Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ANTENNA DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/097981
Kind Code:
A1
Abstract:
An antenna device comprises a first radiation electrode (12), which has an open-circuit end (12a) and a short-circuit end (12b) that is connected to a ground (22), and which is coupled to a feeding point (16) with a feeder line (14). The antenna device also comprises a second radiation electrode (24), which has an open-circuit end (24a) and a short-circuit end (24b) that is connected to a ground (22). A section of the second radiation electrode (24) is part of an electric circuit. The first radiation electrode (12), the feeder line (14) and the electric circuit are arranged in such a manner that an alternating current flowing through the feeder line (14) to the short-circuit end (12b) of the first radiation electrode (12) induces an alternating current into the electric circuit via a magnetic coupling in order to supply the second radiation electrode (24).

Inventors:
HUMPFER HARALD (DE)
WANSCH RAINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/004482
Publication Date:
November 11, 2004
Filing Date:
April 28, 2004
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
HUMPFER HARALD (DE)
WANSCH RAINER (DE)
International Classes:
H01Q1/38; H01Q5/00; H01Q5/10; H01Q5/378; H01Q9/04; H01Q9/42; H01Q19/02; H01Q21/30; H01Q; (IPC1-7): H01Q9/04; H01Q9/42; H01Q5/00; H01Q1/38
Domestic Patent References:
WO2001033665A12001-05-10
Foreign References:
US20020024466A12002-02-28
US20010043159A12001-11-22
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 12 12 December 2002 (2002-12-12)
Attorney, Agent or Firm:
Zimmermann, Tankred (ZIMMERMANN STÖCKELER & ZINKLE, Postfach 246 Pullach bei München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Antennenvorrichtung mit folgenden Merkmalen : einer ersten Strahlungselektrode (12), die ein Leer laufende (12a) und ein mit Masse (22) verbundenes Kurzschlussende (12b) aufweist und die an einen Spei sepunkt (16) mit einer Speiseleitung (14) gekoppelt ist ; einer zweiten Strahlungselektrode (24), die ein Leer laufende (24a) und ein mit Masse (22) verbundenes Kurzschlussende (24b) aufweist, wobei ein Abschnitt der zweiten Strahlungselektrode Teil eines Stromkrei ses ist, wobei die erste Strahlungselektrode (12), die Speise leitung (14) und der Stromkreis derart angeordnet sind, dass ein durch die Speiseleitung (14) zu dem Kurzschlussende (12b) der ersten Strahlungselektrode (12) flie#ender Wechselstrom zur Speisung der zweiten Strahlungselektrode (24) über eine magnetische Kopp lung einen Wechselstrom in den Stromkreis induziert.
2. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Strahlungselektrode (12) und die Speiseleitung (14) auf einer ersten Oberfläche (lOa) eines Substrats (10 ; 52) angeordnet sind und bei der die zweite Strahlungs elektrode (24) auf einer zweiten, der ersten Oberflä che (10a) gegenüberliegenden Oberfläche (lOb) des Sub strats (10) angeordnet ist.
3. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Stromkreis eine von einem Wechselstrom durch fliessbare Leiterschleife aufweist.
4. Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erste Strahlungselektrode (12) und die Speiseleitung (14) eine Erregerschleife definieren.
5. Antennenvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Erre gerschleife und die von einem Wechselstrom durch fliessbare Leiterschleife einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei ein Substrat (10 ; 52) zwischen denselben angeordnet ist.
6. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die zweite Strahlungselektrode (24) auf einer Oberfläche (10b) eines Substrats (10 ; 52) angeordnet ist, auf der ferner eine Massefläche (22), mit der das Kurzschlussende (24b) der zweiten Strahlungselektrode (24) verbunden ist, angeordnet ist, wobei ferner ein Koppelpunkt (28) der zweiten Strahlungselektrode über einen Koppelleiter (26) mit der Massefläche (22) ver bunden ist, so dass der zwischen dem Kurzschlussende (24b) und dem Koppelpunkt (28) befindliche Teil der zweiten Strahlungselektrode (24), der Koppelleiter (26) und die Massefläche (22) die von einem Wechsel strom durchfliessbare Leiterschleife definieren.
7. Antennenvorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Kop pelpunkt (28) derart gewählt ist, dass eine Anpassung zwischen der Impedanz der zweiten Strahlungselektrode (24) und der Impedanz der Koppelleitung (26) vorliegt.
8. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner eine dritte Strahlungselektrode (56), die ein Leerlaufende (56a) und ein mit Masse (22) verbun denes Kurzschlussende (56b) aufweist, aufweist, wobei ein Abschnitt der dritten Strahlungselektrode (56) Teil eines Stromkreises ist, in den zur Speisung der dritten Strahlungselektrode (56) durch einen Wechsel strom, der durch die Speiseleitung (14) zu dem Kurzschlussende (12b) der ersten Strahlungselektrode (12) fließt, oder durch einen Wechselstrom, der durch den der zweiten Strahlungselektrode (24) zugeordneten Stromkreis fließt, ein Wechselstrom durch magnetische Kopplung induzierbar ist.
9. Antennenvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die ers te, zweite und dritte Strahlungselektrode (12,24), (56) auf unterschiedlichen Schichten (52,54) eines Mehrschichtsubstrats (50) angeordnet sind.
10. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die erste, zweite und/oder dritte Strahlungs elektrode (12,24, 56) unterschiedliche Längen aufwei sen, um Antennenelemente mit unterschiedlichen Reso nanzfrequenzen zu definieren.
Description:
Antennenvorrichtung Beschreibung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennen- vorrichtung und insbesondere eine Antennenvorrichtung, die für einen Mehrbandbetrieb geeignet ist. Die vorliegende Er- findung betrifft eine Antenne zur drahtlosen Datenübertra- gung, was gegebenenfalls auch eine Sprachübertragung ein- schließen kann.

Zur drahtlosen Anbindung mobiler Datenverarbeitungsgeräte, beispielsweise in drahtlosen lokalen Netzen (WLAN ; WLAN = Wireless Local Area Network) sind kompakte kleine Antennen notwendig, die häufig dual-oder mehrbandfähig sein müssen.

Zu diesem Zweck können in der Praxis für jeden Frequenzbe- reich separate Antennen verwendet werden. Diese separaten Antennen sind mit einem Diplexer beispielsweise in der Form einer Weiche (Directional Filter) oder einem Multiplexer verbunden, durch den die zu übertragenden Signale entspre- chend der verwendeten Frequenzbereiche auf die zuständigen Einzelantennen verteilt werden. Der Nachteil der Verwendung separater Antennen für jeden Frequenzbereich ist die Bau- größe der einzelnen Antennen, wobei sich die benötigte Flä- che für die Antennen mit der Anzahl der benötigten Antennen vergrößert. Darüber hinaus nimmt auch die benötigte Vertei- lungsschaltung in der Form eines Diplexers bzw. Multiple- xers beträchtlichen Platz ein.

Ein weiterer bekannter Lösungsansatz besteht darin, sehr breitbandige oder mehrbandfähige Antennen zu verwenden. Bei Kin-Lu Wong"Planar Antennas for Wireless Communications, John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2003, Sei- ten 26 bis 53, sind einige Dual-/Mehrbandantennen vorge- stellt, speziell auch zur Verwendung in drahtlosen lokalen Netzen. Beschrieben sind in dieser Schrift u. a. integrierte IFAs (IFA = Inverted F Antenna) und PIFAs (PIFA = Planar Inverted F Antenna).

In dem oben genannten Buch beschriebene Dualband-PIFAs um- fassen auf einer Hauptoberfläche eines Substrats verschie- dene Antennenfelder, die durch Schlitze in einer auf der Oberfläche gebildeten Elektrode realisiert sind, wobei die Antennenfelder über einen gemeinsamen Speisepunkt gespeist und über einen gemeinsamen Kurzschlusspunkt geerdet sind.

Derartige Antennen sind auch bei Zi Dong Liu et al.,"Dual- Frequency Planar Inverted-F Antenna", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Bd. 45, Nr. 10, Oktober 1997, Seiten 1451 bis 1458, beschrieben.

Aus dem Buch von Kin-Lu Wong ist ferner eine integrierte Dualbandantenne in der Form einer gestockten IFA-Antenne (Seiten 226 ff. des Buchs) beschrieben. Hier werden zwei IFA-Antennen"gestapelt"und beide über eine Mikrostreifen- leitung galvanisch angeregt. Diese Antenne ist ebenfalls für drahtlose lokale Netze einsetzbar.

Ferner sind aus dem genannten Buch Dualband-PIFAs beschrie- ben, bei denen ein Antennenfeld über einen Speisepunkt gal- vanisch gespeist wird, während ein zweites Antennenfeld durch eine kapazitive Kopplung mit dem galvanisch gespeis- ten Antennenfeld gespeist wird. Derartige Antennenfelder mit kapazitiver Kopplung sind auch bei Yong-Xin Guo et al, "A Quarter-Wave U-Shaped Patch Antenna With Two Unequal Arms for Wideband and Dual-Frequency Operation", IEEE Tran- sactions on Antennas and Propagation, Bd. 50, Nr. 8, August 2002, Seiten 1082 bis 1087, beschrieben.

Eine weitere Möglichkeit zur Implementierung einer Dual- bandantenne, bei der das Antennenfeld (Antennenpatch) über einen dazwischen geschalteten LC-Resonator bzw. einen da- zwischengeschalteten Chipinduktor frequenzselektiv verlän- gert oder verkürzt wird, ist ebenfalls aus dem obengenann- ten Buch von Kin-Lu Wong bekannt und auch bei Gabriel K. H.

Lui et al., "Compact Dual-Frequency PIFA Designs Using LC Resonators", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Bd. 49, Nr. 7, Juli 2001, Seiten 1016 bis 1019, beschrie- ben.

Eine nicht planare, Breitbandantenne, die eine Strahlungs- kopplungstechnik verwendet, ist bei Louis F. Fei et al., "Method Boosts Bandwidths of IFAs for 5-GHz WLAN NICs, Mic- rowaves and RF", September 2002, Seiten 66 bis 70, be- schrieben. Dort wird bei einer nicht planar integrierten IFA-Antenne durch das strahlungsgekoppelte Mitschwingen ei- ner weiteren IFA-Antenne die Bandbreite der Antenne erwei- tert.

Allgemein ist festzustellen, dass IFA-Antennen gegenüber PIFA-Antennen meist eine höhere Bandbreite aufweisen, wobei die meisten integrierbaren Dualbandkonzepte Nachteile durch eine geringe Bandbreite oder durch einen hohen Platzbedarf aufweisen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antennenvorrichtung mit einem einfachen Aufbau und Dualban- digkeit bzw. Mehrbandigkeit oder einer hohen Bandbreite zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Antennenvorrichtung gemäß An- spruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Antennenvorrichtung mit folgenden Merkmalen : einer ersten Strahlungselektrode, die ein Leerlaufende und ein mit Masse verbundenes Kurzschlusswende aufweist und die an einem Speisepunkt mit einer Speiseleitung gekoppelt ist : einer zweiten Strahlungselektrode, die ein Leerlaufende und ein mit Masse verbundenes Kurzschlussende aufweist, wobei ein Abschnitt der zweiten Strahlungselektrode Teil eines Stromkreises ist, wobei die erste Strahlungselektrode, die Speiseleitung und der Stromkreis derart angeordnet sind, dass ein durch die Speiseleitung zu dem Kurzschlussende der ersten Strahlungs- elektrode fließender Wechselstrom zur Speisung der zweiten Strahlungselektrode über eine magnetische Kopplung einen Wechselstrom in den Stromkreis induziert.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung sind die erste Strahlungselektrode und die Speiseleitung auf einer ersten Hauptoberfläche eines Substrats angeordnet, während die zweite Strahlungselektro- de auf einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüberlie- genden Oberfläche des Substrats angeordnet ist. Die zweite Elektrode ist vorzugsweise Teil einer von einem Wechsel- strom durchfliessbaren Leiterschleife, die von einem Mag- netfeld durchsetzbar ist, das durch einen durch die Speise- leitung zu dem Kurzschlussende der ersten Strahlungselekt- rode fließenden Wechselstrom erzeugt wird, so dass der Speisestrom für die zweite Strahlungselektrode in die Lei- terschleife induziert wird. Bei weiterhin bevorzugten Aus- führungsbeispielen der vorliegenden Erfindung definieren die erste Strahlungselektrode und die Speiseleitung eine Erregerschleife, so dass die Leiterschleife, zu der die zweite Strahlungselektrode beiträgt, durch eine Gegeninduk- tion zweier räumlich benachbarter Leiterschleifen gespeist wird.

Die beiden Strahlungselektroden der erfindungsgemäßen An- tennenvorrichtung besitzen vorzugsweise unterschiedliche Längen und somit unterschiedliche Resonanzfrequenzen, so dass die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung als Dualband- antenne verwendet werden kann. Die Strahlungselektroden können jedoch auch solche Resonanzfrequenzen aufweisen, dass eine Antenne mit einer gegenüber einer Antenne mit nur einer Strahlungselektrode erhöhten Bandbreite erhalten wird. Die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung kann ferner mehr als zwei Strahlungselektroden aufweisen und somit als Mehrbandantenne verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Antenne bzw. Antennenvorrichtung ist planar integrierbar, was sich aufgrund der geringen Baugrö- ße vor allem bei Übertragungsfrequenzen im Zentimeter-und Millimeter Wellenbereich anbietet. Bevorzugte Anwendungsge- biete der erfindungsgemäßen Antenne liegen in mobilen Sen- dern und Empfängern, die zwei oder mehr Frequenzbänder nut- zen oder ein hohe Bandbreite benötigen. Daher ist die vor- liegende Erfindung beispielsweise hervorragend zur Wire- less-LAN-Anbindung von mobilen Datenverarbeitungsgeräten geeignet, da hier beispielsweise Frequenzbereiche von 2400 bis 2483,5 MHz und 5150 bis 5350 MHz benutzt werden (Euro- pa). Außerdem werden gegebenenfalls noch die Frequenzberei- che von 5470 bis 5725 MHz und das ISM-Band von 5725 bis 5825 MHz (USA) genutzt. Darüber hinaus ist die erfindungs- gemäße Antenne auch für den Einsatz in Dualband-oder Mehr- band-Mobiltelefonen (900 MHz/1800 MHz, u. s. w. ) geeignet.

Aufgrund der geringen Baugröße und der Integrierbarkeit auf planaren Schaltungen ist die erfindungsgemäße Antenne u. a. gut dafür geeignet, auf PCMCIA-WLAN-Adapterkarten für Lap- tops integriert zu werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Antenne für eine drahtlose Daten- übertragung um eine integrierte Dualbandantenne, die bei- spielsweise für den Einsatz im WLAN-Bereich 2,45 GHz und 5,2 GHz vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße Prinzip ist jedoch auch auf mehr als zwei Bänder und andere Frequenzen erweiterbar.

Die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung wird vorzugsweise als integrierte IFA-Antenne implementiert, bei der im Ge- gensatz zu herkömmlichen integrierten IFAs nur ein einziges Element, nämlich die erste Strahlungselektrode, galvanisch gespeist wird. Das andere Element bzw. die anderen Elemente (die zweite und weitere Strahlungselektroden) sind induktiv gekoppelt. Daraus resultiert eine Verringerung an Herstel- lungsaufwand und Platzbedarf, vor allem wenn die Antenne unter Verwendung eines Multilayerkonzepts implementiert wird. Der Flächenbedarf der gesamten Antenne wird lediglich durch die Größe des Antennenelements für die niedrigste Frequenz bestimmt. Wie für IFA-Antennen typisch zeichnet sich auch die erfindungsgemäße Antenne durch eine für pla- nare Antennen überdurchschnittlich hohe Bandbreite aus.

Die induktive Ankopplung und der Wellenwiderstand der An- tennenelemente, das heißt der Strahlungselektroden, können durch Substratdicke, Substratmaterial (dessen Permitivi- tät), die Form der Speiseleitung und eine Versetzung des Speisepunkts optimal angepasst werden.

Die erfindungsgemäße Antenne hebt sich durch optimale An- passbarkeit, minimalen Flächenbedarf, hohe Bandbreite und geringen Fertigungsaufwand von bisher bekannten Multibandkonzepten ab. Die Antenne ist vollständig planar auf einem Substrat (Dualband) oder auf einem Multilayersubstrat (Mehrband) integrierbar. Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist dabei lediglich eine Masse durch Kontaktierung an der Kurzschlussseite der Strahlungselektroden notwendig.

Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den ab- hängigen Ansprüchen dargelegt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beigefügten Zeich- nungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennen- vorrichtung ; Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen zur Veranschau- lichung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbei- spiels ; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen An- tennenvorrichtung ; Fig. 4 schematische Darstellungen zweier realisierter er- findungsgemäßer Antennenvorrichtungen ; und Fig. 5a und 5b gemessene Charakteristika der in Fig. 4 gezeigten Antennenvorrichtungen.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä- ßen Antennenvorrichtung gezeigt, die auf einem doppelseiti- gen Substrat 10 implementiert ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass zu Darstellungszwecken in Fig. 1 das Substrat durchsichtig dargestellt ist. Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Antennenvorrichtung besteht im Prinzip aus zwei integrierten IFAs ("Inverted-F- Antennen"), wobei eine der Antennen auf einer Oberseite 10a des Substrats 10 gebildet ist, während die andere auf einer Unterseite 10b gebildet ist.

Auf der der Oberseite entsprechenden Hauptoberfläche 10a des Substrats 10 ist eine erste Strahlungselektrode 12 ge- bildet, die ein leerlaufendes Ende 12a und ein kurzge- schlossenes Ende 12b aufweist. Ferner ist auf der Haupt- oberfläche 10a eine Zuleitung 14 zum galvanischen Speisen der ersten Strahlungselektrode 12 vorgesehen. Die Zuleitung 14 ist an einem Speisepunkt 16 mit der ersten Strahlungs- elektrode 12 verbunden. Hinsichtlich der Struktur der auf der Hauptoberfläche 10a vorgesehenen Metallisierungen, d. h. der dort vorgesehenen Elektroden bzw. Leitungen, sei ferner auf Fig. 2a verwiesen, die eine Draufsicht auf die Obersei- te 10a des relevanten Teils des Substrats 10 darstellt.

Das kurzgeschlossene Ende 12b der ersten Strahlungselektro- de 12 ist über eine Durchkontaktierung 20 mit einer Masse- elektrode 22 (in Fig. 1 schraffiert dargestellt) verbunden, die auf der der Hauptoberfläche 10a gegenüberliegenden Hauptoberfläche 10b des Substrats 10 gebildet ist. Diese gegenüberliegende Hauptoberfläche 10b (die Rückseite in Fig. 1) ist in Fig. 2b als"Durchscheinbild"von oben darge- stellt, wobei die auf der Vorderseite 10a vorgesehenen Me- tallisierungen zu Darstellungszwecken weggelassen sind und das Substrat durchsichtig ist. Wie in Fig. 2b am besten zu sehen ist, ist auf der Hauptoberfläche 10b eine zweite Strahlungselektrode 24 gebildet, die ein leerlaufendes Ende 24a und ein kurzgeschlossenes Ende 24b aufweist. Das kurz- geschlossene Ende 24b ist mit der Masseelektrode 22 verbun- den. Ferner ist auf der Hauptoberfläche 10b ein Koppellei- ter 26 gebildet, der ein erstes Ende aufweist, das mit der Masseelektrode 22 verbunden ist, und der ein zweites Ende aufweist, das an einem Koppelpunkt 28 mit der zweiten Strahlungselektrode 24 verbunden ist.

Die Masseelektrode ist als Rückseitenmetallisierung auf der Unterseite des Substrats vorgesehen und dient ferner als Masseebene für die Mikrostreifenleitung 14 und die Anten- nen. Die galvanisch gespeiste, längere, erste Strahlungs- elektrode 12 ist für das untere Frequenzband vorgesehen, während die induktiv gespeiste, kürzere Antenne 24 für das obere Frequenzband vorgesehen ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Antenne besteht im Prinzip aus zwei integrierten IFAs, wobei die erste der beiden Antennen für das erste Frequenzband von der Zuleitung 14 in der Form ei- ner Mikrostreifenleitung gespeist wird. Die zweite Antenne für das zweite Frequenzband, die die zweite Strahlungs- elektrode 24 aufweist, wird über eine Stromschleife induk- tiv angeregt. Genauer gesagt bilden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Zuleitung 14 und der zwischen dem leerlaufenden Ende 12b und dem Speisepunkt 16 liegende Ab- schnitt der ersten Strahlungselektrode 12 eine Erreger- stromschleife, die einen magnetischen Fluss erzeugt. Ferner bilden die Koppelleitung 26, der zwischen dem kurzgeschlos- senen Ende 24b und dem Koppelpunkt 28 liegende Bereich der zweiten Strahlungselektrode 24 und die Masseelektrode 22 einen Stromkreis bzw. eine Stromschleife. Diese Strom- schleife ist bei der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung derart angeordnet, dass sie durch den von der Erregerstrom- schleife erzeugten magnetischen Fluss durchsetzt wird, so dass ein Strom in diese Stromschleife induziert wird. Durch diesen induzierten Strom wird die zweite Strahlungselektro- de 24 gespeist.

Um eine möglichst gute magnetische Kopplung zu erreichen, entsprechen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Abmessungen der auf der Rückseite 10b gebildeten erregten Stromschleife näherungsweise den Abmessungen der auf der Vorderseite 10a gebildeten Erregerschleife. Die Dicke des Substrats 10 kann beispielsweise 0,5 mm betragen, so dass der Abstand der Stromschleifen auf der Oberseite bzw. Un- terseite des Substrats klein ist (gegenüber der Wellenlänge bei der Resonanzfrequenz der Strahlungselektrode 24), so dass eine gute magnetische Kopplung erreicht werden kann.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird somit die Strah- lungselektrode 24 induktiv durch magnetische Koppelung an- geregt, wobei die Stärke der Kopplung von der Gegenindukti- vität zwischen dem Erregungsleiter und dem erregten Leiter abhängt. Die Größe und Form der Erregerstromschleife und der erregten Stromschleife können angepasst werden, um eine gewünschte Kopplung zu erreichen. Ferner hängt die Kopplung vom Abstand der Schleifen zueinander ab.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Erregerstrom- schleife und die erregte Stromschleife nicht auf dem Sub- strat gebildete geschlossene Stromschleife darstellen müs- sen, sondern als Leiterbereiche ausgebildet sein können, die zusammen mit nicht auf dem Substrat gebildeten Leitern einen Wechselstromkreis bzw. eine Stromschleife bilden. Die Erregerstromschleife hat lediglich einen Verlauf aufzuwei- sen, um ein ausreichendes magnetisches Feld bzw. einen aus- reichenden magnetischen Fluss zu erzeugen, so dass ein als Speisestrom ausreichender Strom in den Teil des Stromkrei- ses des zweiten Antennenelements, dass in dem magnetischen Feld bzw. dem magnetischen Fluss angeordnet ist, induziert werden kann. Darüber hinaus sei festgestellt, dass die je- weiligen Stromschleifen bzw. Stromkreise geeignet ausges- taltet sind, um einen Wechselstromfluss zu ermöglichen, so dass innerhalb dieser Stromschleifen bzw. Stromkreise kapa- zitive Kopplungen vorgesehen sein können.

Der Speisepunkt 16 ist gewählt, um eine Impedanzanpassung zwischen der Mikrostreifenleitung 14 und der Strahlungs- elektrode 12 zu erreichen. Die jeweilige Position für den Speisepunkt 16 muß beim Entwurf der Antenne festgestellt werden, wobei durch ein Verschieben des Speisepunkt 16 nach links die Antennenimpedanz verringert werden kann, während durch ein Verschieben des Speisepunkts 16 nach rechts die- selbe erhöht werden kann, wie durch einen Pfeil 30 in Fig.

2a angezeigt ist. Durch eine entsprechende Wahl des Speise- punkts 16 kann somit die Antennenimpedanz an die Impedanz der galvanischen Zuleitung angepasst werden.

In gleicher Weise kann eine Anpassung zwischen Antennenim- pedanz der zweiten Strahlungselektrode 24 und der Koppel- leitung 26 durch eine geeignete Wahl des Koppelpunkts 28 erreicht werden, wie durch einen Pfeil 32 in Fig. 2b ge- zeigt ist. Durch diese Anpassung kann erreicht werden, dass der induzierte Strom optimal zur Speisung der zweiten Strahlungselektrode genutzt werden kann.

Obwohl bei dem in den Figuren 2a und 2b gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel die Zuleitung 14 beziehungsweise die Koppel- leitung 26 mit dem parallel zum Rand der Masseelektrode 22 verlaufenden Teil der jeweiligen Strahlungselektrode gekop- pelt sind, könnte jede dieser Leitungen auch mit dem je- weils senkrecht zu dem Rand der Masseelektrode 22 verlau- fenden Teil der jeweiligen Strahlungselektrode gekoppelt sein, je nach dem, wie es erforderlich ist, um eine Impe- danzanpassung zu erreichen.

Die Gesamtgeometrie der erfindungsgemäßen Antennenvorrich- tung kann verkleinert werden, um beispielsweise eine Mini- mierung des Flächenbedarfs zu erhalten, indem beispielswei- se die Strahlungselektroden oder zumindest die längere der- selben mäanderförmig ausgestaltet werden.

Die Form der Speiseleitung 14a bzw. der Koppelleitung 26 und die Wahl des Speisepunktes bzw. Koppelpunktes 26 können zum Erreichen einer Impedanzanpassung für die beiden Strah- lungselektroden unterschiedlich sein, um eine optimale An- passung für die beiden einzelnen Antennenelemente zu ermög- lichen. Beispielsweise können die bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehene Knick 14a in der Zuleitung 14 und der Knick 26a in der Koppelleitung 26 vorgesehen sein, um eine Impedanzanpassung zu erreichen.

Eine schematische Darstellung für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mehrbandantenne ist in Fig. 3 ge- zeigt.

Die Mehrbandantenne ist in einem Mehrschichtsubstrat 50 implementiert, das wiederum zu Zwecken der Darstellung durchsichtig gezeigt ist und eine erste Schicht 52 und eine zweite Schicht 54 aufweist. Auf der Oberseite der ersten Schicht 52 ist ein erstes Antennenelement gebildet, das im wesentlichen dem auf der Oberseite 10a des Substrats 10 ge- bildeten Antennenelement mit der ersten Strahlungselektrode 12 entspricht, wobei im Unterschied zu dem in Fig. 1 ge- zeigten Ausführungsbeispiel lediglich die Zuleitung 14 mit dem senkrecht zu dem Rand der Massefläche 22 verlaufenden Teil der Strahlungselektrode 12 verbunden ist und somit ei- nen entsprechenden Abschnitt 14b aufweist.

Auf der Unterseite der ersten Schicht 52 (bzw. auf der O- berseite der zweiten Schicht 54) ist analog zu dem oben be- schriebenen Ausführungsbeispiel die zweite Strahlungselekt- rode 24 gebildet. Auf der Unterseite der zweiten Schicht 54 ist eine dritte Strahlungselektrode 56 mit einem leerlau- fenden Ende 56a und einem kurzgeschlossenen Ende 56b gebil- det. Das kurzgeschlossene Ende ist über eine in der zweiten Schicht 54 vorgesehene Durchkontaktierung 58 mit der Masse- elektrode 22 verbunden. Ferner ist eine weitere Durchkon- taktierung 60 in der zweiten Schicht 54 vorgesehen, über die ein erstes Ende einer Koppelleitung 62 mit der Masse- elektrode 22 verbunden ist. Ein zweites Ende der Koppellei- tung 62 ist an einem Koppelpunkt 64 mit der dritten Strah- lungselektrode 56 verbunden.

Das dritte Antennenelement, das die Strahlungselektrode 56 aufweist, besitzt daher einen Aufbau, der vergleichbar zu dem Aufbau des zweiten Antennenelements, das die Strah- lungselektrode 24 aufweist, ist.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die dritte Strahlungselektrode 56 gespeist, indem zunächst ein Strom in den Stromkreis des zweiten Antennenelements indu- ziert wird, und durch diesen in den Stromkreis des zweiten Antennenelements induzierten Strom ein Strom in den Strom- kreis des dritten Antennenelements induziert wird. Dieser Stromkreis des dritten Antennenelements ist durch eine Lei- terschleife gebildet, die die Durchkontaktierung 60, die Koppelleitung 62, den zwischen dem Koppelpunkt 64 und dem kurzgeschlossenen Ende 56b angeordneten Abschnitt der drit- ten Strahlungselektrode 56, die Durchkontaktierung 58 und die Masseelektrode 22 aufweist.

Wie in Fig. 3 zu sehen ist, können die jeweiligen Speise- punkte bzw. Koppelpunkte für die verschiedenen Antennenele- mente an unterschiedlichen Positionen angeordnet sein, um für die verschiedenen Elemente jeweils eine Anpassung zu erreichen.

Alternativ zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel könnte das galvanisch gespeiste Antennenelement zwischen zwei induktiv gespeisten Antennenelementen angeordnet sein, so dass zum Speisen des dritten Antennenelements keine zweimalige magnetische Kopplung notwendig wäre.

Statt des Vorsehens der Durchkontaktierung 60 könnte bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel das erste Ende der Koppelleitung 64 mit dem kurzgeschlossenen Ende der dritten Strahlungselektrode 56 über eine auf der Unterseite der zweiten Schicht 54 vorgesehene Leiterbahn (nicht ge- zeigt) verbunden sein, um den Stromkreis des dritten Anten- nenelements zu implementieren. In einem solchen Fall wäre sowohl in der ersten Schicht 52 als auch in der zweiten Schicht 54 der Multilayerplatine jeweils nur eine Durchkon- taktierung erforderlich.

Erfindungsgemäß können die mehreren Antennenelemente zur Erzeugung einer Dualband-bzw. Multiband-Antenne verwendet werden. Alternativ können jeweilige zusätzliche Antennen- elemente auch zur Spreizung der Bandbreite eines einzelnen Frequenzbandes verwendet werden, indem beispielsweise die Resonanzfrequenzen zweier Antennenelemente benachbart zu- einander gewählt werden.

Prototypen von erfindungsgemäßen Antennenvorrichtungen wur- den zunächst mit HFSS simuliert und anschließend auf einem Ro4003-Substrat, das eine effektive Permitivität Er 3,38 aufweist, aufgebaut. Bei einem Ro4003-Substrat handelt es sich um ein Hochfrequenzsubstrat der Firma Rogers Corpora- tion, und besteht aus einem glasverstärkten ausgehärteten Kohlenwasserstoff/Keramik-Laminat. HFSS ist eine EM- Feldsimulationssoftware der Ansoft-Corporation zur Berech- nung von S-Parametern und Feldverläufen, die auf der Fini- te-Elemente-Methode basiert.

Fig. 4 zeigt rein schematisch Fotographien zweier derarti- ger Prototypen, bei denen die jeweilige Mikrostreifenzulei- tung durch ein Koaxialkabel gespeist wird. Zum Größenver- gleich ist in Fig. 4 ferner eine 20 Cent-Münze dargestellt.

Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, weist die linke Antenne eine etwas schmälere Strahlungselektrode auf, während die rechte Antenne eine breitere Strahlungselektrode besitzt.

Fig. 5a zeigt die Charakteristika, die bei Eingangsreflexi- onsmessungen der in Fig. 4 linken Antenne erhalten wurde, währen Fig. 5b die bei der in Fig. 4 gezeigten rechten An- tenne erhaltenen Charakteristika zeigt. Wie den Kurven in Fig. 5a und 5b zu entnehmen ist, kann durch Variieren der Geometrie eine Änderung der Bandbreite erreicht werden.

Obwohl oben nur aus zwei oder drei Strahlungselektroden be- stehende Aufbauten beschrieben wurden, ist es klar, das das erfindungsgemäße Prinzip auch auf mehr als drei Strahlungs- elektroden erweitert werden kann, um eine entsprechende Mehrbandigkeit oder Breitbandigkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck kann in geeigneter Weise ein Mehrschichtsubstrat mit mehr als zwei Schichten verwendet werden. Überdies ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausfüh- rungsformen von Antennenvorrichtungen begrenzt, sondern um- fasst auch einseitig gedruckte Antennen (bei denen zwei o- der mehr Strahlungselektroden auf einer Oberfläche eines Substrats vorgesehen sind) oder Drahtantennenanordnungen.