DE10215762A1

DE10215762A1 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE10215762A1
Application number: DE10215762A
Authority: DE
Inventors: Kengo Onaka; Shoji Nagumo; Takashi Ishihara; Jin Sato; Akira Miyata; Kazunari Kawahata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: CN1380721A; JP2002314330A; US6600449B2; GB0207756D0; US20020145569A1; CN1184721C; DE10215762B4; GB2380066B; GB2380066A

Abstract

Eine Antennenvorrichtung umfaßt eine dielektrische Basis und eine Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen, die jeweils eine Zuführelektrode und eine Strahlungselektrode umfassen, die auf Oberflächen der Basis angeordnet sind. Eine Stichleitung mit einem gemeinsamen Zuführpunkt ist auf einem Befestigungssubstrat angeordnet, das die Basis trägt. Die Zuführelektroden der Zuführ-Strahlungselemente sind mit Anpassungspunkten der Stichleitung verbunden, wodurch eine Impedanzanpassung für jedes der Zuführ-Strahlungselemente erreicht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Antennenvorrichtung und insbesondere auf eine Antennenvorrichtung mit einer Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen.

In den vergangenen Jahren hat sich die Anzahl von Zellulartelefonen, die eine Mehrzahl von Frequenzbändern verwenden, erhöht. Solche Zellulartelefone schalten von einem Frequenzband, bei dem eine Telefonverkehrskonzentration auftritt, zu einem anderen Frequenzband, um eine störungsfreie bzw. reibungslose Telephonkommunikation zu erreichen. Die Zellulartelefone dieses Typs erfordern eine Antenne, die in zwei Frequenzbändern erregt wird. Beispielweise offenbart das U.S.-Patent Nr. 6,333,716 eine Antenne für die Verwendung bei GSM-Zellulartelephonen (GSM = Global System for Mobile Communications = weltweites System für mobilen Funkverkehr) die bei Frequenzen in dem 900-MHz- und dem 1.800- MHz-Band erregt ist.

Dieser Antennentyp umfaßt eine Metallstruktur, die auf einem dielektrischen Gehäuse angeordnet ist, und einen Schlitz, der in der Metallstruktur gebildet ist, um zwei Zuführ-Strahlungselemente mit unterschiedlichen elektrischen Längen zu bilden, wobei ein Signalstrom, der von einem gemeinsamen Zuführpunkt zugeführt wird, bewirkt, daß eines der Zuführ- bzw. Speise-Strahlungselemente bei einer Frequenz in dem 900-MHz-Band erregt wird, und daß das andere Zuführ-Strahlungselement mit einer Frequenz in dem 1.800-MHz-Band erregt wird.

Wenn ein Strom von einem gemeinsamen Zuführpunkt zu einer Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen zugeführt wird, kann jedoch typischerweise bei einem Frequenzband, das jedem der Zuführ-Strahlungselemente zugeordnet ist, kein ausreichender Strahlungswiderstand für jedes Zuführ- Strahlungselement beibehalten werden, weil nicht jedes der Zuführ-Strahlungselemente die optimale elektrische Länge von dem Zuführpunkt zu dem Zuführ-Strahlungselement erlebt, wodurch die Bandbreite für die Resonanz schmaler wird. Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, daß eine nicht ausreichende Signalleistungszufuhr, die sich aus einer fehlenden Impedanzanpassung zwischen jedem der Zuführ- Strahlungselemente und der Signalquelle ergibt, eine nicht ausreichende Verstärkung der Zuführ-Strahlungselemente oder Schwankungen der Verstärkung von einem Zuführ- Strahlungselement zu dem anderen bewirkt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenvorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Antennenvorrichtung mit einer Mehrzahl von Zuführ- Strahlungselementen, bei der für jedes der Zuführ- Strahlungselemente eine hervorragende elektrische Anpassung erreicht wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Antennenvorrichtung eine dielektrische Basis, eine Mehrzahl von Speise- bzw. Zuführ- Strahlungselementen, die jeweils eine Zuführelektrode und eine Strahlungselektrode umfassen, die auf Oberflächen der Basis angeordnet sind, und ein Substrat, das die Basis fest trägt, wobei ein gemeinsamer Zuführ- bzw. Einspeisungspunkt zum Zuführen eines Stroms zu der Mehrzahl von Zuführ- Strahlungselementen auf dem Substrat angeordnet ist, eine Blind- bzw. Stichleitung, die sich fortlaufend von dem Zuführpunkt erstreckt, ist auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet, oder auf einer Oberfläche der Basis und einer Oberfläche des Substrats, und die Zuführelektroden der Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen sind mit Anpassungspunkten der Stichleitung verbunden, die auf der Basis der effektiven Leitungslänge der Strahlungselektroden bestimmt werden.

Die Zuführ-Strahlungselemente werden bei der Resonanzfrequenz erregt, die von der effektiven Leitungslänge der Strahlungselektroden abhängt. Da die Zuführelektrode jedes Zuführ-Strahlungselements mit dem Anpassungspunkt der Stichleitung verbunden ist, die für jedes Zuführ- Strahlungselement die optimale Stichleitungslänge aufweist, kann jedes Zuführ-Strahlungselement eine hervorragende Resonanzeigenschaft an der Resonanzfrequenz erreichen, während die erforderliche Bandbreite in dem Frequenzband beibehalten werden kann, zu dem die Resonanzfrequenz gehört.

Die Stichleitungslängenoptimierung für jedes der Zuführ- Strahlungselemente ermöglicht die optimale Impedanzanpassung zwischen den Zuführ-Strahlungselementen und dem Zuführpunkt oder der Signalquelle, wodurch ermöglicht wird, daß die maximale Leistung von der Signalquelle zu den Zuführ-Strahlungselementen geliefert wird, um die Verstärkung der Zuführ-Strahlungselemente zu erhöhen. Die effektive Leitungslänge L einer Strahlungselektrode wird durch L = λ/4√ε ausgedrückt, wobei ε die effektive relative dielektrische Konstante einer Basis bezeichnet, und λ die Wellenlänge der Resonanzfrequenz bezeichnet. Wie der Begriff hierin verwendet wird, zeigt "eine Oberfläche einer Basis" zumindest eine Oberfläche einer dreidimensional geformten Basis an. Die Stichleitung kann eine kurze Stichleitung oder eine offene Stichleitung sein, und ist auf einer Oberfläche eines Substrats oder auf einer Oberfläche des Substrats und einer Oberfläche einer Basis angeordnet.

Vorzugsweise ist eine Strahlungselektrode ohne eine Zuführelektrode auf einer Oberfläche der Basis angeordnet, um benachbart zu der Strahlungselektrode von zumindest einem der Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen zu sein.

Die Strahlungselektrode ohne eine Zuführelektrode definiert ein parasitäres Strahlungselement. Das parasitäre Strahlungselement ist mit einem Zuführ-Strahlungselement elektromagnetisch gekoppelt, das benachbart zu demselben ist, und wird somit mit Energie versorgt, um bei einer Frequenz in dem gleichen Frequenzband in Resonanz zu sein, wie das der Resonanzfrequenz des benachbarten Zuführ- Strahlungselements. Dementsprechend kann zwischen der Resonanzfrequenz des Zuführ-Strahlungselements und der Resonanzfrequenz des parasitären Strahlungselements eine Dualresonanzanpassung erreicht werden, und die Frequenzbandbreite für die Dualresonanz kann somit breiter sein als die Frequenzbandbreite für die Resonanz von dem Zuführ- Strahlungselement allein.

Die Stichleitung kann eine kurze Stichleitung sein, von der ein Abschnitt, der von dem Zuführpunkt ist, mit der Masse gekoppelt ist.

Daher kann die optimale Reaktanz, die durch die Stichleitung unter Verwendung des Massepotentials als eine Referenz für jedes der Zuführ-Strahlungselemente ausgedrückt wird, auf die Zuführ-Strahlungselemente angelegt werden. Dann kann für jedes der Zuführ-Strahlungselemente die optimale Resonanzanpassung erreicht werden. Beispielsweise kann für ein Zuführ-Strahlungselement, das eine geringere Resonanzfrequenz aufweist, eine längere Stichleitungslänge eingestellt werden, während für ein Zuführ-Strahlungselement mit einer höheren Resonanzfrequenz eine kürzere Stichleitungslänge eingestellt werden kann, wodurch die optimale Impedanzanpassung zwischen jedem Zuführ-Strahlungselement und dem Zuführpunkt erreicht wird.

Die Antennenvorrichtung umfaßt ferner eine leitfähige Masseschicht, die auf dem Substrat vorgesehen ist. Die Stichleitung kann eine offene Stichleitung sein, die durch einen Schlitz, der in der leitfähigen Masseschicht gebildet ist, von der leitfähigen Masseschicht getrennt ist.

Die Reaktanz, die an jedes der Zuführ-Strahlungselemente angelegt werden soll, ist auf der Basis eines Abstands von einem Zuführpunkt der offenen Stichleitung zu der Zuführelektrode von jedem der Zuführ-Strahlungselemente vorgesehen. Daher können die Zuführ-Strahlungselemente eine elektrische Länge aufweisen, die eine Resonanzeigenschaftsoptimierung bei einem vorbestimmten Frequenzband erreicht.

Ein Reaktanzelement kann zwischen die Stichleitung und die leitfähige Masseschicht geschaltet sein.

Da die Stichleitung teilweise aus einem konzentrierten Element, wie z. B. einem Reaktanzelement, beispielsweise einem Induktor oder einem Kondensator, gebildet ist, kann die effektive Stichleitungslänge durch Auswählen der Reaktanz des konzentrierten Elements geändert werden. Wenn an eine offene Stichleitung Reaktanz angelegt wird, ist die Stichleitung eine kurze Stichleitung.

Das Reaktanzelement kann eine Strukturelektrode umfassen, die eine Reaktanzkomponente aufweist, die auf einer Oberfläche der Basis angeordnet ist.

Als Folge kann die Stichleitungslänge geändert werden, ohne ein konzentriertes Element zu verwenden. Die Reaktanz der Strukturelektrode kann durch Ändern der Länge, Breite oder Konfiguration der Strukturelektrode geändert werden. Die Strukturelektrode kann zusammen mit einer Zuführelektrode auf einer Oberfläche der Basis vorgesehen sein, und die Strukturbildung kann somit ohne weiteres durchgeführt werden.

Die Stichleitung kann einen Zuführanschlußbereich mit einem Zuführpunkt umfassen, der auf dem Substrat vorgesehen ist, und eine Stichleitungsstruktur, die auf einer Oberfläche der Basis angeordnet ist und die mit dem Zuführanschlußbereich verbunden ist.

Die Zuführelektrode von jedem der Zuführ-Strahlungselemente kann an der Position eines Anpassungspunkts der Stichleitungsstruktur auf der Basis im voraus einstückig verbunden sein. Wenn ein Ende der Stichleitungsstruktur mit dem Zuführanschlußbereich verbunden ist, wird zwischen jedem Zuführ-Strahlungselement und dem Zuführpunkt oder der Versorgungsquelle eine Endanpassung erreicht. Die Stichleitungsstruktur kann eine kurze Stichleitung sein, indem das Ende der Stichleitungsstruktur, das Ende, das mit dem Zuführanschlußbereich verbunden ist, gegenüberliegt, mit der Masse gekoppelt wird. Alternativ kann die Stichleitungsstruktur eine offene Stichleitung sein, indem das gegenüberliegende Ende geöffnet wird. Die optimale Stichleitungslänge von dem Anpassungspunkt zu der Zuführelektrode von jedem der Zuführ-Strahlungselemente kann durch Ändern der Länge und Breite der Stichleitungsstruktur geändert werden.

Andere Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht der in Fig. 1 gezeigten Antennenvorrichtung;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Antennenvorrichtung gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Antennenvorrichtung gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung ist hierin nachfolgend bezüglich ihrer spezifischen, bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Antennenvorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bei Fig. 1 ist ein Substrat ein Befestigungssubstrat, das beispielsweise aus Epoxydharz hergestellt ist, das eine Glasfaser enthält. Eine leitfähige Masseschicht 2, die ein Leiter aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material ist, ist auf einer Oberfläche des Substrats 1 angeordnet. Ein Schlitz 3, der eine im wesentlichen L-förmige Konfiguration aufweist, die an einer Substratkante 1a beginnt, ist in der leitfähigen Masseschicht 2 gebildet. Genauer gesagt erstreckt sich der Schlitz 3 zuerst in eine Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu der Substratkante 1a ist, und wird dann mit einem rechten Winkel gebogen und erstreckt sich im wesentlichen parallel zu der Substratkante 1a. Der Schlitz 3 erzeugt eine zungenartige kurze Stichleitung 4, die sich mit einer gleichen Breite entlang der Substratkante 1a erstreckt. Der Wurzelabschnitt der kurzen Stichleitung 4 verbindet sich mit der leitfähigen Masseschicht 2 und ein Zuführpunkt 5, der mit einer Signalquelle (nicht gezeigt) verbunden ist, ist auf der Spitze 4a der kurzen Stichleitung 4 positioniert.
Auf einer im wesentlichen rechteckigen Blockbasis 6, die vorzugsweise aus einem dielektrischen Material, wie z. B. einem Keramikmaterial oder einem Kunststoffmaterial, hergestellt ist, sind ein erstes Zuführ-Strahlungselement 7 und ein zweites Zuführ-Strahlungselement 8 angeordnet. Das erste Zuführ-Strahlungselement 7 umfaßt eine erste Streifenzuführelektrode 9, die sich in der vertikalen Richtung über eine erste Seitenoberfläche 6b der Basis 6 erstreckt, eine erste Strahlungselektrode 11, die sich von dem oberen Ende der ersten Zuführelektrode 9 auf der Hauptoberfläche 6a der Basis 6 gerade erstreckt und die sich in der Nähe einer Seitenoberfläche 6d, die der ersten Seitenoberfläche 6b zugewandt ist bzw. gegenüberliegt, entlang einer zweiten Seitenoberfläche 6c umdreht, und eine kapazitive Elektrode 13, die sich von dem Umdrehungs- bzw. Umkehrabschnitt der ersten Strahlungselektrode 11 auf der zweiten Seitenoberfläche 6c der Basis 6 nach unten erstreckt. Das erste Zuführ- Strahlungselement 7 weist eine elektrische Länge für die Versorgung mit Energie bei einer Frequenz eines vorbestimmten Frequenzbands, beispielsweise dem 900-MHz-Band, auf.
Das zweite Strahlungselement 8 umfaßt eine zweite Streifenzuführelektrode 10, die sich im wesentlichen parallel zu der ersten Zuführelektrode 9 auf der ersten Seitenoberfläche 6b der Basis 6 erstreckt, und eine zweite Strahlungselektrode 12, die sich von dem oberen Ende der zweiten Zuführelektrode 9 auf der Hauptoberfläche 6a der Basis 6 nach links erstreckt. Dementsprechend weist das zweite Zuführ- Strahlungselement 8 eine elektrische Länge für die Versorgung mit Energie bei einer höheren Frequenz auf als die Resonanzfrequenz, beispielsweise bei einer Frequenz des 1.800-MHz-Bands, auf.
Die Basis 6, die das erste Zuführ-Strahlungselement 7 und das zweite Zuführ-Strahlungselement 8 umfaßt, ist vorzugsweise durch Löten an die leitfähige Masseschicht 2 des Substrats 1 befestigt, unter Verwendung einer festen Elektrode (nicht gezeigt), die am Boden der Basis 6 gebildet ist. Das untere Ende der ersten Zuführelektrode 9 des ersten Zuführ- Strahlungselements 7 und das untere Ende der zweiten Zuführelektrode 10 des zweiten Zuführ-Strahlungselements 8 werden an unterschiedliche Abschnitte der kurzen Stichleitung 4 gelötet. Daher wird eine Signalleistung von dem Zuführpunkt 5, der an dem Substrat 1 positioniert ist, gemäß der unterschiedlichen Reaktanz der kurzen Stichleitung 4 zu der ersten und zweiten Zuführelektrode 9 und 10 geliefert.
Genauer gesagt, da sich die elektrische Länge des ersten Zuführ-Strahlungselements 7, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, von der elektrischen Länge des zweiten Zuführ- Strahlungselements 8 unterscheidet, wird die Impedanzanpassung zu dem Zuführpunkt 5, nämlich der Signalquelle, für das erste Zuführ-Strahlungselement 7 und das zweite Zuführ- Strahlungselement 8 getrennt durchgeführt. Bei der folgenden Beschreibung werden wegen der Einfachheit der Darstellung die Breiten der ersten und der zweiten Zuführelektroden 9 und 10 durch Zuführknoten 9a bzw. 10a dargestellt.
Die Reaktanz der kurzen Stichleitung 4 ergibt sich auf der Basis der Stichleitungslänge. Genauer gesagt, da die kurze Stichleitung 4 durch den Schlitz 3 von der leitfähigen Masseschicht 2 getrennt ist, ergibt sich die Reaktanz für das erste Zuführ-Strahlungselement 7 auf der Basis der Länge (Stichleitungslänge) L1 von einem Massepunkt 2a an dem Vorderseitenendabschnitt des Schlitzes 3 zu einem ersten Anpassungspunkt 4b. Gleichartig dazu ergibt sich die Reaktanz für das zweite Zuführ-Strahlungselement 8 auf der Basis der Stichleitungslänge L2 von dem Massepunkt 2a zu einem zweiten Anpassungspunkt 4c.
Der Zuführknoten 9a des ersten Zuführ-Strahlungselements 7 ist mit dem ersten Anpassungspunkt 4b der kurzen Stichleitung 4 verbunden, und die Reaktanz, die sich auf der Basis der Stichleitungslänge L1 ergibt, wird an das erste Zuführ- Strahlungselement 7 angelegt. Dies liefert die optimale Impedanzanpassung zwischen dem ersten Zuführ- Strahlungselement 7 und dem Zuführpunkt 5, was zu einer zufriedenstellenden Resonanzeigenschaft an dem ersten Zuführ- Strahlungselement 7 führt.
Der Zuführknoten 10a des zweiten Zuführ-Strahlungselements 8 ist mit dem zweiten Anpassungspunkt 4c der kurzen Stichleitung 4 verbunden und die Reaktanz, die sich auf der Basis der Stichleitungslänge L2 ergibt, wird an das zweite Zuführ-Strahlungselement 8 angelegt. Da das zweite Zuführ- Strahlungselement 8 bei einer höheren Frequenz als der des Zuführ-Strahlungselements 7 erregt wird, erfordert das zweite Zuführ-Strahlungselement 8 für die optimale Impedanzanpassung an den Zuführpunkt 5 eine niedrigere Reaktanz als die des ersten Zuführ-Strahlungselements 7. Somit ist die Stichleitungslänge L2 kürzer als die Stichleitungslänge L1, d. h. L1 > L2.
Dementsprechend sind die erste und die zweite Zuführelektrode 9 und 10 des ersten und des zweiten Zuführ- Strahlungselements 7 und 8 mit den optimalen Anpassungspunkten 4b bzw. 4c der kurzen Stichleitung 4 gekoppelt, wodurch eine zufriedenstellende Resonanzeigenschaft für das erste Zuführ-Strahlungselement 7 und das zweite Zuführ- Strahlungselement 8 geliefert wird. Die optimale Impedanzanpassung ermöglicht es, daß die maximale Leistung zu dem ersten und dem zweiten Zuführ-Strahlungselement 7 und 8 geliefert wird, so daß die Verstärkung des ersten und des zweiten Zuführ-Strahlungselements 7 und 8 hoch ist.
Die Stichleitungslängenoptimierung für das erste als auch das zweite Zuführ-Strahlungselement 7 und 8 ermöglicht es, daß ein ausreichender Strahlungswiderstand für die Resonanz sowohl in dem ersten als auch dem zweiten Zuführ- Strahlungselement 7 und 8 beibehalten werden kann. Daher kann in den Frequenzbändern für die individuelle Resonanz durch das erste Zuführ-Strahlungselement 7 und das zweite Zuführ-Strahlungselement 8 eine ausreichende Bandbreite beibehalten werden.
Eine Antennenvorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Das Merkmal des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels ist es, daß die Dualresonanz durch Hinzufügen eines parasitären Strahlungselements erreicht wird. Den gleichen Komponenten werden die gleichen Bezugszeichen gegeben, wie bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, und eine doppelte Beschreibung derselben ist ausgelassen.
In Fig. 3 sind ein erstes Zuführ-Strahlungselement 15 und ein zweites Zuführ-Strahlungselement 16 auf der Hauptoberfläche 6a der Basis 6 angeordnet. Das erste Zuführ- Strahlungselement 15 umfaßt eine Streifenstrahlungselektrode 17, die sich von dem oberen Ende der Zuführelektrode 9 zu der Seitenoberfläche 6d erstreckt, und die Streifenstrahlungselektrode 17 ist dann mit einer kapazitiven Elektrode 19 verbunden. Das zweite Zuführ-Strahlungselement 16 umfaßt eine Streifenstrahlungselektrode 18, die sich von dem oberen Ende der Zuführelektrode 10 auf der Hauptoberfläche 6a im wesentlichen parallel zu der Strahlungselektrode 17 erstreckt. Das zweite Zuführ-Strahlungselement 16 wird mit einer höheren Frequenz als die des ersten Zuführ- Strahlungselements 15 erregt.
Ein erstes parasitäres Strahlungselement 20 ist benachbart zu dem ersten Zuführ-Strahlungselement 15. Eine Masseelektrode 22 des ersten parasitären Strahlungselements 20 ist auf der Seitenoberfläche 6b angeordnet, auf der die Zuführelektroden 9 und 10 vorgesehen sind, und das untere Ende der Masseelektrode 22 ist mit der leitfähigen Masseschicht 2 verbunden. Das erste parasitäre Strahlungselement 20 erstreckt sich von dem oberen Ende der Masseelektrode 22 auf der Hauptoberfläche 6a parallel zu der Strahlungselektrode 17. Das erste parasitäre Strahlungselement 20 ist zu der zweiten Seitenoberfläche 6c, ein erstes parasitäres Strahlungselement 20 ist benachbart zu dem ersten Zuführ- Strahlungselement 15. Eine Masseelektrode 22 des ersten parasitären Strahlungselements 22 ist auf der Seitenoberfläche 6b angeordnet, auf der die Zuführelektroden 9 und 10 vorgesehen sind, und das untere Ende der Masseelektrode 22 ist mit der leitfähigen Masseschicht 2 verbunden. Das erste parasitäre Strahlungselement 20 erstreckt sich von dem oberen Ende der Masseelektrode 22 auf der Hauptoberfläche 6a parallel zu der Strahlungselektrode 17. Das erste parasitäre Strahlungselement 20 ist zu der zweiten Seitenoberfläche 6c gedreht, bevor es die Seitenoberfläche 6d erreicht, und ist dann mit einer kapazitiven Elektrode 26 verbunden, die auf der zweiten Seitenoberfläche 6c angeordnet ist.
Das erste parasitäre Strahlungselement 20 ist mit dem ersten Zuführ-Strahlungselement 15 elektromagnetisch gekoppelt, um eine Zuführerregungsleistung zu empfangen, und an dem gleichen Frequenzband wird eine Dualresonanz erreicht.
Wie das erste parasitäre Strahlungselement 20 umfaßt ein zweites parasitäres Strahlungselement 21 eine Masseelektrode 23 und eine Strahlungselektrode 25, die auf den Oberflächen der Basis 6 angeordnet sind, und ist benachbart zu dem zweiten Zuführ-Strahlungselement 16. Die Strahlungselektrode 25 des zweiten parasitären Strahlungselements 21 ist mit dem zweiten Zuführ-Strahlungselement 16 elektromagnetisch gekoppelt, um mit dem Zuführ-Strahlungselement 16, das eine elektrische Länge aufweist, die gemäß der Reaktanz der Stichleitung 4 eingestellt ist, eine Dualresonanz mit der gleichen Frequenz zu erreichen, was zu einer breiteren Bandbreite führt.
Eine Antennenvorrichtung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Das Merkmal des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels ist es, daß eine offene Stichleitung vorgesehen ist. Den gleichen Elementen sind die gleichen Bezugszeichen zugewiesen wie bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, und eine doppelte Beschreibung derselben ist weggelassen.
In Fig. 4 ist ein Abschnitt der leitfähigen Masseschicht 2 des Substrats 1 durch einen Schlitz 28 getrennt, wo eine offene Stichleitung 29 vorgesehen ist. Der Schlitz 28 ist in der leitfähigen Masseschicht 2 gebildet, um einen im wesentlichen U-förmigen Strich bzw. Balken zu bilden, der sich von der Substratkante 1a erstreckt. Der getrennte Abschnitt der leitfähigen Masseschicht 2 definiert die im wesentlichen rechteckige Stichleitung 29, die sich entlang der Substratkante 1a erstreckt.
Der Zuführpunkt 5 ist an dem Ende der Stichleitung 29 in der Nähe des ersten Zuführ-Strahlungselements 7 positioniert. Die effektive Stichleitungslänge von dem Zuführpunkt 5 zu der Zuführelektrode 10 des zweiten Zuführ- Strahlungselements 8 ist länger als die effektive Stichleitungslänge von dem Zuführpunkt 5 zu der Zuführelektrode 9. Dies ermöglicht eine Reaktanz, die sich von derjenigen des ersten Zuführ-Strahlungselements 7 unterscheidet, die an das zweite Zuführ-Strahlungselement 8 angelegt wird. Dadurch wird die Impedanzanpassung an den Zuführpunkt 5 oder die Signalquelle für das erste und das zweite Zuführ- Strahlungselement 7 und 8 getrennt durchgeführt. Es wird angemerkt, daß der Zuführpunkt 5 an einer unterschiedlichen Position plaziert werden kann, um eine Impedanzanpassung an das erste Zuführ-Strahlungselement 7 und das zweite Zuführ- Strahlungselement 8 zu erreichen.
Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, kann die offene Stichleitung 29 bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, zu einer kurzen Stichleitung geändert werden, durch Verbinden eines Reaktanzelements 30 über den Schlitz 28 zwischen der offenen Stichleitung 29 und der leitfähigen Masseschicht 2. Das Reaktanzelement 30 kann als ein Induktor implementiert werden, wie z. B. ein Chipinduktor, oder ein Kondensator, wie z. B. ein Chipkondensator, kann verwendet werden, abhängig von dem Anpassungszustand.
Mit dieser Struktur können die effektiven Stichleitungslängen von dem Massepotential zu den Zuführelektroden 9 und 10 des ersten und des zweiten Zuführ-Strahlungselements 7 und 8 geändert werden, durch Auswählen der Reaktanz des Reaktanzelements 30. Das heißt, die effektive Stichleitungslänge von dem Massepotential der leitfähigen Masseschicht 2 zu der Zuführelektrode 9 auf der Basis der Reaktanz des Reaktanzelements 30 bestimmt wird, um eine Impedanzanpassung zwischen dem ersten Zuführ-Strahlungselement 7 und dem Zuführpunkt 5 oder der Signalquelle zu erreichen. Gleichartig dazu wird die effektive Stichleitungslänge von dem Massepotential zu der Zuführelektrode 10 auf der Basis der Reaktanz des Reaktanzelements 30 bestimmt, um eine Impedanzanpassung zwischen dem zweiten Zuführ-Strahlungselement 8 und dem Zuführpunkt 5 zu erreichen.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, kann das Reaktanzelement 30, der zwischen der offenen Stichleitung 29 und der leitfähigen Masseschicht 2 überbrückt, durch eine Reaktanzstruktur 31 aufgebaut sein, die auf der ersten Seitenoberfläche 6b der Basis 6 angeordnet ist, und nicht durch ein konzentriertes Element. Die Reaktanzstruktur 31 ist eine mäandernde Strukturelektrode, die eine Induktivitätskomponente aufweist. Ein Ende der Reaktanzstruktur 31 ist mit der leitfähigen Masseschicht 2 verbunden, und das andere Ende der Reaktanzstruktur 31 ist mit der offenen Stichleitung 29verbunden. Die Induktivität der Reaktanzstruktur 31 kann durch Trimmen der Reaktanzstruktur 31 eingestellt werden.
Eine Antennenvorrichtung gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Das Merkmal des vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels ist es, daß eine Stichleitungsstruktur auf einer Seitenoberfläche einer Basis angeordnet ist. Den gleichen Elementen sind die gleichen Bezugszeichen zugewiesen wie bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, und eine doppelte Beschreibung derselben ist weggelassen.
In Fig. 7 ist der Zuführpunkt S auf einem Zuführanschlußbereich 32 angeordnet, der durch einen Schlitz 34 von der leitfähigen Masseschicht 2 getrennt ist. Eine Stichleitungsstruktur 33 ist auf der ersten Seitenoberfläche 6b der Basis 6 angeordnet, um mit den Zuführelektroden 9 und 10 ausgerichtet zu sein, und um den Schlitz 34 zu überbrücken. Ein Zuführende 33a der Stichleitungsstruktur 33 ist mit dem Zuführanschlußbereich 32 verbunden, und ist durch Ausdehnen der Zuführelektrode 9 des Zuführ-Strahlungselements 7 zu dem unteren Ende der Basis 6 gebildet. Ein Masseende 33b der Stichleitungsstruktur 33 ist mit der leitfähigen Masseschicht 2 des Substrats 1 verbunden. Dies ermöglicht es der Stichleitungsstruktur 33 und dem Zuführanschlußbereich 34, als eine kurze Stichleitung zu wirken.
Bei der Stichleitungsstruktur 33 sind die Zuführelektroden 9 und 10 der Zuführ-Strahlungselemente 7 und 8 einstückig angeordnet, und der Knoten zwischen denselben ist an dem optimalen Anpassungspunkt eingestellt, der gemäß der Stichleitungslänge bestimmt wird, die ihren Ursprung an dem Masseende 33b der Stichleitungsstruktur 33 hat. Die effektive Stichleitungslänge kann durch Ändern der Länge und Breite der Stichleitungsstruktur 33 geändert werden. Die effektive Stichleitungslänge kann auch durch Ändern der Position, an der das Zuführende 33a der Stichleitungsstruktur 33 mit dem Zuführanschlußbereich 33 verbunden ist, geändert werden, nämlich einem Abstand von dem Zuführpunkt 5 zu dem Zuführende 33a.
Wie es oben beschrieben ist, ist bei einer Antennenvorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Zuführelektrode von jedem von einer Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen mit einem Anpassungspunkt einer Stichleitung mit einem Zuführpunkt verbunden, wodurch die optimale Anpassung mit einer Frequenz erreicht wird, die jedem der Zuführ-Strahlungselemente zugeordnet ist. Somit erreicht die Antennenvorrichtung eine sehr hohe Verstärkung und eine ausreichende Frequenzbandbreite.
Ferner ist ein parasitäres Element benachbart zu dem zumindest einen Zuführ-Strahlungselement, um eine Dualresonanz zu erreichen, und die Frequenzbandbreite, zu der die Resonanzfrequenz für die Dualresonanz gehört, kann somit breiter sein als die Frequenzbandbreite für die Resonanz durch das Zuführ-Strahlungselement allein.
Die Stichleitung kann eine kurze Stichleitung sein, von der ein Abschnitt, der von dem Zuführpunkt entfernt ist, mit der Masse gekoppelt ist, und die optimale Anpassung für jedes Zuführ-Strahlungselement kann somit unter Verwendung der Stichleitungslänge von dem Massepotential erreicht werden.
Die Stichleitung kann eine offene Stichleitung sein, die von einer leitfähigen Masseschicht, die auf dem Substrat vorgesehen ist, durch einen Schlitz getrennt ist, der in der leitfähigen Masseschicht gebildet ist, und die Stichleitung kann somit ohne weiteres gebildet werden. Die Anpassungspunkte, die für die jeweiligen Zuführ- Strahlungselemente erforderlich sind, können ebenfalls bestimmt werden.
Ferner kann ein Reaktanzelement zwischen die offene Stichleitung und die leitfähige Masseschicht geschaltet sein, wodurch die gewünschte Impedanzanpassung zwischen jedem der Zuführ-Strahlungselemente und dem Zuführpunkt durch Auswählen der Reaktanz dieses konzentrierten Elements erreicht wird.
Ferner kann eine Reaktanzstruktur auf einer Oberfläche einer Basis positioniert sein, auf der Zuführ- Strahlungselemente angeordnet sind, wodurch Impedanzanpassung zwischen jedem der Zuführ-Strahlungselemente und dem Zuführpunkt erreicht wird, auf der Basis der Reaktanz, ohne die Verwendung eines konzentrierten Elements.
Ferner kann eine Stichleitung einen Zuführanschlußbereich umfassen, der auf dem Substrat vorgesehen ist, und eine Stichleitungsstruktur, die auf der Basis angeordnet ist, wodurch eine gleichzeitige Bildung der Stichleitungsstruktur und der Zuführelektroden erreicht wird, unter Berücksichtigung einer Differenz zwischen der Anpassung an ein Zuführ-Strahlungselement und der Anpassung an ein anderes Zuführ-Strahlungselement.

Claims

1. Antennenvorrichtung, die folgende Merkmale umfaßt:
eine Basis (6);
eine Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen (7, 8; 15, 16), von denen jedes eine Zuführelektrode (9) und eine Strahlungselektrode (11, 12) umfaßt, die auf der Basis (6) angeordnet sind; und
ein Substrat (1), das angeordnet ist, um die Basis (6) zu tragen;
wobei ein gemeinsamer Zuführpunkt (5) zum Zuführen eines Stroms zu der Mehrzahl von Zuführ- Strahlungselementen (7, 8; 15, 16) auf dem Substrat (1) positioniert ist,
wobei eine Stichleitung (4), die sich fortlaufend von dem gemeinsamen Zuführpunkt (5) erstreckt, auf einer Oberfläche des Substrats (1) oder auf einer Oberfläche der Basis (6) und einer Oberfläche des Substrats (1) angeordnet ist, und
wobei die Zuführelektroden (9) der Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen (7, 8; 15, 16) mit Anpassungspunkten (4b, 4c) der Stichleitung (4) verbunden sind, die auf der Basis der effektiven Leitungslänge der Strahlungselektroden (12) bestimmt sind.

2. Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der eine Strahlungselektrode ohne eine Zuführelektrode auf einer Oberfläche der Basis (6) angeordnet ist, um benachbart zu der Strahlungselektrode von zumindest einem der Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen (7, 8) zu sein.

3. Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Stichleitung (4) eine kurze Stichleitung ist, von der ein Abschnitt, der von dem Zuführpunkt (5) entfernt ist, mit der Masse gekoppelt ist.

4. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner eine leitfähige Masseschicht (2) umfaßt, die auf dem Substrat (1) angeordnet ist, wobei die Stichleitung eine offene Stichleitung (29) ist, die von der leitfähigen Masseschicht (2) durch einen Schlitz (28) getrennt ist, der in der leitfähigen Masseschicht (2) gebildet ist.

5. Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der ein Reaktanzelement (30) zwischen die Stichleitung (29) und die leitfähige Masseschicht (2) geschaltet ist.

6. Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der das Reaktanzelement (30) eine Strukturelektrode (31) mit einer Reaktanzkomponente umfaßt, die auf der Basis (6) angeordnet ist.

7. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Stichleitung einen Zuführanschlußbereich (32) mit einem Zuführpunkt, der auf dem Substrat (1) angeordnet ist, und eine Stichleitungsstruktur (33), die auf der Basis (6) angeordnet ist und mit dem Zuführanschlußbereich (32) verbunden ist, umfaßt.

8. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Basis (6) aus einem dielektrischen Material hergestellt ist.

9. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Substrat (1) aus einem Epoxydharz hergestellt ist, das eine Glasfaser enthält.

10. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner eine leitfähige Masseschicht (2) umfaßt, die auf dem Substrat angeordnet ist.

11. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, bei der sich der Schlitz (3) in einer Richtung erstreckt, die im wesentlichen senkrecht zu der Kante (1a) des Substrats ist, und in einem rechten Winkel gebogen ist und sich im wesentlichen parallel zu der Substratkante (1a) erstreckt.

12. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Mehrzahl von Zuführ-Strahlungselementen erste und zweite Zuführ-Strahlungselemente umfassen, und das zweite Zuführ-Strahlungselement (8) eine elektrische Länge für die Erregung bei einer höheren Frequenz als der des ersten Zuführ-Strahlungselements aufweist.

13. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der eine Signalleistung von dem gemeinsamen Zuführpunkt (5), der auf dem Substrat (1) positioniert ist, zu den Zuführelektroden gemäß einer unterschiedlichen Reaktanz der Stichleitung geliefert wird.

14. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Mehrzahl von Zuführ- Strahlungselementen erste und zweite Zuführ- Strahlungselemente umfaßt, und das zweite Zuführ- Strahlungselement eine höhere Erregungsfrequenz aufweist als diejenige des ersten Zuführ- Strahlungselements (7).

15. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, die ferner zumindest ein parasitäres Strahlungselement (20) umfaßt, das auf der Basis (6) angeordnet ist und mit einem der Zuführ-Strahlungselemente (15, 16) elektromagnetisch gekoppelt ist, um eine Dualresonanz mit dem einen der Zuführ-Strahlungselemente zu erreichen.

16. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, die ferner eine Mehrzahl von parasitären Strahlungselementen (20, 21) umfaßt, die auf der Basis (6) angeordnet sind und mit jeweiligen der Zuführ- Strahlungselemente (15, 16) elektromagnetisch gekoppelt sind, um eine Dualresonanz mit den jeweiligen der Zuführ-Strahlungselemente zu erreichen.

17. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 16, bei der die offene Stichleitung (29) einen im wesentlichen U-förmigen Balken definiert, der sich von der Substratkante (1a) erstreckt.

18. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 17, bei der das Reaktanzelement (30) entweder eine Reaktanzstruktur (31) oder ein konzentriertes Element umfaßt.

19. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 18, bei der das Reaktanzelement (30) angeordnet ist, um zwischen jedem der Zuführ-Strahlungselemente und dem gemeinsamen Zuführpunkt (5) eine Impedanzanpassung zu erreichen.

20. Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der die Stichleitung eine Stichleitungsstruktur (33) umfaßt, die auf einer Seitenoberfläche der Basis (6) angeordnet ist.