DE10051661A1

DE10051661A1 - Antenne als integrierte HF-Schaltung

Info

Publication number: DE10051661A1
Application number: DE10051661A
Authority: DE
Inventors: Atsuomi Fukuura; Akinori Sato
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: DE10051661B4; US6556169B1

Abstract

Eine mit einer Hochfrequenzschaltung integrierte Antennenkomponente enthält eine dielektrische Platte (4; 21), die an ihrer Oberfläche oder in ihrem inneren Teil eine Hochfrequenzschaltung (5; 22; 46) ausgebildet hat, einer Erdungsschicht (8; 23; 48), die an einer Oberfläche der dielektrischen Platte (4; 21) ausgebildet ist, dort, wo die Hochfrequenzschaltung (5; 22; 46) nicht ausgebildet ist, einem Antennenelement (2; 24; 25; 47; 47'; 41'), das in oder an der Erdungsschicht (8; 23; 48) vorgesehen ist, und einer Koppelschaltung (7; 26; 44) zur Signalübertragung zwischen dem Antennenelement und der Hochfrequenzschaltung. Die Hochfrequenzschaltung (5;22; 46) beinhaltet beispielsweise eine Demultiplexer-Schaltung (5; 22; 46) oder einen Multiplexer. Das Antennenelement kann an einer Antennenplatte (3; 41) ausgebildet sein, die an einer Erdungsschicht (8; 48) festgelegt ist, und kann eine Schlitzantenne (25; 47) sein, die in der Erdungsschicht ausgebildet ist (Fig. 1).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine mit einer Hochfrequenzschaltung integrierte Antennenkomponente, die als eine Kommunikationsantenne verwendet wird. Beispiele der An tennenkomponente beinhalten eine mit einer Antenne integrierte Demultiplexer-Platte bzw. -Leiterplatte, bei der ein An tennenelement und eine Demultiplexer-Platte miteinander inte griert sind.

Beschreibung des Standes der Technik

Der aktuelle Trend bei der Konstruktion von Funkkommunika tionsbauteilen geht dahin, Bauteile bereitzustellen, die einer Vielzahl von unterschiedlichen Kommunikationssystemen gewachsen sind. Bei einem derartigen Kommunikationsbauteil sind Komponen ten für die Funkkommunikation erforderlich, die in der Lage sind, eine Vielzahl von Signalen in unterschiedlichen Frequenz bändern, die den unterschiedlichen Kommunikationssystemen ent sprechen, zu senden und zu empfangen. Um das Kommunikations bauteil insgesamt klein und leichtgewichtig zu halten, ist es erforderlich, daß jede der Komponenten multifunktional ausge bildet und klein und leichtgewichtig ist.

Eine Antenne ist eine der größten Komponenten, die für Funkkommunikationsbauteile verwendet werden. Ein Verfahren zum Reduzieren der Größe der Antenne besteht darin, eine Antenne vom Resonanztyp auszubilden, die ein Antennenelement aufweist, dessen Länge kleiner ist als eine Wellenlänge, und einen Impedanzkonverter aufweist. Ein Beispiel der Antenne ist eine Mikrostreifenantenne. Die so miniaturisierte Antenne weist je doch schmale Bandcharakteristika auf. Wenn die Antenne für das Funkkommunikationsbauteil verwendet wird, das der Vielzahl von Systemen gewachsen ist, muß daher eine Vielzahl von Antennen verwendet werden. Selbst wenn eine Antenne mit einer anderen Form verwendet wird, ist es um so schwieriger, eine einzelne verwendbare Antenne kleiner Größe herauszufinden, je breiter der Frequenzbereich ist, dem das Kommunikationsbauteil entsprechen sollte.

In dem Funkkommunikationsbauteil mit individuellen Antennen für eine Vielzahl von Kommunikationssystemen ist eine Vielzahl von Leistungsspeiseleitungen für jeweilige Über tragungssignale zwischen den Antennen und diesen entsprechenden Sendern/Empfängern erforderlich. Um das Kommunkationsbauteil klein und leichtgewichtig auszubilden, und dessen Kosten zu verringern, ist es wünschenswert, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, indem man sich die Komponenten teilt. Zum Einspeisen von Leistung in die Antennen ist es wünschenswert, wenn möglich eine Leistungsspeiseleitung zu verwenden.

Eine Schaltung, wie sie in den Fig. 20 oder 21 gezeigt ist, wird beispielsweise dazu verwendet, um ein Signal von einer einzelnen Übertragungsleitung, über die eine Vielzahl von Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen übertragen werden, auf unterschiedliche Übertragungsleitungen für die Frequenzen zu verteilen, oder um die Vielzahl von Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen, die von der Vielzahl von Antennen empfangen worden sind, in eine einzelne Übertragungsleitung zu synthetisieren.

Bei der in Fig. 20 gezeigten Schaltung wird ein Signal von einer einzelnen Übertragungsleitung 81, über die eine Vielzahl von Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen übertragen wird, auf eine Vielzahl von Übertragungsleitungen 82a, 82b und 82c aufgeteilt. Hiernach werden die Signale mit den jeweiligen Signalfrequenzen selektiv durch Filter 83a, 83b, 83c geleitet, die jeweils an die Signalfrequenzen anpaßbar sind, und werden über Leistungsspeiseleitungen 84a, 84b und 84c jeweils zu Antennenelementen 85a, 85b und 85c übertragen.

Bei der in Fig. 21 gezeigten Schaltung ist eine einzelne Übertragungsleitung 86, über die eine Vielzahl von Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen übertragen wird, mit einem Demul tiplexer 87 verbunden. Ein Signal von der Übertragungsleitung 86 wird von dem Demultiplexer 87 für die unterschiedlichen Frequenzen verzweigt und die durch das Verzweigen erhaltenen Signale werden jeweils über Leistungsspeiseleitungen 88a, 88b und 88c zu Antennenelementen 89a, 89b und 89c übertragen.

Bei der in Fig. 20 gezeigten Schaltung wird jedoch Signal leistung verschwendet, da die Leistung aufgeteilt wird.

Die in Fig. 21 gezeigte Schaltung ist andererseits vor teilhaft dahingehend, daß die Signalleistung nicht verschwendet wird. Bei einer tatsächlichen Struktur der in Fig. 21 gezeigten Schaltung werden die Antennenelemente 89a, 89b und 89c und der Demultiplexer 87 jedoch getrennt voneinander ausgebildet und dann über elektrische Leitungen miteinander verbunden. In einem Fall, bei dem Leistung aus einer Leistungsspeiseleitung über einen Demultiplexer in eine Vielzahl von Antennen zu speisen ist, steigt jedoch der Verlust an Signalleistung an, wenn die Leistungsspeiseleitung zwischen dem Demultiplexer und der Antenne lang ist.

Andererseits wird auch vorgeschlagen, den Demultiplexer und die Antenne auf einer Oberfläche einer dielektrischen Platte bzw. Leiterplatte auszubilden. Da der Demultiplexer und die Antenne innerhalb derselben Ebene bereitgestellt werden, kann die Leistungsspeiseleitung verkürzt werden. Es ist jedoch erforderlich, daß die dielektrische Platte eine Fläche ent sprechend sowohl der Antenne als auch des Multiplexers besitzt, was im Hinblick auf die Miniaturisierungsbestrebungen ungünstig ist. Wenn der Demultiplexer zu nahe an der Antenne angeordnet wird, interferieren die Antenne und der Demultiplexer, was die Eigenschaften verschlechtern kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mit einer Hochfrequenzschaltung integrierte Antennenkomponente an zugeben, die miniaturisiert werden kann, indem eine Antenne und eine Hochfrequenzschaltung (ein Stapelschaltungsabschnitt) wie ein Demultiplexer einstückig bzw. integral miteinander aus gebildet werden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine mit einer Antenne integrierte Demultiplexer-Platte anzugeben, die in der Lage ist zu verhindern, daß eine Antenne und ein Demultiplexer miteinander interferieren.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung be steht darin, eine Chip-Antennenkomponente bereitzustellen, die hinsichtlich der Konstruktion große Freiheitsgrade besitzt.

Die Erfinder haben als Ergebnis verschiedenster Betrach tungen zur Lösung der oben genannten Probleme im Stand der Technik herausgefunden, daß die oben genannten Aufgaben gelöst werden, indem ein Antennenelement und eine Demultiplexer- Platte, die mit einer Demultiplexer-Schaltung versehen ist, einstückig miteinander ausgebildet werden, und indem eine Erdungsschicht zwischen dem Antennenelement und der Demulti plexer-Schaltung ausgebildet wird.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß dieselbe Aufgabe gelöst wird, indem dann, wenn ein Antennenelement ein Schlitz antenne ist, ein Schlitz an einer Erdungsschicht angeordnet wird, die an einer Oberfläche oder in einem inneren Teil, dort wo die Demultiplexer-Schaltung nicht bereitgestellt ist, der Demultiplexer-Platte ausgebildet ist, so daß eine Signalüber tragung zu der Demultiplexer-Schaltung ermöglicht ist.

Die mit einer Antenne integrierte Demultiplexer-Platte gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere so kon struiert, indem eine Demultiplexer-Schaltung (ein Beispiel einer Hochfrequenzschaltung) an einer Oberfläche oder in einem inneren Teil einer dielektrischen Platte ausgebildet wird, indem eine Erdungsschicht auf einer Oberfläche der dielektri schen Platte ausgebildet wird, dort, wo die Demultiplexer- Schaltung nicht vorgesehen ist, indem ein Antennenelement in der Erdungsschicht ausgebildet oder das Antennenelement auf der Erdungsschicht angeordnet wird, und indem das Antennenelement und die Demultiplexer-Schaltung miteinander verbunden werden, so, daß die Signalübertragung ermöglicht wird.

Bei der oben genannten Konstruktion ist es wünschenswert, wenn die Demultiplexer-Schaltung eine direktionale Filter schaltung aufweist, die eine direktionale Koppelschaltung und eine Resonanzschaltung vom Ringtyp aufweist. Ferner ist es wünschenswert, wenn die Demultiplexer-Schaltung eine Vielzahl von direktionalen Filterschaltungen aufweist, die sich hin sichtlich der Betriebsfrequenzen unterscheiden, so daß sie einer Vielzahl von unterschiedlichen, zu verwendenden Frequen zen entsprechen, und wenn die Vielzahl von direktionalen Filterschaltungen in absteigender Reihenfolge der Betriebs frequenzen ausgehend von der Seite der Leistungseinspeisung aus angeordnet sind.

Eine Schlitzantenne ist als das Antennenelement in der Erdungsschicht geeignet. Es ist wünschenswert, wenn die Signalübertragung erfolgt durch elektromagnetische Kopplung des Antennenelements mit der Demultiplexer-Schaltung. Ferner ist eine Antenne vom flachen Typ wie eine Mikrostreifenantenne oder eine dielektrische Resonatorantenne als das Antennenelement ge eignet, das auf der Erdungsschicht angeordnet ist. Es ist wünschenswert, wenn die Signalübertragung zu der Demultiplexer- Schaltung erfolgt, indem ein Durchkontaktierungsleiter vorge sehen wird, der ausgehend von der Demultiplexer-Schaltung durch die dielektrische Platte hindurch dringt und sich in die dielektrische Resonatorantenne hinein erstreckt, und wenn der Durchkontaktierungsleiter mit der Demultiplexer-Schaltung ver bunden wird.

Eine Antennenplatte bzw. -leiterplatte, die mit dem An tennenelement auf einer dielektrischen Platte vorgesehen ist, kann einstückig an der Demultiplexer-Platte montiert sein.

In diesem Fall kann eine Erdungsschicht an einer von folgenden Flächen vorgesehen sein, und zwar eine Fläche der Antennenplatte oder eine Antennenmontagefläche der Demulti plexer-Platte. Alternativ hierzu können die Antennenplatte und die Demultiplexer-Platte jeweils Erdungsschichten aufweisen und die Erdungsschichten können elektrisch miteinander verbunden sein.

In der Antennenplatte kann auch eine Vielzahl von An tennenelementen, die sich hinsichtlich ihrer Betriebsfrequenzen unterscheiden, an einer der Oberflächen der dielektrischen Platte vorgesehen sein. Ferner kann eine Vielzahl von Antennen platten, die jeweils mit den Antennenelementen versehen sind, die sich hinsichtlich der Betriebsfrequenzen unterscheiden, einstückig an einer Oberfläche der Demultiplexer-Platte mon tiert sein.

Eine Chip-Antennenkomponente gemäß der vorliegenden Er findung wird konstruiert, indem ein Antennenelement und ein Stapelschaltungsabschnitt, der wenigstens ein Signaleingangs terminal und zwei oder mehr Signalausgangsterminals aufweist, einstückig miteinander ausgebildet werden und in dem wenigstens eines der Signalausgangsterminals mit dem Antennenelement ver bunden wird.

Bei dieser Konstruktion ist es möglich, eine Chip-An tennenkomponente kleiner Größe bereitzustellen, die eine kleine Montagefläche und einen großen Freiheitsgrad hinsichtlich der Antennenanordnung aufweist und leicht Änderungen im Design be züglich der Speisung eines Signals mit einer Vielzahl von Frequenzen in eine Vielzahl von Antennen unter Verwendung einer einzelnen Leistungsspeiseleitung oder bezüglich des Bildens einer Arrayantenne unterzogen werden kann.

Bei der oben genannten Konstruktion ist es wünschenswert, wenn eine Demultiplexer-Schaltung und/oder ein Multiplexer in dem Stapelschaltungsabschnitt ausgebildet ist. Es ist wünschenswert, wenn die Demultiplexer-Schaltung und der Multi plexer jeweils direktionale Filterschaltungen aufweisen, die jeweils eine direktionale Koppelschaltung und eine Resonanz schaltung vom Ringtyp aufweisen. Es ist wünschenswert, wenn das Antennenelement eine ebene Antenne wie eine Mikrostreifen antenne ist.

Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Er findung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 3 ist eine Darstellung eines Musters (Pattern) zum Er läutern einer Demultiplexer-Schaltung in der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines modifizierten Beispiels der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte;

Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines weiteren modifizierten Beispiels der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte;

Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Ansieht der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die in Fig. 5 gezeigt ist;

Fig. 7 zeigt die Ergebnisse der Bewertung und Analysierung des Verzweigens durch die Demultiplexer-Schaltung, die in Fig. 3 gezeigt ist;

Fig. 8 ist eine schematische Schnittansicht einer mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ist eine schematische perspektivische Ansicht der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die in Fig. 8 gezeigt ist;

Fig. 10 ist eine Draufsicht zum Erläutern einer Koppel struktur einer Schlitzantenne und einer Demulti plexer-Schaltung in der mit einer Antenne integrier ten Demultiplexer-Platte, die in Fig. 8 gezeigt ist;

Fig. 11 ist eine Ansicht eines Musters zum Erläutern einer Demultiplexer-Schaltung in der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die in Fig. 8 ge zeigt ist;

Fig. 12 ist eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines modifizierten Beispiels einer mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte;

Fig. 13 ist eine schematische Schnittansicht einer Chip- Antennenkomponente gemäß einer dritten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14A ist eine schematische perspektivische Ansicht der in Fig. 13 gezeigten Chip-Antennekomponente und

Fig. 14B ist eine Ansicht derselben von unten;

Fig. 15 ist eine Ansicht eines Musters zum Erläutern einer Demultiplexer-Schaltung in der Chip-Antennen komponente, die in Fig. 13 gezeigt ist;

Fig. 16 ist eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines modifizierten Beispiels der Chip-Antennenkom ponente, die in Fig. 13 gezeigt ist;

Fig. 17 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Chip-Antennenkomponente, die in Fig. 16 gezeigt ist;

Fig. 18 ist eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines weiteren modifizierten Beispiels der Chip- Antennenkomponente;

Fig. 19 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Chip-Antennenkomponente, die in Fig. 18 gezeigt ist;

Fig. 20 ist eine konzeptionelle Ansicht einer Schaltung mit einer Antenne und einer Demultiplexer-Schaltung;

Fig. 21 ist eine konzeptionelle Ansicht einer weiteren Schaltung mit einer Antenne und einer Demultiplexer- Schaltung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht (ein Quer schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2) einer mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht derselben. Die mit einer Antenne integrierte Demultiplexer-Platte A bzw. Demultiplexer- Platte A vom Typ mit integrierter Antenne weist zwei Antennen platten bzw. -leiterplatten 3a und 3b und eine verzweigende Filterplatte bzw. -leiterplatte 6 auf. Die Antennenplatten 3a und 3b weisen Antennenelemente 2a und 2b auf, die auf jeweili gen Oberflächen von dielektrischen Platten bzw. Leiterplatten 1a und 1b vorgesehen sind. Die Demultiplexer-Platte 6 weist eine Demultiplexer-Schaltung 5 auf, die im Inneren einer dielektrischen Platte 4 ausgebildet ist. Die Antennenplatten 3a und 3b und die Demultiplexer-Platte 6 sind miteinander ver bunden und integriert, indem die Antennenplatten 3a und 3b auf einer Oberfläche der Demultiplexer-Platte 6 montiert sind, dort, wo die Demultiplexer-Schaltung 5 nicht vorgesehen ist. Die Antennenelemente 2a und 2b und die Demultiplexer-Schaltung 5 sind elektrisch miteinander verbunden mittels Durch kontaktierungsleitern 7a und 7b, die in den dielektrischen Platten 1a und 1b und der dielektrischen Platte 4 vorgesehen sind.

Eine Erdungsschicht 8 ist auf eine Verbindungsoberfläche der Demultiplexer-Platte 6 mit den Antennenplatten 3a und 3b aufgebracht. Die Formulierung "Verbindungsoberfläche der X- Platte mit der Y-Platte" steht als Abkürzung für die Bedeutung "Oberfläche der X-Platte, an der die X-Platte mit der Y-Platte verbunden ist". Die Erdungsschicht 8 weist Öffnungen 8a und 8b auf, durch die die Durchkontaktierungsleiter 7a bzw. 7b die Erdungsschicht 8 durchdringen, wodurch die Erdungsschicht 8 die Durchkontaktierungsleiter 7a und 7b nicht berührt. Die Erdungsschicht 8 kann auf einer gemeinsamen Oberfläche der Antennenplatten 3a und 3b mit der Demultiplexer-Platte 6 ausgebildet sein, anstatt auf der Verbindungsoberfläche zwischen der Demultiplexer-Platte 6 mit den Antennenplatten 3a und 3b ausgebildet zu sein. Ferner können Erdungsschichten jeweils an den Verbindungsoberflächen von sowohl den Platten 3a, 3b als auch 6 ausgebildet und miteinander verbunden sein.

Bei den Antennenplatten 3a und 3b bilden die Antennen elemente 2a und 2b und die Erdungsschicht 8 eine Mikrostreifen antenne. Ferner ist eine Erdungsschicht 9 auf die andere Ober fläche der dielektrischen Platte 4 aufgebracht. Die Erdungs schichten 8 und 9 und die Demultiplexer-Schaltung 5 bilden eine Schaltung aus einer Streifenleitung bzw. eine Streifenleitungs schaltung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Antennen platten 3a und 3b und die Demultiplexer-Platte 6 durch die oben genannte Konstruktion miteinander verbunden und integriert, so daß die mit der Antenne integrierte Demultiplexer-Platte klein und leichtgewichtig ist. Wenn eine Schaltung zum Speisen von Leistung in eine Vielzahl von Antennen aus einer Leistungs speiseleitung durch einen Demultiplexer gebildet wird, wie es in Fig. 21 gezeigt ist, läßt sich darüber hinaus die Länge der Leistungsspeiseleitung zwischen dem Demultiplexer und der Antenne, d. h. der Durchkontaktierungsleiter 7a und 7b ver ringern. Hierdurch wird es möglich, Verluste an Signalleistung zu reduzieren. Ferner ist die Erdungsschicht 8 zwischen den Antennenelementen 2a und 2b und der Demultiplexer-Schaltung 5 angeordnet, wodurch verhindert wird, daß die Charakteristika der mit der Antenne integrierten Demultiplexer-Platte ver schlechtert werden durch die Interferenz von elektro magnetischen Feldern, die von den Antennenelementen 2a, 2b bzw. der Demultiplexer-Schaltung 5 abgestrahlt werden.

Obgleich als Demultiplexer-Schaltung 5 eine bekannte Schaltung verwendet werden kann, ist ein Beispiel eines spezi fischen bzw. speziellen Schaltungsmusters der Schaltung in Fig. 3 dargestellt. Die Demultiplexer-Schaltung 5 weist eine direktionale Filterschaltung x (x1, x2) auf, die direktionale Koppelschaltungen a (a1, a2) und b (b1, b2) und eine Resonanz schaltung c (c1, c2) vom Ringtyp aufweist. Obgleich die Anzahl der direktionalen Filterschaltungen sich einstellt durch die Anzahl der durch Verzweigung zu erhaltenden Signale, sind in Fig. 3 zwei direktionale Filterschaltungen x1 und x2 vor gesehen.

In der in Fig. 3 gezeigten Demultiplexer-Schaltung 5 wer den von einem Port 10 auf der Seite eines Senders/Empfängers zwei Signale f1 und f2 mit unterschiedlichen Frequenzen einge speist. Ein Signal f1 der zwei Signale f1 und f2 wird aus einer Übertragungsleitung 11 durch die direktionale Koppelschaltung a1 mit einer Frequenz in die Resonanzschaltung c1 vom Ringtyp gekoppelt, welche Frequenz bestimmt ist durch die direktionale Koppelschaltung a1 und die Resonanzschaltung c1 vom Ringtyp in der ersten direktionalen Filterschaltung x1. Das Signal f1 wird ferner durch die direktionale Koppelschaltung b1 aus der Resonanzschaltung c1 vom Ringtyp in eine weitere Übertragungs leitung 12 gekoppelt, wobei die direktionale Koppelschaltung b1 auf der gegenüberliegenden Seite der direktionalen Koppel schaltung a1 bezogen auf die Resonanzschaltung c1 vom Ringtyp ausgebildet ist. Das Signal f1 wird dann an das Antennenelement 2a über den Durchkontaktierungsleiter 7a übertragen, der als eine Leistungsspeiseleitung dient.

Das andere Signal f2 wird durch die direktionale Koppel schaltung a2 in die Resonanzschaltung c2 vom Ringtyp gekoppelt, nachdem es durch die Übertragungsleitung 11 gewandert ist, und zwar mit einer Frequenz, die bestimmt ist durch die direktio nale Koppelschaltung a2 und die Resonanzschaltung c2 vom Ring typ in der direktionalen Filterschaltung x2 benachbart zu der direktionalen Filterschaltung x1. Das Signal f2 wird mittels der weiteren direktionalen Koppelschaltung b2 aus der Resonanz schaltung c2 vom Ringtyp in eine weitere Übertragungsleitung 13 gekoppelt. Das Signal f2 wird dann an das Antennenelement 2b übertragen, und zwar über den Durchkontaktierungsleiter 7b, der als eine Leistungsspeiseleitung dient.

Eine Frequenzkomponente eines Signals, die mittels der zwei direktionalen Filterschaltungen x1 und x2 nicht abgezweigt worden ist, wandert weiter durch die Übertragungsleitung 11. Wenn die Frequenzkomponente eine nicht notwendige Komponente ist wie eine höher-harmonische Komponente, die von einer Mischerschaltung oder einem Verstärker erzeugt ist, wird bei spielsweise ein Dämpfungsglied oder dergleichen am Abschlußende der Übertragungsleitung 11 vorgesehen, um die Frequenz komponente zu dämpfen. Ein drittes Signal kann in der Frequenz komponente jenes Signals enthalten sein, das von den zwei direktionalen Filterschaltungen x1 und x2 nicht abgezweigt worden ist. In diesem Fall kann das Abschlußende der Über tragungsleitung 11 mit einem dritten Antennenelement (nicht ge zeigt) verbunden sein.

Wenn das aus dem Port 10 eingegebene Signal drei oder mehr Signale mit unterschiedlichen Frequenzen enthält, können direk tionale Filterschaltungen, deren Anzahl der Anzahl der Signale entspricht, entlang der Übertragungsleitung 11 vorgesehen sein, um die Signale abzuzweigen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

In der Demultiplexer-Schaltung 5 ist es wünschenswert, wenn die Vielzahl von direktionalen Filterschaltungen x1 und x2, ausgehend von der Seite des Ports 10, in der absteigenden Reihenfolge ihrer Betriebsfrequenzen angeordnet werden. Das heißt, in Fig. 3 gilt f1 < f2. Der Grund hierfür liegt darin, daß dann, wenn die direktionalen Filterschaltungen in auf steigender Reihenfolge der Betriebsfrequenzen (d. h. f1 < f2) angeordnet werden, eine Signalkomponente mit der höheren Frequenz f2 aufgrund Resonanz höherer Ordnung in der ersten direktionalen Filterschaltung x1, die mit der niedrigeren Frequenz f1 arbeitet, in die direktionale Filterschaltung x1 streuen kann. Es kann in diesem Fall vorkommen, daß das Signal f2 daran gehindert wird, korrekterweise in der zweiten direk tionalen Filterschaltung x2 extrahiert zu werden, die benach bart zu der ersten direktionalen Filterschaltung x1 angeordnet ist.

In der Demultiplexer-Schaltung 5, die in Fig. 3 gezeigt ist, werden Signale in die Resonanzschaltungen c1 und c2 vom Ringtyp gekoppelt und dann in die weiteren Übertragungs leitungen 12 und 13 gekoppelt. Diese Signale wandern in eine Richtung auf die Durchkontaktierungsleiter 7a und 7b zu, die als Leistungsspeiseleitungen dienen, und werden in den Über tragungsleitungen 12 und 13 nicht in eine Richtung weg von den Durchkontaktierungsleitern 7a und 7b übertragen.

In der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte A, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist die Demulti plexer-Schaltung 5 im Inneren der dielektrischen Platte 4 vor gesehen. Erfindungsgemäß kann die Demultiplexer-Schaltung 5 je doch auch auf einer Oberfläche auf der gegenüberliegenden. Seite einer Verbindungs- bzw. gemeinsamen Oberfläche der dielektri schen Platte 4 mit der Antennenplatte 3 (3a, 3b) der dielektri schen Platte 4 ausgebildet sein.

Insbesondere kann die Demultiplexer-Schaltung 5 auf die Oberfläche an der gegenüberliegenden Seite der Verbindungs oberfläche der dielektrischen Platte 4 mit der Antennenplatte 3 (3a, 3b) aufgebracht sein, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Antennenelemente 2 (2a, 2b) und die Demultiplexer-Schaltung 5 sind elektrisch miteinander verbunden mittels der Durch kontaktierungsleitung 7 (7a, 7b), die die dielektrische Platte 1 und die dielektrische Platte 4 durchdringen. Ferner ist die Erdungsschicht 8 auf der Verbindungsoberfläche der Demulti plexer-Platte 6 mit der Antennenplatte 3 (3a, 3b) aufgebracht. Folglich ist es möglich zu verhindern, daß die Antennenelemente 2 (2a, 2b) und die Demultiplexer-Schaltung 5 miteinander inter ferieren.

Obgleich die Vielzahl von Antennenplatten 3 (3a, 3b) bei der Konstruktion, die in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, ein stückig auf der Oberfläche der Demultiplexer-Platte 6 ausge bildet sind, kann die Vielzahl von Antennenelementen 2 (2a, 2b) auch auf einer Oberfläche einer dielektrischen Platte 1 ausge bildet sein, wie es in einer schematischen Schnittansicht in Fig. 5 und einer schematischen perspektivischen Ansicht in Fig. 6 gezeigt ist.

Die Antennenplatte 3 kann mit der Erdungsschicht 8 in der Demultiplexer-Platte 6 verbunden und integriert werden durch Klebstoffe oder dergleichen. Wenn die dielektrischen Platten 1 und 4 aus Keramik zusammengesetzt sind, können die Antennen platte 3 und die Demultiplexer-Platte 6 miteinander durch Sintern integriert werden.

Der Durchkontaktierungsleiter 7 wird gebildet, indem ein in den dielektrischen Platten 1 und 4 ausgebildetes Loch mit einem Leiter bzw. elektrischen Leiter gefüllt wird. Der Durch kontaktierungsleiter 7 kann ebenfalls gebildet werden, indem ein Metallstift in die dielektrischen Platten 1 und 4 einge bettet wird. Wenn die dielektrische Platte aus Keramik zu sammengesetzt ist, können das Antennenelement 2 (2a, 2b), die Erdungsschichten 8 und 9, die Demultiplexer-Schaltung 5 und die Durchkontaktierungsleiter 7 (7a, 7b) mit der dielektrischen Platte durch Simultan-Sintern integriert werden. Das heißt, es wird auf eine Oberfläche der dielektrischen Platte, die noch nicht gesintert worden ist, eine metallische Paste in der Form eines Musters aufgebracht, um die Antennenelemente 2 (2a, 2b), die Erdungsschichten 8 und 9 und die Demultiplexer-Schaltung 5 zu bilden. In der dielektrischen Platte wird ein Durchgangsloch ausgebildet und das Durchgangsloch wird mit leitender Paste ge füllt, um die Durchkontaktierungsleiter 7 (7a, 7b) zu bilden. In diesem Zustand wird die dielektrische Platte gesintert.

Ein Verfahren zum Speisen von Leistung aus der Demulti plexer-Schaltung 5 in das Antennenelement 2 ist nicht auf ein Verfahren begrenzt, bei dem der Durchkontaktierungsleiter 7 ausgebildet wird. Beispielsweise kann die Erdungsschicht 8 mit einem Schlitz versehen sein, um das Antennenelement 2 elektro magnetisch mit den Übertragungsleitungen 12 und 13 in der Demultiplexer-Schaltung 5 zu koppeln.

Bei der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer- Platte gemäß der vorliegenden Erfindung können wenigstens eines von zwei oder mehr Signalen, die durch das Abzweigen mittels der Demultiplexer-Platte 4 erhalten werden, mit dem An tennenelement in der Antennenplatte 3 verbunden werden, die mit der Demultiplexer-Platte 6 integriert ist. Das andere, durch das Abzweigen erhaltene Signal kann mit einem bekannten exter nen Antennenelement verbunden werden, wie eine Drahtantenne.

Die dielektrischen Platten 1 und 4 können aus einem be kannten isolierenden Material gebildet werden, beispielsweise aus einem keramischen Material wie Aluminiumoxid, Glas, Glas keramik oder Aluminiumnitrid; einem organischen isolierenden Material mit organischem Harz wie Epoxy-Harz; oder aus einem organisch-keramischen Verbundmaterial. Das Antennenelement 2, die Erdungsschicht 8 und 9, die Demultiplexer-Schaltung 5 u. s. w. sind gebildet aus bekanntem leitenden Material wie Kupfer, Silber, Gold, Wolfram oder Molybden.

Obgleich die dielektrische Platte 1 in der Antennenplatte 3 und die dielektrische Platte 4 in der Demultiplexer-Platte 6 aus demselben dielektrischen Material gebildet sein können, kann ein dielektrisches Material mit einer geeigneten Dielektrizitätskonstante unter Berücksichtigung einer zu ver wendenden Frequenz, dem Miniaturisierungsanspruch, der Verarbeitungspräzision und der Strahlungseffizienz ausgewählt werden.

Das Ergebnis der Beurteilung und Analysierung der Ver zweigungscharakteristika der in Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Demultiplexer-Schaltung 5 sind in Fig. 7 gezeigt. Bei der Be urteilung ist eine in Fig. 3 gezeigte Schaltung, zusammenge setzt aus Kupfer, in der dielektrischen Platte 4 mit einer Dielektrizitätskonstante von 4,9 ausgebildet. Wie es sich aus Fig. 7 ergibt, werden durch das Verzweigen ein Signal mit einer Frequenz von 2,5 GHz und ein Signal mit einer Frequenz von 5,8 GHz erhalten.

Fig. 8 ist eine schematische Schnittansicht (ein Quer schnitt entlang einer Linie VIII-VIII in Fig. 9) einer mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte B gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 9 ist eine schematische perspektivische Ansicht derselben. Bei der mit der Antenne integrierten Demultiplexer-Platte B ist eine Demultiplexer-Schaltung 22 im Inneren einer dielektrischen Platte 21 enthalten und eine Erdungsschicht 23 ist auf eine Oberfläche der dielektrischen Platte 21 aufgebracht. Eine dielektrische Resonatorantenne 24 ist einstückig mit der dielektrischen Platte 21 auf der Erdungsschicht 23 angeordnet und eine Schlitzantenne 25 ist in bzw. im Inneren der Erdungs schicht 23 ausgebildet.

In der Erdungsschicht 23, die zwischen der dielektrischen Resonatorantenne 24 und der dielektrischen Platte 21 angeordnet ist, ist eine Öffnung 23a ausgebildet. Es ist ein Durch kontaktierungsleiter 26 vorgesehen, der die dielektrische Platte 21 durchdringt und von der Demultiplexer-Schaltung 22 durch die Öffnung 23a verläuft und sich in die dielektrische Resonatorantenne 24 hinein erstreckt. Der Durchkontaktierungs leiter 26, der sich in die dielektrische Resonatorantenne 24 hinein erstreckt, arbeitet als eine Monopol-Antenne und kann ein Signal zwischen der Demultiplexer-Schaltung 22 und der dielektrischen Resonatorantenne 24 übertragen.

Die dielektrische Resonatorantenne 24 schwingt in einem HEM11 δ-Modus, um ein Beispiel zu nennen, und arbeitet als eine Antenne mit einer Frequenz in der Nachbarschaft ihrer Resonanz frequenz.

Die Schlitzantenne 25 andererseits ist als ein Schlitzloch 23b vorbestimmter Größe in der Erdungsschicht 23 ausgebildet. Das Schlitzloch 23b ist in einer Position gegenüberliegend einem Ende einer Leitung der Demultiplexer-Schaltung 22 ausge bildet, die im Inneren der dielektrischen Platte 21 ausgebildet ist. Folglich sind die Schlitzantenne 25 und die Demultiplexer- Schaltung 22 miteinander elektromagnetisch gekoppelt, wodurch es möglich wird, zwischen der Demultiplexer-Schaltung 22 und der Schlitzantenne 25 Signale zu übertragen.

Genauer gesagt sind das Schlitzloch 23b in der Erdungs schicht 23 und ein Abschlußende 32a einer Übertragungsleitung 32 in der Demultiplexer-Schaltung 22 so angeordnet, daß sie sich schneiden bzw. kreuzen, wenn man von oben darauf blickt, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Das heißt, wenn y die Länge des Schlitzloches 23b ist, z die Länge des gegenüber der Mitte des Schlitzloches 23b vorstehenden Abschnittes der Übertragungs leitung 32 ist, M1 die Wellenlänge eines Signals in der Über tragungsleitung 32 ist und M2 die Wellenlänge M2 eines Signals in dem Schlitzloch 23b ist, dann sind typischerweise die Be ziehungen 2y = M2 und 4z = M1 erfüllt. In diesem Fall wird das durch die Übertragungsleitung 32 übertragene Signal effizient aus dem Schlitzloch 23b in der Schlitzantenne 25 abgestrahlt, oder das Signal wird durch das Schlitzloch 23b wirksam empfangen und zu der Übertragungsleitung 32 übertragen.

In der in Fig. 8 gezeigten, mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte B ist die Erdungsschicht 27 ebenfalls auf die andere Oberfläche der dielektrischen Platte 21 aufgebracht. Die Erdungsschichten 23 und 27 und die Demultiplexer-Schaltung 22 bilden eine Schaltung aus einer Streifenleitung bzw. Streifenleitungsschaltung.

Das dielektrische Resonatorantennenelement 24 und die dielektrische Platte 21, die die Demultiplexer-Schaltung 22 aufweist, sind miteinander durch die oben genannte Konstruktion verbunden und integriert. Demgemäß kann die mit der Antenne integrierte Demultiplexer-Platte klein und leichtgewichtig aus gebildet werden. Darüber hinaus, wenn eine Schaltung zum Ein speisen von Leistung in eine Vielzahl von Antennen aus einer Leistungsspeiseleitung über einen Demultiplexer gebildet wird, wie es in Fig. 21 gezeigt ist, kann die Länge des Durch kontaktierungsleiters 26, der als eine Leistungsspeiseleitung zwischen der Demultiplexer-Schaltung 22 und dem Antennenelement 24 dient, so klein wie möglich ausgebildet werden. Hierdurch wird es möglich gemacht, Verluste an Signalleistung zu reduzie ren.

Ferner ist die Erdungsschicht 23 zwischen dem dielektri schen Resonatorantennenelement 24 und der Demultiplexer- Schaltung 22 angeordnet, wodurch verhindert wird, daß sich die Charakteristika der mit einer Antenne integrierten Demulti plexer-Platte durch Interferenz eines elektromagnetischen Feldes, das von dem Antennenelement 24 abgestrahlt wird, und eines elektromagnetischen Feldes verschlechtern, das von der Demultiplexer-Schaltung 22 erzeugt wird.

Obgleich als Demultiplexer-Schaltung 22 eine bekannte Schaltung verwendet werden kann, ist ein Beispiel eines speziellen Schaltungsmusters der Schaltung in Fig. 11 darge stellt. Die Demultiplexer-Schaltung 22 weist eine direktionale Filterschaltung x (x1, x2), die direktionale Koppelschaltungen a (a1, a2) und b (b1, b2) und eine Resonanzschaltung c (c1, c2) vom Ringtyp auf. Obgleich die Anzahl der direktionalen Filterschaltungen durch die Anzahl der durch Verzweigung zu erhaltenden Signale eingestellt wird, sind in Fig. 11 zwei direktionale Filterschaltungen x1 und x2 vorgesehen.

In der in Fig. 11 gezeigten Demultiplexer-Schaltung 22 werden zwei Signale f1 und f2 mit unterschiedlichen Frequenzen von einem Port 30 auf der Seite eines Senders/Empfängers aus eingespeist. Ein Signal f1 der zwei Signale f1 und f2 wird aus einer Übertragungsleitung 31 durch die direktionale Koppel schaltung a1 mit einer Frequenz in die Resonanzschaltung c1 vom Ringtyp gekoppelt, wobei die Frequenz bestimmt wird durch die direktionale Koppelschaltung a1 und die Resonanzschaltung c1 vom Ringtyp in der ersten direktionalen Filterschaltung x1. Das Signal f1 wird ferner aus der Resonanzschaltung c1 vom Ringtyp mittels der direktionalen Koppelschaltung b1, die bezüglich der Resonanzschaltung vom Ringtyp auf der anderen Seite angeordnet ist als die direktionale Koppelschaltung a1, in eine weitere Übertragungsleitung 32 gekoppelt. Das Signal f1 wird dann zu der Schlitzantenne 25 übertragen, indem die Schlitzantenne 25 und das Abschlußende der Übertragungsleitung 32 zueinander in Opposition gebracht werden bzw. einander gegenüberliegen.

Das andere Signal f2 wird mittels der direktionalen Koppelschaltung a2 in die Resonanzschaltung c2 vom Ringtyp ge koppelt, und zwar mit einer Frequenz, die bestimmt ist durch die direktionale Koppelschaltung a2 und die Resonanzschaltung c2 vom Ringtyp in der direktionalen Filterschaltung x2, die neben der direktionalen Filterschaltung x1 angeordnet ist, wo bei das Einkoppeln in die Resonanzschaltung c2 erfolgt, nachdem das weitere Signal f2 durch die Übertragungsleitung 31 ge wandert ist. Das Signal f2 wird ferner mittels der weiteren direktionalen Koppelschaltung b2 aus der Resonanzschaltung c2 vom Ringtyp in eine weitere Übertragungsleitung 33 gekoppelt. Das Signal f2 wird dann zu der dielektrischen Resonatorantenne 24 übertragen, und zwar über den Durchkontaktierungsleiter 26, der als eine Leistungsspeiseleitung zum Speisen von Leistung in das Antennenelement dient, bei dieser Ausführungsform die dielektrische Resonatorantenne 24.

Eine Frequenzkomponente eines Signals, die durch die zwei direktionalen Filterschaltungen x1 und x2 nicht abgezweigt wor den ist, wandert durch die Übertragungsleitung 31. Wenn die Frequenzkomponente eine nicht notwendige Komponente wie eine höher-harmonische Komponente ist, die von einer Mischerschaltung oder einem Verstärker erzeugt wurde, um ein Beispiel zu nennen, wird an einem Abschlußende der Übertragungsleitung 31 ein Dämpfungsglied oder dergleichen vorgesehen, um die Frequenz komponente zu dämpfen. Ein drittes Signal kann in der Frequenz komponente des Signals enthalten sein, die von den zwei direk tionalen Filterschaltungen x1 und x2 nicht abgezweigt worden ist. In diesem Fall kann ein Abschlußende der Übertragungs leitung 31 mit einem dritten Antennenelement (nicht gezeigt) verbunden werden.

Wenn das aus dem Leistungsspeiseport 30 eingespeiste Signal drei oder mehr Signale mit unterschiedlichen Frequenzen enthält, können direktionale Filterschaltungen in einer Anzahl entsprechend der Anzahl der Signale entlang der Übertragungs leitung 31 vorgesehen werden, um das Signal zu verzweigen, wie es in Fig. 11 gezeigt ist.

In der Demultiplexer-Schaltung 22 ist es wünschenswert, daß die Vielzahl von direktionalen Filterschaltungen x1 und x2 in der absteigenden Reihenfolge ihrer Betriebsfrequenzen, aus gehend von der Seite des Leistungsspeiseportes 30 aus gesehen, angeordnet werden (d. h. f2 < f1). Grund hierfür ist folgender: wenn die direktionalen Filterschaltungen in der aufsteigenden Reihenfolge ihrer Betriebsfrequenzen angeordnet werden (d. h. f1 < f2), kann eine Signalkomponente mit der höheren Frequenz durch Resonanz höherer Ordnung in der ersten direktionalen Filterschaltung x1, die mit der niedrigeren Frequenz arbeitet, in die direktionale Filterschaltung x1 streuen bzw. lecken. In diesem Fall kann es vorkommen, daß die Signalkomponente mit der höheren Frequenz daran gehindert wird, in der zweiten direktionalen Filterschaltung x2 korrekt extrahiert zu werden, die be nachbart zu der direktionalen Filterschaltung x1 angeordnet ist.

In der in Fig. 11 gezeigten Demultiplexer-Schaltung werden Signale in Resonanzschaltungen c1 und c2 vom Ringtyp gekoppelt und werden dann in die weiteren Übertragungsleitungen 32 und 33 gekoppelt. Diese Signale wandern in eine Richtung auf eine Position zu, bei der das Signal mit dem Antennenelement ver bunden oder gekoppelt wird, und werden nicht in eine Richtung weg von der Position in den Übertragungsleitungen 32 und 33 übertragen.

In der mit der Antenne integrierten Demultiplexer-Platte B, die in den Fig. 8 bis 11 gezeigt ist, ist die Demulti plexer-Schaltung 22 im Inneren der dielektrischen Platte 21 vorgesehen. Die Demultiplexer-Schaltung 22 kann jedoch auch auf einer Oberfläche ausgebildet werden, und zwar auf der gegen überliegenden Seite einer Fläche der dielektrischen Platte 21, wo die Antennenelemente 24 und 25 ausgebildet sind, wie es in Fig. 12 gezeigt ist.

Das heißt, bei der in Fig. 12 gezeigten Konstruktion wird eine Demultiplexer-Schaltung 22 auf jene Oberfläche der dielek trischen Platte 21 aufgebracht, die der Oberfläche gegenüber liegend angeordnet ist, an der die Antennenelemente 24 und 25 ausgebildet sind. Die Schlitzantenne 25 und die Demultiplexer- Schaltung 22 sind miteinander elektromagnetisch gekoppelt durch eine Anordnung, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist. Ferner sind die dielektrische Resonatorantenne und die Demultiplexer-Schaltung 22 miteinander verbunden derart, daß eine Signalübertragung möglich wird durch einen Durchkontaktierungsleiter 26, der die dielektrische Platte 21 durchdringt.

Selbst bei dieser Konstruktion wird eine Erdungsschicht 23 auf eine gemeinsame Oberfläche der dielektrischen Platte 21 und des Antennenelementes 24 aufgebracht. Folglich ist es möglich zu verhindern, daß das Antennenelement 24 und die Demulti plexer-Schaltung 22 miteinander interferieren.

Obgleich bei der mit einer Antenne integrierten Demulti plexer-Platte, die in den Fig. 8 bis 12 gezeigt ist, die Schlitzantenne 25, die in der Erdungsschicht 23 ausgebildet ist, und die dielektrische Resonatorantenne 24, die auf der Erdungsschicht 23 angeordnet ist, an einer Oberfläche der dielektrischen Platte 21 vorgesehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Das Antennenelement kann nur aus einer Schlitzantenne bestehen oder kann nur aus einer dielektrischen Resonatorantenne bestehen. Ferner können eine Schlitzantenne oder eine dielektrische Resonatorantenne und ein weiteres Antennenelement miteinander kombiniert und mit der dielektrischen Platte integriert werden, die den Demultiplexer aufweist.

Gemäß der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer- Platte, die in den Fig. 8 bis 12 gezeigt ist, können die dielektrische Resonatorantenne 24 und die dielektrische Platte 21 miteinander verbunden und integriert werden mittels Kleb stoff oder dergleichen, und zwar über die Erdungsschicht 23. Wenn die dielektrische Platte 21 und die dielektrische Resonatorantenne 24 aus Keramik bestehen, können die dielektrische Resonatorantenne 24 und die dielektrische Platte 21 mit einander durch Simultansintern integriert werden.

Wenn die dielektrische Platte 21 aus Keramik besteht, können die Erdungsschichten 23 und 27 mit der Schlitzantenne 25, die Demultiplexer-Schaltung 22 und der Durchkontaktierungs leiter 26 durch Simultansintern mit der dielektrischen Platte 21 gebildet werden. Das heißt, es wird metallische Paste in einem Muster gedruckt und auf eine Oberfläche einer dielektrischen Platte aufgebracht, die noch nicht gesintert worden ist, um die Erdungsschichten 23 und 27 mit der Schlitzantenne 25 und die Demultiplexer-Schaltung 22 zu bilden. Ferner wird in der dielektrischen Platte, die noch nicht gesintert worden ist, und der dielektrischen Resonatorantenne 24, die noch nicht gesintert worden ist, ein Durchgangsloch ausgebildet und mit leitender Paste gefüllt, um den Durchkontaktierungsleiter 26 zu bilden. Hiernach werden diese Elemente gleichzeitig bzw. simultan gesintert. Der Durchkontaktierungsleiter 26 kann ferner gebildet werden, indem ein Metallstift in der dielektrischen Platte eingebettet wird.

Wenigstens eines von zwei oder mehr Signalen, die durch das Verzweigen mittels der Demultiplexer-Schaltung 22 erhalten werden, kann mit einem Antennenelement verbunden werden und das andere Signal, das durch das Verzweigen erhalten wird, kann ebenso verbunden werden mit einem bekannten externen An tennenelement wie einer Drahtantenne.

Die dielektrische Platte 21 kann gebildet werden aus einem bekannten isolierenden Material wie ein Keramikmaterial, wie Aluminiumoxid, Glaskeramik, Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid; wie ein organisches Isoliermaterial mit organischem Harz wie Epoxyharz; oder wie ein organisch/keramisches Verbund material. Es ist insbesondere wünschenswert, daß die dielektri sche Platte 21 eine Dielektrizitätskonstante von 1 bis 200 be sitzt und dielektrische Verluste (bei einer gemessenen Frequenz von 3 GHz) von nicht mehr als 0,01 aufweist.

Die Erdungsschichten 23 und 27, die die Schlitzantenne 25 enthalten, die Demultiplexer-Schaltung 22, der Durchkontaktie rungsleiter 26 u. s. w. sind gebildet aus einem bekannten leitenden Material wie Kupfer, Silber, Gold, Wolfram oder Molybden.

Obgleich die dielektrische Resonatorantenne 24 aus einem dielektrischen Material derselben Qualität wie jenes der dielektrischen Platte 21 gebildet wird, ist es besonders wünschenswert, ein dielektrisches Material mit geringen dielektrischen Verlusten zu verwenden.

Die in Fig. 11 gezeigte Demultiplexer-Schaltung weist eine Verzweigungscharakteristik auf, die ähnlich jener ist, die in Fig. 7 gezeigt ist.

Fig. 13 ist eine schematische Schnittansicht einer Chip- Antennenkomponente gemäß einer dritten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung, Fig. 14A ist eine schematische perspekti vische Ansicht derselben und Fig. 14B ist eine Ansicht der selben von unten. Die Chip-Antennenkomponente C besitzt eine Struktur, bei der ein Antennenelement 41 und ein Stapel schaltungsabschnitt ("stacked circuit section") 42 miteinander integriert ausgebildet sind. Der Stapelschaltungsabschnitt 42 weist ein Signaleingangsterminal 43 und zwei Signalausgangs terminals 44 und 45 auf. Das Signalausgangsterminal 44 ist elektrisch mit dem Antennenelement 41 verbunden.

In der Chip-Antennenkomponente C besteht das Antennen element 41 aus einer Mikrostreifenantenne, die gebildet ist durch einen Antennenstrahlerleiter bzw. einen abstrahlenden Antennenleiter 47 und eine Erdungsschicht 48. Als Stapel schaltungsabschnitt 42 können verschiedene passive Schaltungen ausgebildet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch eine Demultiplexer-Schaltung gebildet. Eine Streifen leitungsschaltung wird gebildet durch die Erdungsschicht 48 und eine Erdungsschicht 49 und ein Demultiplexer-Schaltungsmuster 46 im Inneren der dielektrischen Platte des Stapelschaltungs abschnittes 42 in der Chip-Antennenkomponente C.

Eine Erdungsschicht 48a ist auf Seitenoberflächen des Antennenelementes 41 und des Stapelschaltungsabschnittes 42 aufgebracht. Die Erdungsschicht 48 und die Erdungsschicht 49 sind mittels der Erdungsschicht 48a elektrisch miteinander ver bunden und auf dem gleichen Potential gehalten.

Wie es sich aus Fig. 14b ergibt, die eine Ansicht der Chip-Komponente C von unten zeigt, sind das Signaleingangs terminal 43 und das eine Signalausgangsterminal 45 in dem Stapelschaltungsabschnitt 42 jeweils als Verbundungspads 43a und 45a in eine Bodenoberfläche des Stapelschaltungsabschnittes 42 eingeführt. Die elektrische Verbindung mit einer weiteren Leiterplatte wird erzielt über die Verbindungspads 43a und 45a. Eine Erdungsschicht 49 ist um die Verbindungspads 43a und 45a herum ausgebildet. Die Erdungsschicht 49 kann im Inneren des Stapelschaltungsabschnittes 42 ausgebildet sein.

Die Muster der Verbindungspads 43a und 45a sind nicht auf das in Fig. 14B gezeigte Muster begrenzt. Beispielsweise können sie eine koplanare Leitungsstruktur besitzen.

Das Antennenelement 41 und der Stapelschaltungsabschnitt 42 sind miteinander durch die oben genannte Konstruktion inte griert, so daß eine Anordnung aus einer Vielzahl von Antennen nicht durch die Struktur eines Demultiplexers begrenzt ist.

Es ist folglich möglich, eine Antennenkomponente bereitzu stellen, die die Notwendigkeit eliminiert, den Demultiplexer immer neu zu konstruieren, selbst wenn man eine Antenne hinzu fügt oder wegnimmt, und die ein hohes Maß an Freiheit hinsicht lich der Konstruktion bzw. des Entwurfs ("design") besitzt. Darüber hinaus ist die Konstruktion günstig für eine Miniaturi sierung.

Obgleich eine bekannte Schaltung als die oben genannte Demultiplexer-Schaltung (ein Multiplexer) 46 verwendet werden kann, ist ein Beispiel eines speziellen Schaltungsmusters der Schaltung in Fig. 15 dargestellt. Die Demultiplexer-Schaltung 46 weist eine direktionale Filterschaltung x, direktionale Koppelschaltungen a und b und eine Resonanzschaltung c vom Ringtyp auf.

In der in Fig. 15 gezeigten Demultiplexer-Schaltung 46 werden zwei Signale f1 und f2 mit unterschiedlichen Frequenzen von einem Port 50 auf der Seite eines Senders aus eingespeist.

Ein Signal f1 wird durch die direktionale Koppelschaltung a aus einer Übertragungsleitung 51 mit einer Frequenz, die durch die direktionale Koppelschaltung a und die Resonanzschaltung c vom Ringtyp in der direktionalen Filterschaltung x bestimmt ist, in die Resonanzschaltung c vom Ringtyp gekoppelt. Das Signal f1 wird ferner aus der Resonanzschaltung c vom Ringtyp durch die andere direktionale Koppelschaltung b, die in Bezug auf die Resonanzschaltung c vom Ringtyp auf der anderen Seite als die direktionale Koppelschaltung a ausgebildet ist, in eine weitere Übertragungsleitung 52 gekoppelt. Das Signal f1 wird an das Ausgangsterminal 44 übertragen, das mit einer Leistungsspeise leitung zum Speisen von Leistung in das Antennenelement 41 ver bunden ist. Das andere Signal f2 wird zu einem zweiten Aus gangsterminal 45 übertragen, nachdem es durch die Übertragungs leitung 51 gewandert ist. Die Demultiplexer-Schaltung arbeitet als ein Multiplexer, wenn die Signalübertragung in der ent gegengesetzten Richtung erfolgt.

Fig. 16 und 17 zeigen eine weitere Ausführungsform. Bei dieser Konstruktion ist ein Antennenelement 41 eine Schlitz antenne, die konstruiert ist durch Ausbilden eines Schlitzes 47 in einer Erdungsschicht 48. Die Schlitzantenne 41 ist elektro magnetisch mit einer Demultiplexer-Schaltung 46 gekoppelt, die im Inneren eines Stapelschaltungsabschnittes 42 ausgebildet ist. In diesem Fall erscheint eines der zwei Ausgangsterminals nicht in Form einer physikalisch deutlichen Gestalt, sondern existiert als ein Port, bei dem ein Signal elektrisch von der Demultiplexer-Schaltung 46 zu dem Antennenelement 41 extrahiert wird.

Die Fig. 18 und 19 zeigen eine weitere Ausführungsform. Bei dieser Konstruktion ist eine dielektrische Resonatorantenne 41 mit einer Oberfläche eines Stapelschaltungsabschnittes 42 verbunden und integriert, der eine Demultiplexer-Schaltung 46 enthält.

Selbst bei jeder der in den Fig. 13 bis 19 gezeigten Formen lassen sich das Antennenelement 41 und der Stapel schaltungsabschnitt 42 miteinander mittels Klebstoffen oder dergleichen verbinden und integrieren. Wenn das Antennenelement 41 und der Stapelschaltungsabschnitt 42 aus Keramik bestehen, können das Antennenelement 41 und der Stapelschaltungsabschnitt 42 auch durch Sintern miteinander integriert werden.

Ein Durchkontaktierungsleiter 44, der als ein Ausgangs terminal zum Anschließen der Schaltung wie der Demultiplexer- Schaltung 46, die in dem Stapelschaltungsabschnitt 42 enthalten ist, und des Antennenelementes 41 miteinander dient, kann ge bildet werden, indem ein Loch mit einem Leiter bzw. elektri schen Leiter gefüllt wird, das in einem dielektrischen Material vorgesehen ist, das einen Bestandteil des Antennenelementes 41 und des Stapelschaltungsabschnittes 42 bildet, oder durch Ein betten eines Metallstiftes in das Loch. Wenn das Dielektrikum Keramik ist, können die Erdungsschichten 48 und 49 und die Demultiplexer-Schaltung 46 an dem Antennenelement 41 gebildet werden durch Simultansintern, nachdem eine metallische Paste aufgebracht und das Durchgangsloch mit der metallischen Paste gefüllt ist.

Eine Schaltung wie eine Leistungsverteilungsschaltung oder eine Phasenschiebeschaltung kann ebenfalls als eine Schaltung verwendet werden, die im Inneren des Stapelschaltungs abschnittes 42 ausgebildet ist. Folglich ist es möglich, eine Chip-Antennenkomponente mit kleinen Abmessungen bereitzu stellen, die sich leicht handhaben läßt, beispielsweise zum Zwecke des Ausbildens einer Array-Antenne, die mit einer ein zelnen Frequenz arbeitet.

Das Antennenelement 41 und der Stapelschaltungsabschnitt 42 können gebildet werden aus einem bekannten Isoliermaterial, z. B. ein Keramikmaterial wie Aluminiumoxid, Glas, Glaskeramik oder Aluminiumnitrid; einem organischen isolierenden Material mit organischem Harz wie Epoxyharz; oder einem organisch/keramischen Verbundmaterial. Das Antennenelement 41, die Erdungsschichten 48 und 49, das Eingangsterminal 43, die Ausgangsterminals 44 und 45, die Demultiplexer-Schaltung 46 u. s. w. können gebildet werden aus einem bekannten leitenden Material wie Kupfer, Silber, Gold, Wolfram oder Molybden.

Obgleich das Antennenelement 41 und der Stapelschaltungs abschnitt 42 aus demselben dielektrischen Material gebildet sein können, kann ein dielektrisches Material mit einer geeig neten Dielektrizitätskonstante geeignet ausgewählt werden, unter Berücksichtigung einer zu verwendenden Frequenz, Miniati sierungsanforderungen, Verarbeitungspräzision, Abstrahlungs effizienz, u. s. w.

Der Stapelschaltungsabschnitt 42 weist inhärent eine passive Schaltung auf. Beispiele derartiger passiver Schal tungen beinhalten eine Leistungsverteilungsschaltung und eine Phasenschiebeschaltung zusätzlich zu der oben genannten Demultiplexer-Schaltung und/oder dem Multiplexer. Die passive Schaltung kann gebildet sein aus einer Kombination von einer oder zwei oder mehreren derartiger Schaltungen.

Die Chip-Antennenkomponente gemäß der vorliegenden Aus führungsform weist ein Eingangsterminal und ein Ausgangs terminal auf. Demgemäß kann eine solche Komponente durch Löt zinn oder dergleichen an einer Oberfläche einer vorbestimmten Leiterplatte montiert werden. Folglich kann eine Antennen komponente mit einer Demultiplexer-Schaltung an vorbestimmten Positionen beliebiger Leiterplatten montiert werden, wodurch es beispielsweise ermöglicht wird, den Freiheitsgrad bei der Schaltungskonstruktion bzw. dem Schaltungsentwurf weiter zu er höhen.

Obgleich die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt worden ist, versteht sich, daß dies lediglich der Darstellung und der Angabe von Beispielen dient und keines wegs einschränkend sein soll, wobei der Schutzbereich der vor liegenden Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt sein soll.

Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 11-301708, eingereicht beim Japanischen Patentamt am 22. Oktober 1999, der japanischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 2000-072747, die am 15. März 2000 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde, und auf der japanischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 2000-130988, die am 28. April 2000 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldungen soll vorliegend durch Bezugnahme enthalten sein.

Claims

1. Mit einer Hochfrequenzschaltung integrierte Antennen komponente, die aufweist:

- eine dielektrische Platte (4; 21), an deren Oberfläche oder in deren innerem Teil eine Hoch frequenzschaltung (5; 22; 46) ausgebildet ist;
- eine Erdungsschicht (8; 23; 48), die an einer Ober fläche der dielektrischen Platte (4; 21) ausgebildet ist, dort, wo die Hochfrequenzschaltung (5; 22; 46) nicht ausgebildet ist;
- ein Antennenelement (2; 24; 25; 47; 47'; 41'), das in oder an der Erdungsschicht (8; 23; 48) bereitge stellt ist; und
- Koppelmittel (7; 26; 44) zum Koppeln des Antennenelementes (2; 24; 25; 47; 47'; 41') mit der Hochfrequenzschaltung (5; 22; 46), um eine Signalübertragung zwischen diesen zu ermöglichen.

2. Antennenkomponente nach Anspruch 1, wobei die Hochfrequenzschaltung (5; 22; 46) eine Demultiplexer- Schaltung (5; 22; 46) und oder einen Multiplexer aufweist.

3. Antennenkomponente nach Anspruch 2, wobei die Demultiplexer-Schaltung (5; 22; 46) und/oder der Multiplexer eine direktionale Koppelschaltung (a; b) und eine Resonanzschaltung (c) vom Ringtyp aufweist.

4. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Antennenelement (2; 47), das an der Erdungsschicht vorgesehen ist, ein ebenes Antennenelement (2; 47) auf weist.

5. Antennenkomponente nach Anspruch 4, wobei das ebene Antennenelement (2; 47) eine Mikrostreifen antenne (2; 47) aufweist.

6. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hochfrequenzschaltung (5; 22; 46) eine Demultiplexer- Schaltung (5; 22; 46) aufweist, die eine direktionale Filterschaltung mit einer direktionalen Koppelschaltung (a; b) und einer Resonanzschaltung (c) vom Ringtyp ent hält.

7. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Hochfrequenzschaltung (5; 22; 46) eine Demultiplexer- Schaltung (5; 22; 46) aufweist, die eine Vielzahl von direktionalen Filterschaltungen enthält, die sich hin sichtlich ihrer Betriebsfrequenzen (f1, f2) unterscheiden.

8. Antennenkomponente nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von direktionalen Filterschaltungen ausgehend von einer Seite (10; 30; 50) der Leistungseinspeisung in absteigender Reihenfolge ihrer Betriebsfrequenzen (f1, f2) angeordnet sind.

9. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Antennenplatte (3; 41), die an einer Oberfläche einer dielektrischen Platte (1; 21) das Antennenelement (2; 47) aufweist, einstückig an der Erdungsschicht (8; 48) festge legt ist.

10. Antennenkomponente nach Anspruch 9, wobei die Erdungsschicht (8; 48) an einer von folgenden Ober flächen ausgebildet ist, nämlich einer Oberfläche der Antennenplatte (3; 41) oder an einer Antennenmontage oberfläche der dielektrischen Platte (4; 21), die mit der Hochfrequenzschaltung (5; 46) versehen ist.

11. Antennenkomponente nach Anspruch 9, wobei die Antennenplatte (3; 41) und die dielektrische Platte (1; 21), die mit der Hochfrequenzschaltung (5; 22; 46) versehen ist, jeweils Erdungsschichten (8, 9; 48, 49) aufweisen und wobei die Erdungsschichten elektrisch miteinander verbunden sind.

12. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wo bei
die dielektrische Platte (1) in der Antennenplatte (3) und
die dielektrische Platte (4), die mit der Hochfrequenz schaltung versehen ist, miteinander integriert sind, und
wobei ein Antennenelement (2; 47) an einer Oberfläche der integrierten dielektrischen Platten (1, 4; 21) ausgebildet ist.

13. Antennenkomponente nach Anspruch 12, wobei eine Vielzahl von Antennenelementen (2; 47), die sich hin sichtlich der zu verwendenden Frequenzen voneinander unterscheiden, an der Oberfläche der integrierten dielek trischen Platten (1) ausgebildet ist.

14. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wo bei die Vielzahl von Antennenelementen (2; 24; 47), die sich hinsichtlich der zu verwendenden Frequenzen voneinander unterscheiden, an der Erdungsschicht (8; 23; 48) vorge sehen ist.

15. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wo bei die Vielzahl von Antennenplatten (3; 41), die jeweils mit den Antennenelementen (2; 47) versehen sind, die sich hin sichtlich der zu verwendenden Frequenzen voneinander unterscheiden, einstückig an der Erdungsschicht (8; 48) festgelegt sind.

16. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wo bei das Antennenelement (24; 41'), das an der Erdungsschicht vorgesehen ist, eine dielektrische Resonatorantenne (24; 41') aufweist, die an der Erdungsschicht angeordnet ist.

17. Antennenkomponente nach Anspruch 16, wobei die Koppelmittel einen Durchkontaktierungsleiter (26; 44) aufweisen, der die dielektrische Platte (21) ausgehend von der Hochfrequenzschaltung (22; 46) aus durchdringt und sich in die dielektrische Resonatorantenne (24; 41') hinein erstreckt.

18. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wo bei das Antennenelement (25; 47') ein Antennenelement (25; 47') aufweist, das in der Erdungsschicht (23; 48) ausge bildet ist.

19. Antennenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wo bei das Antennenelement (25; 47'), das in der Erdungsschicht vorgesehen ist, eine Schlitzantenne (25; 47') aufweist.

20. Antennenkomponente nach Anspruch 19, wobei die Koppelmittel Mittel zum elektromagnetischen Koppeln der Schlitzantenne (25; 47') und der Hochfrequenzschaltung (22; 46) aufweisen.

21. Chip-Antennenkomponente mit:
wenigstens einem Antennenelement (41); und
einem Stapelschaltungsabschnitt (42), der mit dem An tennenelement (41) integriert ist und wenigstens ein Signaleingangsterminal (43) und zwei oder mehr Signal ausgangsterminals (44, 45) aufweist, wobei wenigstens eines der Signalausgangsterminals (44, 45) mit dem An tennenelement (41) verbunden ist.

22. Chip-Antennenkomponente nach Anspruch 21, wobei eine Demultiplexer-Schaltung (46) und/oder ein Multiplexer in dem Stapelschaltungsabschnitt (42) ausgebildet ist.

23. Chip-Antennenkomponente nach Anspruch 22, wobei die Demultiplexer-Schaltung (46) und/oder der Multiplexer eine direktionale Koppelschaltung (a, b) und eine Resonanzschaltung (c) vom Ringtyp aufweist.

24. Chip-Antennenkomponente nach Anspruch 21, wobei das Antennenelement (41) eine ebene Antenne (41) ist.

25. Chip-Antennenkomponente nach Anspruch 24, wobei die ebene Antenne (41) eine Mikrostreifenantenne (47, 48) aufweist.