SE517218C2 - En lågprofilantennstruktur samt en anordning innefattande trådlöst kommunikationsmedel, en trådlös mobil terminal, ett datorkort lämpligt för införande i en elektronisk anordning och ett lokalt nätverkssystem innefattande en basstation och ett flertal terminaler vilka är i trådlös kommunikation med basstationen innefattande en sådan lågprofilantennstruktur - Google Patents

Description

20 25 30 517 218 3:; Andra antennrestriktioner är deras strålningsdiagram. Trådlösa LAN-antenner nmnterade pá, till exempel, ett PC-kort bör vara små och stråla horizontella primärt i det planet.

Inomhusvågutbredning tenderar att vara begränsad till infallsvinklar inom ett snävt vinkelinterval centrerad kring horisonten. Antennen bör också vara rundstrålande, det vill säga att strålningsmönstret bör vara huvudsakligen oberoende av azimutvinkeln, för att kunna registrera de olika vågkomponenterna av en typisk flervägsutbredning som är vanliga i inomhusmiljöer. En trådlös LAN-antenn bör således vara bredbandig, effektiv och huvudsakligen rundstrålande. Vidare bör en sådan antenn optimera användningen av dess volym så att den kan få plats på en tilldelad rymd i. en respektive enhet.

Trådlösa LAN-antenner som är ämnade att monteras på ett PC-kort (monteringsorientering i relation till en dators orientering när den används bör tas med i beräkningarna), bör därför vara plana och med en låg profil med en försumbar tjocklek.

Därutöver bör en trådlös LAN-antenn för inomhusbruk, förutom en rundstràlande med huvudsakligen ett konstant strålningsmönster i azimut (horisontella) riktningen, företrädesvis också ha ett noll-djup, eller ett nära noll-djup i bredsides (vertikala) riktningen. Ett noll-djup, eller ett nära nolldjup i bredsides riktningen är viktigt för att möjliggöra olika trådlösa LAN på olika våningar att samexistera med så liten korsinterferens som möjligt.

En mängd små lågprofilantenner har föreslagits. Exemplen inkluderar allt från antenner baserade på modifikationer av den traditionella monopolantennen till genomarbetade optimerade antennsystem innefattande flerlagerstrukturer med slingrande keramiska lin er, material, och olika typer av J impedansmatchningssystem. De flesta typer av lågprofilantenner F H ÄN 10 15 20 25 30 517 218 med en stor bandbredd har del-isotropiska strålningsdiagram med den maximala strålningen, eller åtminstone betydande strålningsnivåer, i bredsidan, det vill säga den vertikala riktningen. En typ av antenn» som tar upp några av de ovan nämnda begränsningarna är den böjda staplade slitsantennen (bent stacked slot antenna - BSSA). BSSA antennen åstadkommer en relativt stor bandbredd och liten storlek och använder sig av en centerstrip av en mitt patch som en impedansmatchningsenhet.

Ett exempel på en sådan, antenn är beskriven i den europeiska patentansökan EP 795926. Emellertid, en nackdel med BSSA typen av antenn kan i några tillämpningar anses vara de inneboende azimutförstärkningsvariationerna och den relativt smala bandbredden, det vill säga att det finns ett behov av en nær rundstrålande antenn med en större bandbredd.

SAMMANFATTNING Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en lågprofilantenn vilken ger en hög effektivitet, en bra rundstrålning och en stor bandbredd.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en lågkostnads lågprofilantenn vilken lämpar sig att monteras pa ett PC-kort. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en lågprofilantenn vilken när den monteras horisontellt ger en huvudsakligen rundstrålande antenn i asimutriktningen och att åtminstone en nära noll-djup i bredsides riktningen.

De ovan nämnda ändamålen uppnås enligt uppfinningen medelst en staplad patchantenn. Den staplade patchantennen är ämnad att monteras på ett jordplan. Antennen innefattar två staplade metall patchar. Patcharna är staplade ovanpå varandra. Patchen Hßüfišmnfl 10 15 20 25 30 517 218 som monteras närmast jordplanet, mellanpatchen, innefattar minst två ledare vid eller nära dess kant, vilka ledare är ämnade att kopplas till jordplanet för att därmed jorda patchen i två nollpotentialareor. Patchen som monteras längst bort från jordplanet, topppatchen, innefattar minst två ledare vid eller nära dess kant, vilka electriskt förbinder de två patcharna.

Ledarna som elektriskt förbinder patcharna är företrädesvis kopplade till mellanpatchen åtminstone nära mellenpatchens respektive nollpotentialarea. Ledarna ger företrädesvis också strukturell styrka till antennen och ger monteringsmedel och stöd till patcharna. Mellanpatchen matas vid en nwtningsarea vilken är åtminstone nära mellanpatchens geometriska center.

Mellanpatchen innefattar dessutom minst två aperturer helt och hållet inom nællanpatchens periferi/omkrets. Företrädesvis är aperturerna placerade på ett sådant sätt att minst två vägar är försedda från varje ställe som är jordat på mellanpatchen, till matningsarean, det vill säga att varje apertur blockerar en direkt linje från matningsarean till en respektive ställe som är jordat. Därmed möjliggörs strålning från en öppning definierad av kanten av topppatchen och kanten av mellanpatchen och en öppning definierad av kanten av mellanpatchen och jordplanet.

De ovan nämnda ändamålen uppnås också enligt uppfinningen medelst en staplad patchantenn innefattande två metall patchar staplade ovanför varandra. Mellanpatchen innefattar minst två ledare vid eller nära dess kant, vilka ledare är ämnade att bli kopplade till ett jordplan för att därmed jorda patcharna vid två ställen. Topppatchen innefattar minst två ledare vid eller nära dess kant vilka elektriskt kopplar de två patcharna.

Mellanpatchen matas vid en matningsarea vilken är åtminstone nära dess geometriska center. Mellanpatchen innefattar dessutom minst två aperturer helt inom sin omkrets, det vill säga att varje aperture har varsin respektive hel periferi/omkrets. k: » ÉFÜWEWÜW 10 15 20 25 30 517 218 Därmed möjliggörs strålning från öppningar/slitsar som är definierade av kanten av topppatchen och kanten av mellanpatchen och definierade av kanten av mellanpatchen och jordplanet.

De ovan nämnda ändamål uppnås även enligt uppfinningen av en lågprofil antennstruktur. Antennstrukturen innefattar en första metalliska patch och en andra metalliska patch staplade över ett jordplan. Den första patchen innefattar en omkrets/periferi längs en patchkant av den första patchen. Den andra patchen innefattar en omkrets/periferi längs en patchkant av den andra patchen. Den första patchen är arrangerad mellan jordplanet och Den första patchen är jordad vid minst en elektrisk den andra patchen. första nollpotentialarea med en koppling med jordplanet och en andra nollpotentialarea med en elektrisk koppling med jordplanet. Den första patchen är dessutom matad vid en enda matningsarea. Den andra patchen är elektriskt sammankopplad med den första patchen. Enligt uppfinningen innefattar den första patchen minst en första apertur och en andra apertur lokaliserade helt inom den första patchens periferi, det vill säga att en ström kan flyta på den första patchen helt runt varje apertur. Närvaron av aperturerna tvingar ström, som utbreder sig från matningsarean till den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean, mot patchkanten av den första patchen. Genom att tvinga ström att flyta nära kanten möjliggörs strålning från öppningar/slitsar definierade av kanten av den första patchen och kanten av den andra patchen och jordplanet. Slitsarna går runt antennen nästan helt och därför erhålls en huvudsakligen rundstrålande antenn.

De ovan nämnda ändamål uppnås även enligt uppfinningen av en lågprofil antennstruktur. Antennstrukturen innefattar en första metalliska patch och en andra metalliska patch staplad över den ïHi :tzr ; 'ÉHEÄWEWMW 10 15 20 25 30 517 218 första patchen. Patcharna är ämnade att monteras över ett jordplan. Den första patchen innefattar en periferi längs med patchkanten av den första patchen. Den andra patchen innefattar en periferi längs med patchkanten av den andra patchen. Den första patchen är arrangerad, mellan jordplanet och den andra patchen. Den första patchen innefattar en första nollpotentialarea genom koppling med jordplanet och en andra nollpotentialarea genom koppling med jordplanet. Den andra patchen är elektriskt sammankopplad med den första patchen.

Enligt uppfinningen innefattar den första patchen minst en första apertur och en andra apertur lokaliserade helt inom den första patchens periferi, det vill säga att den första patchen innefattar två aperturer med kanter som inte ens nuddar den första patchens kant. På grund av dessa aperturer, så är ström, som flyter/propagerar från matningsarean till den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean, forcerad mot den första patchens patchkant. Genom att forcera strömmen att ta dessa vägar möjliggörs strålning från slitsar/öppningar definierade av kanten av den första patchen och kanten av den andra patchen och jordplanet.

Den första aperturen och den andra aperturen är fördelaktigtvis placerade på den första patchen på ett sådant sätt att ström som propagerar från matningsarean till den första nollpotentialarean propagerar längs två olika vägar runt den första aperturen och att ström som propagerar från matningsarean till den andra nollpotentialarean propagerar längs två olika vägar runt den andra aperturen. Företrädesvis är den första aperturen placerad mellan matningsarean och den första nollpotentialarean, och den andra aperturen är företrädesvis placerad lnellan. matningsarean och den andra nollpotentialarean. Fördelaktigtvis är den andra patchen elektriskt sammankopplad med den första patchen vid li HH¶WlW'W 10 15 20 25 30 l"... minst den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

Företrädesvis, för att tillförsäkra att strömmen propagerar där det är önskvärt, har både den första aperturen och den andra aperturen EH1 utbredning sonl är huvudsakligen 'vinkelrät rmfl: en första nollpotentialarean och den andra linje mellan den nollpotentialarean, det vill säga att aperturerna är längre än de är vida.

I vissa utföringsformer är det en symmetri av den första patchen längs en linje mellan den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean. I andra utföringsformer, enskilt eller i combination, är det en symmetri av den första patchen längs en linje som är vinkelrät mot en linje mellan den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean. Andra utföringsformer är mer eller mindre asymmetriska.

I vissa utföringsformer inefattar den andra patchen inga öppningar inom sin periferi. I andra utföringsformer innefattar periferi. I elektriskt öppning inom sin utföringsformer är den den andra patchen minst en ytterligare andra patchen delad i två halvor längs en linje som är huvudsakligen vinkelrät mot en linje mellan den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean. åtminstone den första Företrädesvis täcker den andra patchen aperturen och den andra aperturen av den första patchen.

I några utföringsformer innefattar den första patchen ytterligare aperturer. I några utföringsformer innefattar antenn"trukturen jordplanet. Då är lämpligtvis jordplanet huvudsakligen av samma storlek som den första patchen och den 10 15 20 25 30 517 218 andra patchen. I några utföringsformer är' den första patchen och den andra patchen huvudsakligen av samma storlek. I vissa utföringsformer innefattar den första patchen, i addition till den första aperturen och den andra aperturen, fördelaktligen ytterligare aperturer.

I några utföringsformer ger de elektriska kopplingarna från den första patchen till jordplanet och den elektriska sammankopplingen mellan den första patchen och den andra patchen, förutonx till att ge antennstrukturen elektriska kopplingar även mekanisk stöd till antennen vilket resulterar i att ge antennen en självbärande struktur. I andra utföringsformer är den första patchen uppburen/stöttad av ett andra dielektrikum och den andra patchen uppburen av ett första dielektrikum, det första dielektrikumet och det andra dielektrikumet ger därutöver antennen mekanisk support så att erhåller en struktur. I andra antennen självbärande utföringsformer som innefattar jordplanet kan det vara fördelaktigt att den, andra patchen är uppburen av' det första dieletrikumet och att den första patchen är nællan det första dielektrikumet och det andra dielektrikumet och att jordplanet är uppburet av det andra dielektrikumet, det första dielektrikumet och det andra dielektrikumet ger därutöver support så att antennen erhåller en antennen mekanisk självbärande struktur.

Antennstrukturen enligt uppfinningen kan vid den enda matningsarean vara prob-matad vid en punkt, därmed erhållande av Den enda matningsarean kan då även Valbart kan en skärmad natningsprob. ytterligare innefatta induktiv nmtningsmatchning. antennstrukturen, vid den enda matningsarean vara matad 1ned en aperturkoppling. Alternativt kan den enda matningsarean vara probmatad 'vid ett flertal punkter. De flertal punkterna kan Üf l§W§WÜW'H 10 15 20 25 30 517 218 företrädesvis vara placerade i matningsarean längs en begränsad linje som om den vore utdragen skulle passera genom den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

Företrädesvis är de flertal punkterna placerade i matningsarean symmetriskt kring en linje som passerar genom den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

De olika tilläggs förbättringarna av antennstrukturen enligt uppfinningen kan kombineras på vilket önskat sätt som helst så länge inga oförenliga kännetecken kombineras.

De ovan nämnda ändamålen uppnås också enligt uppfinningen medelst en enhet som innefattar trådlös kommunikationsmedel, vilken enhet innefattar en antenn enligt vilken som helst här ovan beskriven antennstruktur enligt uppfinningen.

De ovan nämnda ändamålen uppnås också enligt uppfinningen medelst en trådlös eller trådlös mobil terminal som innefattar vilken som helst här ovan beskriven en antenn enligt antennstruktur enligt uppfinningen.

De ovan nämnda ändamålen uppnås också enligt uppfinningen medelst ett PC-kort (personal computer card) lämplig för införsel in i en elektronikenhet, vilket kort innefattar en antenn enligt vilken som helst här ovan beskriven antennstruktur enligt uppfinningen.

De ovan nämnda ändamålen uppnås också enligt uppfinningen medelst ett trådlöst lokalt nätverkssystem (wireless LAN) innefattande en basstation och ett antal terminaler vilka är i trådlös kommunikation med basstationen, där minst en terminal innefattar antingen direkt, det vill säga permanent monterat i terminalen, eller indirekt, det vill säga löstagbart monterat i iïllmlmffi 10 15 20 25 30 517 218 :¥Qí5Eg¿ï¿_ffly§ 10 den trådlösa terminalen, en antenn enligt vilken som helst här ovan beskriven antennstruktur enligt uppfinningen.

Genom att tillhandahålla en lågprofil staplad patchantenn enligt uppfinningen erhålls ett antal fördelar över tidigare kända antenner. Det primära ändamålet med uppfinningen är att tillhandahålla en huvudsakligen rundstrålande antenn med en låg profil som är lämplig för montering på ett PC-kort, som effektiv och har en stor bandbredd, för trådlöst LAN. fortfarande är användning i ett, till exempel, Andra fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av beskrivningen.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare i förklarande syfte, vilket inte i något avseende utgör någon begränsning, med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. 1 visar en trådlöst mobil terminal i form av en persondator, innefattande antingen direkt eller indirekt en antenn enligt uppfinningen, Fig. 2 visar en liten staplad patchantenn enligt uppfinningen, Fig. 3 visar en mellanpatch av en antenn enligt uppfinningen, Fig. 4 visar en andra utföringsform av en antenn enligt uppfinningen, Fig. 5A-D visar olika utföringsformer av en mellanpatch av antenner enligt uppfinningen, fli¶MíH'W 10 15 20 25 30 ll Fig. 6 visar en tredje utföringsform av en liten staplad patchantenn enligt uppfinningen, Fig. 7A-C visar de tre metalllagren av en liten staplad patchantenn enligt uppfinningen, exemplevis den visad och beskriven i relation till figur 6.

DETALJERAD BESKRIVNING För att klargöra metoden och anordningen enligt uppfinningen kommer några exempel på dess användning nu att beskrivas med hänvisning till Figurerna 1-7.

Figur 1 visar en trådlös mobil terminal i form av en persondator 190. Persondatorn kan antingen innefatta kommunikationsmedel permanent monterade i datorn 190, eller tillåta ett kommunikationskort 199 att bli instucket med hjälp av en öppning/monteringsmedel 191 in i. datorn. En lågprofil staplad patchantenn enligt uppfinningen är lämplig att monteras antingen direkt in i datorn 190, eller vara tillänglig indirekt för datorn genom att vara monterad på ett PC-kort 199. Den trådlösa terminalen 190, kan, exempelvis, vara kopplad till ett trådlöst lokalt nätverk via kommunikationsmedlen.

Fig. 2 visar en liten staplad patchantenn enligt uppfinningen.

Antennen innefattar två staplade patchar 210, 240 vilka är ämnade att monteras ovan ett jordplan 200. Jordplanet 200 kan innefattas i antennen, storlek 201 som patcharna 210, 240, i vilket fall jordplanet 200 är av ungefär samma speciellt den första/mellan patchen. Patcharna 210, 240, kommer i många utföringsformer att åtminstone ha samma ungefärliga form och storleks begränsningar, men de 210, 240 behöver inte vara av samma storlek eller form. En av funktionerna av den andra/topp patchen 240 är att täcka, längs en till jordplanet normal vektor, åtminstone två aperturer 220, n nunnan 10 15 20 25 30 517 218 12 230 i nællanpatchen 210, 230 strålar. för att förhindra att aperturerna 220, Patcharna 210, 240 är monterade isär från varandra och isär från jordplanet 200 på ett sådant sätt att strålande slitsar/öppningar 214, 216, 244, 246 formas. De strålande slitsarna 214, 216, 244, 246 är definierade som / avgränsade av öppningarna som formas mellan kanten/periferin 242 av topppatchen och också 240 och kanten/periferin 212 av mellanpatchen 210, öppningarna som formas mellan kanten/periferin 212 av nællanpatchen 210 och jordplanet 200 längs en projektion 201 av mellanpatchen 210 på jordplanet 200. Slitsarna 214, 216, 244, 246 är gjorda för att stråla genom att tvinga en ström som propagerar/går från en matnings punkt/area 219 till minst två nollpotentialareor 226, 236, mot periferin 212 av nællanpatchen 210. Strömmen tvingas mot periferin 212 med hjälp av aperturerna 220, 230. mellanpatchen 210 så att dom hindrar/blockerar ström från att gå Aperturerna 220, 230 är därmed placerade i direkt i en rak linje till de två nollpotentialareorna 226, 236.

Aperturerna 220, 230 är placerade helt inom periferin 212 av mellanpatchen 210 så att ström kan passera runt aperturerna 220, 230, det vill säga att periferin 212 av nællanpatchen rör inte eller skär/korsar en periferi/kant 222, 232 av aperturerna 220, 230. De två nollpotentialareorna 226, 236 är formade genom att jorda mellanpatchen 210 på eller nära periferin 212 med hjälp av elektriska kopplingar/ledare 224, 234. Ledarna 224, 234 är placerade så att det är en apertur 220, 230 mellan varje nollpotentialarea 226, 236 som är formad av jordningen, och matningsarean 219. Topppatchen 240 är också jordad med hjälp av elektriska kopplingar / ledare 254, 264 för att skapa nollpotentialareor 256, 266 vid eller nära periferin 242 på topppatchen 240. Ledarna 254, 264 är företrädesvis kopplade direkt eller nära till en motsvarande nollpotentialarea 225, 236 av mellanpatchen 210. - anv-u; ÄWÉMEW M 10 15 20 25 30 517 218 13 Storleken på ledarna 254, 264 mellan topppatchen 240 och mellanpatchen 210 kommer att påverka frontslitsen 244 och bakslitsen 246 mellan topppatchen 240 och mellanpatchen 210.

Storleken på ledarna 224, 234 mellan mellanpatchen 210 och jordplanet 200 kommer att påverka frontslitsen 214 och bakslitsen 216 mellan mellanpatchen 210 och jordplanet 200. Detta ger antennstrukturen enligt uppfinningen fyra fundamentala frihetsgrader. Antennen kan därmed designas att ha upp till fyra olika matchade band, ett enda kontinuerligt band med en extremt stor bandbredd, eller i fallet med en helt matchad symmetrisk antennstruktur en bra huvudsakligen rundstràlande bredbandiga frekvensband.

Patcharna 210, 240 kan stödjas med dilektriska bärare eller som visas i figuren vara mekaniskt stödda av ledarna 224, 234, 254, 264.

Figur 3 visar en mellanpatch 310 av en antenn enligt uppfinningen.

Figuren visar mellanpatchen 310 med en första apertur 320 med dess motsvarande kant/periferi 322, en andra apertur 330 med dess motsvarande kant/periferi 332, en matnings punkt/area 319, en första nollpotentialarea 326, en andra nollpotentialarea 336, en anslutningsplats 324 för en första ledare till ett jordplan, en anslutningsplats 334 för en andra ledare till ett jordplan, en anslutningsplats 354 för en första ledare till en topppatch, en anslutningsplats 364 för en andra ledare till en topppatch, och en kant/periferi 312 av mellanpatchen 310. Figuren visar vidare en första symmetri linje 371, en andra symmetri linje 375, en första ström väg/bana 327 runt den första aperturen 320, en andra ström väg/bana 328 runt den första aperturen 320, en första ström väg/bana 337 runt den andra aperturen 330, en andra ström väg/bana 338 runt den andra aperturen 330, en främre slitsplacering 315 mellan mellanpatchen 310 och ett jordplan, en bakre slitsplacering Hffißüifií 10 15 20 25 30 sa nu . ; P 'I 0 I .. ..'. ' 517 218 .-' f, .f ..¿, 14 317 nællan mellan patchen 310 och ett jordplan, och en mittre patch bandsektion 311. I detta exempel är nollpotentialareorna 326, 336 placerade mellan respektive anslutningsplats 324, 334 för ledare till ett jordplan och motsvarande anslutningsplatser 354, 364 för ledare till en topppatch. blockerar aperturerna 320, 330 en möjlig till 330 tvingar fram formationen av två olika strömbanor 327, 328, 337, 338 till varje 336. Strömbanorna 327, 328, 337, 338 Som kan ses i figuren, rak linje strömbana från matningsarean 319 respektive nollpotentialareor 326, 336. Aperturerna 320, nollpotentialarea 326, kommer nära periferin 312 av patchen 310 på grund av aperturerna 320, 330 vilka sträcker ut sig i en riktning som är parallell med den första symmetri linjen 371 vilken är vinkelrät till den andra symmetri linjen 375 vilken går genom minst en nollpotentialarea 326, 336 och matningsarean 319. På grund av att strömmarna 327, 328, 337, kommer att stråla i de främre och bakre slitspositionerna 315, 317. 338 nära periferin 312 blir slitsarna exciterade och Den exakta placeringen av matningsarean 319 kommer att bero på den specifika utföringsformen och i samband med bandsektionen 311 kommer att ge en impedansmatchning till strålningsresistansen erfaren vid patchperiferin 312. symmetrisk antingen kring en eller båda 375.

Patchen 310 kan vara En helt symmetrisk patch kan ge en till symmetri linjerna 371, nästan monopol typ stràlningscharakteristik med hänsyn rundstrålning i det horizontella planet.

Fig. 4 visar en andra utföringsform av en liten staplad enligt uppfinningen. I denna utföringsform är 482 med en elektrisk skilje patchantenn topppatchen delad i två halvor 481, n oøua. a lšï Üíímim 10 15 20 25 30 5530 med en 517 218 ÜÉf-'f ' 15 linje 483. Detta förändrar inte funktionen av topppatchen.

Vidare är topppatch halvorna 481, 482 något mindre än mellanpatchen 410, men fortfarande täckande aperturerna 420, 430.

Ledarna 424, 434, 454, 464 för att jorda topppatch halvorna 481, 482 och mellanpatchen 410 till jord 400 är av olika dimensioner och är kopplade till deras respektive patch 410, 481, 482 eller jordplanet 400 på alternative placeringar än de visade i figur 2.

Den projekterade konturlinjen 401 av mellanpatchen 410 pà jordplanet 400 är också visad för att bättre visa anslutningarna 424, 434 till jordplanet 400 och också för att visa storleken på en lämplig minsta jordplan. En matnings punkt/area 419 är också visad.

Figurerna 5A till 5D visar olika utföringsformer av en mellanpatch 510 av mellanpatchar 510 visar en matnings punkt/area 519, en första antenner enligt uppfinningen. Alla exempel av apertur 520 med motsvarande kant/periferi 522, en andra apertur 532, en nollpotentialarea 526 med en motsvarande jordande anslutning/ledar motsvarande kant/periferi första fastsättning 524, en andra nollpotentialarea 536 med en motsvarande jordande anslutning/ledar fastsättning 534. Som kan ses är en kant/periferi 512 av varje nællanpatch 510 helt och hållet olika i de visade exemplen.

Figur 5A visar en mellanpatch 510 med en rektangulär/fyrkantig typ periferi 512 med rundade hörn och rektangulära aperturer 520, 530.

Figure 5B visar en mellanpatch 510 med en med indrag fyrkantig typ periferi 512 och rektangulära aperturer 520, 530 med indrag.

Indragen 518 av periferin 512 av mellanpatchen 510 mot matningspunkten 519 kommer att tvinga en antenn med denna mellanpatch 510 att ha fyra strålnings centra istället för bara två som är indikerade och beskrivna i relation till figur 3.

Figur 5C visar en mellanpatch 510 med hexagonal periferi 512 och Liífššäiíš lll i 'IH l0 15 20 25 30 517 218 --- n: l6 triangulära aperturer 520, 530. Figure 5D visar en nællanpatch 510 med en cirkulär periferi 512 och cirkulära sektor typ aperturer' 520, 530. Mellanpatchen 510 enligt figure 5D visar också två extra aperturer 592, vilka i detta exempel är cirkulära.

Dessa exempel är visade för att indikera den stora mångfald av olika utföringsformer en antennstruktur enligt uppfinningen kan anta.

Figur 6 visar en tredje utföringsform av en liten Staplad patchantenn enligt uppfinningen vilken är helt själv inneslutande och självbärande. Den lilla staplade patchantennen enligt figur 6 visar ett jordplan 600, en första/mellan patch 610, en andra/topp patch 640, ett första dielektrikum 696 mellan topppatchen 640 och mellanpatchen 610, ett andra dielektrikum 697 mellan mellanpatchen 610 och jordplanet 600, och en öppning 694 i topppatchen 640 för en matnings ledare/via 693 vilken sträcker sig hela vägen från jordplanet 600 till nivån av topppatchen 640. Figur 6 visar vidare en första ledare/via 624 till jordplanet 600 jordande en andra ledare/via 634 till jordplanet 600 610, en ledare/via 654 till mellanpatchen 610, jordande mellanpatchen första mellanpatchen 610 från topppatchen 640, och en andra ledare/via 664 till mellanpatchen 610 från topppatchen 640.

Företrädesvis, vilket är indikerat i figuren, sträcker sig ledare/vias 624, 634 vilka jordar mellanpatchen 610, hela vägen till jordplanet 600. Att notera är att matnings ledaren/vian 693 också sträcker sig genom alla lager i denna särskilda utföringsform.

Genom att integrera jordplanet 600 in i antennen, är det möjligt att erhålla en antenn lned lnycket snäva toleranser mellan alla Det är då också möjligt att genom att ha antennens lager. uno-u; u lläfilmlfi 10 15 20 25 30 517 218 17 jordplanet integrerat, placera antennen där det inte finns något jordplan, till exempel vertikalt ut från ett kretskort.

Antennen enligt figur 6 är företrädesvis tillverkad med hjälp av kretskorts (printed circuit board - PCB) teknologi. De horizontella metalllagren, det vill säga mellanpatchen 610, topppatchen 640, och företrädesvis också jordplanet 600, är, till exempel, etsade. De vertikala ledarna 624, 634, 654, 664, 693 kan företrädesvis då tillverkas samtidigt från en enda PCB och därefter fräsas itu. Det finns ett antal fördelar med att tillverka den lilla staplade patchantennen enligt uppfinningen.

Patcharna och viorna kan placeras Storleken av både med hänseende till höjd som till godtyckligt. antennen kan reduceras, patcharea, men inte proportionellt till dielektricitets konstanten av PCBn eftersom slitsarna strålar in i luft. Storleken av antennen kan reduceras proportionerligt till en effektiv dielektricitetskonstant, vilken är någonstans mellan dielektricitets konstanten av PCB substratet och den av luft.

Figurerna 7A till 7C visar de tre metalliska lagren av en liten Staplad patchantenn enligt uppfinningen, till exempel den som är visad och beskriven i relation till figur 6. Figur 7A visar ett Figur 7B visar en mellanpatch 710, vilken är 700 med jordplan 700. monterad ovanpå jordplanet ett dielektrikum emellan.

Dielektrikumet kan företrädesvis vara ett kretskort, såsom är beskrivet ovan i relation till figur 6. Figur 7C visar en topppatch 740 som är nwnterad ovanpå nællanpatchen 710 med ett dielektrikum emellan. Figurerna 7A till 7C visar dessutonx en första apertur 720, en första via 724 till jordplanet 700, en andra apertur 730, en andra via 734 till jordplanet 700, en första via 754 till mellanpatchen 710 från topppatchen 740, en andra via 764 till mellanpatchen 710 från topppatchen 740, en nmtningsvia .. svep., 10 15 20 25 _=: :au ~~ n» 517 218 f, .= 18 793, 794 för matningsvian 793, och en öppning jordplansöppning 795 för matningsvian 793. en topppatch Att notera är att figur 6 och figur 7 illustrerar matningar med induktiv matningsmatchning genom att ha matningsvias 693, 793 att sträcka sig hela vägen till topppatchöppningarna 694, 794 i lagret med topppatcharna 640, 740. Andra vias 624, 634, 724, 734 är också med hänseende till kostnader företrädesvis gjorda genom hela antennen, som det är illustrerat i figur 6 och figur 7. om möjligt, Uppfinningens basprincip är att placera två aperturer i en för att därmed tvinga en ström till kanterna av 5 GHz till 6 GHz mellanpatch, mellanpatchen. I en typisk applikation i området, kan dimensionerna av en antennstruktur enligt uppfinningen vara för topppatchen och mellanpatchen ungefär 12 mm (PCB) utföringsformer och 16 mm gånger Metall gånger 12 mm för kretskorts 14 mm för självbärande metall utföringsformer. utföringsformerna har företrädesvis en ungefärlig distans på 3,5 och topppatchen, och 1,7 mm mellan PCB mm mellan mellanpatchen mellanpatchen och jordplanet. utföringsformerna har företrädesvis en ungefärlig distans på 1,6 mm mellan mellanpatchen och topppatchen, och 1,6 mm mellan mellanpatchen och jordplanet, vilket är standard kretskort storlekar.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utförandena, utan kan varieras inom ramen för de bifogade patentkraven. 10 15 20 25 30 517 218 19 E42 P36SE SPB 2001-01-02 FIG 1 190 dator - mobil terminal. 191 slits för PC kort. 199 ett PC kort på vilken eller en antenn enligt uppfinningen är ämnad att monteras eller integrerad med.

FIG 2 200 jordplan. 201 ett företrädesvis minsta jordplan. 210 första eller mellan-patch. 212 kant/periferi av första patchen. 214 främre slits mellan första patch och jordplan. 216 bakre slits mellan första patch och jordplan. 219 matnings punkt/area. 220 första apertur. 222 kant/periferi av första apertur. 224 första ledare till jordplan. 226 första nollpotentialarea på första patchen. 230 andra apertur. 232 kant/periferi av andra apertur. 234 andra ledare till jordplan. 236 andra nollpotentialarea på första patchen. 240 andra eller topp-patch. 242 kant/periferi av andra patchen. 244 främre slits mellan andra patch och första patch. 246 bakre slits mellan andra patch och första patch. 254 första ledare till första patch. 256 första nollpotentialarea på andra patch. 264 andra ledare till första patch.

%'W ÜWMW 10 15 20 25 30 266 FIG 310 311 312 315 317 319 320 322 324 326 327 328 330 332 334 336 337 338 354 364 371 375 FIG 400 517 218 20 andra nollpotentialarea på andra patch. första eller mellan-patch. mellanpatch bandsektion. kant/periferi av första patch. främre slitsposition mellan första patch och jordplan. bakre slitsposition mellan första patch och jordplan. matnings punkt/area. första apertur. kant/periferi av första apertur. anslutningsplats för en första ledare till ett jordplan. första nollpotentialarea på första patch. första väg/bana runt första aperturen. andra väg/bana runt första aperturen. andra apertur. kant/periferi av andra apertur. anslutningsplats för en andra ledare till ett jordplan. andra nollpotentialarea på första patch. första väg/bana runt andra aperturen. andra väg/bana runt andra aperturen. anslutningsplats för en första ledare till en andra patch. anslutningsplats för en andra ledare till en andra patch. första symmetri linje. andra symmetri linje. jordplan. 12.! WEÜMER M 10 15 20 25 30 401 410 419 420 424 430 434 454 464 481 482 483 FIG 510 512 518 519 520 522 524 526 530 532 534 536 592 FIG 600 610 624 634 517 218 21 ett företrädesvis minsta jordplan. första eller mellan-patch. matnings punkt/area. första apertur. första ledare till jordplan. andra apertur. andra ledare till jordplan. första ledare till första patch. andra ledare till första patch. del A av andra/topp patch. del B av andra/topp patch. delning mellan del A och B av andra/topp patch. första eller mellan-patch. kant/periferi av första patchen. matnings punkts inbuktningar. matnings punkt/area. första apertur. kant/periferi av första apertur. första ledare till jordplan. första nollpotentialarea på första patchen. andra apertur. kant/periferi av andra apertur. andra ledare till jordplan. andra nollpotentialarea på första patchen. sekundära aperturer på den första/mellan patchen. jordplan. första eller mellan-patch. första ledare till jordplan andra ledare till jordplan.

Iíšš WH? 'ïšlíïI 10 15 20 640 654 664 693 696 697 FIG 700 710 720 724 730 734 740 754 764 793 794 795 517 218 22 andra eller topp-patch. första ledare till första patch. andra ledare till första patch. matningsvia. första dielektrikum mellan topppatch och mellanpatch. andra dielektrikum mellan mellanpatch och jordplan. jordplan. första eller mellan-patch. första apertur. första ledare till jordplan. andra apertur. andra ledare till jordplan. andra eller topp-patch. första ledare till första patch. andra ledare till första patch. matningsvia. öppning i topppatch för matningsvia. öppning i jordplan för matningsvia.

NH' flïlišš lit Eïï

Claims (30)

10 15 20 25 30 517 218 23 PATENTKRAV

1. En innefattar en första metallisk patch (210) och en andra metallisk patch (240) làgprofilantennstruktur som staplade över ett jordplan (200), den första patchen innefattar en periferi längs med patchkanten (212) av den första patchen, den andra patchen innefattar en periferi längs en patchkant (242) av den andra patchen, den första patchen är arrangerad mellan jordplanet och den andra patchen, den första patchen är jordad vid åtminstone en först nollpotentialarea (226) genom en elektrisk koppling (224) med jordplanet och en andra nollpotentialarea (236) genom. en elektrisk koppling (234) med jordplanet och är matad vid en enda matningsarea (219), den andra patchen är~ elektriskt sammankopplad (254, 264) till den första patchen, kännetecknad därav, att den första patchen innefattar minst en första apertur (220) och en andra apertur (230) placerade fullständigt inom periferin av den första patchen för att därmed tvinga ström som utbreder sig från matningsarean till den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean, mot den första patchens patchkant för att därmed möjliggöra strålning från slitsar (214, 216, 244, 246) avgränsade av kanten av" den första patchen och kanten av den andra patchen och jordplanet. första

2. En innefattar en metallisk patch (210, 310, 410, 510) och en andra metallisk làgprofilantennstruktur som patch (240, 481, 482) staplad över den första patchen, patcharna är ämnade att monteras över ett jordplan (200, 400), den första 'H17 EïïEIïï E! "IEEE 10 15 20 25 30 517 218 24 patchen innefattar en periferi längs en patchkant (212, 312) av den första patchen, den andra patchen innefattar en periferi längs en patchkant (242) av den andra patchen, den första patchen är arrangerad mellan jordplanet och den andra patchen, den första patchen innefattar en första nollpotentialarea (226, 326, 526) genom anslutning (224, 324, 424, 524) med jordplanet och en andra nollpotentialarea (236, 336, 536) genom anslutning (234, 334, 434, 534) med jordplanet, den andra patchen är elektriskt sammankopplad (254, 264, 354, 364, 454, 464) med den första patchen, och antennen är matad vid en enda matningsarea (219, 319, 419, 519) innefattad på den första patchen, kännetecknad därav, att den första patchen innefattar minst en första apertur (220, 320, 420, 520) och en andra apertur (230, 330, 430, 530) lokaliserade helt och hållet inom periferin av den första patchen för att därmed tvinga ström, som utbreder sig från Inatningsarean till den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean, mot patchkanten av den första patchen för att därmed möjliggöra strålning från slitsar (214, 216, 244, 246, 315, 317) avgränsade av kanten av den första patchen och kanten av den andra patchen och jordplanet,

3. Antennstruktur enligt patentkrav 2, kännetecknad därav, att den första aperturen (220, 320, 420, 520) och den andra aperturen (230, 330, 430, 530) är placerade i den första patchen (210, 310, 410, 510) på ett sådant sätt att ström som utbreder sig från matningsarean (219, 319, 419, 519) till den första nollpotentialarean (226, 326, 526) utbreder sig längs två olika vägar (327, 328) runt den första aperturen, och att ström som utbreder sig från matningsarean till den andra nollpotentialarean (236, 336, 536) utbreder sig längs två olika vägar (337, 338) runt den andra aperturen. IÉFI* ”lll Éšïíilíí 10 15 20 25 30 517 218 frí=z'f¿ -= 25

4. Antennstruktur enligt patentkrav' 2 eller 3, kännetecknad därav, att den första aperturen är placerad mellan matningsarean och den första nollpotentialarean, och att den andra aperturen är placerad mellan matningsarean och den andra nollpotentialarean.

5. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 4, kännetecknad därav, att den andra patchen är elektriskt sammankopplad med den första patchen vid minst den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

6. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 5, kännetecknad därav, att var och en av den första aperturen och den andra aperturen har en förlängning som är huvudsakligen vinkelrät med en linje mellan den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

7. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 6, kännetecknad därav, att den första patchen har en symmetri längs en linje mellan den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

8. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 7, kännetecknad därav, att den första patchen har en symmetri längs en linje som är vinkelrät till en linje mellan den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

9. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 8, kännetecknad därav, att den andra patchen inte innefattar några öppningar inom sin periferi. 10 15 20 25 30 26

10. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 8, kännetecknad därav, att den andra patchen innefattar minst en öppning inom sin periferi.

11. ll. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 8, kännetecknad därav, att den andra patchen är elektriskt delad i två halvor längs en linje som är huvudsakligen vinkelrät till en linje mellan den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

12. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 11, kännetecknad därav, att den andra patchen åtminstone täcker den första aperturen och den andra aperturen av den första patchen.

13. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 12, kännetecknad därav, att den första patchen innefattar ytterligare aperturer.

14. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 13, kännetecknad därav, att den första patchen och den andra patchen är i huvudsak samma storleksordning.

15. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 14, kännetecknad därav, att den första patchen, i tillägg till den första aperturen och den andra aperturen, innefattar ytterligare aperturer.

16. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 15, kännetecknad därav, att antennstrukturen innefattar jordplanet. 10 15 20 25 30 517 218 27

17. Antennstruktur enligt patentkrav 16, kännetecknad därav, att jordplanet huvudsakligen är i samma storleksordning som den första patchen och den andra patchen.

18. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 17, kännetecknad därav, att de elektriska kopplingarna från den patchen till elektriska första jordplanet och de sammankopplingarna mellan den första patchen och den andra patchen, i tillägg till att ge antennstrukturen elektriska förbindelser också ge antennen mekaniskt stöd resulterande i att ge antennen en självbärande struktur.

19. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 17, kânnetecknad därav, att den första patchen är uppburen av ett första dielektrikum och att den andra patchen är uppburen av ett andra dielektrikum, det första dielektrikumet och det andra antennen mekaniskt stöd dielektrikumet ger därutöver resulterande i att antennen erhåller en självbärande struktur.

20. Antennstruktur enligt något av patentkrav 16 till 17, kännetecknad. därav, att den andra patchen är uppburen av ett första dielektrikum och i att den första patchen är emellan det första dielektrikumet och ett andra dielektrikum och i att jordplanet är uppburet av det andra dielektrikumet, det första dielektrikumet och det andra dielektrikumet ger därutöver antennen mekaniskt stöd resulterande i att antennen erhåller en självbärande struktur.

21. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 20, kännetecknad därav, att den enda matningsarean är probmatad i en punkt. 'šilliší F? IN 10 15 20 25 30 517 218 §ÄÜ%;ïHÉ¿ïÉ_fff?Ä 28

22. Antennstruktur enligt patentkrav 21, kännetecknad därav, att den enda matningsarean vidare innefattar induktiv matningsmatchning.

23. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 20, kännetecknad därav, att den enda natningsarean är probmatad i ett flertal punkter.

24. Antennstruktur enligt patentkrav 23, kännetecknad därav, att de flertal punkterna är placerade inom nmtningsarean längs en begränsad linje som om den sträcktes ut skulle passera genom den första nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

25. Antennstruktur enligt något av patentkrav 23 till 24, kännetecknad därav, att de flertal punkterna är placerade i matningsarean, symmetriskt i relation till en linje som passerar första genom genom den nollpotentialarean och den andra nollpotentialarean.

26. Antennstruktur enligt något av patentkrav 2 till 20, kännetecknad därav, att den enda matningsarean är matad genom en aperturkoppling.

27. En anordning innefattande trådlös kommunikationsmedel, kännetecknad därav, att anordningen innefattar en antenn enligt något av patentkrav 1 till 26.

28. En trådlös mobil terminal, kännetecknad därav, att terminalen innefattar en antenn enligt något av patentkrav l till 26 för trådlös kommunikation. šTl' if »ïílliïš E! "ïiïií 51.7 21.8 29

29. Ett datorkort lämpligt för införande i en elektronisk anordning, kännetecknat därav, att kortet innefattar en antenn enligt något av patentkrav l till 26.

30. Ett lokalt nätverkssystem innefattande en basstation och ett flertal terminaler vilka är i trådlös kommunikation med basstationen, kânnetecknat därav, att minst en terminal innefattar antingen direkt eller indirekt en antenn enligt något av patentkrav 1 till 26. fiï ÜIH ' W šflliš'