DE60313588T2

DE60313588T2 - Mikrowellenantenne

Info

Publication number: DE60313588T2
Application number: DE60313588T
Authority: DE
Inventors: Achim Philips IP & HILGERS
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2023-03-01
Also published as: US7053840B2; DE60313588D1; JP2005519511A; WO2003075401A1; JP4047283B2; CN1639910A; ATE361554T1; KR20040088576A; AU2003207875A1; EP1483803A1; DE10209961A1; EP1483803B1; US20050128145A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenantenne mit einem Substrat und mindestens einer resonanten Metallisierungsstruktur, insbesondere zur Oberflächenmontage auf einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB: printed circuit board). Die Erfindung betrifft weiterhin eine solche Schaltungsplatine sowie ein mobiles Telekommunikationsgerät mit einer solchen Mikrowellenantenne.
In der mobilen Telekommunikation werden zur Übertragung von Informationen elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich verwendet. Beispiele hierfür sind die GSM-Mobiltelefonstandards in den Frequenzbereichen von 890 bis 960 MHz (GSM900), von 1710 bis 1880 MHz (GSM1800 oder DCS), sowie von 1850 bis 1990 MHz (GSM1900 oder PCS), weiterhin das UMTS-Band (1885 bis 2200 MHz), der DECT Standard für Schnurlostelefone im Frequenzbereich von 1880 bis 1900 MHz, sowie der Bluetooth-Standard im Frequenzbereich von 2400 bis 2480 MHz, der dazu dient, Daten zwischen zum Beispiel Mobiltelefonen und anderen elektronischen Geräten wie zum Beispiel Computern, anderen Mobiltelefonen usw. auszutauschen.
Die Antennen strahlen dabei elektromagnetische Energie bei Ausbildung einer elektromagnetischen Resonanz ab. Dies erfordert, dass die Länge der Antenne mindestens gleich einem Viertel der Wellenlänge der ausgesendeten Strahlung ist. Mit Luft als Dielektrikum (ε_r = 1) ergibt sich für eine Frequenz von 1000 MHz demnach eine notwendige Antennenlänge von 75 mm.
Um die Größe der Antenne bei gegebener Wellenlänge der ausgesendeten Strahlung zu minimieren, kann als Grundbaustein der Antenne ein Dielektrikum mit einer Dielektrizitätskonstanten ε_r > 1 verwendet werden. Dies führt zu einer Verkürzung der Wellenlänge der Strahlung im Dielektrikum um einen Faktor 1/√ε_r. Eine auf der Grundlage eines solchen Dielektrikums konzipierte Antenne wird daher in ihrer Größe ebenfalls um diesen Faktor kleiner.
Eine Antenne dieser Art umfasst einen Block (Substrat) aus dielektrischem Material. Auf die Oberflächen dieses Substrates sind je nach gewünschtem Frequenzband oder -bändern eine oder mehrere resonante Metallisierungsstrukturen aufgebracht. Die Wer te der Resonanzfrequenzen sind von den Dimensionen der aufgedruckten Metallisierungsstruktur und dem Wert der Dielektrizitätskonstanten des Substrates abhängig. Dabei sinken die Werte der einzelnen Resonanzfrequenzen mit zunehmender Länge der Metallisierungsstrukturen sowie mit zunehmenden Werten der Dielektrizitätskonstante. Solche Antennen werden auch als "Printed Wire Antenna" (PWA) oder "Dielectric Block Antenna" (DBA) bezeichnet und sind zum Beispiel in der DE 100 49 844.2 und der DE 100 49 845.0 offenbart.
Ein besonderer Vorteil dieser Antennen besteht darin, dass sie – gegebenenfalls zusammen mit anderen Bauteilen – durch Oberflächenmontage (SMD-Technik), das heißt durch flaches Auflöten und Kontaktieren direkt auf eine Schaltungsplatine (PCB: Printed circuit board) aufgebracht werden können, ohne dass zusätzliche Halterungen (Stifte) zum Zuführen der elektromagnetischen Leistung erforderlich sind.
EP 0 944 128 A1 offenbart ein Antennengerät, das eine Chipantenne mit einem Leiter umfasst, der an einem Ende mit einer Stromversorgungselektrode und am anderen Ende mit einer Anschlusselektrode verbunden ist. Ein Montagesubstrat zum Montieren der Antenne ist mit einem Strahlungsleiter, einer Leitungsstruktur und einer nahezu rechteckigen Masseelektrode versehen. Die Stromversorgungselektrode der Antenne ist über die Leitungsstruktur mit einer Stromversorgungsquelle verbunden, während die Anschlusselektrode der Antenne mit einem Ende des Strahlungsleiters verbunden ist. Da das Montagesubstrat mit dem Strahlungsleiter versehen ist, der über die Anschlusselektrode mit dem Leiter der Antenne verbunden ist, wird die wirksame Länge des Leiters des Antennengerätes groß. Da die Stromverteilung auf dem Leiter in dem Antennengerät groß und das elektrische Strahlungsfeld des Antennengerätes stark wird, wird daher bei niedriger Resonanzenergie eine hohe Verstärkung und eine große Bandbreite erhalten werden.
US 4.054.874 offenbart ein Antennenelement mit einer Mikrostreifenkarte, die auf einer ersten Seite eine leitende Zuführungsleitung und auf ihrer zweiten Seite eine leitende Oberfläche aufweist, und zumindest einem leitenden Dipol, der von der leitenden Oberfläche um weniger als ein Sechstel einer Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Antennenelements, wie in dem Medium zwischen dem genannten Dipol und der genannten leitenden Oberfläche gemessen, getrennt ist, wobei der genannte mindestens eine Dipol auf Abstand von und asymmetrisch zu der genannten Zuführungsleitung angeordnet ist, sodass ein Endabschnitt des genannten Dipols die Zuführungsleitung überlappt und der übrige Abschnitt des Dipols die Zuführungsleitung nicht überlappt und wobei die genannte asymmet rische Orientierung des genannten Dipols ausreicht, deutlich unterschiedliche Mengen reaktiver Kopplung zwischen der Zuführungsleitung und den jeweiligen Endabschnitten des Dipols zu bewirken, wodurch Signale über die Zuführungsleitung und die leitende Oberfläche angelegt oder empfangen werden können. Durch diese Struktur werden verbesserte Antennenelemente und insbesondere sehr dünne Mikrostreifenantennen erhalten, die relativ hohen Wirkungsgrad und Bandbreite haben und wirtschaftlich zu fertigen sind.
EP 1 152 482 offenbart eine miniaturisierte Hochfrequenzantenne für ein Mobiltelefon, die einen Strahlerteil und einen Trägerrahmen umfasst, um dielektrisches Belasten des Strahlerteils zu bewirken, wobei der Strahlerteil einen Resonanzbereich zum Empfangen von Signalen und einen abgezweigten Zuführbereich, der an den Resonanzbereich gekoppelt ist, zur Impedanzanpassung umfasst. Hierdurch wird eine zirkular oder elliptisch polarisierte Antenne mit genügender Verstärkung verschafft, die an einem Mobiltelefon angebracht oder in diesem enthalten sein kann.
Nachteilig bei diesen Antennen ist allerdings die Tatsache, dass ihre elektrischen Eigenschaften von den Eigenschaften der Umgebung, wie zum Beispiel der Art eines umgebenden Kunststoffgehäuses und dessen Abstand von der Antenne beeinflusst werden und auch von dem Ort abhängig sind, an dem sie auf die Schaltungsplatine aufgelötet werden. Wenn die Antenne zum Beispiel für eine Montage an der rechten oberen Ecke der Schaltungsplatine dimensioniert ist, führt eine Montage an einer anderen Stelle zu erheblichen Änderungen ihres Eingangsverhaltens zum Beispiel in Form einer Verschiebung der Mittenfrequenz, was wiederum eine Änderung ihres Abstrahlverhaltens zur Folge hat.
Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht deshalb darin, eine Mikrowellenantenne zu schaffen, deren elektrische Eigenschaften zumindest weitgehend unabhängig davon sind, an welcher Stelle, insbesondere an welcher Ecke einer Schaltungsplatine sie montiert wird.
Es soll auch eine Mikrowellenantenne geschaffen werden, deren elektrische Eigenschaften zumindest weitgehend unabhängig von der Art und dem Abstand eines umgebenden Gehäuses sind.
Weiterhin soll eine solche Mikrowellenantenne geschaffen werden, die auch als Dualband- oder Mehrband-Antenne für die eingangs genannten Frequenzbereiche der mobilen Telekommunikation geeignet ist.
Schließlich soll auch eine solche Mikrowellenantenne geschaffen werden, deren Herstellungskosten wesentlich geringer sind als bei vergleichbaren bekannten Mikrowellenantennen.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruch 1 mit einer Mikrowellenantenne mit einem Substrat, mit mindestens einer longitudinalen resonanten Metallisierungsstruktur, die auf einer der Hauptflächen des Substrats entlang der Längsachse des Substrats angebracht ist, und mindestens einem ersten und einem zweiten Zuführungspunkt, die auf der gleichen Fläche des Substrats wie die resonante Metallisierungsstruktur symmetrisch zu einer Längsachse des Substrats an solchen Positionen angeordnet sind, dass zur Einkopplung von abzustrahlender HF-Leistung durch die Metallisierungsstruktur in Abhängigkeit von einer Position der Antenne auf einer Schaltungsplatine einer der Zuführungspunkte ausgewählt werden kann, sodass für den ausgewählten Zuführungspunkt die elektrischen Eigenschaften der Antenne zumindest im Wesentlichen nicht durch eine solche Position beeinflusst werden.
Ein besonderer Vorteil dieser Lösung der Aufgabe besteht darin, dass sie auf Antennen für alle der eingangs genannten Frequenzbereiche und auch für Dualband- und Mehrbandantennen anwendbar ist.
Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Mit den Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 2, 3, 4 und 5 ist es möglich, dass die elektrischen Eigenschaften der Antenne bei einer Veränderung ihrer Position in besonders hohem Maße unverändert bleiben.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 6 hat den Vorteil, dass die Antenne auch in eingebautem Zustand im Hinblick auf ihre Resonanzfrequenzen abstimmbar ist. Dies trifft in besonderem Maße zu, wenn die auf dem Substrat befindliche Metallisierungsstruktur auf der betreffenden Schaltungsplatine aufliegt und somit nach der Montage der Antenne nicht mehr zugänglich ist.
Dies hat wiederum den Vorteil, dass sich erhebliche Kosteneinsparungen bei der Herstellung ergeben, da das Substrat nur auf einer Seite mit einer Metallisierungsstruktur bedruckt (oder geätzt) werden muss. Eine weitere Kosteneinsparung ergibt sich dann, wenn die Antenne so auf der Schaltungsplatine montiert wird, dass die die Metallisierungsstruktur tragende Hauptfläche des Substrates auf der Schaltungsplatine aufliegt, da in die sem Fall keine Zuführungsstifte, sondern nur Lötpunkte zur Kontaktierung der Metallisierungsstruktur erforderlich sind.
Mit den Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 7 und 8 lassen sich schließlich besonders gute Antenneneigenschaften in den eingangs genannten Frequenzbereichen im Hinblick auf die Ausprägung der Resonanzfrequenzen erzielen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Antenne;
2 schematisch eine Schaltungsplatine mit einer erfindungsgemäßen Antenne an verschiedenen Stellen;
3 den Verlauf der Si 1-Parameter der Antenne gemäß der ersten Ausführungsform;
4 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Antenne; und
5 den Verlauf der S11-Parameter der Antenne gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die beschriebenen Antennen 10 sind, was ihren Grundtyp betrifft, sogenannte "Printed Wire Antennas" (PWA) oder "Dielectric Block Antennas" (DBA), bei denen mindestens eine resonante Metallisierungsstruktur 1 auf ein Substrat 11 aufgebracht ist. Prinzipiell handelt es sich bei diesen Antennen somit um Drahtantennen, die im Gegensatz zu Mikrostreifenleitungs-Antennen keine ein Bezugspotential bildende metallische Fläche auf der Rückseite des Substrates 11 aufweisen.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen weisen ein Substrat 11 in Form eines im Wesentlichen quaderförmigen Blocks auf, dessen Höhe um einen Faktor 3 bis 10 kleiner ist als dessen Länge oder Breite. Davon ausgehend soll in der folgenden Beschreibung die in der Darstellung der 1 und 4 obere (große) Fläche des Substrates 11 als obere Hauptfläche, die auf einer Schaltungsplatine 20 aufliegende Fläche als untere Hauptfläche und die dazu senkrechten Flächen als Seitenflächen bezeichnet werden.
Anstelle eines quaderförmigen Substrates können jedoch auch andere geometrische Formen wie zum Beispiel eine Zylinderform gewählt werden, auf die eine ent sprechende resonante Metallisierungsstruktur mit zum Beispiel spiralförmigem Verlauf aufgebracht ist.
Die Substrate können durch Einbetten eines keramischen Pulvers in eine Polymermatrix hergestellt werden und haben eine Dielektrizitätszahl von ε_r > 1 und/oder eine Permeabilitätszahl von μ_r > 1.
Im einzelnen umfasst die in 1 dargestellte erste Ausführungsform der Antenne 10 ein quaderförmiges dielektrisches Substrat 11 mit einer Länge von etwa 10,5 mm, einer Breite von etwa 2,4 mm und einer Höhe von 1 mm. Das Substratmaterial hat eine Dielektrizitätskonstante ε_r von etwa 21,5.
Auf die untere Hauptfläche des Substrates 11 ist eine erste resonante Metallisierungsstruktur 1 (gestrichelt angedeutet) aufgebracht, die über einen ersten Anschlusspunkt 2 (Lötpunkt) mit einem Massepotential verbunden ist. Die Metallisierungsstruktur 1 kann durch eine oder mehrere einzelne Metallisierungen in Form von Leiterbahnen mit gegebenenfalls auch unterschiedlicher Breite gebildet sein. Sie verläuft bei der dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen mäanderförmig über die gesamte Länge des Substrates und hat eine elektrisch wirksame Länge L' von L/√ε_r, wobei L die Wellenlange des Signals im freien Raum ist. Die Metallisierungsstruktur wird so bemessen, dass ihre Länge etwa gleich der Hälfte der Wellenlange ist, mit der die Antenne elektromagnetische Leistung abstrahlen soll. Zum Beispiel ergibt sich für die Anwendung der Antenne im Bluetooth-Standard, der in einem Frequenzbereich zwischen 2400 und 2483,5 MHz arbeitet, eine Wellenlange L von etwa 12,5 cm im freien Raum. Bei einer Dielektrizitätskonstante ε_r des Substrates von 21,5 verkürzt sich die halbe Wellenlänge 0,5 L' und damit die erforderliche geometrische Länge der Metallisierungsstruktur 1 auf etwa 13,48 mm.
Die resonante Metallisierungsstruktur 1 könnte auch in das Substrat 11 eingebettet sein.
Zusätzlich zu der resonanten Metallisierungsstruktur 1 befinden sich auf der unteren Hauptfläche des Substrates 11 mindestens zwei weitere Metallisierungsstrukturen, die als Zuführungspunkte 3, 4 zur kapazitiven Einspeisung der abzustrahlenden HF-Leistung dienen.
Wie in 1 gezeigt, sind dies ein erster Zuführungspunkt 3 sowie ein zweiter Zuführungspunkt 4, die im Bereich des ersten Anschlusspunktes 2 an gegenüberliegenden Rändern der unteren Hauptfläche des Substrates 11 symmetrisch zur Langsachse des Substrates 11 angeordnet sind. Die Zuführungspunkte 3, 4 haben aus fertigungstechni schen Gründen vorzugsweise einen Abstand von etwa 200 μm vom Rand des Substrates 11. Die Zuführungspunkte 3, 4 werden ebenso wie der erste Anschlusspunkt 2 auf entsprechende Kontaktpunkte einer Schaltungsplatine 20 gelötet.
Da sich somit drei Lötpunkte (2, 3, 4) im Bereich eines längsseitigen Endes des Substrates 11 befinden, sind zur Verbesserung der mechanischen Belastbarkeit zum Beispiel im Falle einer Biegung der Schaltungsplatine 20 und zur Sicherstellung eines zuverlässigen Kontaktes weitere Lötpunkte 5 vorgesehen, die aus mechanischen Gründen im Bereich des gegenüberliegenden längsseitigen Endes des Substrates 11 auf der unteren Hauptfläche angeordnet sind.
2 zeigt schematisch eine Schaltungsplatine 20, die die für ein mobiles Telekommunikationsgerät typischen Abmessungen von zum Beispiel 90 × 35 mm² aufweist. Eine Antenne 10 wird dabei üblicherweise an einer der vier Ecken einer solchen Schaltungsplatine 20 befestigt. In 2 ist an der oberen linken und rechten Ecke jeweils eine Antenne 10 dargestellt, um zwei der möglichen Einbaupositionen zu verdeutlichen.
Weiterhin ist in 2 zu erkennen, dass der erste Anschlusspunkt 2 für die resonante Metallisierungsstruktur 1 jeweils auf eine erste Leiterbahn 21 bzw. 22 (Masseanschluss) gelötet wird. Die kapazitive Einspeisung der abzustrahlenden HF-Leistung erfolgt über eine zweite bzw. dritte Leiterbahn 23; 24. Entscheidend dafür, dass die elektrischen Eigenschaften der Antenne 10 nicht von ihrer Positionierung an einer der Ecken der Platine 20 beeinflusst werden, ist, dass für diese Einspeisung der jeweils geeignete Zuführungspunkt 3, 4 ausgewählt wird.
Wie in 2 zu erkennen ist, wird bei einer Positionierung der Antenne 10 in der linken oberen Ecke der erste Zuführungspunkt 3 gewählt und auf die erste Leiterbahn 23 gelötet, während bei einer Positionierung der Antenne 10 an der rechten oberen Ecke der zweite Zuführungspunkt 4 mit der zweiten Leiterbahn 24 kontaktiert wird. Der jeweils nicht verwendete Zuführungspunkt 4; 3 bleibt frei und befindet sich somit auf schwimmendem Potential.
Bei einer Positionierung der Antenne 10 an der in 2 linken unteren bzw. rechten unteren Ecke gilt spiegelsymmetrisch das gleiche.
Für die beiden in 2 gezeigten Positionen der Antenne 10 wurden Messungen der S₁₁-Parameter durchgeführt und miteinander verglichen. Das Ergebnis dieser Messungen ist in 3 gezeigt. Die gestrichelte Linie I zeigt den Verlauf der S₁₁-Parameter der Antenne 10 in der linken oberen Ecke der Schaltungsplatine, während sich für die Positionierung der Antenne 10 in der rechten oberen Ecke die S₁ ₁-Parameter gemäß der durchgezogenen Linie II ergaben. Die in 2 erkennbare Differenz der beiden Resonanzfrequenzen von etwa 2 MHz wurde durch die Tatsache verursacht, dass die beiden Positionen nicht ganz exakt reproduzierbar waren.
Zur Realisierung einer Dualband- oder Mehrbandantenne können auch zwei oder mehr resonante Metallisierungsstrukturen 1 auf das Substrat 11 aufgebracht oder in dieses eingebettet werden.
Weiterhin hat sich überraschenderweise gezeigt, dass es zur Erzielung der gewünschten elektrischen Eigenschaften der Antenne 10 ausreichend ist, die resonante Metallisierungsstruktur 1 vollständig auf nur eine der Hauptflächen des Substrates 11 aufzubringen, insbesondere wenn sie den gezeigten mäanderförmigen Verlauf (oder einen anderen geeigneten Verlauf) hat. Wenn auf dieser Hauptfläche auch die Zuführungs- und Anschlusspunkte 3, 4; 2 liegen, ergibt sich der entscheidende Vorteil, dass die Herstellungskosten der Antenne wesentlich vermindert werden können, da das Substrat 11 nicht mehr dreidimensional bedruckt werden muss, um die üblicherweise auf mehrere Flächen verteilten Metallisierungsstrukturen 1 aufzubringen.
Wenn außerdem die Antenne 10 so auf der Schaltungsplatine 20 montiert wird, dass die die Metallisierungsstrukturen 1, 2, 3, 4 tragende Hauptfläche die untere Hauptfläche ist, sind auch keine Zuführungsstifte (sondern nur Lötpunkte) zur Kontaktierung der Metallisierungsstrukturen erforderlich.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne 10, wobei gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet sind.
Auch diese Antenne 10 umfasst ein Substrat 11, auf dessen in der Darstellung untere Hauptfläche eine resonante Metallisierungsstruktur 1 aufgebracht ist. Diese Metallisierungsstruktur 1 ist wiederum über einen ersten Anschlusspunkt 2 mit einem Massepotential einer Schaltungsplatine (nicht dargestellt) verbunden und wird kapazitiv über Zuführungspunkte gespeist. Neben einem ersten und einem zweiten Zuführungspunkt 3, 4, die denen der ersten Ausführungsform gemäß 1 entsprechen, sind bei dieser zweiten Ausführungsform zusätzlich ein dritter und ein vierter Zuführungspunkt 6, 7 vorgesehen, die symmetrisch zur Querachse des Substrates zu dem ersten bzw. zweiten Zuführungspunkt 3, 4 angeordnet sind.
Weiterhin weist diese Antenne 10 einen zweiten Anschlusspunkt 8 auf, der an dem ersten Anschlusspunkt 2 gegenüberliegenden Ende der Metallisierungsstruktur 1 angeordnet und mit einer Leiterbahn 9 auf der Schaltungsplatine (nicht dargestellt) verbunden ist.
Bei dieser Leiterbahn 9 handelt es sich um eine Abstimmleitung, mit der die Resonanzfrequenz der Metallisierungsstruktur 1 in eingebautem Zustand der Antenne 10 abgestimmt werden kann, indem zum Beispiel deren Länge mit einem Laserstrahl verkürzt wird. Die Antenne 10 ist somit in eingebautem Zustand abstimmbar, obwohl die Metallisierungsstruktur 1 auf der unteren Hauptfläche des Substrates 11 in diesem Zustand nicht mehr zugänglich ist.
In 5 ist das Eingangsverhalten der Antenne 10 in Form ihrer S₁₁-Parameter für zwei unterschiedliche Längen dieser Leiterbahn 9 dargestellt. Die gestrichelte Linie I zeigt den Verlauf der S₁₁-Parameter bei einer Länge der Leiterbahn 9 von etwa 3 mm, während die durchgezogene Linie 11 diesen Verlauf nach einer Verkürzung der Leiterbahn 9 auf etwa 2 mm darstellt. Die Verläufe zeigen deutlich, dass sich die Resonanzfrequenz der Antenne 10 dabei von etwa 2,4 GHz auf etwa 2,45 GHz verschiebt.
Weiterhin hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass aufgrund der symmetrischen Anordnung von vier Zuführungspunkten 3, 4, 6, 7 die Antenne 10 gegebenenfalls auch in einer um 180 Grad in der Darstellungsebene gedrehten Stellung auf einer Schaltungsplatine 20 montiert werden kann. Dadurch ist zum Beispiel bei der Massenfertigung eine optische Kontrolle der richtigen Positionierung der Antenne 10 auf der Schaltungsplatine 20 überflüssig, so dass Zeit und Kosten eingespart werden können.
Im Hinblick auf die Positionierung der Antenne 10 gilt darüber hinaus das gleiche wie für die erste Ausführungsform und die Beschreibung in Bezug auf 2. Die nicht verwendeten Zuführungspunkte bleiben auch bei dieser Ausführungsform frei.
Schließlich weist diese Ausführungsform eine alternative Metallisierungsstruktur 1 auf, die sich im Wesentlichen geradlinig entlang der Länge des Substrates 11 etwa in der Mitte der (unteren) Hauptfläche erstreckt. Entlang der Länge der Metallisierungsstruktur 1 sind zwei Lötpunkte 5 vorgesehen, die wiederum zur zusätzlichen mechanischen Fixierung der Antenne 10 auf der Schaltungsplatine 20 dienen.
Die erfindungsgemäßen Antennen 10 sind somit ohne Änderung ihrer Abmessungen, ihrer Metallisierungsstrukturen oder ihrer Anschlüsse zur Anwendung auf gedruckten Schaltungsplatinen mit unterschiedlichen Layouts geeignet. Damit ergibt sich ins besondere im Falle mehrerer resonanter Metallisierungsstrukturen für verschiedene Frequenzbänder der eingangs genannten Art eine universelle Anwendbarkeit für unterschiedliche Geräte der mobilen Telekommunikation.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass im Falle einer Dualband- oder Mehrbandantenne mit einer Mehrzahl von Metallisierungsstrukturen 1 für jede solche Metallisierungsstruktur 1 eine zur Abstimmung der Resonanzfrequenz einer Metallisierungsstruktur 1 dienende Leiterbahn 9 auf der Schaltungsplatine 20 vorgesehen sein kann.
Weiterhin kann natürlich auch eine Substratantenne, die nicht mit den beschriebenen symmetrisch angeordneten Zuführungspunkten 3, 4, 6, 7 versehen ist, oder deren Metallisierungsstruktur(en) sich über mehrere Flächen des Substrates 11 erstrecken, mit einer auf der betreffenden Schaltungsplatine 20 angeordneten Leiterbahn 9 verbunden werden, mit der die Resonanzfrequenz der betreffenden Metallisierungsstruktur 1 durch Veränderung der Länge der Leiterbahn 9 abgestimmt werden kann. Die Abstimmbarkeit mit Hilfe einer solchen Leiterbahn 9 ist somit nicht auf solche Antennen beschränkt, die symmetrische Zuführungspunkte aufweisen oder deren Metallisierungsstruktur sich nur auf einer Hauptfläche erstreckt.

Claims

Mikrowellenantenne mit einem Substrat (11), mit mindestens einer longitudinalen resonanten Metallisierungsstruktur (1), die auf einer der Hauptflächen des Substrats (11) entlang der Längsachse des Substrats (11) angebracht ist, gekennzeichnet durch mindestens einen ersten und einen zweiten Zuführungspunkt (3, 4), die auf der gleichen Hauptfläche des Substrats (11) wie die resonante Metallisierungsstruktur (1) symmetrisch zu einer Längsachse des Substrats (11) an solchen Positionen angeordnet sind, dass zur Einkopplung von abzustrahlender HF-Leistung durch die Metallisierungsstruktur (1) in Abhängigkeit von einer Position der Antenne auf einer Schaltungsplatine (20) einer der Zuführungspunkte ausgewählt werden kann, sodass für den ausgewählten Zuführungspunkt die elektrischen Eigenschaften der Antenne (10) zumindest im Wesentlichen nicht durch eine solche Position beeinflusst werden.
Mikrowellenantenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dritten und einen vierten Zuführungspunkt (6, 7), die auf dem Substrats (11) symmetrisch zu dem ersten bzw. zweiten Zuführungspunkt (3, 4) um die Querachse des Substrats (11) herum an solchen Positionen angeordnet sind, dass zur Einkopplung von abzustrahlender HF-Leistung durch die resonante Metallisierungsstruktur (1) in Abhängigkeit von einer Position der Antenne auf einer Schaltungsplatine (20) einer der ersten bis vierten Zuführfungspunkte (3, 4, 6, 7) ausgewählt werden kann, sodass für den ausgewählten Zuführungspunkt die elektrischen Eigenschaften der Antenne (10) zumindest im Wesentlichen nicht durch eine solche Position beeinflusst werden.
Mikrowellenantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abzustrahlende HF-Leistung kapazitiv über den ausgewählten Zuführungspunkt (3, 4, 6, 7) in die mindestens eine Metallisierungsstruktur (1) eingekoppelt wird.
Mikrowellenantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (11) die Form eines Parallelepipeds hat und dass die Zuführungspunkte (3, 4, 6, 7) im Bereich der Ränder einer Hauptfläche des Substrates (11) angeordnet sind.
Mikrowellenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Metallisierungsstruktur (1) mit einem Massepotential einer Schaltungsplatine (20) verbunden ist.
Mikrowellenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Metallisierungsstruktur (1) mit einer Leiterbahn in Form einer Abstimmleitung (9) auf der Schaltungsplatine (20) verbunden ist, zur Abstimmung einer Resonanzfrequenz der eingebauten Antenne (10) durch Änderung der Länge der Abstimmleitung (9).
Mikrowellenantenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Metallisierungsstruktur (1) an einem Ende mit einem ersten Anschlusspunkt (2) abgeschlossen ist, der mit einem Massepotential der Schaltungsplatine (20) verbunden ist, und am gegenüberliegenden Ende mit einem zweiten Anschlusspunkt (8), der mit der Abstimmleitung (9) verbunden ist.
Mikrowellenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Metallisierungsstruktur (1) im Wesentlichen mäanderförmig verläuft.
Gedruckte Schaltungsplatine, insbesondere zur Oberflächenmontage von elektronischen Bauelementen, mit einer Mikrowellenantenne (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der ausgewählte Zuführungspunkt (3, 4, 6, 7) mit einem Leiter auf einer Schaltungsplatine verbunden ist.
Telekommunikationsgerät mit einer Mikrowellenantenne (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.