DE69623697T2

DE69623697T2 - Flat and non-flat double C-shaped stripline antennas with different opening shapes

Info

Publication number: DE69623697T2
Application number: DE69623697T
Authority: DE
Inventors: Mohamed Sanad
Original assignee: Nokia Oyj; Nokia Inc
Current assignee: Nokia Oyj; Nokia Inc
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: DE69623697D1; KR970004148A; EP0749176B1; KR100371875B1; EP0749176A1; JPH09107229A

Description

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Antennenstrukturen und im Besonderen eine Microstrip-C-Patchantennenstruktur.This invention relates generally to antenna structures and, more particularly, to a microstrip-C patch antenna structure.

In einem Artikel mit dem Titel "The C-Patch: A Small Microstrip Element", vom 15. Dezember 1988, beschreiben G. Kossiavas, A. Papiernik, J. P. Boisset und M. Sauvan ein Strahlungselement, das in dem UHF- und L-Band arbeitet. Die Abmessungen der C-Patch- bzw. -Fleck-Antenne sind kleiner als die der herkömmlichen, relativ sperrigen Quadrat- oder Rundelemente, die bei derselben Frequenz arbeiten. Im Allgemeinen sind die Abmessungen eines Strahlungselements invers proportional zu der Resonanzfrequenz. Mit Bezug auf Fig. 1 weist ein im Wesentlichen quadratisches, elektrisch leitendes Strahlungselement oder Patch 5 (arbeitend bei 413 MHz) eine Öffnung auf, die sich teilweise über das Patch erstreckt. Die Breite (d) der Öffnung (12,5 mm) wird mit 20% der Gesamtbreite (L = W = 62,5 mm) des Patches gezeigt, während die Breite (d) der Öffnung (5,5 mm) für ein Beispiel, das bei 1,38 GHz (L-Band) arbeitet, annähernd 16,7% der Breite (L = 22 mm, W = 33 mm) des Patches beträgt. Diese Antennengeometrie wird gezeigt, um einen dreifachen bis vierfachen Raumgewinn im Vergleich zu herkömmlichen Quadrat- oder Rundantennen zu zeigen, obwohl die Bandbreite etwas schmaler ist. Gute Impedanzanpassung mit einer koaxialen Zuführung wie auch eine Rundstrahlcharakteristik mit linearer Polarisation wurde als ein Merkmal der C- Patchantenne gezeigt.In an article entitled "The C-Patch: A Small Microstrip Element", dated December 15, 1988, G. Kossiavas, A. Papiernik, J. P. Boisset and M. Sauvan describe a radiating element operating in the UHF and L-bands. The dimensions of the C-patch antenna are smaller than those of the conventional, relatively bulky square or round elements operating at the same frequency. In general, the dimensions of a radiating element are inversely proportional to the resonant frequency. Referring to Fig. 1, a substantially square, electrically conductive radiating element or patch 5 (operating at 413 MHz) has an aperture extending partially across the patch. The width (d) of the aperture (12.5 mm) is shown to be 20% of the total width (L = W = 62.5 mm) of the patch, while the width (d) of the aperture (5.5 mm) for an example operating at 1.38 GHz (L-band) is approximately 16.7% of the width (L = 22 mm, W = 33 mm) of the patch. This antenna geometry is shown to demonstrate a three-fold to four-fold space gain compared to conventional square or circular antennas, although the bandwidth is somewhat narrower. Good impedance matching with a coaxial feed as well as omnidirectional radiation with linear polarization was shown as a feature of the C-patch antenna.

Im Allgemeinen sind Microstripantennen für ihre Vorteile hinsichtlich geringem Gewicht, flachen Profilen, geringen Herstellungskosten und Kompatibilität mit integrierten Schaltungen bekannt. Die gewöhnlich am häufigsten verwendeten Microstripantennen sind die herkömmlichen Halbwellen- oder Viertelwellen-Rechteck-Patchantennen. Andere Microstripantennen-Konfigurationen, wie Rund-Patch-, Dreiecks-Patch-, Ring- Microstripantennen und die vorstehend erwähnten C-Patchantennen, wurden in der Literatur untersucht und erörtert. Die Referenz gilt der EP-A0735 609 (Art. 54(3)EPÜ) und "A Very Small Double C-Patch Antenna Contained in a PCMCIA Standard PC Card", M. Sanad, Ninth International Conference on Antennas and Propagation, Vol. 1,4-7 April 1995, Seiten 117-120.In general, microstrip antennas are known for their advantages of low weight, low profile, low manufacturing cost and compatibility with integrated circuits. The most commonly used microstrip antennas are the conventional half-wave or quarter-wave rectangular patch antennas. Other microstrip antenna configurations, such as circular patch, triangular patch, ring microstrip antennas and the C-patch antennas mentioned above, have been studied and discussed in the literature. The reference is EP-A0735 609 (Art. 54(3)EPC) and "A Very Small Double C-Patch Antenna Contained in a PCMCIA Standard PC Card", M. Sanad, Ninth International Conference on Antennas and Propagation, Vol. 1, 4-7 April 1995, pages 117-120.

In dem "Handbook of Microstrip Antennas", Ausgabe 2, Kapitel 19, herausgegeben von J. R. James und P. S. Hall, P. Peregrinus Ltd., London, U. K. (1989), Seiten 1092-1104 wird die Verwendung von Microstripantennen für in der Hand haltbare, transportable Geräte diskutiert.In the "Handbook of Microstrip Antennas", Volume 2, Chapter 19, edited by J. R. James and P. S. Hall, P. Peregrinus Ltd., London, U. K. (1989), pages 1092-1104, the use of microstrip antennas for handheld, portable devices is discussed.

Eine Fenster-Reaktanz-belastete Microstripantenne (WMSA) wird auf den Seiten 1099 beschrieben und ist in Fig. 19.33-19.36 dargestellt. Ein schmales Reaktanzfenster oder Schlitz ist auf dem Patch angeordnet, um die Länge des Patches im Vergleich zu einer Viertelwellen-Microstripantenne (QMSA) zu verringern. Der Wert der Reaktanzkomponente wird durch Verändern der Breite des Schlitzes (entlang der Längsachse) verändert. Fig. 19.36a zeigt die Verwendung zweier kollinearer, schmaler Schlitze, die eine Reaktanzkomponente in der Antennenstruktur bilden, was gestattet, die Länge des Strahlungspatches zu verkürzen.A window reactance loaded microstrip antenna (WMSA) is described on pages 1099 and is shown in Fig. 19.33-19.36. A narrow reactance window or slot is placed on the patch to reduce the length of the patch compared to a quarter wave microstrip antenna (QMSA). The value of the reactance component is changed by changing the width of the slot (along the long axis). Fig. 19.36a shows the use of two collinear, narrow slots forming a reactance component in the antenna structure, allowing the length of the radiating patch to be shortened.

Der schmale Schlitz wirkt nicht als Strahlungselement und ist daher in der Wirkung nicht äquivalent zu der wesentlich größeren Öffnung in der vorstehend beschriebenen C-Patchantenne.The narrow slot does not act as a radiating element and is therefore not equivalent in effect to the much larger opening in the C-patch antenna described above.

So genannte PC-Karten sind kleine Formfaktor-Adapter für Personalcomputer, Personal Kommunikatoren oder andere elektronische Vorrichtungen. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist eine PC- Karte 1 in der Größe und Form mit einer herkömmlichen Kreditkarte vergleichbar und kann mit einem transportablen Computersystem 2 verwendet werden, das mit einer Schnittstelle 3 ausgerüstet ist, die körperlich und elektrisch mit einem durch die Personalcomputer Memory Card International Association (PCMCIA) veröffentlichten Standard kompatibel ist. In dieser Hinsicht kann auf Greenup, J. 1992, "PCMCIA 2.0 Contains Support for I/O Cards, Peripheral Expansion", Computer Technology Review, USA, 43-48 Bezug genommen werden.So-called PC cards are small form factor adapters for personal computers, personal communicators or other electronic devices. As shown in Fig. 7, a PC card 1 is comparable in size and shape to a conventional credit card and can be used with a portable computer system 2 equipped with an interface 3 that is physically and electrically compatible with a standard published by the Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA). In this regard, reference may be made to Greenup, J. 1992, "PCMCIA 2.0 Contains Support for I/O Cards, Peripheral Expansion", Computer Technology Review, USA, 43-48.

PC-Karten liefern die Flexibilität, nachdem das Basis-Computersystem erworben wurde, weitere Eigenschaften hinzuzufügen. Es ist möglich, PCMCIA-PC-Karten anzubringen und zu entfernen, ohne das System abzuschalten oder die Abdeckungen der Personalcomputer Systemeinheit zu öffnen.PC Cards provide the flexibility to add additional features after the basic computer system has been purchased. It is possible to insert and remove PCMCIA PC Cards without turning off the system or opening the covers of the personal computer system unit.

Die PC-Karte 1 weist die Standard-PCMCIA-Abmessungen von 8,56 cm · 5,4 cm auf. Die Dicke der PCMCIA-Karte 1 verändert sich in Abhängigkeit des Typs. Eine Typ II PCMCIA-PC- Karte ist bestimmt, eine Dicke von 0,5 cm aufzuweisen. Die Typ II PCMCIA-PC-Karte kann zur Speichervergrößerung und/oder für 110 Eigenschaften, wie kabellose Modems, Pager, LANs und Wirtskommunikation, verwendet werden.The PC Card 1 has the standard PCMCIA dimensions of 8.56 cm x 5.4 cm. The thickness of the PCMCIA Card 1 varies depending on the type. A Type II PCMCIA PC Card is designed to have a thickness of 0.5 cm. The Type II PCMCIA PC Card can be used for memory expansion and/or 110 features such as wireless modems, pagers, LANs and host communications.

Solch eine PC-Karte kann ebenfalls kabellose Kommunikationsfähigkeit für Laptop-, Notebook- und Palmtop-Personalcomputer, und jedes andere Computersystem bereitstellen, das eine PCMCIA- kompatible Schnittstelle aufweist. Die PC-Karte kann ebenfalls als eine eigenständige kabellose Kommunikationskarte arbeiten, wenn sie nicht mit einem Computer verbunden ist.Such a PC Card can also provide wireless communication capability for laptop, notebook and palmtop personal computers, and any other computer system that has a PCMCIA compatible interface. The PC Card can also function as a stand-alone wireless communication card when not connected to a computer.

Für solche Anwendungen ist es notwendig, die PC-Karte mit einer kleinen eingebauten Antenne zu versehen, die eine isotrope Strahlungscharakteristik aufweist. Weil die PCMCIA-Karte für kabellose Kommunikation in der Hand gehalten und/oder in der Tasche des Bedieners verwendet werden kann, sollte die Antenne im Wesentlichen gegen Einflüsse geschützt sein, die durch die nahe Nähe des menschlichen Körpers verursacht werden. Außerdem sind die transportablen PCMCIA-Kammunikationskarten typischerweise während des Gebrauchs zufällig ausgerichtet und leiden daher unter Mehrwegreflexionen und unter Drehen der Polarisation. Folglich sollte die Antenne sowohl auf vertikal als auch auf horizontal polarisierte Wellen empfindlich reagieren. Außerdem sollte die Antenne vorzugsweise dieselbe Resonanzfrequenz, Eingangsimpedanz und Strahlungscharakteristiken zeigen, wenn sie im freien Raum und wenn sie in einem PCMCIA-Typ II-Schacht eines herkömmlichen, transportablen Computers verwendet wird.For such applications it is necessary to equip the PC card with a small built-in antenna having an isotropic radiation pattern. Because the PCMCIA wireless communication card may be hand-held and/or placed in the operator's pocket, the antenna should be substantially protected from influences caused by the close proximity of the human body. In addition, portable PCMCIA communication cards are typically randomly oriented during use and thus suffer from multipath reflections and polarization rotation. Consequently, the antenna should be sensitive to both vertically and horizontally polarized waves. In addition, the antenna should preferably exhibit the same resonant frequency, input impedance and radiation patterns when used in free space and when used in a PCMCIA Type II slot of a conventional portable computer.

Es kann, eingesehen werden, dass die Auslegung einer Antenne, die diese verschiedenen Erfordernisse erfüllt eine bedeutende Herausforderung darstellt.It can be appreciated that designing an antenna that meets these various requirements represents a significant challenge.

Außerdem besteht ein wachsendes Interesse, effiziente innere integrierte Antennen für die Klasse der 900 MHz digitalen kabellosen Telefone zu entwickeln. Eine Hochleistungs-Einbauantenne muss eine geringe Größe, eine kompakte Struktur, eine breite Bandbreite, eine quasi-isotrope Strahlungscharakteristik aufweisen und eine vernachlässigbare Suszeptibilität in der Nähe des menschlichen Körpers zeigen. Außerdem müssen, weil transportable, kabellose Telefone im Gebrauch normalerweise zufällig ausgerichtet sind, ihre Antennen sowohl auf horizontal als auch auf vertikal polarisierte Wellen empfindlich reagieren. Externe Antennen, wie die Peitschenantenne, die Koaxialantenne mit Sperrtopf und die Helicalantenne reagieren nur auf eine Polarisation der Funkwellen empfindlich. Folglich sind sie nicht zur Verwendung mit den transportablen, kabellosen Telefonen optimiert, bei denen die Ausrichtung der Antenne nicht festgelegt ist. Außerdem wurde festgestellt, dass wenn solche externen Antennen in naher Nähe zu einem Benutzer des Telefons betrieben werden, sich ihre Strahlungscharakteristik beträchtlich ändert. Zusätzlich wird ein beträchtlicher Teil der Strahlungsleistung durch den Körper des Benutzers abgeschwächt.There is also a growing interest in developing efficient internal integrated antennas for the 900 MHz class of digital cordless telephones. A high performance internal antenna must have a small size, a compact structure, a wide bandwidth, a quasi-isotropic radiation pattern, and a negligible susceptibility near the human body. In addition, because portable cordless telephones are usually randomly oriented in use, their antennas must be sensitive to both horizontally and vertically polarized waves. External antennas such as the whip antenna, the coaxial antenna with a blocking cup, and the helical antenna are sensitive to only one polarization of the radio waves. Consequently, they are not optimized for use with portable cordless telephones where the orientation of the antenna is not fixed. In addition, it has been found that when such external antennas are operated in close proximity to a user of the telephone, their radiation pattern changes considerably. In addition, a considerable part of the radiation output is attenuated by the user’s body.

Die vorhergehenden und anderen Probleme können durch eine Antennenstruktur überwunden werden, die in Übereinstimmung mit dieser Erfindung gemäß der charakterisierenden Merkmale der Ansprüche 1 und 6 aufgebaut ist. Spezieller stellt diese Erfindung in einer ersten Ausführungsform eine Doppel-C-Patchantenne bereit, die mehrere nicht-rechteckige Öffnungsformen auf einer sehr kleinen (gekürzten bzw. abgeschnittenen) Erdungsplatte bzw. Grundfläche aufweist. Die nicht-rechteckigen Öffnungsformen stellen eine erhöhte Empfindlichkeit auf verschiedene Polarisationen bereit. In weiteren Ausführungsformen wird eine kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne gezeigt, um einen nicht-ebenen Aufbau aufzuweisen und sie ist um eine oder mehrere Achsen gekrümmt.The foregoing and other problems can be overcome by an antenna structure constructed in accordance with this invention according to the characterizing features of claims 1 and 6. More specifically, in a first embodiment, this invention provides a double C patch antenna having multiple non-rectangular aperture shapes on a very small (truncated) ground plane. The non-rectangular aperture shapes provide increased sensitivity to different polarizations. In further embodiments, A shorted double-C patch antenna is shown to have a non-planar structure and is curved about one or more axes.

Die Erfindung kann weiter ein Modul bereitstellen, das zum Einstecken in einen Datenprozessor angepasst ist. Das Modul schließt eine Schnittstelle, um das Modul an den Datenprozessor elektrisch anzukoppeln, ein Modem, das bidirektional an die Schnittstelle gekoppelt ist, einen Hochfrequenzenergiesender, der einen Eingang aufweist, der an einen Ausgang des Modems gekoppelt ist, einen Hochfrequenzenergieempfänger, der einen Ausgang aufweist, der an einen Eingang des Modems gekoppelt ist und eine kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne gemäß der Erfindung ein, die eine nicht-rechteckige Öffnungsform aufweist, die elektrisch an einen Ausgang des Hochfrequenzenergiesenders und einen Eingang des Hochfrequenzenergieempfängers gekoppelt ist.The invention may further provide a module adapted for plugging into a data processor. The module includes an interface for electrically coupling the module to the data processor, a modem bidirectionally coupled to the interface, a radio frequency energy transmitter having an input coupled to an output of the modem, a radio frequency energy receiver having an output coupled to an input of the modem, and a shorted double-C patch antenna according to the invention having a non-rectangular aperture shape electrically coupled to an output of the radio frequency energy transmitter and an input of the radio frequency energy receiver.

Die kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne weist eine Erdungsplatte, eine Schicht aus dielektrischem Material mit einer ersten Oberfläche, die die Erdungsplatte überlagert und einer zweiten, gegenüberliegenden Oberfläche und eine elektrisch leitende Schicht auf, die die zweite, gegenüberliegende Oberfläche der dielektrischen Schicht überlagert. Die elektrisch leitende Schicht weist eine Form eines Parallelogramms auf und weist eine nicht-rechteckig geformte Öffnung mit einer Länge, die sich entlang einer ersten Kante der elektrisch leitenden Schicht erstreckt und einer Breite, die sich zu einer zweiten, gegenüberliegend angeordneten Kante erstreckt auf. Die Länge weist einen Wert auf, der gleich annähernd 20% bis annähernd 35% einer Länge der ersten Kante ist. In einer gegenwärtig bevorzugten, teilweise kurzgeschlossenen Ausführungsform weist die Antenne weiter elektrisch leitende Durchgänge oder Durchkontaktierungen auf, um die elektrisch leitende Schicht mit der Erdungsplatte an einem Bereich angrenzend zu einer dritten Kante der elektrisch leitenden Schicht kurzzuschließen. Die Antenne schließt ebenfalls einen Koppler ein, um die elektrisch leitende Schicht an den Ausgang des Senders und an den Eingang des Empfängers zu koppeln.The shorted double C patch antenna includes a ground plane, a layer of dielectric material having a first surface overlying the ground plane and a second, opposite surface, and an electrically conductive layer overlying the second, opposite surface of the dielectric layer. The electrically conductive layer has a shape of a parallelogram and includes a non-rectangular shaped opening having a length extending along a first edge of the electrically conductive layer and a width extending to a second, oppositely disposed edge. The length has a value equal to approximately 20% to approximately 35% of a length of the first edge. In a presently preferred partially shorted embodiment, the antenna further includes electrically conductive vias or vias to short the electrically conductive layer to the ground plane at a region adjacent a third edge of the electrically conductive layer. The antenna also includes a coupler to couple the electrically conductive layer to the output of the transmitter and to the input of the receiver.

Die Breite der Öffnung weist einen Wert auf, der gleich annähernd 15% bis annähernd 40% kleiner als die Breite der elektrisch leitenden Schicht ist, und ist von der dritten Kante mit einem Abstand angeordnet, der annähernd gleich zu der Länge der Öffnung ist.The width of the opening has a value equal to approximately 15% to approximately 40% smaller than the width of the electrically conductive layer, and is arranged from the third edge at a distance approximately equal to the length of the opening.

Die Erdungsplatte ist gekürzt und weist Abmessungen auf, die annähernd gleich den Abmessungen der elektrisch leitenden Schicht sind.The grounding plate is shortened and has dimensions that are approximately equal to the dimensions of the electrically conductive layer.

In einer Ausführungsform dieser Erfindung ist das Modul eine PC-Karte für kabellose Kommunikation mit Abmessungen von 8,5 cm · 5,4 cm mal 0,5 cm und ist deshalb form- und passkompatibel mit einer PCMCIA-Typ II PC-Karte. In anderen bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung ist die Doppel-C-Patchantenne in einem tragbaren kabellosen Telefon enthalten.In one embodiment of this invention, the module is a PC card for wireless communication with dimensions of 8.5 cm x 5.4 cm by 0.5 cm and is therefore form and matingly compatible with a PCMCIA Type II PC card. In other preferred embodiments of this invention, the double-C patch antenna is incorporated in a portable cordless telephone.

Allgemeiner kann die Länge der ersten Kante kleiner als annähernd 8,5 cm sein, und die dritte Kante weist eine Länge von weniger als annähernd 5,5 cm auf.More generally, the length of the first edge may be less than approximately 8.5 cm and the third edge has a length of less than approximately 5.5 cm.

Die Öffnungsformen können beispielsweise dreieckig, parabolisch, elliptisch oder fünfeckig sein. Die Krümmung der Antenne kann allgemein positiv oder negativ sein und kann um eine Achse oder um zwei Achsen sein.The aperture shapes can be, for example, triangular, parabolic, elliptical or pentagonal. The curvature of the antenna can generally be positive or negative and can be about one axis or about two axes.

Die vorstehend dargelegten und anderen Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ersichtlicher gemacht, wenn sie in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen gelesen wird, worin:The above and other features of the invention will be made more apparent in the following detailed description of embodiments of the invention when read in conjunction with the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine Aufsicht einer C-Patchantennen-Struktur des Standes der Technik ist;Fig. 1 is a plan view of a prior art C-patch antenna structure;

Fig. 2 eine Aufsicht einer Doppel-C-Patchantenne gemäß EP-A-0 735 609 ist;Fig. 2 is a plan view of a double C patch antenna according to EP-A-0 735 609;

Fig. 3 eine vergrößerte Aufsicht einer wie in EP-A-0 735 609 offenbarten, teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne mit einer rechteckigen Öffnungsform ist;Fig. 3 is an enlarged plan view of a partially shorted double C patch antenna having a rectangular aperture shape as disclosed in EP-A-0 735 609;

Fig. 4 eine nicht maßstabgerechte Querschnittansicht ist, aufgenommen entlang der Schnittlinie 4-4 von Fig. 3;Fig. 4 is a cross-sectional view, not to scale, taken along section line 4-4 of Fig. 3;

Fig. 5 eine bevorzugte Ausrichtung der teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne von Fig. 3 zeigt, wenn sie in einer PCMCIA-PC-Karte für kabellose Kommunikation enthalten ist, die innerhalb eines Wirtssystems angebracht ist;Fig. 5 shows a preferred orientation of the partially shorted double C patch antenna of Fig. 3 when included in a PCMCIA wireless communication PC card mounted within a host system;

Fig. 6 ein vereinfachtes Blockdiagramm der PCMCIA-PC-Karte für kabellose Kommunikation von Fig. 5 ist;Fig. 6 is a simplified block diagram of the PCMCIA wireless communication PC card of Fig. 5;

Fig. 7 eine vereinfachte Aufsicht eines transportablen Computers und eine PCMCIA-PC-Karte gemäß dem Stand der Technik ist;Fig. 7 is a simplified plan view of a portable computer and a PCMCIA PC card according to the prior art;

Fig. 8a eine Aufsicht einer Doppel-C-Patchantenne mit dreieckig geformten Öffnungen, gemäß eines Aspekts dieser Erfindung ist;Figure 8a is a plan view of a double C patch antenna with triangular shaped openings, according to an aspect of this invention;

Fig. 8b eine Aufsicht einer teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne mit einer dreieckig geformten Öffnung ist;Fig. 8b is a plan view of a partially shorted double C patch antenna with a triangular shaped opening;

Fig. 9 eine Aufsicht einer teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne mit einer elliptisch geformten Öffnung ist;Fig. 9 is a plan view of a partially shorted double C patch antenna with an elliptically shaped opening;

Fig. 10 eine Aufsicht einer teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne mit einer fünfeckig geformten Öffnung ist;Fig. 10 is a plan view of a partially shorted double C patch antenna with a pentagonal shaped opening;

Fig. 11 eine Aufsicht einer ersten Ausführungsform einer teilweise kurzgeschlossenen, nicht ebenen Doppel-C-Patchantenne ist;Fig. 11 is a plan view of a first embodiment of a partially shorted, non-planar double C patch antenna;

Fig. 12 eine Aufsicht einer zweiten Ausführungsform einer teilweise kurzgeschlossenen, nicht ebenen Doppel-C-Patchantenne ist; undFig. 12 is a plan view of a second embodiment of a partially shorted, non-planar double C patch antenna; and

Fig. 13 eine Aufsicht einer dritten Ausführungsform einer teilweise kurzgeschlossenen, nicht ebenen Doppel-C-Patchantenne ist.Fig. 13 is a plan view of a third embodiment of a partially shorted, non-planar double C patch antenna.

Fig. 2 stellt gemäß EP-A-0735609 (Art 54(3) EPÜ) die Geometrie einer Doppel- C-Patchantenne 10 mit rechteckig geformten Öffnungen 12a und 12b dar. Diese Antennenstruktur unterscheidet sich am bedeutendsten von der vorstehend beschriebenen C-Patchantenne, die von Kossiavas et al. beschrieben wurde, dadurch, dass sie im Gegensatz zu der einen in dem Artikel beschriebenen Öffnung, zwei Strahlungsöffnungen 12a und 12b aufweist. Die Antenne 10 wird an dem Punkt 14 koaxial gespeist; der asymmetrisch zwischen den zwei Öffnungen 12a und 12b angeordnet ist (d. h. der Punkt 14 ist näher zu einer der beiden Öffnungen als zu der anderen angeordnet). Der Bereich zwischen den beiden Öffnungen 12a und 12b ist eine Nullpotenzialfläche der Antenne 10. Eine (nicht gezeigte) Erdungsplatte überlagert die hintere Oberfläche der Antenne 10 und ist von der Metallisierung 18 der Antenne durch eine zwischenliegende dielektrische Schicht 16 beabstandet. Die dielektrische Schicht 16 liegt innerhalb der Bereiche, die den Öffnungen 12a und 12b entsprechen, frei. Die verschiedenen Verhältnisse der Abmessungen zwischen den Antennenelementen werden während der Diskussion der als nächstes beschriebenen, teilweise kurzgeschlossenen Ausführungsform ersichtlich gemacht, wobei es klar wird, dass die Ausführungsform von Fig. 2 im Wesentlichen ein Spiegelbild der Ausführungsform von Fig. 3 ist.Fig. 2 illustrates the geometry of a double C-patch antenna 10 with rectangular shaped apertures 12a and 12b according to EP-A-0735609 (Article 54(3) EPC). This antenna structure differs most significantly from the C-patch antenna described above by Kossiavas et al. in that it has two radiating apertures 12a and 12b as opposed to the single aperture described in that article. The antenna 10 is coaxially fed at point 14 which is located asymmetrically between the two apertures 12a and 12b (i.e. point 14 is located closer to one of the two apertures than to the other). The area between the two openings 12a and 12b is a zero potential surface of the antenna 10. A ground plane (not shown) overlies the rear surface of the antenna 10 and is spaced from the antenna metallization 18 by an intervening dielectric layer 16. The dielectric layer 16 is exposed within the areas corresponding to the openings 12a and 12b. The various dimensional relationships between the antenna elements will become apparent during the discussion of the partially shorted embodiment described next, it being clear that the embodiment of FIG. 2 is essentially a mirror image of the embodiment of FIG. 3.

Die Antenne 10 von Fig. 2 hat im Allgemeinen und für eine ausgewählte Resonanzfrequenz eine kleinere Größe als eine herkömmliche, rechteckige Halbwellen-Microstripantenne. Außerdem hat die Antenne 10 für eine ausgewählte Resonanzfrequenz eine kleinere Größe als die, in Fig. 1 gezeigte, herkömmliche C-Patchantenne 5. Die Gesamtfläche der Doppel-C-Patchantenne 10 kann jedoch für einige Anwendungen (wie eine PCMCIA- Anwendung) immer noch zu groß sein.The antenna 10 of Fig. 2 has in general and for a selected resonance frequency a smaller size than a conventional rectangular half-wave microstrip antenna. In addition, the antenna 10 has a smaller size than the conventional C-patch antenna 5 shown in Fig. 1 for a selected resonant frequency. However, the total area of the double C-patch antenna 10 may still be too large for some applications (such as a PCMCIA application).

Fig. 3 und 4 stellen eine teilweise kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 20 gemäß der in der vorstehenden EP-A-0735609 offenbarten dar. Um die Gesamtlänge der Doppel-C- Patchantenne 20 auf annähernd die Hälfte der in Fig. 2 gezeigten Länge zu verringern, ist die Nullpotenzialfläche der Antenne 10, die zwischen den zwei Öffnungen liegt und die in der dominanten Mode angeregt ist, durch eine Vielzahl von elektrisch leitenden Durchgängen oder Pfosten 24 kurzgeschlossen. Um die Größe der teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne 20 weiter zu verringern, ist nur ein kleiner Teil der gesamten Länge der kurzgeschlossenen Kante 20a kurzgeschlossen (daher der Ausdruck "teilweise kurzgeschlossen").3 and 4 illustrate a partially shorted double C patch antenna 20 according to that disclosed in the above EP-A-0735609. To reduce the overall length of the double C patch antenna 20 to approximately half the length shown in Fig. 2, the zero potential area of the antenna 10 which lies between the two apertures and which is excited in the dominant mode is shorted by a plurality of electrically conductive vias or posts 24. To further reduce the size of the partially shorted double C patch antenna 20, only a small portion of the overall length of the shorted edge 20a is shorted (hence the term "partially shorted").

Obwohl die teilweise kurzgeschlossene Ausführungsform gegenwärtig bevorzugt ist, liegt es ebenfalls in der Lehre der Erfindung, einen Dauerkurzschluss bzw. einen durchgehenden Kurzschluss entlang der Kante 20a bereitzustellen. Beispielsweise kann eine Länge von elektrisch leitendem Material (z. B. elektrisch leitendes Band in Fig. 4 als 21 gezeigt), um die Kante 20a gewickelt werden, um die Erdungsplatte 22 mit der Strahlungspatch-Metallisierung 30 kurzzuschließen.Although the partially shorted embodiment is presently preferred, it is also within the teachings of the invention to provide a continuous short along edge 20a. For example, a length of electrically conductive material (e.g., electrically conductive tape shown as 21 in Figure 4) may be wrapped around edge 20a to short ground plane 22 to radiant patch metallization 30.

Die gesamte Länge der teilweise kurzgeschlossenen Kante 20a ist bestimmt, die Breite (W1) der Antenne 20 zu sein, während die Länge (L1) der Antenne der Abstand zwischen der teilweise kurzgeschlossenen Kante 20a und der Hauptstrahlungskante 20b ist, die parallel zu der teilweise kurzgeschlossenen Kante 20a ist. Die Seite der rechteckigen Öffnung 26, die parallel zu der teilweise kurzgeschlossenen Kante ist, ist bestimmt, die Breite (W2) der Öffnung 26 zu sein, während die Seite der Öffnung, die senkrecht zu der Breite W2 ist, bestimmt ist, die Öffnungslänge L2 zu sein. Die Länge (L1) der teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C- Patchantenne 20 ist weniger als die Hälfte der Länge einer herkömmlichen kurzgeschlossenen rechteckigen Viertelwellen-Microstripantenne, die bei derselben Frequenz in Resonanz ist und dieselbe Breite und Dicke aufweist. Es sollte bemerkt werden, dass die Längen- und Breitenregel in Fig. 3 zu der umgekehrt wurde, die zur Beschreibung der herkömmlichen C-Patchantenne von Fig. 1 verwendet wurde.The entire length of the partially shorted edge 20a is determined to be the width (W1) of the antenna 20, while the length (L1) of the antenna is the distance between the partially shorted edge 20a and the main radiating edge 20b, which is parallel to the partially shorted edge 20a. The side of the rectangular opening 26 that is parallel to the partially shorted edge is determined to be the width (W2) of the opening 26, while the side of the opening that is perpendicular to the width W2 is determined to be the opening length L2. The length (L1) of the partially shorted double-C patch antenna 20 is less than half the length of a conventional shorted rectangular quarter-wave microstrip antenna that resonates at the same frequency and has the same width and thickness. It should be noted that the longitude and latitude rule in Fig. 3 has been reversed to that used to describe the conventional C-patch antenna of Fig. 1.

Es sollte weiter bemerkt werden, dass die Geometrie der Ausführungsform der Doppel- C-Patchantenne von Fig. 2, insbesondere die Existenz der Nullpotenzialfläche zwischen den Öffnungen 12a und 12b es ermöglicht, die teilweise kurzgeschlossene Ausführungsform von Fig. 3 zu bilden. Dass heißt, die in Fig. 1 gezeigte herkömmliche C-Patchantenne ist (wenn überhaupt), wegen des Fehlens einer solchen Symmetrie nicht einfach in der Lage, den Strahlungspatch mit der Erdungsplatte kurzzuschließen.It should be further noted that the geometry of the embodiment of the double C-patch antenna of Fig. 2, in particular the existence of the zero potential surface between the openings 12a and 12b makes it possible to form the partially shorted embodiment of Fig. 3. That is, the conventional C-patch antenna shown in Fig. 1 is not easily able to short the radiating patch to the ground plane (if at all) due to the lack of such symmetry.

example 1

Eine Ausführungsform der teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne 20 ist dazu ausgelegt, bei annähernd 900 MHz in Resonanz zu sein, einer Frequenz, die nahe den ISM-, Mobiltelefon- und Funkruf-Frequenzbändern liegt, die für den Gebrauch in den Vereinigten Staaten spezifiziert sind. Die Gesamtgröße (L1 · W1) der Antenne 24 beträgt 2,7 cm · 2,7 cm. Die Antenne 20 verwendet eine dielektrische Schicht 28, die beispielsweise Duroid 6002 umfasst das eine dielektrische Konstante von 2,94 und einen Verlustfaktor von 0,0012 aufweist. Die Dicke der dielektrischen Schicht beträgt 0,1016 cm. Eine Dichte von einer elektrisch abgeschiedenen Kupferplattierung, die die Erdungsplatte 22 und die Patchantennen- Metallisierung 30 bildet, beträgt 0,5 oz pro Quadratfuß. Die Länge (L2) der Öffnung 26 beträgt 0,7 cm, die Breite (W2) der Öffnung 26 beträgt 2 cm, und die Kante der Öffnung 26 ist 0,6 cm von der teil Weise kurzgeschlossenen Kante 20a angeordnet (gezeigt als der Abstand D in Fig. 4). Dass heißt, in der bevorzugten Ausführungsform ist D annähernd gleich zu L2. Die Eingangsimpedanz der Antenne 20 beträgt annähernd 50 Ohm, und die Antenne wird bevorzugt von einem Koaxialkabel 32 koaxial gespeist, das einen Leiter 32a aufweist, der durch eine Öffnung innerhalb der Erdungsplatte 22, durch die dielektrische Schicht 28 durchgeht und der an dem Punkt 34 an der Antennen-Strahlungspatch-Metallisierung 30 angelötet ist. Eine Kabelabschirmung 36 ist an dem Punkt 38 an die Erdungsplatte 22 angelötet. Der Koaxialspeisepunkt 34 für eine 50 Ohm Eingangsimpedanz ist bevorzugt bei einem Abstand, der annähernd D/2 von der teilweise kurzgeschlossenen Kante 20a und annähernd W 1/2 von den zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnet, die parallel zu der Längenabmessung L1 sind. Die exakte Position des Speisepunktes 34 ist für eine gegebene Ausführungsform eine Funktion der gewünschten Eingangsimpedanz. Ein Zwischenraum 40 von annähernd 2 mm wird zwischen der Strahlungskante 20b der Antenne und der Kante der dielektrischen Schicht 28 gelassen.One embodiment of the partially shorted double-C patch antenna 20 is designed to resonate at approximately 900 MHz, a frequency close to the ISM, cellular, and paging frequency bands specified for use in the United States. The overall size (L1 x W1) of the antenna 24 is 2.7 cm x 2.7 cm. The antenna 20 uses a dielectric layer 28 comprising, for example, Duroid 6002 which has a dielectric constant of 2.94 and a loss factor of 0.0012. The thickness of the dielectric layer is 0.1016 cm. A density of an electro-deposited copper plating forming the ground plane 22 and the patch antenna metallization 30 is 0.5 oz per square foot. The length (L2) of the opening 26 is 0.7 cm, the width (W2) of the opening 26 is 2 cm, and the edge of the opening 26 is located 0.6 cm from the partially shorted edge 20a (shown as the distance D in Fig. 4). That is, in the preferred embodiment, D is approximately equal to L2. The input impedance of the antenna 20 is approximately 50 ohms, and the antenna is preferably coaxially fed by a coaxial cable 32 having a conductor 32a that passes through an opening within the ground plate 22, through the dielectric layer 28, and that is soldered to the antenna radiating patch metallization 30 at point 34. A cable shield 36 is soldered to the ground plate 22 at point 38. The coaxial feed point 34 for a 50 ohm input impedance is preferably located at a distance approximately D/2 from the partially shorted edge 20a and approximately W 1/2 from the two opposite sides which are parallel to the length dimension L1. The exact position of the feed point 34 is a function of the desired input impedance for a given embodiment. A gap 40 of approximately 2 mm is left between the radiating edge 20b of the antenna and the edge of the dielectric layer 28.

Es wurde bestimmt, dass der Einfluss des menschlichen Körpers auf den Betrieb der Antenne 20 vernachlässigbar ist. Dies ist so, weil solch eine Doppel-C-Patchantennen-Anordnung hauptsächlich durch einen magnetischen Strom, eher als durch einen elektrischen Strom angeregt wird. Außerdem wirkt die Erdungsplatte 22 der Antenne 20 auch als eine Abschirmung gegenüber benachbarten Materialien, wie Schaltungskomponenten in der PCMCIA- Kommunikationskarte 1 und irgendwelchen anderen metallischen Materialien, die in dem PCMCIA-Schacht 3 gefunden werden könnten.It has been determined that the influence of the human body on the operation of the antenna 20 is negligible. This is because such a double-C patch antenna arrangement is mainly excited by a magnetic current rather than an electrical current. In addition, the ground plate 22 of the antenna 20 also acts as a shield against adjacent materials such as circuit components in the PCMCIA communication card 1 and any other metallic materials present in the PCMCIA slot 3 could be found.

Die Erdungsplatte 22 der Antenne 20 ist bevorzugt gekürzt. In den offenbarten Ausführungsformen sind die Abmessungen der Erdungsplatte 20 annähernd die gleichen, wie die des Strahlungspatches 30. Daher und wegen der Geometrie der teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne 20 sind die erzeugten Strahlungscharakteristiken isotrop. Außerdem ist die Antenne 20 sowohl für vertikal als auch für horizontal polarisierte Wellen empfindlich. Ferner ist die Gesamtgröße der Antenne 20 viel kleiner als eine herkömmliche rechteckige Viertelwellen-Microstripantenne, die herkömmlicherweise unendlich große Erdungsplatten- Abmessungen voraussetzt.The ground plane 22 of the antenna 20 is preferably shortened. In the disclosed embodiments, the dimensions of the ground plane 20 are approximately the same as those of the radiation patch 30. Therefore, and because of the geometry of the partially shorted double-C patch antenna 20, the radiation patterns produced are isotropic. In addition, the antenna 20 is sensitive to both vertically and horizontally polarized waves. Furthermore, the overall size of the antenna 20 is much smaller than a conventional rectangular quarter-wave microstrip antenna, which traditionally requires infinitely large ground plane dimensions.

Es sollte jedoch angemerkt werden, dass sich das Kürzen der Erdungsplatte 22 der teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne 20 nicht nachteilig auf die Effizienz der Antenne auswirkt. Dies unterscheidet sich klar von einer herkömmlichen, rechteckigen Microstripantenne, bei der das Kürzen der Erdungsplatte entlang der strahlenden Kante(n) den Gewinn beträchtlich verringert.It should be noted, however, that shortening the ground plane 22 of the partially shorted double C patch antenna 20 does not adversely affect the efficiency of the antenna. This is clearly different from a conventional rectangular microstrip antenna, where shortening the ground plane along the radiating edge(s) significantly reduces the gain.

Um die Herstellbarkeit der kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantenne 20 zu verbessern, ist der elektrische Kurzschluss an der kurzgeschlossenen Kante 20a durch eine geringe Anzahl (vorzugsweise mindestens drei) von relativ dünnen (z. B., 0,25 mm) Kurzschlusspfosten 24 hergestellt. Jedoch und wie vorstehend erklärt, liegt es im Schutzumfang der Erfindung einen durchgehenden Kurzschluss zu verwenden, der entlang der gesamten oder entlang des Großteils der Kante 20a verläuft.To improve the manufacturability of the shorted double C patch antenna 20, the electrical short at the shorted edge 20a is made by a small number (preferably at least three) of relatively thin (e.g., 0.25 mm) shorting posts 24. However, and as explained above, it is within the scope of the invention to use a continuous short that runs along all or most of the edge 20a.

Die teilweise kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 20 weist keine gleichmäßige Form auf und als solche ist es schwer, den Einfluss der Schaltungskomponenten in der PCMCIA-Karte und der metallischen Materialien in dem PCMCIA-Schacht auf den Betrieb der Antenne theoretisch zu untersuchen. Daher wurde die Leistung der teilweise kurzgeschlossenen Doppel- C-Patchantenne 20 sowohl innerhalb als auch außerhalb des PCMCIA-Typ II-Schachts 3 experimentell bestimmt.The partially shorted double C patch antenna 20 does not have a uniform shape and as such it is difficult to theoretically investigate the influence of the circuit components in the PCMCIA card and the metallic materials in the PCMCIA slot on the operation of the antenna. Therefore, the performance of the partially shorted double C patch antenna 20 both inside and outside the PCMCIA Type II slot 3 was experimentally determined.

Mit Bezug auf Fig. 5, ist bei der Durchführung der Messungen die Antenne 20 nahe an der äußeren Kante 1a' von einer PCMCIA-Karte 1' angeordnet, wobei die Hauptstrahlungskante 20a der Antenne 20 nach außen weist (d. h. in Richtung der Schachttür, wenn sie angebracht ist). In diesem Fall und wenn die PCMCIA-Karte 1' komplett innerhalb des PCMCIA-Schachts 3 eingeschoben ist, ist die Hauptstrahlungskante 20a der Antenne 20 annähernd parallel zu und nahe an der äußeren Tür des Schachts 3. Es sollte bei der Betrachtung von Fig. 5 klar sein, dass in der Praxis die Antenne 20 innerhalb der äußeren Aussenhaut des PCMCIA-Kartengehäuses enthalten ist und normalerweise von einem Benutzer nicht sichtbar wäre.With reference to Fig. 5, when carrying out the measurements, the antenna 20 is located close to the outer edge 1a' of a PCMCIA card 1', with the main radiating edge 20a of the antenna 20 facing outwards (i.e. towards the shaft door when fitted). In this case and when the PCMCIA card 1' is fully inserted inside the PCMCIA shaft 3, the main radiating edge 20a of the antenna 20 is approximately parallel to and close to the outer door of the shaft 3. It should be clear from looking at Fig. 5 that in practice, the antenna 20 is contained within the outer shell of the PCMCIA card housing and would normally not be visible to a user.

Fig. 6 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der kabellosen PCMCIA-Kommunikationskarte 1', die dazu gestaltet ist, um die kurzgeschlossene oder teilweise kurzgeschlossene Doppel- C-Patchantenne zu umfassen. Ebenfalls mit Bezug auf Fig. 5 umfasst die Karte 1' eine elektrische PCMCIA-Schnittstelle 40, die die PCMCIA-Karte 1' bidirektional an den Wirtscomputer 2 koppelt. Die PCMCIA-Karte 1' umfasst einen digitalen Modulator/Demodulator (MODEM) 42, einen Hochfrequenzsender 44, einen Hochfrequenzempfänger 46 und die teilweise kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 20 (Fig. 3 und 4). Ein Diplexer 48 kann bereitgestellt werden, um die Antenne 20 an den Ausgang des Senders 44 und an den Eingang des Empfängers 46 zu koppeln. Zu übertragende Information, wie digitale Signalisierungsinformation, digitale Funkrufinformation oder digitalisierte Sprache wird in das Modem 42 eingegeben, um einen Hochfrequenz-Träger vor der Verstärkung und Übertragung von der Antenne 20 zu modulieren. Empfangene Information, wie digitale Signalisierungsinformation, digitale Funkrufinformation oder digitalisierte Sprache wird an der Antenne 20 empfangen, durch den Empfänger 46 verstärkt und durch das Modem 42 demoduliert, um die digitalen Kommunikationen des Basisbandes und Signalisierungsinformation zurückzugewinnen. Zu übertragende digitale Information wird über die Schnittstelle 40 von dem Wirtscomputer 2 empfangen, während empfangene digitale Information über die Schnittstelle 40 an den Wirtscomputer 2 ausgegeben wird.Fig. 6 is a simplified block diagram of the PCMCIA wireless communications card 1' designed to include the shorted or partially shorted double-C patch antenna. Also referring to Fig. 5, the card 1' includes a PCMCIA electrical interface 40 that bidirectionally couples the PCMCIA card 1' to the host computer 2. The PCMCIA card 1' includes a digital modulator/demodulator (MODEM) 42, a radio frequency transmitter 44, a radio frequency receiver 46, and the partially shorted double-C patch antenna 20 (Figs. 3 and 4). A diplexer 48 may be provided to couple the antenna 20 to the output of the transmitter 44 and to the input of the receiver 46. Information to be transmitted, such as digital signaling information, digital paging information, or digitized speech, is input to the modem 42 to modulate a radio frequency carrier prior to amplification and transmission from the antenna 20. Received information, such as digital signaling information, digital paging information, or digitized speech, is received at the antenna 20, amplified by the receiver 46, and demodulated by the modem 42 to recover the baseband digital communications and signaling information. Digital information to be transmitted is received from the host computer 2 via the interface 40, while received digital information is output to the host computer 2 via the interface 40.

Es wurde bestimmt, dass das Einstecken der Antenne 20 innerhalb des PCMCIA-Typ II- Schachts 3 einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Resonanzfrequenz und die Rückflussdämpfung der Antenne haben. Die entsprechenden Strahlungscharakteristiken wurden in der horizontalen Ebene gemessen. In diesen Messungen wurde die Antenne 20 sowohl in vertikal als auch in horizontal polarisierte Wellen eingetaucht, um die Abhängigkeit ihrer Leistung von der Polarisation der einfallenden Wellen zu bestimmen. Es wurde bestimmt, dass die Strahlungscharakteristiken nahezu isometrisch und, polarisationsunabhängig sind. Außerdem ist die Leistung der Antenne 20 innerhalb des PCMCIA-Typ II-Schachts 3 exzellent und im Wesentlichen zu der Leistung außerhalb des Schachts identisch. In den anderen Polarisationsebenen wurden ähnliche Ergebnisse erhalten. Die horizontale Ebene ist jedoch für diese Anwendung die wichtigste, besonders wenn die PCMCIA-Karte 1' in dem PCMCIA- Schacht 3 innerhalb eines Personalcomputers arbeitet, weil Personalcomputer gewöhnlich in einer horizontalen Lage betrieben werden.It was determined that inserting the antenna 20 inside the PCMCIA Type II slot 3 had a negligible effect on the resonant frequency and return loss of the antenna. The corresponding radiation patterns were measured in the horizontal plane. In these measurements, the antenna 20 was immersed in both vertically and horizontally polarized waves to determine the dependence of its performance on the polarization of the incident waves. It was determined that the radiation patterns were nearly isometric and polarization independent. In addition, the performance of the antenna 20 inside the PCMCIA Type II slot 3 was excellent and essentially identical to the performance outside the slot. Similar results were obtained in the other polarization planes. However, the horizontal plane is the most important for this application, especially when the PCMCIA card 1' operates in the PCMCIA slot 3 within a personal computer, because personal computers are usually operated in a horizontal position.

Die Messungen wurden in mehreren PCMCIA-Schächten in verschiedenen transportablen Computern wiederholt und es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten. Außerdem wurden diese Messungen wiederholt, während ein Palmtopcomputer, der die Antenne 20 in seinem PCMCIA- Schacht 3 enthält, in der Hand gehalten wurde und ebenfalls während er sich innerhalb der Tasche des Betreibers befand. Es wurde festgestellt, dass der menschliche Körper einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Leistung der Antenne 20 hat.The measurements were taken in several PCMCIA slots in various portable computers and similar results were obtained. In addition, these measurements were repeated while a palmtop computer containing the antenna 20 in its PCMCIA slot 3 was held in the hand and also while it was inside the operator's pocket. The human body was found to have a negligible influence on the performance of the antenna 20.

Gemäß dem Vorstehenden wurde gezeigt, dass die kleine (durchgehend oder teilweise) kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 20 auf einer gekürzten Erdungsplatte erfolgreich in eine kabellose PCMCIA-Kommunikationskarte 1' integriert wurde. Die kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 20 weist sowohl im freien Raum als auch in dem PCMCIA-Schacht 3 eines Personalcomputers, die gleichen Leistungscharakteristiken auf. Die PCMCIA-Karte 1', die die Antenne 20 enthält, weist unabhängig von ihrer Ausrichtung von jeder Richtung eine gute Empfangsempfindlichkeit auf, weil die kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 20 isotrope Strahlungscharakteristiken aufweist und sowohl für vertikal als auch für horizontal polarisierte Funkwellen empfindlich ist. Außerdem zeigt die kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 20 eine exzellente Leistung, wenn sie nah an den menschlichen Körper angrenzt. Als ein Ergebnis zeigt die kabellose PCMCIA-Kommunikationskarte 1' eine hohe Empfangsempfindlichkeit, sowohl wenn sie in der Hand gehalten wird, als auch wenn sie innerhalb einer Tasche eines Betreibers betrieben wird.According to the above, it has been demonstrated that the small (fully or partially) shorted double-C patch antenna 20 on a shortened ground plane has been successfully integrated into a wireless PCMCIA communication card 1'. The shorted double-C patch antenna 20 has the same performance characteristics both in free space and in the PCMCIA slot 3 of a personal computer. The PCMCIA card 1' containing the antenna 20 has good reception sensitivity from any direction regardless of its orientation because the shorted double-C patch antenna 20 has isotropic radiation characteristics and is sensitive to both vertically and horizontally polarized radio waves. In addition, the shorted double-C patch antenna 20 shows excellent performance when closely adjacent to the human body. As a result, the wireless PCMCIA communication card 1' exhibits a high reception sensitivity, both when it is held in the hand and when it is operated inside an operator's pocket.

Somit wurden die verschiedenen Ausführungsformen der Doppel-C-Patchantenne beschrieben, die in der vorstehenden EP-A-0735609 offenbart sind, verschiedene Verbesserungen an und weitere Ausführungsformen der Doppel-C-Patchantenne gemäß der Erfindung werden nun beschrieben:Thus, the various embodiments of the double C patch antenna disclosed in the above EP-A-0735609 have been described, various improvements to and further embodiments of the double C patch antenna according to the invention will now be described:

Fig. 8a stellt die Geometrie einer Doppel-C-Patchantenne 50 dar, die zwei dreiecksförmige Öffnungen 52a und 52b im Gegensatz zu den in Fig. 2 dargestellten zwei rechteckig geformten Öffnungen 12a und 12b aufweist. Die Antenne 50 wird an dem Punkt 14 zwischen den beiden Öffnungen 52a und 52b koaxial gespeist.Fig. 8a illustrates the geometry of a double C patch antenna 50 having two triangular shaped openings 52a and 52b as opposed to the two rectangular shaped openings 12a and 12b shown in Fig. 2. The antenna 50 is coaxially fed at the point 14 between the two openings 52a and 52b.

Um die Größe der Antenne 50 um annähernd die Hälfte zu verringern, ist die Nullpotenzialfläche der Antenne 50, wie in Fig. 8b gezeigt, kurzgeschlossen. Um die Größe von der Doppel- C-Patchantenne weiter zu verringern, ist die Nullpotenzialfläche mit leitenden Pfosten 24 kurzgeschlossen, um eine teilweise kurzgeschlossene Ausführungsform 56 zu bilden. Eine durchgehend kurzgeschlossene Ausführungsform liegt ebenfalls im Schutzumfang der Lehre dieser Erfindung. Die teilweise kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 56 wird an dem Punkt 34 zwischen der einzelnen dreieckigen Öffnung 58 und der kurzgeschlossenen Kante 56a gespeist, der Speisepunkt 34 ist auf einer Linie der Antenne angeordnet, die durch die Mitte der kurzgeschlossenen Kante 56a durchgeht.To reduce the size of the antenna 50 by approximately half, the zero potential surface of the antenna 50 is shorted as shown in Fig. 8b. To further reduce the size of the double C patch antenna, the zero potential surface is shorted to conductive posts 24 to form a partially shorted embodiment 56. A fully shorted embodiment is also within the scope of the teachings of this invention. The partially shorted double C patch antenna 56 is terminated at point 34 between the single triangular opening 58 and the shorted edge 56a. fed, the feed point 34 is arranged on a line of the antenna which passes through the center of the short-circuited edge 56a.

Zusätzlich zu den, in Fig. 8a und 8b gezeigten, dreieckig geformten Öffnungen 52a, 52b und 58, liegen Doppel-C-Patchantennen, die andere Öffnungsformen aufweisen, ebenfalls im Schutzumfang der Lehre dieser Erfindung. Obwohl diese anderen Öffnungsformen nachstehend im Zusammenhang mit körperlich kleineren, kurzgeschlossenen oder teilweise kurzgeschlossenen Ausführungsformen beschrieben sind, können sie auch mit den in Fig. 2 und 8a gezeigten, nicht kurzgeschlossenen Ausführungsformen verwendet werden.In addition to the triangular shaped apertures 52a, 52b and 58 shown in Figs. 8a and 8b, double C patch antennas having other aperture shapes are also within the scope of the teachings of this invention. Although these other aperture shapes are described below in the context of physically smaller, shorted or partially shorted embodiments, they may also be used with the non-shorted embodiments shown in Figs. 2 and 8a.

Beispielsweise zeigt Fig. 9 eine teilweise kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 60 mit einer elliptisch oder parabolisch geformten Öffnung 62, während Fig. 10 eine teilweise kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne 64 mit einer fünfeckig geformten Öffnung 66 zeigt.For example, Fig. 9 shows a partially shorted double C patch antenna 60 with an elliptical or parabolic shaped opening 62, while Fig. 10 shows a partially shorted double C patch antenna 64 with a pentagonal shaped opening 66.

Ungeachtet der Form der Öffnungen 26, 58, 62 und 66, ist die Abmessung der Öffnung in der Richtung parallel zu der kurzgeschlossenen Kante 20a, 56a, 60a beziehungsweise 64a als die Breite der Öffnung definiert. Die Abmessung der Öffnung in der Richtung senkrecht zu der kurzgeschlossenen Kante 20a, 56a, 60a und 64a wird als ihre Länge (siehe auch Fig. 3) betrachtet. Für diese Ausführungsformen, für die die Länge der Öffnung nicht konstant ist (z. B. Fig. 8a, 8b, 9 und 10) wird die Länge an ihrem breitesten Punkt gemessen (z. B. an der Antennenkante, die senkrecht zu der kurzgeschlossenen Kante ist). Die Länge der kurzgeschlossenen Kante ist als die Breite der Antenne definiert, während die Länge der Antenne der Abstand zwischen der kurzgeschlossenen Kante 20a, 56a, 60a, 64a und der Hauptstrahlungskante 20b, 56b, 60b beziehungsweise 64b ist, die parallel zu der kurzgeschlossenen Kante ist.Regardless of the shape of the openings 26, 58, 62 and 66, the dimension of the opening in the direction parallel to the shorted edge 20a, 56a, 60a and 64a, respectively, is defined as the width of the opening. The dimension of the opening in the direction perpendicular to the shorted edge 20a, 56a, 60a and 64a is considered to be its length (see also Fig. 3). For those embodiments for which the length of the opening is not constant (e.g., Figs. 8a, 8b, 9 and 10), the length is measured at its widest point (e.g., at the antenna edge that is perpendicular to the shorted edge). The length of the short-circuited edge is defined as the width of the antenna, while the length of the antenna is the distance between the short-circuited edge 20a, 56a, 60a, 64a and the main radiating edge 20b, 56b, 60b, 64b, respectively, which is parallel to the short-circuited edge.

Die verschiedenen Ausführungsformen der Doppel-C-Patchantenne haben verschiedene Auslegungsparameter, die dazu verwendet werden können, die Leistung zu optimieren und die Resonanzfrequenz und die Eingangsimpedanz zu steuern.The different embodiments of the double-C patch antenna have different design parameters that can be used to optimize performance and control the resonant frequency and input impedance.

Beispielsweise und zusätzlich zu der Länge und der Breite der Antenne, haben die Abmessungen der Öffnungen einen beträchtlichen Einfluss auf die Charakteristiken der Antenne. Für eine feste Größe der Antenne verringert allgemein eine Abnahme der Länge der Öffnungen die Resonanzfrequenz und erhöht die Eingangsimpedanz der Antenne. Die Länge der Öffnung wird jedoch vorzugsweise nicht unter 20% der Gesamtlänge der Antenne verringert, weil sonst die Effizienz der Antenne anfangen kann, abzunehmen. Andererseits erhöht das Erhöhen der Breite der Öffnung die Eingangsimpedanz und verringert konsequenterweise die Resonanzfrequenz.For example, and in addition to the length and width of the antenna, the dimensions of the apertures have a significant impact on the characteristics of the antenna. For a fixed size of the antenna, generally, decreasing the length of the apertures decreases the resonant frequency and increases the input impedance of the antenna. However, the length of the aperture is preferably not reduced below 20% of the total length of the antenna, because otherwise the efficiency of the antenna may start to decrease. On the other hand, increasing the width of the aperture increases the input impedance and consequently decreases the resonant frequency.

Allgemein wurde bestimmt, dass die Breite der Öffnung nicht größer als annähernd 75% der Gesamtbreite der Antenne sein soll, um eine beträchtliche Verringerung der Effizienz der Antenne zu vermeiden. Es wurde ebenfalls festgestellt, dass die Lage der Öffnung die Leistung der Antenne beeinflusst. Beispielsweise wurde festgestellt, dass das Bewegen der Öffnung näher zu der kurzgeschlossenen Kante die Resonanzfrequenz verringert.In general, it has been determined that the width of the aperture should not be greater than approximately 75% of the total width of the antenna to avoid a significant reduction in the efficiency of the antenna. It has also been found that the location of the aperture affects the performance of the antenna. For example, moving the aperture closer to the shorted edge has been found to reduce the resonant frequency.

Allgemein und unter der Annahme, dass die Oberflächengebiete der Öffnungen annähernd konstant gehalten werden, beeinflusst die Form der Öffnung die Resonanzfrequenz und die Eingangsimpedanz der kurzgeschlossenen oder teilweisen Doppel-C-Patchantenne gering.In general, and assuming that the surface areas of the apertures are kept approximately constant, the shape of the aperture has little influence on the resonance frequency and the input impedance of the shorted or partially double-C patch antenna.

Andererseits beeinflusst die Form der Öffnung beträchtlich die Leistung der Antenne nahe des menschlichen Körpers. Es wurde festgestellt, dass in der Nähe eines menschlichen Körpers, die Doppel-C-Patchantenne 20 mit der rechteckig geformten Öffnung 26 (Fig. 3) die beste Leistung aufweist, während die Doppel-C-Patchantenne 60 mit der elliptisch geformten Öffnung 62 den größten Leistungsabfall erfährt.On the other hand, the shape of the aperture significantly affects the performance of the antenna near the human body. It has been found that near a human body, the double C patch antenna 20 with the rectangular shaped aperture 26 (Fig. 3) has the best performance, while the double C patch antenna 60 with the elliptical shaped aperture 62 experiences the greatest performance degradation.

Es sollte jedoch erwähnt werden, dass der Einfluss des menschlichen Körpers auf die Doppel- C-Patchantennen-Ausführungsformen dieser Erfindung mit irgendeiner Öffnungsform (z. B. rechteckig, elliptisch, parabolisch, fünfeckig, dreieckig, etc.), geringer ist als der Einfluss auf die herkömmliche rechteckige Microstripantenne. Um den Einfluss des menschlichen Körpers auf die Doppel-C-Patchantenne sogar noch weiter zu reduzieren, wird die Erdungsplatte gekürzt, sodass ihre Größe nahezu gleich der Größe des Strahlungspatches ist. Glücklicherweise erhöht das Kürzen der Erdungsplatte der Antenne ebenfalls ihre Empfindlichkeit sowohl für horizontal als auch für vertikal polarisierte Wellen und verbessert ebenfalls die isotropen Charakteristiken der Strahlungscharakteristiken. Diese Eigenschaften sind für viele Antennenanwendungen, wie in transportablen Kommunikationsvorrichtungen sehr wichtig, die gewöhnlich nahe des Körpers des Betreibers in der Hand gehalten werden und zufällig ausgerichtet sind. Es sollte jedoch erwähnt werden, dass das Kürzen der Erdungsplatte der Doppel-C-Patchantenne keinen beträchtlichen Einfluss auf die Effizienz der Antenne hat. Dies ist unterschiedlich zu der herkömmlichen rechteckigen Microstripantenne, bei der das Kürzen der Erdungsplatte neben der Strahlungskante(n) den Gewinn beträchtlich verringert.It should be noted, however, that the influence of the human body on the double-C patch antenna embodiments of this invention with any aperture shape (e.g., rectangular, elliptical, parabolic, pentagonal, triangular, etc.) is less than the influence on the conventional rectangular microstrip antenna. To reduce the influence of the human body on the double-C patch antenna even further, the ground plate is shortened so that its size is almost equal to the size of the radiation patch. Fortunately, shortening the antenna's ground plate also increases its sensitivity to both horizontally and vertically polarized waves and also improves the isotropic characteristics of the radiation patterns. These properties are very important for many antenna applications, such as in portable communication devices, which are usually hand-held close to the operator's body and randomly oriented. However, it should be mentioned that shortening the ground plane of the double C patch antenna does not have a significant impact on the efficiency of the antenna. This is different from the conventional rectangular microstrip antenna, where shortening the ground plane next to the radiating edge(s) significantly reduces the gain.

Example 2

Duroid 5880 mit einer dielektrischen Konstante von 2, 2 und einer Dicke von 1,27 mm wurde verwendet, um eine 37,5 · 37,5 mm (vollständig) kurzgeschlossene, rechteckige Doppel- C-Patchantenne herzustellen. Eine rechteckige Öffnung wurde 9 mm von der kurzgeschlossenen Kante angeordnet. Die Länge der Öffnung betrug 10 mm und ihre Breite betrug 26 mm. Die Erdungsplatte wurde so gekürzt, dass ihre Breite die gleiche wie die Breite des Strahlungspatches war. Die Länge der Erdungsplatte war gerade 2 mm länger als der Strahlungspatch. Die Eingangsimpedanz betrug 50 Ohm, wenn der Speisepunkt 4,5 mm von der kurzgeschlossenen Kante angeordnet war und die Resonanzfrequenz betrug 1,024 GHz. Allgemein wurde festgestellt, dass die Nähe eines menschlichen Körpers einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Doppel-C-Patchantenne hatte. Die Antenne wurde sowohl in vertikal als auch in horizontal polarisierte Wellen getaucht und die entsprechenden Strahlungscharakteristiken in der Ebene der Antenne wurden gemessen. Es wurde festgestellt, dass die Antenne für beide Polarisationen empfindlich ist und dass die Strahlungscharakteristiken quasi-isotrop waren. Ähnliche Ergebnisse wurden in den anderen Hauptebenen erhalten.Duroid 5880 with a dielectric constant of 2.2 and a thickness of 1.27 mm was used to make a 37.5 x 37.5 mm (fully) shorted, rectangular double C patch antenna. A rectangular opening was placed 9 mm from the shorted edge. The length of the opening was 10 mm and its width was 26 mm. The ground plate was shortened so that its width was the same as the width of the radiating patch The length of the ground plane was just 2 mm longer than the radiation patch. The input impedance was 50 ohms when the feedpoint was located 4.5 mm from the shorted edge and the resonant frequency was 1.024 GHz. In general, it was found that the proximity of a human body had a negligible effect on the double-C patch antenna. The antenna was immersed in both vertically and horizontally polarized waves and the corresponding radiation patterns in the plane of the antenna were measured. The antenna was found to be sensitive to both polarizations and that the radiation patterns were quasi-isotropic. Similar results were obtained in the other principal planes.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11, 12 und 13 sind dort mehrere Ausführungsformen von kurzgeschlossenen oder teilweise kurzgeschlossenen Doppel-C-Patchantennen dargestellt, die nicht eben sind. Obwohl diese Antennen mit rechteckigen Öffnungen dargestellt sind, kann jede der verschiedenen vorher beschriebenen Ausführungsformen nicht-rechteckiger Öffnungen ebenfalls verwendet werden.Referring to Figures 11, 12 and 13, there are shown several embodiments of shorted or partially shorted double C patch antennas that are non-planar. Although these antennas are shown with rectangular openings, any of the various non-rectangular opening embodiments previously described may also be used.

Fig. 11 und 12 stellen Ausführungsformen dar, wobei die Antennen 70 und 72 um eine Hauptachse (z. B. die X-Achse) gekrümmt sind, während Fig. 13 eine Antenne 74 darstellt, die um zwei Hauptachsen (z. B. die X- und Y-Achse) gekrümmt ist. In all diesen Ausführungsformen wurde festgestellt, dass die Krümmung sich nicht nachteilig auf die elektrische Charakteristik und Hochfrequenzcharakteristik der Antenne auswirkt.Figures 11 and 12 illustrate embodiments where antennas 70 and 72 are curved about a main axis (e.g., the X-axis), while Figure 13 illustrates an antenna 74 that is curved about two main axes (e.g., the X and Y axes). In all of these embodiments, it has been found that the curvature does not adversely affect the electrical characteristics and radio frequency characteristics of the antenna.

Spezieller stellen Fig. 11 und 12 Ausführungsformen dar, wobei die Antennen 70 und 72 als um eine kreiszylindrische Form (CCF) gekrümmt betrachtet werden können. In Fig. 11 weist die Öffnung 70a von der kreiszylindrischen Form weg, und diese Krümmung kann als eine positive Krümmung betrachtet werden. In Fig. 12 weist die Öffnung 72a zu der kreiszylindrischen Form, und diese Krümmung kann als eine negative Krümmung betrachtet werden.More specifically, Figs. 11 and 12 illustrate embodiments where antennas 70 and 72 can be considered to be curved about a circular cylindrical shape (CCF). In Fig. 11, opening 70a faces away from the circular cylindrical shape, and this curvature can be considered to be a positive curvature. In Fig. 12, opening 72a faces toward the circular cylindrical shape, and this curvature can be considered to be a negative curvature.

Fig. 13 stellt eine Ausführungsform einer Doppel-C-Patchantenne 74 dar, wobei die Antenne 74 als auf der Oberfläche einer Kugel (oder jedes Rotationskörpers) liegend und folglich als um zwei Achsen gekrümmt betrachtet werden kann. Ähnlich zu den Ausführungsformen von Fig. 11 und 12 weist in Fig. 13 die Öffnung 74a von der kugeligen Form weg, und diese Krümmung kann als eine positive Krümmung betrachtet werden. Falls die Öffnung 74a statt dessen zu der kugeligen Form weist (nicht dargestellt), dann kann diese Krümmung als eine negative Krümmung betrachtet werden.Fig. 13 illustrates an embodiment of a double C patch antenna 74, where the antenna 74 can be considered as lying on the surface of a sphere (or any body of revolution) and thus curved about two axes. Similar to the embodiments of Figs. 11 and 12, in Fig. 13 the opening 74a faces away from the spherical shape and this curvature can be considered as a positive curvature. If the opening 74a instead faces the spherical shape (not shown), then this curvature can be considered as a negative curvature.

Der Krümmungsradius der verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung kann von null Grad bis 360 Grad reichen.The radius of curvature of the various embodiments of this invention can range from zero degrees to 360 degrees.

Die Möglichkeit, die kurzgeschlossene oder teilweise kurzgeschlossene Microstripantenne, wie die kurzgeschlossene oder teilweise kurzgeschlossene Doppel-C-Patchantenne, um zumindest eine Achse zu krümmen, ohne die Charakteristiken der Antenne beträchtlich zu beeinflussen, ermöglicht ihre Verwendung in einer Anzahl von Anwendungen, die aus einem oder anderen Grund (z. B. Platzmangel, ein tragbarer Kommunikator mit einer gekrümmten äußeren Oberfläche etc.) die Verwendung von einer ebenen, ungekrümmten Antenne weniger wünschenswert macht.The ability to bend the shorted or partially shorted microstrip antenna, such as the shorted or partially shorted double C patch antenna, about at least one axis without significantly affecting the characteristics of the antenna enables its use in a number of applications that, for one reason or another (e.g., space constraints, a portable communicator with a curved outer surface, etc.), make the use of a flat, uncurved antenna less desirable.

Während die Erfindung insbesondere in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, ist dem Fachmann klar, dass Veränderungen in der Form und Details darin vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung wie er in den Ansprüchen bestimmt ist, zu verlassen. Beispielsweise können die verschiedenen linearen Abmessungen, Dicken, Resonanzfrequenzen und Materialarten verändert werden und die sich daraus ergebende modifizierte Struktur wird immer noch in den Schutzumfang der Lehre dieser Erfindung fallen. Weiter können beispielsweise andere als die verschiedenen dargestellten Öffnungsformen verwendet werden. Ebenfalls kann beispielsweise und mit Bezug auf Fig. 3 die Öffnungslänge (L2) einen Wert, der gleich annähernd 20% bis annähernd 35% der Länge (L1) ist, aufweisen und kann eine Breite (W2) einem Wert aufweisen, der gleich annähernd 15% bis annähernd 40% geringer ist als die Breite (W1).While the invention has been particularly shown and described with respect to preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the invention as defined in the claims. For example, the various linear dimensions, thicknesses, resonant frequencies and material types may be changed and the resulting modified structure will still fall within the scope of the teachings of this invention. Further, for example, aperture shapes other than the various illustrated may be used. Also, for example, and with reference to Figure 3, the aperture length (L2) may have a value equal to approximately 20% to approximately 35% of the length (L1) and may have a width (W2) a value equal to approximately 15% to approximately 40% less than the width (W1).

Claims

1. Antenna structure containing:

a grounding plate;

a layer (16) of dielectric material having a first surface overlying the ground plane and an opposing second surface;

an electrically conductive layer (18) overlying the opposite second surface of the dielectric layer, the electrically conductive layer being in the shape of a parallelogram and having first and second openings formed therein with a zero potential plane disposed therebetween; and

Means (14) for coupling high frequency energy into and out of the electrically conductive layer; characterized in that

each first and second opening has a non-rectangular shape, with a length extending along a first edge of the electrically conductive layer, and a width extending to an oppositely disposed second edge of the conductive layer.

2. The antenna structure of claim 1, wherein the length has a value corresponding to about 20% to about 35% of the length of the first edge.

3. The antenna structure of claim 1 or 2, wherein the width of each first and second non-rectangular shaped opening has a value that is about 15% to about 40% less than a width of the electrically conductive layer.

4. The antenna structure of claim 1, wherein the coupling means includes means for connecting a coaxial cable to the electrically conductive layer at a point between the first and second openings that is closer to one of the openings than the other.

5. The antenna structure of claim 1, wherein the structure is curved about at least one axis.

6. Antenna structure containing:

a grounding plate;

an electrically conductive layer (18) overlying the second opposite surface of the dielectric layer, the electrically conductive layer having the shape of a parallelogram with first and second oppositely disposed edges, and an opening (5) formed therein;

means (24) for short-circuiting the electrically conductive layer to the grounding plate in a region adjacent to a third edge of the conductive layer; and

means (34) for coupling radio frequency energy into and out of the electrically conductive layer;

characterized in that

the opening has a non-rectangular shape, with a length extending along the first edge of the electrically conductive layer and a width extending to an oppositely arranged second edge of the conductive layer.

7. Antenna structure according to claim 6

wherein the width of the opening has a value that is about 15% to about 40% less than a width of the electrically conductive layer, and wherein the opening is located at a distance from the third edge that is approximately equal to the length of the opening.

8. Antenna structure according to claim 6, wherein the short-circuiting means comprises a permanent short-circuiting means or a plurality of electrically conductive feedthroughs passing through the dielectric layer between the ground plate and the electrically conductive layer.

9. Antenna structure according to claim 6, wherein the coupling means includes means for connecting a coaxial cable to the electrically conductive layer at a point between the opening and the third edge.

10. Antenna structure according to claim 6, wherein the ground plate is shortened or cut off and has dimensions that approximately correspond to the dimensions of the electrically conductive layer.

11. The antenna structure of claim 6, wherein the structure is curved about at least one axis.

12. An antenna structure according to any preceding claim, wherein the or each aperture (5) is triangular.

13. Antenna structure according to one of claims 1 to 11, wherein the or each aperture is pentagonal (66).

14. Antenna structure according to one of claims 1 to 11, wherein the or each opening is elliptical (62).

15. Module adapted for introduction into a data processor, the module containing:

an interface for electrically coupling the module to the data processor;

a modem that is bidirectionally coupled to the interface;

a radio frequency energy transmitter having an input coupled to an output of the modem;

a radio frequency energy receiver having an output coupled to an input of the modem; and

an antenna according to any one of claims 1 to 10 electrically coupled to at least one of the outputs of the radio frequency energy transmitter and to one of the inputs of the radio frequency energy receiver.

16. A module according to claim 15, wherein the shorting means comprises a length of electrically conductive material extending from the ground plate to the electrically conductive layer.

17. Module according to any one of claims 15 to 16, wherein the length of the first edge less than about 8.5 cm and wherein the third edge has a length of less than 5.5 cm.

18. A module according to any one of claims 15 to 17, wherein the grounding plate is shortened and has dimensions approximately corresponding to the dimensions of the electrically conductive layer.

19. A module according to claim 17, wherein the module has dimensions of 8.5 cm x 5.4 cm by 0.5 cm.

20. The module of claim 15, wherein the antenna has a resonant frequency of about 900 MHz.