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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell eine Demultiplexer-Platte
vom Typ mit integrierter Antenne, die als eine Kommunikationsantenne
verwendet wird.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Der
aktuelle Trend bei der Konstruktion von Funkkommunikationsbauteilen
geht dahin, Bauteile bereitzustellen, die einer Vielzahl von unterschiedlichen
Kommunikationssystemen gewachsen sind. Bei einem derartigen Kommunikationsbauteil
sind Komponenten für
die Funkkommunikation erforderlich, die in der Lage sind, eine Vielzahl
von Signalen in unterschiedlichen Frequenzbändern, die den unterschiedlichen
Kommunikationssystemen entsprechen, zu senden und zu empfangen.
Um das Kommunikationsbauteil insgesamt klein und leichtgewichtig
zu halten, ist es erforderlich, daß jede der Komponenten multifunktional
ausgebildet und klein und leichtgewichtig ist.
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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 jedoch
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.
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In
dem Funkkommunikationsbauteil mit individuellen Antennen für eine Vielzahl
von Kommunikationssystemen ist eine Vielzahl von Leistungsspeiseleitungen
für jeweilige Übertragungssignale
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.
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Eine
Schaltung, wie sie in den 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.
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Bei
der in 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.
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Bei
der in 21 gezeigten Schaltung ist eine
einzelne Übertragungsleitung 86, über die
eine Vielzahl von Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen übertragen
wird, mit einem Demultiplexer 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.
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Bei
der in 20 gezeigten Schaltung wird jedoch
Signalleistung verschwendet, da die Leistung aufgeteilt wird.
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Die
in 21 gezeigte Schaltung ist andererseits vorteilhaft
dahingehend, daß die
Signalleistung nicht verschwendet wird. Bei einer tatsächlichen Struktur
der in 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.
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Ein
Beispiel für
eine derartige Antenne findet sich etwa in der Druckschrift
DE 2403474 A .
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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
entsprechend 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.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Demultiplexer-Platte
vom Typ mit integrierter Antenne anzugeben, die miniaturisiert werden
kann, indem eine Antenne und eine Demultiplexer-Schaltung einstückig bzw.
integral miteinander ausgebildet werden, wobei verhindert wird,
daß die Antenne
und die Demultiplexer-Platte miteinander interferieren.
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Die
Erfinder haben als Ergebnis verschiedenster Betrachtungen 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 Demultiplexer-Schaltung ausgebildet wird.
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Die
Erfinder haben herausgefunden, daß dieselbe Aufgabe gelöst wird,
indem dann, wenn ein Antennenelement ein Schlitzantenne 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
Signalübertragung
zu der Demultiplexer-Schaltung ermöglicht ist.
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Die
mit einer Antenne integrierte Demultiplexer-Platte gemäß der vorliegenden
Erfindung ist insbesondere so konstruiert, 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 dielektrischen 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.
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Bei
der oben genannten Konstruktion ist es wünschenswert, wenn die Demultiplexer-Schaltung eine
direktionale Filterschaltung 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 hinsichtlich der Betriebsfrequenzen
unterscheiden, so daß sie
einer Vielzahl von unterschiedlichen, zu verwendenden Frequenzen
entsprechen, und wenn die Vielzahl von direktionalen Filterschaltungen
in absteigender Reihenfolge der Betriebsfrequenzen ausgehend von
der Seite der Leistungseinspeisung aus angeordnet sind.
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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 geeignet, das auf der Erdungsschicht angeordnet
ist. Es ist wünschenswert, wenn
die Signalübertragung
zu der Demultiplexer-Schaltung
erfolgt, indem ein Durchkontaktierungsleiter vorgesehen 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 verbunden wird.
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Eine
Antennenplatte bzw. -leiterplatte, die mit dem Antennenelement auf
einer dielektrischen Platte vorgesehen ist, kann einstückig an
der Demultiplexer-Platte montiert sein.
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In
diesem Fall kann eine Erdungsschicht an einer von folgenden Flächen vorgesehen
sein, und zwar eine Fläche
der Antennenplatte oder eine Antennenmontagefläche der Demultiplexer-Platte.
Alternativ hierzu können
die Antennenplatte und die Demultiplexer-Platte jeweils Erdungsschichten
aufweisen und die Erdungsschichten können elektrisch miteinander
verbunden sein.
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In
der Antennenplatte kann auch eine Vielzahl von Antennenelementen,
die sich hinsichtlich ihrer Betriebsfrequenzen unterscheiden, an
einer der Oberflächen
der dielektrischen Platte vorgesehen sein. Ferner kann eine Vielzahl
von Antennenplatten, die jeweils mit den Antennenelementen versehen sind,
die sich hinsichtlich der Betriebsfrequenzen unterscheiden, einstückig an
einer Oberfläche
der Demultiplexer-Platte montiert sein.
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Eine
Chip-Antennenkomponente gemäß der vorliegenden
Erfindung wird konstruiert, indem ein Antennenelement und ein Stapelschaltungsabschnitt,
der wenigstens ein Signaleingangsterminal und zwei oder mehr Signalausgangsterminals
aufweist, einstückig
miteinander ausgebildet werden und in dem wenigstens eines der Signalausgangsterminals
mit dem Antennenelement verbunden wird.
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Bei
dieser Konstruktion ist es möglich,
eine Chip-Antennenkomponente kleiner Größe bereitzustellen, die eine
kleine Montagefläche
und einen großen
Freiheitsgrad hinsichtlich der Antennenanordnung aufweist und leicht Änderungen
im Design bezüglich
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.
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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 Multiplexer jeweils direktionale
Filterschaltungen aufweisen, die jeweils eine direktionale Koppelschaltung
und eine Resonanzschaltung vom Ringtyp aufweisen. Es ist wünschenswert,
wenn das Antennenelement eine ebene Antenne wie eine Mikrostreifenantenne
ist.
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Die
oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine schematische Schnittansicht einer mit einer Antenne integrierten
Demultiplexer-Platte gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische perspektivische Ansicht der mit einer Antenne
integrierten Demultiplexer-Platte, die in 1 gezeigt
ist;
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3 ist
eine Darstellung eines Musters (Pattern) zum Erläutern einer Demultiplexer-Schaltung
in der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die
in 1 gezeigt ist;
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4 ist
eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines modifizierten Beispiels
der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte;
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5 ist
eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines weiteren modifizierten
Beispiels der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte;
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6 ist
eine schematische perspektivische Ansicht der mit einer Antenne
integrierten Demultiplexer-Platte, die in 5 gezeigt
ist;
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7 zeigt
die Ergebnisse der Bewertung und Analysierung des Verzweigens durch
die Demultiplexer-Schaltung, die in 3 gezeigt
ist;
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8 ist
eine schematische Schnittansicht einer mit einer Antenne integrierten
Demultiplexer-Platte gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine schematische perspektivische Ansicht der mit einer Antenne
integrierten Demultiplexer-Platte, die in 8 gezeigt
ist;
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10 ist
eine Draufsicht zum Erläutern
einer Koppelstruktur einer Schlitzantenne und einer Demultiplexer-Schaltung
in der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die
in 8 gezeigt ist;
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11 ist
eine Ansicht eines Musters zum Erläutern einer Demultiplexer-Schaltung
in der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die
in 8 gezeigt ist;
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12 ist
eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines modifizierten Beispiels
einer mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte;
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13 ist
eine schematische Schnittansicht einer Chip-Antennenkomponente gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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14A ist eine schematische perspektivische Ansicht
der in 13 gezeigten Chip-Antennekomponente
und
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14B ist eine Ansicht derselben von unten;
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15 ist
eine Ansicht eines Musters zum Erläutern einer Demultiplexer-Schaltung
in der Chip-Antennenkomponente, die in 13 gezeigt ist;
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16 ist
eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines modifizierten Beispiels
der Chip-Antennenkomponente, die in 13 gezeigt ist;
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17 ist
eine schematische perspektivische Ansicht der Chip-Antennenkomponente,
die in 16 gezeigt ist;
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18 ist
eine schematische Schnittansicht zum Erläutern eines weiteren modifizierten
Beispiels der Chip-Antennenkomponente;
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19 ist
eine schematische perspektivische Ansicht der Chip-Antennenkomponente,
die in 18 gezeigt ist;
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20 ist
eine konzeptionelle Ansicht einer Schaltung mit einer Antenne und
einer Demultiplexer-Schaltung gemäß dem Stand der Technik;
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21 ist
eine konzeptionelle Ansicht einer weiteren Schaltung mit einer Antenne
und einer Demultiplexer-Schaltung
gemäß dem Stand
der Technik.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine schematische Schnittansicht (ein Querschnitt entlang der Linie
I-I in 2) einer mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte
A gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und 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 Antennenplatten 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 jeweiligen 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 verbunden 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 Durchkontaktierungsleitern 7a und 7b,
die in den dielektrischen Platten 1a und 1b und
der dielektrischen Platte 4 vorgesehen sind.
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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 Durch-kontaktierungsleiter 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.
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Bei
den Antennenplatten 3a und 3b bilden die Antennenelemente 2a und 2b und
die Erdungsschicht 8 eine Mikrostreifenantenne. Ferner
ist eine Erdungsschicht 9 auf die andere Oberfläche der
dielektrischen Platte 4 aufgebracht. Die Erdungsschichten 8 und 9 und
die Demultiplexer-Schaltung 5 bilden eine Schaltung aus
einer Streifenleitung bzw. eine Streifenleitungsschaltung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Antennenplatten 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 Leistungsspeiseleitung durch einen Demultiplexer
gebildet wird, wie es in 21 gezeigt
ist, läßt sich
darüber
hinaus die Länge
der Leistungsspeiseleitung zwischen dem Demultiplexer und der Antenne,
d. h. der Durchkontaktierungsleiter 7a und 7b verringern.
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 verschlechtert
werden durch die Interferenz von elektromagnetischen Feldern, die
von den Antennenelementen 2a, 2b bzw. der Demultiplexer-Schaltung 5 abgestrahlt
werden.
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Obgleich
als Demultiplexer-Schaltung 5 eine bekannte Schaltung verwendet
werden kann, ist ein Beispiel eines spezifischen bzw. speziellen
Schaltungsmusters der Schaltung in 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 Resonanzschaltung 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 3 zwei direktionale Filterschaltungen x1 und x2
vorgesehen.
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In
der in 3 gezeigten Demultiplexer-Schaltung 5 werden
von einem Port 10 auf der Seite eines Senders/Empfängers zwei
Signale f1 und f2 mit unterschiedlichen Frequenzen eingespeist.
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 Übertragungsleitung 12 gekoppelt,
wobei die direktionale Koppelschaltung b1 auf der gegenüberliegenden
Seite der direktionalen Koppelschaltung 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.
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Das
andere Signal f2 wird durch die direktionale Koppelschaltung 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 direktionale
Koppelschaltung a2 und die Resonanzschaltung c2 vom Ringtyp in der
direktionalen Filterschaltung x2 benachbart zu der direktionalen
Filterschaltung x1. Das Signal f2 wird mittels der weiteren direktionalen Koppelschaltung
b2 aus der Resonanzschaltung 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.
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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 beispielsweise ein Dämpfungsglied
oder dergleichen am Abschlußende
der Übertragungsleitung 11 vorgesehen,
um die Frequenzkomponente zu dämpfen.
Ein drittes Signal kann in der Frequenzkomponente jenes Signals
enthalten sein, das von den zwei direktionalen Filterschaltungen
x1 und x2 nicht abgezweigt worden ist. In diesem Fall kann das Abschlußende der Übertragungsleitung 11 mit
einem dritten Antennenelement (nicht gezeigt) verbunden sein.
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Wenn
das aus dem Port 10 eingegebene Signal drei oder mehr Signale
mit unterschiedlichen Frequenzen enthält, können direktionale Filterschaltungen,
deren Anzahl der Anzahl der Signale entspricht, entlang der Übertragungsleitung 11 vorgesehen
sein, um die Signale abzuzweigen, wie es in 3 gezeigt
ist.
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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 3 gilt
f1 > f2. Der Grund
hierfür
liegt darin, daß dann,
wenn die direktionalen Filterschaltungen in aufsteigender 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 direktionalen
Filterschaltung x2 extrahiert zu werden, die benachbart zu der ersten
direktionalen Filterschaltung x1 angeordnet ist.
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In
der Demultiplexer-Schaltung 5, die in 3 gezeigt
ist, werden Signale in die Resonanzschaltungen c1 und c2 vom Ringtyp
gekoppelt und dann in die weiteren Übertragungsleitungen 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 Übertragungsleitungen 12 und 13 nicht
in eine Richtung weg von den Durchkontaktierungsleitern 7a und 7b übertragen.
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In
der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte A, die in
den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Demultiplexer-Schaltung 5 im
Inneren der dielektrischen Platte 4 vorgesehen. Erfindungsgemäß kann die
Demultiplexer-Schaltung 5 jedoch auch auf einer Oberfläche auf
der gegenüberliegenden.
Seite einer Verbindungs- bzw. gemeinsamen Oberfläche der dielektrischen Platte 4 mit
der Antennenplatte 3 (3a, 3b) der dielektrischen
Platte 4 ausgebildet sein.
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Insbesondere
kann die Demultiplexer-Schaltung 5 auf die Oberfläche an der
gegenüberliegenden Seite
der Verbindungsoberfläche
der dielektrischen Platte 4 mit der Antennenplatte 3 (3a, 3b)
aufgebracht sein, wie es in 4 gezeigt
ist. Die Antennenelemente 2 (2a, 2b)
und die Demultiplexer-Schaltung 5 sind elektrisch miteinander
verbunden mittels der Durchkontaktierungsleitung 7 (7a, 7b),
die die dielektrische Platte 1 und die dielektrische Platte 4 durchdringen.
Ferner ist die Erdungsschicht 8 auf der Verbindungsoberfläche der
Demultiplexer-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
interferieren.
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Obgleich
die Vielzahl von Antennenplatten 3 (3a, 3b)
bei der Konstruktion, die in den 1 bis 4 gezeigt
ist, einstückig
auf der Oberfläche
der Demultiplexer-Platte 6 ausgebildet sind, kann die Vielzahl
von Antennenelementen 2 (2a, 2b) auch
auf einer Oberfläche
einer dielektrischen Platte 1 ausgebildet sein, wie es
in einer schematischen Schnittansicht in 5 und einer
schematischen perspektivischen Ansicht in 6 gezeigt
ist.
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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 Antennenplatte 3 und die Demultiplexer-Platte 6 miteinander
durch Sintern integriert werden.
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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 Durchkontaktierungsleiter 7 kann ebenfalls gebildet
werden, indem ein Metallstift in die dielektrischen Platten 1 und 4 eingebettet
wird. Wenn die dielektrische Platte aus Keramik zusammengesetzt
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 gefüllt, um
die Durchkontaktierungsleiter 7 (7a, 7b)
zu bilden. In diesem Zustand wird die dielektrische Platte gesintert.
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Ein
Verfahren zum Speisen von Leistung aus der Demultiplexer-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 elektromagnetisch mit den Übertragungsleitungen 12 und 13 in
der Demultiplexer-Schaltung 5 zu koppeln.
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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 Antennenelement
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 externen Antennenelement verbunden werden, wie eine Drahtantenne.
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Die
dielektrischen Platten 1 und 4 können aus
einem bekannten isolierenden Material gebildet werden, beispielsweise
aus einem keramischen Material wie Aluminiumoxid, Glas, Glaskeramik
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.
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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 verwendenden Frequenz, dem Miniaturisierungsanspruch, der
Verarbeitungspräzision
und der Strahlungseffizienz ausgewählt werden.
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Das
Ergebnis der Beurteilung und Analysierung der Verzweigungscharakteristika
der in Bezug auf 3 beschriebenen Demultiplexer-Schaltung 5 sind
in 7 gezeigt. Bei der Beurteilung ist eine in 3 gezeigte
Schaltung, zusammengesetzt aus Kupfer, in der dielektrischen Platte 4 mit
einer Dielektrizitätskonstante
von 4,9 ausgebildet. Wie es sich aus 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.
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8 ist
eine schematische Schnittansicht (ein Querschnitt entlang einer
Linie VIII-VIII in 9) einer mit einer Antenne integrierten
Demultiplexer-Platte B gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung und 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 Erdungsschicht 23 ausgebildet.
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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 Durchkontaktierungsleiter 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 Durchkontaktierungsleiter 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.
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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 Resonanzfrequenz.
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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 ausgebildet,
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.
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Genauer
gesagt sind das Schlitzloch 23b in der Erdungsschicht 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 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 Übertragungsleitung 32 ist,
M1 die Wellenlänge
eines Signals in der Übertragungsleitung 32 ist
und 142 die Wellenlänge
M2 eines Signals in dem Schlitzloch 23b ist, dann sind
typischerweise die Beziehungen 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.
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In
der in 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.
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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
ausgebildet werden. Darüber
hinaus, wenn eine Schaltung zum Einspeisen von Leistung in eine Vielzahl
von Antennen aus einer Leistungsspeiseleitung über einen Demultiplexer gebildet
wird, wie es in 21 gezeigt ist, kann die Länge des
Durchkontaktierungsleiters 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 reduzieren.
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Ferner
ist die Erdungsschicht 23 zwischen dem dielektrischen Resonatorantennenelement 24 und
der Demultiplexer-Schaltung 22 angeordnet,
wodurch verhindert wird, daß sich
die Charakteristika der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-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.
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Obgleich
als Demultiplexer-Schaltung 22 eine bekannte Schaltung
verwendet werden kann, ist ein Beispiel eines speziellen Schaltungsmusters
der Schaltung in 11 dargestellt. 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 11 zwei direktionale Filterschaltungen
x1 und x2 vorgesehen.
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In
der in 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 Koppelschaltung 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.
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Das
andere Signal f2 wird mittels der direktionalen Koppelschaltung
a2 in die Resonanzschaltung c2 vom Ringtyp gekoppelt, 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, wobei das Einkoppeln in die Resonanzschaltung
c2 erfolgt, nachdem das weitere Signal f2 durch die Übertragungsleitung 31 gewandert
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.
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Eine
Frequenzkomponente eines Signals, die durch die zwei direktionalen
Filterschaltungen x1 und x2 nicht abgezweigt worden ist, wandert
durch die Übertragungsleitung 31.
Wenn die Frequenzkomponente eine nicht notwendige Komponente wie
eine höherharmonische
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 Frequenzkomponente zu dämpfen. Ein
drittes Signal kann in der Frequenzkomponente des Signals enthalten
sein, die von den zwei direktionalen Filterschaltungen x1 und x2
nicht abgezweigt worden ist. In diesem Fall kann ein Abschlußende der Übertragungsleitung 31 mit
einem dritten Antennenelement (nicht gezeigt) verbunden werden.
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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 Übertragungsleitung 31 vorgesehen
werden, um das Signal zu verzweigen, wie es in 11 gezeigt
ist.
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In
der Demultiplexer-Schaltung 22 ist es wünschenswert, daß die Vielzahl
von direktionalen Filterschaltungen x1 und x2 in der absteigenden
Reihenfolge ihrer Betriebsfrequenzen, ausgehend 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 direktio nalen Filterschaltung
x2 korrekt extrahiert zu werden, die benachbart zu der direktionalen
Filterschaltung x1 angeordnet ist.
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In
der in 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 verbunden oder gekoppelt
wird, und werden nicht in eine Richtung weg von der Position in
den Übertragungsleitungen 32 und 33 übertragen.
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In
der mit der Antenne integrierten Demultiplexer-Platte B, die in
den 8 bis 11 gezeigt ist, ist die Demultiplexer-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 gegenüberliegenden Seite einer Fläche der
dielektrischen Platte 21, wo die Antennenelemente 24 und 25 ausgebildet
sind, wie es in 12 gezeigt ist.
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Das
heißt,
bei der in 12 gezeigten Konstruktion wird
eine Demultiplexer-Schaltung 22 auf jene Oberfläche der
dielektrischen Platte 21 aufgebracht, die der Oberfläche gegenüberliegend
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 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.
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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 Demultiplexer-Schaltung 22 miteinander
interferieren.
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Obgleich
bei der mit einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die
in den 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.
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Gemäß der mit
einer Antenne integrierten Demultiplexer-Platte, die in den 8 bis 12 gezeigt
ist, können
die dielektrische Resonatorantenne 24 und die dielektrische
Platte 21 miteinander verbunden und integriert werden mittels
Klebstoff oder dergleichen, und zwar über die Erdungsschicht 23. Wenn
die dielektrische Platte 21 und die dielektrische Resonatorantenne 24 aus
Keramik bestehen, können
die dielektri sche Resonatorantenne 24 und die dielektrische
Platte 21 miteinander durch Simultansintern integriert
werden.
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Wenn
die dielektrische Platte 21 aus Keramik besteht, können die
Erdungsschichten 23 und 27 mit der Schlitzantenne 25,
die Demultiplexer-Schaltung 22 und der Durchkontaktierungsleiter 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.
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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 Antennenelement wie einer Drahtantenne.
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Die
dielektrische Platte 21 kann gebildet werden aus einem
bekannten isolierenden Material wie ein Keramikmaterial, wie Aluminiumoxid,
Glaskeramik, Siliziumnitrid oder Aluminium nitrid; wie ein organisches
Isoliermaterial mit organischem Harz wie Epoxyharz; oder wie ein
organisch/keramisches Verbundmaterial. Es ist insbesondere wünschenswert, daß die dielektrische
Platte 21 eine Dielektrizitätskonstante von 1 bis 200 besitzt
und dielektrische Verluste (bei einer gemessenen Frequenz von 3
GHz) von nicht mehr als 0,01 aufweist.
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Die
Erdungsschichten 23 und 27, die die Schlitzantenne 25 enthalten,
die Demultiplexer-Schaltung 22, der Durchkontaktierungsleiter 26 u.s.w.
sind gebildet aus einem bekannten leitenden Material wie Kupfer,
Silber, Gold, Wolfram oder Molybden.
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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.
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Die
in 11 gezeigte Demultiplexer-Schaltung weist eine
Verzweigungscharakteristik auf, die ähnlich jener ist, die in 7 gezeigt
ist.
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13 ist
eine schematische Schnittansicht einer Chip-Antennenkomponente gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, 14A ist
eine schematische perspektivische Ansicht derselben und 14B ist eine Ansicht derselben von unten. Die
Chip-Antennenkomponente C besitzt eine Struktur, bei der ein Antennenelement 41 und
ein Stapelschaltungsabschnitt (”stacked
circuit section”) 42 miteinander
integriert ausgebildet sind. Der Stapelschaltungsabschnitt 42 weist
ein Signaleingangsterminal 43 und zwei Signalausgangsterminals 44 und 45 auf.
Das Signalausgangsterminal 44 ist elektrisch mit dem Antennenelement 41 verbunden.
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In
der Chip-Antennenkomponente C besteht das Antennenelement 41 aus
einer Mikrostreifenantenne, die gebildet ist durch einen Antennenstrahlerleiter
bzw. einen abstrahlenden Antennenleiter 47 und eine Erdungsschicht 48.
Als Stapelschaltungsabschnitt 42 können verschiedene passive Schaltungen
ausgebildet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch eine
Demultiplexer-Schaltung gebildet. Eine Streifenleitungsschaltung
wird gebildet durch die Erdungsschicht 48 und eine Erdungsschicht 49 und
ein Demultiplexer-Schaltungsmuster 46 im Inneren der dielektrischen
Platte des Stapelschaltungsabschnittes 42 in der Chip-Antennenkomponente
C.
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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 verbunden und auf dem gleichen Potential gehalten.
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Wie
es sich aus 14b ergibt, die eine Ansicht
der Chip-Komponente C von unten zeigt, sind das Signaleingangsterminal 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.
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Die
Muster der Verbindungspads 43a und 45a sind nicht
auf das in 14B gezeigte Muster begrenzt.
Beispielsweise können
sie eine koplanare Leitungsstruktur besitzen.
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Das
Antennenelement 41 und der Stapelschaltungsabschnitt 42 sind
miteinander durch die oben genannte Konstruktion integriert, so
daß eine Anordnung
aus einer Vielzahl von Antennen nicht durch die Struktur eines Demultiplexers
begrenzt ist.
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Es
ist folglich möglich,
eine Antennenkomponente bereitzustellen, die die Notwendigkeit eliminiert,
den Demultiplexer immer neu zu konstruieren, selbst wenn man eine
Antenne hinzufügt
oder wegnimmt, und die ein hohes Maß an Freiheit hinsichtlich der
Konstruktion bzw. des Entwurfs (”design”) besitzt. Darüber hinaus
ist die Konstruktion günstig
für eine Miniaturisierung.
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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 15 dargestellt.
Die Demultiplexer-Schaltung 46 weist eine direktionale
Filterschaltung x, direktionale Koppelschaltungen a und b und eine
Resonanzschaltung c vom Ringtyp auf.
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In
der in 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 Leistungsspeiseleitung zum Speisen von Leistung in
das Antennenelement 41 verbunden ist. Das andere Signal
f2 wird zu einem zweiten Ausgangsterminal 45 übertragen,
nachdem es durch die Übertragungsleitung 51 gewandert
ist. Die Demultiplexer-Schaltung arbeitet als ein Multiplexer, wenn
die Signalübertragung
in der entgegengesetzten Richtung erfolgt.
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16 und 17 zeigen
eine weitere Ausführungsform.
Bei dieser Konstruktion ist ein Antennenelement 41 eine
Schlitzantenne, die konstruiert ist durch Ausbilden eines Schlitzes 47 in
einer Erdungsschicht 48. Die Schlitzantenne 41 ist
elektromagnetisch 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.
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Die 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.
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Selbst
bei jeder der in den 13 bis 19 gezeigten
Formen lassen sich das Antennenelement 41 und der Stapelschaltungsabschnitt 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.
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Ein
Durchkontaktierungsleiter 44, der als ein Ausgangsterminal
zum Anschließen
der Schaltung wie der Demultiplexer-Schaltung 46, die in dem Stapelschaltungsabschnitt 42 enthalten
ist, und des Antennenelementes 41 miteinander dient, kann
gebildet werden, indem ein Loch mit einem Leiter bzw. elektrischen
Leiter gefüllt
wird, das in einem dielektrischen Material vorgesehen ist, das einen
Bestandteil des Antennenelementes 41 und des Stapelschaltungsabschnittes 42 bildet,
oder durch Einbetten 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.
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Eine
Schaltung wie eine Leistungsverteilungsschaltung oder eine Phasenschiebeschaltung kann
ebenfalls als eine Schaltung verwendet werden, die im Inneren des
Stapelschaltungsabschnittes 42 ausgebildet ist. Folglich
ist es möglich,
eine Chip-Antennenkomponente mit kleinen Abmessungen bereitzustellen,
die sich leicht handhaben läßt, beispielsweise
zum Zwecke des Ausbildens einer Array-Antenne, die mit einer einzelnen
Frequenz arbeitet.
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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.
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Obgleich
das Antennenelement 41 und der Stapelschaltungsabschnitt 42 aus
demselben dielektrischen Material gebildet sein können, kann
ein dielektrisches Material mit einer geeigneten Dielektrizitätskonstante
geeignet ausgewählt
werden, unter Berücksichtigung
einer zu verwendenden Frequenz, Miniatisierungsanforderungen, Verarbeitungspräzision,
Abstrahlungseffizienz, u.s.w.
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Der
Stapelschaltungsabschnitt 42 weist inhärent eine passive Schaltung
auf. Beispiele derartiger passiver Schaltungen 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.
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Die
Chip-Antennenkomponente gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
weist ein Eingangsterminal und ein Ausgangsterminal auf. Demgemäß kann eine
solche Komponente durch Lötzinn
oder dergleichen an einer Oberfläche
einer vorbestimmten Leiterplatte montiert werden. Folglich kann
eine Antennenkomponente 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 erhöhen.