102 ist mit dem dielektrischen Element 1104 gefüllt. Die Leiterplatte 1105 ist derart angebracht, dass sie denjenigen Teil nicht bedeckt, wo die Metallplatte 1101 und die leitende Platte 1102 zueinander weisen. Die Metallplatte 1101 und die leitende Platte 1102 sind an ihren jeweiligen Enden mit einer Verbindungsplatte 1103 derart mechanisch und elektrisch verbunden, dass die Metallplatte 1101, die leitende Platte 1102 und die Verbindungsplatte 1103 in Zusammenwirkung eine U-förmige Mikrostreifenantenne bilden. Um diese Mikrostreifenantenne auf eine gewünschte Frequenz abzustimmen, wird das andere Ende der leitenden Platte 1102 über einen Kondensator 1106 mit Masse verbunden, und es wird zum Zwecke der Anpassung eine Speisung 1107 reguliert.
Die vorbeschriebene Mikrostreifenantenne erfordert aufgrund der Einbeziehung der leitenden Platte eine genauere Metallbearbeitung bezüglich ihrer Abmessungen, um eine Massenfertigung zu ermöglichen. Es ist daher schwierig, die leitende Platte an der Metallplatte anzubringen. Darüber hinaus kann der einzelne Kondensator 1106 aufgrund der Tatsache, dass eine Mikrostreifenantenne mit einem kleinen Bereich der regulierbaren Impedanz bereitgestellt wird, aufgrund eines Effektes, bei dem eine Komponente oder ein Metall in der Nähe der Mikrostreifenantenne befindlich sind, die Impedanzanpassung nicht erreichen. Darüber hinaus kann die Antenne aufgrund der Tatsache, dass sie nur auf ein Frequenzband abstimmbar ist, bei dieser Anwendung die Betriebsfrequenz nicht ändern.
Die Druckschrift EP-A-0 623 967 beschreibt eine Antennenvorrichtung mit Antennenelementen, die sich parallel zu einer Masseebene erstrecken, wobei die Elemente L-förmig sind und mit Vorteil in miniaturisierter Form bereitgestellt werden können. Zwei derartige Antennenelemente sind in derselben Masseebene vorgesehen, um so eine Antennendiversität zu erreichen. Zudem ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, die in einem Empfangsmodus zwischen den Antennenelementen schaltet und die bei Betrieb der Vorrichtung im Sendemodus auf nur eines der Antennenelemente schaltet. Die Schalteinrichtung ist derart angeordnet, dass sie eine Speisungsverbindung desjenigen Antennenelementes mit Masse verbindet, das nicht zum Senden oder Empfangen ausgewählt ist, um so das Antennenelement passiv zu machen.
Die Druckschrift US-A-5,300,996 offenbart eine Antenne zum Empfangen von Signalen in einer Mehrzahl von Frequenzbändern, die in tragbaren oder fahrzeugfesten Kommunikationsgeräten eingesetzt wird und die aus einer dielektrischen Schicht besteht, die an einer Metallplatte angeordnet ist, die als Masseebene dient. Mikrostreifenantennenelemente in Form eines planaren Strahlers, der von einem Rahmenstrahler eingeschlossen ist, sind auf der dielektrischen Schicht angeordnet. Ein Stabstrahler, der normal zu der Platte ausgerichtet ist, erstreckt sich durch den Patchstrahler und die dielektrische Schicht und ist von einem dielektrischen Zylinder umgeben, der den Stabstrahler von dem planaren Strahler und der Platte isoliert. Der planare Strahler kann als Patchstrahler, als Spiralstrahler oder als Kreuzdipolstrahler ausgebildet sein.
Die Druckschrift US-A-6,163,305 spezifiziert eine Rahmenantenne, die eine erste Antenne, die ein erstes magnetisches Feld erzeugt, und eine zweite Antenne, die ein zweites magnetisches Feld erzeugt, derart aufweist, dass das erste magnetische Feld und das zweite magnetische Feld jeweils eine andere Achse aufweisen. Eine Serienresonanzschaltung und eine Parallelresonanzschaltung sind für die erste Antenne beziehungsweise die zweite Antenne vorgesehen.
Die Erfindung ist ein Antennensystem entsprechend Anspruch 1 oder 10 sowie eine Kommunikationsvorrichtung, die sich dieses Systems bedient.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1A ist eine Draufsicht auf eine Kommunikationsvorrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, während 1B ein Schnitt durch die Kommunikationsvorrichtung ist.
2 ist eine Draufsicht auf ein Antennensystem entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 ist eine Draufsicht auf ein Antennensystem entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Antennensystem entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5A bis 5C zeigen eine Beziehung zwischen einer Position eines Kurzschlussdurchgangsloches und dem Strahlungswirkungsgrad des Antennensystems entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel.
6 ist eine Unteransicht des Antennensystems entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel.
7 ist eine Unteransicht eines weiteren Antennensystems entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel.
8 ist eine Unteransicht eines weiteren Antennensystems entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel.
9 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Antennensystem entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
10 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine Antenne entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
11A bis 11C sind Draufsichten auf jeweilige Schichten eines Antennensystems entsprechend einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
12A ist ein schematisches Blockdiagramm einer herkömmlichen Antenne, während 12B eine perspektivische Außenansicht der Antenne ist.
13 ist eine schematische Ansicht einer weiteren herkömmlichen Antenne.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt eine kartenartige Kommunikationsvorrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Basisträger 6 weist eine Fläche, die mit einer Masse 7 versehen ist, und eine weitere Fläche, die eine darauf angebrachte Hochfrequenzschaltung 5 aufweist, auf. Eine Rahmenantenne 8 mit ungefähr 100 Windungen umgibt die Masse 7 und die Hochfrequenzschaltung 5. Die Rahmenantenne 8 sendet und empfängt ein Niederfrequenzsignal. Ein erster Strahler 1 mit Durchgangslöchern 2 und einem spiralförmigen leitenden Muster, das auf der Fläche des Basisträgers 6 aufgedruckt ist, ist derart angeordnet, dass dessen Mittelachse im Wesentlichen parallel zu einer Seite der Masse 7 ist. Damit kann die Strahlungsverstärkung des Antennensystems verbessert werden, da der erste Strahler 1 einen magnetischen Dipol bildet und ein magnetischer Strom, der an der Masse des Basisträgers 6 induziert wird, dieselbe Richtung aufweist und damit addiert wird. Die kartenartige Kommunikationsvorrichtung kann beispielsweise in einer Hemdtasche verwendet werden. Auch in diesem Fall weisen der magnetische Dipol, der von dem ersten Strahler 1 gebildet wird, und der magnetische Strom, der innerhalb des menschlichen Körpers gebildet wird, dieselbe Richtung auf, sodass die Strahlungsverstärkung in einer Richtung entgegengesetzt zum menschlichen Körper vergrößert wird. Damit kann das Antennensystem auch in der Nähe des menschlichen Körpers verwendet werden.
Durch integriertes Einbeziehen des ersten Strahlers 1 und der Hochfrequenzschaltung 5 in den Basisträger 6 weist die kartenartige Kommunikationsvorrichtung eine erhöhte Festigkeit gegenüber einer Biegekraft auf. Auch beim Herstellen können Leistungsschwankungen verringert werden, da das Antennensystem ortsgenau angeordnet ist.
Die Rahmenantenne weist eine Elementlänge auf, die zum Anpassen entsprechend einer Verstärkung der Anzahl der Windungen notwendig ist, weshalb das Antennensystem keinen Anpasskondensator benötigt. Das Positionieren einer Mittelachse der Rahmen antenne parallel zu der Seite der Masse auf dem Träger bewirkt, dass ein magnetischer Dipol, der von der Rahmenantenne gebildet wird, und der magnetische Strom, der an der Masse induziert wird, dieselbe Richtung aufweisen, weshalb die Strahlungsverstärkung verbessert wird.
Die Vergrößerung der Größe der Masse, die als Teil des Antennensystems wirkt, verbessert den Strahlungswirkungsgrad und vergrößert die Bandbreite des Antennensystems.
Die Rahmenantenne kann im Wesentlichen entlang des Umfanges der Masse an wenigstens einer der Flächen des Trägers ausgebildet sein. Hierdurch können eine Verkleinerung der Bandbreite der Rahmenantenne und eine Verringerung der Strahlungsleistung aufgrund der Anordnung der Masse an der Rückfläche der Rahmenantenne verhindert werden.
Der erste Strahler kann für ein Hochfrequenzsignal bestimmt sein, wohingegen die Rahmenantenne für ein Niederfrequenzsignal bestimmt sein kann. Die Rahmenantenne, die eine große Elementlänge aufweisen kann, wird für eine Kommunikation bei Niederfrequenz verwendet, wodurch ein Antennensystem mit hoher Strahlungsverstärkung bereitgestellt wird.
Ausführungsbeispiel 2
2 zeigt eine Kommunikationsvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der erste Strahler 1 von Spiralform ist an einer Seite des Basisträgers 6 mit einer darauf angebrachten elektronischen Schaltung, so beispielsweise einer Hochfrequenzschaltung 5 oder dergleichen, angeordnet. Der erste Strahler 1 weist ein Ende auf, das mit der Hochfrequenzschaltung 5 mit einer Speisung 6 verbunden ist, während das andere Ende mit einer Masse mit einer Kurzschlussleitung 3 verbunden ist. In der Nähe des ersten Strahlers 1 ist ein mäanderförmiger zweiter Strahler 11 in einem isolierten Zustand angeordnet. Die Strahler vergrößern den Bereich der regulierbaren Antennenimpedanz, wodurch das Antennensystem in zwei Frequenzbändern verwendet werden kann. Der mäanderförmige zweite Strahler 7 kann auch dann, wenn er von Linear- oder Spiralform ist, dieselbe Charakteristik aufweisen.
Eine Änderung des Nennabstandes, der Elementbreite und der Elementlänge des mäanderförmigen Strahlers ermöglicht eine Regulierung der Antennenimpedanz. Durch Einbeziehen der in einem leitenden Muster ausgebildeten Antenne auf einem Träger kann das Antennensystem kostengünstig hergestellt werden.
Der erste Strahler kann zum Senden und Empfangen verwendet werden, während die Rahmenantenne nur zum Empfangen verwendet werden kann. Die Kommunikation mit niedriger Datenrate, das heißt bei Niederfrequenz, nimmt beim Senden und Empfangen von Daten sehr viel Zeit in Anspruch. Daher kann die Rahmenantenne nur zum Empfangen zum Zwecke des Einschaltens einer eingebauten Schaltung der Kommunikationsvorrichtung verwendet werden, während zum tatsächlichen Senden und Empfangen von Daten ein Hochfrequenzsignal verwendet werden kann, was die Vorrichtung in die Lage versetzt, das Signal effizient zu senden und zu empfangen.
Ausführungsbeispiel 3
3 zeigt eine Kommunikationsvorrichtung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der erste Strahler 1 setzt sich aus zwei Enden in Verbindung mit einer Masse über eine Kurzschlussleitung 3 und einem beliebigen Punkt, der nicht mit einem der beiden Enden zusammenfällt und der mit der Hochfrequenzschaltung 5 mit einer Speisung 4 verbunden ist, zusammen. Die Position des Verbindungspunktes der Speisung 4 und des ersten Strahlers 1 kann die Antennenimpedanz in einem Bereich von 50 Ohm regulieren, wodurch eine Vorrichtung mit ausreichender Strahlungscharakteristik und ohne Strahlungsverlust bereitgestellt wird, der durch ein Element, wie es eine Anpassschaltung darstellt, verursacht würde.
Ein Kurzschlusselement zur Verbindung mit einer Masse eines Metallgehäuses in der Nähe eines speisenden Teils einer Antenne ermöglicht, dass die Impedanz für eine Rahmenantenne mit einer niedrigen Strahlungsresistanz angepasst wird.
Bei einer Kommunikationsvorrichtung, die ein Antennensystem entsprechend den Ausführungsbeispielen 1 bis 3, eine Steuereinheit zum Steuern des Sendens und Empfangens eines Signals, eine Ansteuereinheit zum Ansteuern der Steuereinheit und ein Gehäuse zur Aufnahme des Antennensystems umfasst, können die Steuereinheit und die Ansteuereinheit auch dann eine ausreichende Kommunikation bewerkstelligen, wenn sie in der Nähe eines menschlichen Körpers verwendet werden. Die Kommunikationsvor richtung kann entweder nur das Senden oder nur das Empfangen des Signals bewerkstelligen.
Ausführungsbeispiel 4
4 zeigt ein Antennensystem entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. An einer Fläche eines Basisträgers 1003 sind eine Parallelplattenantenne 1001 und eine Rahmenantenne 1002, die aneinander anschließen, sowie eine erste Hochfrequenzschaltung 1004, die von der Rahmenantenne 1002 umgeben ist, angebracht. An der anderen Fläche des Basisträgers 1003 sind eine erste Masse 1005, die der Parallelplattenantenne 1001 gegenüberliegt, sowie eine zweite Masse 1006, die der ersten Hochfrequenzschaltung 1004 gegenüberliegt, angeordnet. Ein Masseverbindungsteil 1013 verbindet die ersten und zweiten Massen und kreuzt einen Teil der Rahmenantenne 1002. Mit Ausnahme eines Bereiches, der dem Masseverbindungsteil 1013 entspricht, ist keine Masse an der Rückfläche der Rahmenantenne 1002 angeordnet, um die Dämpfung der Antennenverstärkung zu verringern. Ein speisender Teil 1014 an einem Rand der Parallelenplattenantenne 1001 ist an eine speisende Anschlussfläche 1011 angelötet, um die Parallelplattenantenne 1001 zu speisen. Ein erstes Durchgangsloch 1008 erstreckt sich von einem Teil des strahlenden Teiles 1007 mit Ausnahme von dessen Rand zu einer Rückfläche der Antenne, damit eine Impedanzanpassung der Parallelenplattenantenne 1001 erfolgen kann. Ein Ende des ersten Durchgangsloches, das an der Rückfläche der Antenne angeordnet ist, ist an eine Kurzschlussanschlussfläche 1009 an der Fläche des Basisträgers 1003 angelötet. Ein zweites Durchgangsloch 1010 verbindet die Kurzschlussanschlussfläche 1009 und die erste Masse 1005. Die 5A bis 5C zeigen Änderungen des Strahlungswirkungsgrades des Antennensystems, der mittels Simulationen auf Grundlage eines Momentverfahrens in Abhängigkeit von der Position des ersten Durchgangsloches 1008 berechnet wurde. Wird das Kurzschlussdurchgangsloch von dem Rand (X = 0) der Antenne aus entlang der X-Koordinate versetzt, so nimmt der Strahlungswirkungsgrad entsprechend zu. Wird das Durchgangsloch von dem speisenden Teil aus (Y = 0) versetzt, so verschlechtert sich der Strahlungswirkungsgrad entsprechend. Das Ergebnis zeigt, dass das Antennensystem einen ausreichenden Strahlungswirkungsgrad aufweist, wenn das Kurzschlussdurchgangsloch der Parallelplattenantenne einwärts von dem Rand der Antenne in dem strahlenden Teil der Antenne angeordnet ist. Die Impedanzanpassung der Parallelplattenantenne 1001 kann durch Ändern der Position des ersten Durchgangsloches reguliert werden. Die Impedanzanpassung kann ebenfalls durch Ändern der Form des Massever bindungsteiles 1013 reguliert werden, da ein Hochfrequenzstrom während des Betriebes des Antennensystems durch die erste Masse 1005, die zweite Masse 1006 und den Masseverbindungsteil 1013 fließt. 6 und 7 zeigen, dass der Masseverbindungsteil 1013 (dargestellt durch einen schraffierten Teil) in seiner Form modifiziert wird, um eine Impedanzanpassung der Parallelplattenantenne 1001 zu bewerkstelligen. 8 zeigt ein Antennensystem, das eine erste Masse 1005 aufweist, die Schlitze 1014 umfasst. Die Modifizierungen ermöglichen eine Regelung der Impedanzcharakteristik der Parallelplattenantenne. Die Modifizierungen, die in 6 bis 8 dargestellt sind, können zudem eine Impedanzcharakteristik einer Rahmenantenne 1002 regulieren, da die Rahmenantenne 1002 magnetisch mit der ersten Masse 1005 und der zweiten Masse 1006 gekoppelt ist.
Das Antennensystem des vierten Ausführungsbeispieles kann flexibel mit jeweiligen Impedanzschwankungen der ersten und zweiten Antennen umgehen, die von der ersten Hochfrequenzschaltung oder einer Batterie hervorgerufen werden. Die erste Antenne von den beiden Antennen verringert, wenn sie in Bereitschaft für ein Niederfrequenzsignal verwendet wird, während des Bereitschaftszustandes (Standby) den Strom, der in der Empfangsschaltung verbraucht wird. Bei Verwendung zum Senden und Empfangen von Daten mit hoher Frequenz ermöglicht die zweite Antenne (die andere Antenne) bei Verwendung zum Senden und Empfangen eines Hochfrequenzsignals, dass das Signal mit hoher Geschwindigkeit gesendet und empfangen wird.
Die Masse kann an einem Abschnitt des Trägers ausgebildet sein, der nicht den ersten Strahler umfasst und der dieselbe Größe wie dieser Abschnitt aufweist. In einem resultierenden Antennensystem weist der erste Strahler eine Bandbreite, deren Verringerung verhindert wird, und eine Strahlungsleistung, deren Verringerung aufgrund einer Anordnung der Masse an der Rückfläche des ersten Strahlers verhindert wird, auf.
Das Antennensystem des vierten Ausführungsbeispieles ist in der Lage, flexibel mit einer Impedanzschwankung der ersten und zweiten Antenne umzugehen, die von der ersten Hochfrequenzschaltung oder der Batterie hervorgerufen wird. Die erste Antenne von den beiden Antennen verringert, wenn sie für einen Bereitschaftszustand für ein Niederfrequenzsignal verwendet wird, den Strom, der in einer Empfangsschaltung verwendet wird. Die zweite Antenne (die andere Antenne) ermöglicht, wenn sie zum Senden und Empfangen von Daten mit hoher Frequenz verwendet wird, dass Daten mit hoher Geschwindigkeit gesendet und empfangen werden.
Die erste Antenne kann aufgrund der Tatsache, dass sie die Rahmenantenne ist, die die Hochfrequenzschaltung umgibt, eine größere Größe aufweisen. Darüber hinaus weist die Antenne eine Windungszahl auf, die reguliert werden kann, um eine gewünschte Resonanzfrequenz zu erhalten.
Das Antennensystem mit der zweiten Antenne der Parallelplattenantenne kann auch dann eine ausreichende Antennenverstärkung aufweisen, wenn es in Kontakt mit einem menschlichen Körper verwendet wird.
Das Antennensystem des Ausführungsbeispiels kann aufgrund der Tatsache, dass der speisende Teil nicht in Form eines Metallstiftes, sondern als Endflächenelektrode ausgebildet ist, auf einfache Weise hergestellt und angebracht werden. Das Durchgangsloch ist einwärts von dem Rand der Parallelplattenantenne in dem strahlenden Teil vorgesehen, um den Strahlungswirkungsgrad zu verbessern.
Entsprechend Anspruch 8 der Erfindung umfasst ein Antennensystem nach Anspruch 7 ein Reaktanzelement an einem Rand eines Trägers zur Bildung der zweiten Antenne. Der Rand ist im Vergleich zu dem den speisenden Teil aufweisenden Rand anders angeordnet. Das Reaktanzelement weist ein Ende auf, das mit dem strahlenden Teil der zweiten Antenne verbunden ist, sowie ein weiteres Ende, das entweder mit der ersten Masse oder mit der zweiten Masse verbunden ist. Damit kann die zweite Antenne auf eine gewünschte Resonanzfrequenz abgestimmt werden.
Ausführungsbeispiel 5
9 zeigt ein Antennensystem entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Reaktanzlastanschluss 1015 an einem Rand der Parallelplattenantenne 1001 in einer Anbringung an einer Fläche des Basisträgers 1003 ist an einer Anschlussfläche 1016 für den Reaktanzlastanschluss an dem Basisträger 1003 angeordnet. Das Reaktanzelement 1017 umfasst ein Ende, das mit der Anschlussfläche 1016 verbunden ist, und ein weiteres Ende, das mit einer Masse verbunden ist. Hierdurch kann eine Regulierung der Impedanzcharakteristik der Parallelplattenantenne 1001 vorgenommen werden.
Ausführungsbeispiel 6
10 zeigt eine Antenne entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Parallelplattenantenne 1001, die aus einem Träger aufgebaut ist, umfasst einen verwindungsverhindernden Leiter 1019, der dem strahlenden Teil 1007 gegenüberliegt. Der Leiter 1019 ist nicht mit einem Ende des ersten Durchgangsloches 1008 kurzgeschlossen und verhindert, dass sich die Antenne verwindet, wenn bei der Anbringung der Antenne das Reflowing durchgeführt wird.
Die Antenne 1001 kann aufgrund der Tatsache, dass sie aus dem Träger gebildet ist, auf einfache Weise in Massenfertigung an der Platte angebracht und kostengünstig hergestellt werden.
Ausführungsbeispiel 7
11A bis 11C zeigen ein Antennensystem entsprechend einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die obere Trägerschicht 1020 umfasst eine Parallelplattenantenne 1001, eine Rahmenantenne 1002 und eine erste Hochfrequenzschaltung 1004, die an ihrer Oberfläche angebracht sind. Eine innere Trägerschicht 1021, eine erste Masse 1005 und eine zweite Masse 1006 gegenüberliegend der Parallelplattenantenne 1001 beziehungsweise der Hochfrequenzschaltung sind angebracht. An einer unteren Basisträgerschicht 1022 sind eine zweite Hochfrequenzschaltung 1023 und eine dritte Hochfrequenzschaltung 1024 in Gegenüberlage zu der ersten Masse beziehungsweise der zweiten Masse vorgesehen. Ein Grundverbindungsteil 1013 ist zwischen der zweiten und der dritten Hochfrequenzschaltung vorgesehen und mit der ersten Masse 1005 und der zweiten Masse 1006 über ein fünftes Durchgangsloch 1026 und ein viertes Durchgangsloch 1025 verbunden. Dieser Aufbau lässt größeren Raum für die Hochfrequenzschaltungen, wodurch ein kleineres Informationsendgerät bereitgestellt wird.
Eine Kommunikationsvorrichtung umfasst ein beliebiges der Antennensysteme entsprechend den Ausführungsbeispielen 4 bis 7, eine Steuereinheit zum Steuern des Sendens und Empfangens eines Signals, eine Ansteuereinheit zum Ansteuern der Steuereinheit und ein Gehäuse zur Aufnahme des Antennensystems. Die Steuereinheit und die Ansteuereinheit ermöglichen auch dann eine ausreichende Kommunikation, wenn sie in der Nähe eines menschlichen Körpers verwendet werden. Die Kommunikationsvorrichtung kann entweder nur das Senden oder nur das Empfangen des Signals bewerkstelligen.
Die Impedanz des Antennensystems des siebten Ausführungsbeispieles kann mittels eines einfachen Vorganges, so beispielsweise mittels einer Trimmung des Verbindungsteiles oder dergleichen, reguliert werden.
Bei dem Antennensystem des siebten Ausführungsbeispieles wird die Position des Durchgangsloches reguliert, um die Charakteristik des Antennensystems zu regulieren. Ein Vergrößern der Anzahl der Möglichkeiten zum Anpassen der Antennenimpedanz ermöglicht, dass die Impedanz jeder Antenne angepasst und der Reflexionsverlust verringert wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Ein Antennensystem der vorliegenden Erfindung, das in ein mobiles Endgerät, so beispielsweise eine ID-Karte, einen Funkrufempfänger oder dergleichen eingebaut ist, weist eine verbesserte Strahlungsverstärkung im freien Raum und auch dann noch eine höhere Strahlungsverstärkung auf, wenn es in der Nähe eines menschlichen Körpers verwendet wird.
Darüber hinaus kann das Antennensystem der vorliegenden Erfindung eine ausreichende Impedanzanpassung bewerkstelligen, sodass der Reflexionsverlust geringer und die Effizienz hoch ist. Das Antennensystem kann in zwei Frequenzbändern verwendet werden, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikation bei Hochfrequenz und niedrigem Verbrauch elektrischer Leistung bei Niederfrequenz möglich werden.

1001: Parallelplattenantenne
1002: Rahmenantenne
1003: Basisträger
1004: erste Hochfrequenzschaltung
1005: erste Masse
1006: zweite Masse
1007: strahlender Teil
1008: erstes Durchgangsloch
1009: Kurzschlussanschlussfläche
1010: zweites Durchgangsloch
1011: speisende Anschlussfläche
1012: Speisung
1013: Masseverbindungsteil
1014: Schlitz
1015: Reaktanzlastanschluss
1016: Anschlussfläche für Reaktanzlastanschluss
1017: Reaktanzelement
1018: drittes Durchgangsloch
1019: verwindungsverhindernder Leiter
1020: obere Trägerschicht
1021: innere Trägerschicht
1022: untere Trägerschicht
1023: zweite Hochfrequenzschaltung
1024: dritte Hochfrequenzschaltung
1025: viertes Durchgangsloch
1026: fünftes Durchgangsloch
1101: Metallplatte
1102: leitende Platte
1103: Verbindungsplatte
1104: Dielektrikum
1105: Leiterplatte
1106: Kondensator
1107: Speisung

Claims

Antennensystem, das umfasst: einen Träger (6); eine Masse (7), die auf dem Träger (6) vorhanden ist; einen ersten Strahler (1), der nahe einer Seite des Trägers (6) vorhanden ist, wobei der erste Strahler (1) eine Spiralform hat und eine Mittelachse im Wesentlichen parallel zu einer Seite der Masse hat; eine Hochfrequenzschaltung (5), die elektrisch mit einem Teil des ersten Strahlers (1) gekoppelt ist; und eine Rahmenantenne (8), die an einer Fläche des Trägers (6) entlang eines Umfangs des Trägers (6) angeordnet ist und sich an den ersten Strahler (1) anschließt; wobei bei dem ersten Strahler (1): a) ein erstes Ende mit der Hochfrequenzschaltung verbunden ist und ein zweites Ende mit der Masse (7) verbunden ist, oder b) beide Enden mit der Masse (7) verbunden sind, und er mit der Hochfrequenzschaltung (5) zwischen den beiden Enden gekoppelt ist, und wobei der erste Strahler (1) außerhalb der Rahmenantenne (8) positioniert ist.
Antennensystem nach Anspruch 1, das des Weiteren umfasst: ein leitendes Muster, das auf beiden Flächen des Trägers (6) angeordnet ist, um den ersten Strahler (1) zu bilden, wobei die Hochfrequenzschaltung (5) an dem Träger (6) angeordnet ist.
Antennensystem nach Anspruch 2, das des Weiteren umfasst: Durchgangslöcher (2) zum Verbinden des leitenden Musters.
Antennensystem nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Masse (7) im Wesentlichen die gleiche Größe hat wie der Träger (6).
Antennensystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Masse (7) über einem Abschnitt des Trägers (6) angeordnet ist und der Abschnitt einen Abschnitt des Trägers (6) ausschließt, der den ersten Strahler (1) und die Rahmenantenne (8) aufweist.
Antennensystem nach einem der Ansprüche 1-5, wobei der erste Strahler (1) für ein Hochfrequenzsignal bestimmt ist und die Rahmenantenne (8) für ein Niederfrequenzsignal bestimmt ist.
Antennensystem nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der erste Strahler (1) das Hochfrequenzsignal senden und empfangen kann und die Rahmenantenne (8) das Niederfrequenzsignalempfängt.
Antennensystem nach einem der Ansprüche 1-7, das des Weiteren umfasst: einen zweiten Strahler (11), der im Wesentlichen parallel zu dem ersten Strahler (1) angeordnet ist, wobei sich der zweite Strahler (11) in Gleichstromisolierung gegenüber dem ersten Strahler (1) befindet.
Antennensystem nach Anspruch 8, wobei der zweite Strahler (11) eine mäandernde Form hat.
Antennensystem, das umfasst: einen ersten Träger (1003); eine erste Antenne auf einer ersten Fläche des ersten Trägers (1003), wobei die erste Antenne eine Rahmenantenne (1002) ist und eine erste Hochfrequenzschaltung (1004) umgibt, die auf der ersten Fläche des ersten Trägers (1003) vorhanden ist; eine zweite Antenne (1001) auf der ersten Fläche des ersten Trägers (1003), wobei sich die zweite Antenne (1001) an die erste Antenne (1002) anschließt; eine erste und eine zweite Masse (1005, 1006) auf einer zweiten Fläche des ersten Trägers (1003), wobei die erste und die zweite Masse (1005, 1006) der ersten Hochfrequenzschaltung (1004) bzw. der zweiten Antenne (1001) gegenüberliegen; und einen Masseverbindungsteil (1013), der die erste und die zweite Masse (1005, 1006) verbindet, wobei der Masseverbindungsteil (1013) jeweilige Charakteristiken der ersten und der zweiten Antenne (1002, 1001) durch Regulieren der Form reguliert; wobei die zweite Antenne (1001) außerhalb der ersten Antenne (1002) positioniert ist.
Antennensystem nach Anspruch 10, wobei die erste Antenne (1002) für ein Niederfrequenzsignal bestimmt ist und die zweite Antenne (1001) für ein Hochfrequenzsignal bestimmt ist.
Antennensystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei wenigstens die erste oder die zweite Masse (1005, 1006) einen darin ausgebildeten Schlitz (1014) aufweist.
Antennensystem nach einem der Ansprüche 10-12, wobei die zweite Antenne eine Plattenantenne (1001, 4) ist.
Antennensystem nach Anspruch 13, wobei die zweite Antenne (1001) an einem zweiten Träger vorhanden ist, der auf dem ersten Träger (1003) angebracht ist.
Antennensystem nach Anspruch 14, wobei die zweite Antenne (1001) enthält: einen strahlenden Teil (1007) auf einer ersten Fläche des zweiten Trägers, wobei die erste Fläche des zweiten Trägers von dem ersten Träger (1003) entfernt angeordnet ist; einen speisenden Teil (1014), der an einem Rand des zweiten Trägers vorhanden ist; und ein Durchgangsloch (1008), das sich von dem strahlenden Teil (1007) zu einer zweiten Fläche des zweiten Trägers erstreckt, wobei das Durchgangsloch (1008) mit der zweiten Masse (1006) gekoppelt ist.
Antennensystem nach Anspruch 15, das des Weiteren umfasst: ein Reaktanzelement (1017), das an einem Rand des zweiten Trägers an einer von dem speisenden Teil (1014) verschiedenen Position angeordnet ist, wobei das Reaktanzelement (1017) ein erstes Ende, das mit dem strahlenden Teil der zweiten Antenne (1001) gekoppelt ist, und ein zweites Ende enthält, das mit der ersten und der zweiten Antenne (1005, 1006) gekoppelt ist.
Antennensystem nach Anspruch 16, das des Weiteren umfasst: einen Leiter (1019) an der zweiten Fläche des zweiten Substrats, wobei sich der Leiter in Gleichstromisolierung gegenüber dem Durchgangsloch (1008) befindet.
Antennensystem nach einem der Ansprüche 1-17, das umfasst: den Träger (1003), der sich an einen zweiten Träger unterhalb des Trägers (1003) anschließt.
Antennensystem nach Anspruch 18, das des Weiteren umfasst: eine zweite und eine dritte Hochfrequenzschaltung (1023, 1024) an der Außenfläche des zweiten Trägers (1022), wobei die zweite und die dritte Hochfrequenzschaltung (1023, 1024) der ersten bzw. der zweiten Masse (1005, 1006) gegenüberliegen.
Antennensystem nach Anspruch 19, wobei der Masseverbindungsteil (1013) an der Außenfläche des zweiten Trägers vorhanden ist.
Antennensystem nach Anspruch 20, das des Weiteren umfasst: ein Durchgangsloch (1026), das die erste Masse (1005) mit dem Masseverbindungsteil (1013) verbindet; und ein Durchgangsloch (1025), das die zweite Masse (1006) mit dem Masseverbindungsteil (1013) verbindet.
Antennensystem nach einem der Ansprüche 10-21, wobei die Charakteristiken der ersten und der zweiten Antenne (1002, 1001) durch Regulieren der Position wenigstens eines der Durchgangslöcher (1008, 1025, 1026) reguliert werden.
Kommunikationsvorrichtung, die umfasst: ein Antennensystem nach einem der Ansprüche 1-22, das enthält: eine Steuereinheit zum Steuern wenigstens des Sendens oder Empfangens eines Signals, das über das Antennensystem durchgeführt wird; eine Ansteuereinheit zum Ansteuern der Steuereinheit; und ein Gehäuse, das das Antennensystem, die Steuereinheit und die Ansteuereinheit aufnimmt.