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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Antennen. Ganz
besonders wird eine Mehrbereichs-Antenne vorgesehen, die für die Verwendung
in drahtlosen mobilen Kommunikationsvorrichtungen, welche hierin
allgemein als "mobile
Vorrichtungen" bezeichnet
werden, wie beispielsweise persönliche
digitale Assistenten (personal digital assistants), zelluläre Telefone
und drahtlose Zwei-Wege-e-Mail-Kommunikationsvorrichtungen, besonders
gut geeignet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Mobile
Vorrichtungen, die Antennen aufweisen, welche Mehrbereichs-Kommunikationen
zulassen, sind bekannt. Viele solcher mobilen Vorrichtungen verwenden
spiralförmige
oder einziehbare Strukturen, die im typischen Fall außerhalb
einer mobilen Vorrichtung installiert sind, obwohl eingebaute Antennen,
die innerhalb eines Kastens oder Gehäuses einer Vorrichtung installiert
sind, ebenfalls bekannt sind. Bei mobilen Kommunikationsvorrichtungen werden
im Allgemeinen eingebaute Antennen gegenüber externen Antennen aufgrund
von mechanischen und ergonomischen Gründen bevorzugt. Eingebaute Antennen
sind durch den Kasten oder das Gehäuse der mobilen Vorrichtung
geschützt
und neigen daher dazu, dauerhafter zu sein als externe Antennen. Während externe
Antennen mit dem Umfeld einer mobilen Vorrichtung physikalisch Interferenzen
bilden und die Verwendung einer mobilen Vorrichtung insbesondere
in Umgebungen mit begrenzten Platzverhältnissen schwierig machen können, weisen
eingebaute Antennen weniger solcher Schwierigkeiten auf.
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Ein
Beispiel für
eine eingebaute Antenne ist in der
EP-A2-1304765 offenbart.
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Bei
einigen Arten von mobilen Vorrichtungen jedoch bieten bekannte eingebaute
Strukturen und Konzeptionstechniken zumindest bei bestimmten Betriebspositionen
der mobilen Vorrichtungen eine relativ schwache Kommunikationssignal-Abstrahlung bzw.
Kommunikationssignal-Sendung und einen relativ schwachen Kommunikationssignal-Empfang. Eine
der größten Schwierigkeiten
bei der Konzeption einer mobilen Vorrichtungs-Antenne ist die Sicherstellung,
dass die Antenne in unterschiedlichen Positionen effektiv funktioniert,
da sich die Antennenposition im Zuge der Bewegung der mobilen Vorrichtung ändert.
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Zusätzlich dazu
schließen
physikalische Einschränkungen
des Platzes häufig
die Verwendung von separaten Antennen für jeden Betriebsfrequenzbereich
von vornherein dort aus, wo der Betrieb einer mobilen Vorrichtung
in Mehrbetriebsfrequenzbändern
gewünscht
wird oder erforderlich ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Mehrbereichs-Antenne
vorgesehen, die einen ersten, zweiten und dritten Betriebsfrequenzbereich
aufweist, umfassend:
Eine erste Patch-Struktur, die eine nicht-ebene
Fläche
aufweist, wobei die erste Patch-Struktur einen ersten Endabschnitt,
einen zweiten Endabschnitt und einen Verbindungsabschnitt, welcher
den ersten und den zweiten Endabschnitt verbindet, um ein im Wesentlichen
C-förmiges
Profil zu bilden, aufweist, wobei die Konfiguration es der ersten
Patch-Struktur gestattet, im ersten Betriebsfrequenzbereich wirksam zu
sein,
eine zweite Patch-Struktur, die eine nicht-ebene Fläche aufweist,
wobei die zweite Patch-Struktur zwischen dem ersten und dem zweiten
Endabschnitt der ersten Patch-Struktur positioniert ist und mit
der ersten Patch-Struktur in einem Bereich, der zu demjenigen Bereich,
in dem sich der zweite Endabschnitt mit dem Verbindungsabschnitt
verbindet, benachbart ist, wobei die Konfiguration es der zweiten
Patch-Struktur gestattet, im zweiten und dritten Betriebsfrequenzbereich
wirksam zu sein,
eine erste Schlitz-Struktur, die eine variierende
Breite aufweist und zwischen dem ersten Endabschnitt und der zweiten
Patch-Struktur angeordnet ist, wobei die Breite in einem wesentlichen
Abschnitt der ersten Schlitz-Struktur linear zunimmt, wobei die
Konfiguration es der ersten Schlitz-Struktur gestattet, im ersten und
dritten Betriebsfrequenzbereich wirksam zu sein,
eine zweite
Schlitz-Struktur, die zwischen dem Verbindungsabschnitt und der
zweiten Patch-Struktur angeordnet ist und mit der ersten Schlitz-Struktur
verbunden ist, wobei die Konfiguration es der zweiten Schlitz-Struktur
gestattet, im dritten Betriebsfrequenzbereich wirksam zu sein, und
eine
dritte Schlitz-Struktur, die eine variierende Breite aufweist und
zwischen dem zweiten Endabschnitt und der zweiten Patch-Struktur
angeordnet ist, wobei die Breite in einem wesentlichen Abschnitt
der dritten Schlitz-Struktur linear zunimmt, wobei die Konfiguration
es der dritten Schlitz-Struktur gestattet, im ersten und zweiten
Betriebsfrequenzbereich wirksam zu sein.
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Weitere
Merkmale und Aspekte der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung beschrieben oder daraus hervorgehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht einer Antenne gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung,
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2 ist
eine isometrische Ansicht von unten der Antenne aus 1,
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3 ist
eine isometrische Ansicht von unten der Antenne aus 1 und
einer Antennen-Montagestruktur,
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4 ist
eine isometrische Draufsicht der Antenne und Montagestruktur aus 3 in
einer zusammengebauten Position,
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5 ist
eine Querschnittsansicht der Antenne und Montagestruktur entlang
der Linie 5-5 in 4,
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6 ist
eine rückwärtige Ansicht
einer mobilen Vorrichtung, welche die Antenne und Montagestruktur
nach 4 umfasst, und
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7 ist
ein Blockdiagramm einer mobilen Vorrichtung.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
hierin beschriebenen Strukturen in Antennen weisen Abmessungen und
Größen auf,
um eine Antenne für
den Betrieb in Mehrfrequenzbereichen zu tunen bzw. abstimmen. Wie
nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben, umfasst eine Antenne
Mehrbereichs-Antennenstrukturen, wobei jede zum Betrieb in Mehrbetriebfrequenzbändern konfiguriert
ist. In einer nachstehend in Einzelheiten beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Antenne eine Vielzahl von Strukturen,
die vornehmlich einem von einem ersten Betriebsfrequenzbereich,
einem zweiten Betriebsfrequenzbereich und einem dritten Betriebsfrequenzbereich
sowie einer Vielzahl von "geteilten" Mehrbereichsstrukturen
zugeordnet sind, die mehr als einem des ersten, zweiten und dritten
Betriebsfrequenzbereichs zugeordnet sind. Dies gestattet es der
Antenne, als die Antenne in einer mobilen Mehrbereichs-Vorrichtung
zu funktionieren. So kann eine Antenne beispielsweise für den Betrieb
im Global System for Mobile communications (GSM)-900 MHz-Frequenzbereich,
im GSM-1800 (1800 MHz)-Frequenzbereich, der auch als der Digital
Cellular System (DCS)-Frequenzbereich bekannt ist, und im GSM-1900
(1900 MHz)-Frequenzbereich, der manchmal als der Personal Communication
System (PCS)-Frequenzbereich be zeichnet ist, angepasst sein. Dem
Fachmann wird klar sein, dass der GSM-900-Bereich einen Überträger-Unterbereich
von 880–915
MHz und einen Empfänger-Unterbereich
von 925–960
MHz umfasst, der DCS-Frequenzbereich auf ähnliche Weise einen Überträger-Unterbereich
von 1710–1785
MHz und einen Empfänger-Unterbereich von
1805–I880
MHz umfasst und der PCS-Frequenzbereich
einen Überträger-Unterbereich
von 1850–1910
MHz und einen Empfänger-Unterbereich
von 1930–1990
MHz umfasst. Dem Fachmann wird ebenfalls klar sein, dass diese Frequenzbereiche
ausschließlich
zu veranschaulichenden Zwecken dienen. Eine derartige Antenne kann
konzipiert sein, um in unterschiedlichen und möglicherweise mehr als drei
Betriebsfrequenzbereichen zu wirken.
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1 ist
eine Draufsicht auf eine Antenne gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Die Antenne 10 umfasst die Strukturen 12, 14, 16, 17, 18, 20 und 24 sowie
Montagebohrungen 26, 30, 32, 34 und 36.
Die Montagebohrungen 26, 30, 32, 34 und 36 werden
zur Montage der Antenne 10 auf eine Montagestruktur verwendet,
wie nachstehend in Verbindung mit 4 in weiteren
Einzelheiten beschrieben werden wird.
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Die
Antenne 10 umfasst Patch-Strukturen 12 und 14,
Schlitz-Strukturen 16, 17 und 18 sowie
Tuning-Strukturen 20 und 24. Patch-Antennen sind
aufgrund ihres niedrigen Profils, praktisch unbegrenzt möglicher
Formen und Großen
sowie ihrer inhärenten
Flexibilität,
die es ihnen gestattet, an die meisten Oberflächenprofile angepasst zu werden,
beliebt. Patch-Antennen-Polarisierungen
können
linear oder elliptisch mit einer Haupt-Polarisierungskomponente parallel
zur Oberfläche
des Patchs sein. Schlitz-Antennen werden zur Verstärkung der
Feldstärke
in erforderlichen Richtungen durch Änderung ihrer Ausrichtungen
verwendet. Betriebsmerkmale von Patch- und Schlitz-Antennen werden durch
die Antennenform und -abmessungen festgelegt. Betriebsgrundsätze von
Patch- und Schlitz-Antennen sind dem Fachmann aus dem Bereich, auf
den sich die vorliegende Anmeldung bezieht, bekannt.
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In
der Antenne 10 ist die Patch-Struktur 12 eine
erste Struktur, die vornehmlich einem Frequenzbereich zugeordnet
ist, in welchem die Antenne 10 wirkt. Die Patch-Struktur 12 ist
allgemein C-förmig unter
Einschluss von zwei Endabschnitten an der linken und rechten Seite
der Antenne 10 in der in 1 gezeigten
Ansicht und einem Verbindungsabschnitt entlang der Oberseite der
Antenne 10. Die Größe und Form
der Patch-Struktur 12 haben
eine sehr stark ausgeprägte
Wirkung auf Antennenbetriebsmerkmale in ihrem Betriebsfrequenzbereich,
wie beispielsweise die effektive Frequenz des Betriebsfrequenzbereichs,
sowie den Antennengewinn im Betriebsfrequenzbereich. Selbstverständlich können bei jeder
Antenne wie beispielsweise 10 Änderungen
in einem Teil der Antenne, die mit einem Frequenzbereich verbunden
sind, ebenfalls weitere Betriebsfrequenzbereiche der Antenne beeinflussen,
obwohl in der Antenne 10 die Auswirkungen der Struktur 12 auf weitere
Betriebsfrequenzbereiche nicht erheblich sind, wie nachstehend in
weiteren Einzelheiten beschrieben werden wird.
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Die
Patch-Struktur 14 ist eine zweite Struktur, die im Gegensatz
zur ersten Patch-Struktur 12 eine geteilte Mehrbereichs-Struktur ist. Betriebsmerkmale
der Antenne 10 in den mit der Patch-Struktur 14 verbundenen
Frequenzbereichen beispielsweise unter Einschluss von Frequenz und
Gewinn bzw. Verstärkung
werden durch die Größe und Form der
Patch-Struktur 14 beeinflusst. Die Anpassung der Abmessungen
der Patch-Struktur 14 hat eine ausgewogenere Wirkung auf
ihre Betriebsfrequenzbereiche. Wie dem Fachmann klar sein wird,
hat die Patch-Struktur 14 eine relativ breite Bandbreite,
die ihre Betriebsfrequenzbereiche umfasst, und getunt ist, um entweder
einen Betriebsfrequenzbereich oder mehr als einen ihrer Betriebsfrequenzbereiche
zu optimieren.
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Die
Schlitz-Struktur 16 ist zudem eine geteilte Mehrbereichs-Struktur, die mehr
als einem Betriebsfrequenzbereich zugeordnet ist. Die Länge und die
Breite der Schlitz-Struktur 16 stellt nicht nur die Frequenzbereiche
der Schlitz-Struktur 16 ein, sondern beeinflusst auch den
Gewinn bzw. die Verstärkung
und die Abstimmung der Antenne 10 in diesen Frequenzbereichen.
Die Änderung
der Breite und Länge
der Schlitz-Struktur 16 kann beispielsweise die Antennenabstimmung
verbessern, jedoch ihren Gewinn bzw. in ihrer Verstärkung in
den der Schlitz-Struktur 16 zugeordneten Betriebsfrequenzbereichen
zunichte machen.
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Obwohl
die Schlitz-Struktur 17 mit der Schlitz-Struktur 16 verbunden
ist, ist die Schlitz-Struktur 17 vornehmlich einem einzigen
Betriebsfrequenzbereich zugeordnet. Die Abmessungen der Schlitz-Struktur 17 haben
eine dominierende Wirkung auf die Leistung der Antenne 10 in
einem Frequenzbereich. So hat die Schlitz-Struktur 17 beispielsweise
eine andere Polarisierung als die Schlitz-Struktur 16 und
erhöht
den Übertragungsgewinn
vornehmlich in einem Betriebsfrequenzbereich. In einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Betriebsfrequenzbereich der Schlitz-Struktur 17 ebenfalls
ein höchster
Betriebsfrequenzbereich der Patch-Struktur 14. Das Hinzufügen der
Schlitz-Struktur 17 zur Schlitz-Struktur 16 reduziert
die Größe der Patch-Struktur 14 und
erhöht
damit diesen Betriebsfrequenzbereich noch weiter.
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Die
Schlitz-Struktur 18 ist insofern eine weitere geteilte
Struktur, als sie in der Antenne 10 positioniert und dazu
ausgelegt ist, den Antennenbetrieb in Mehrfrequenzbereichen zu beeinflussen.
Während jede
der Strukturen 12 und 16 eine dominierende Wirkung
auf einen entsprechenden Betriebsfrequenzbereich hat, haben die
Länge,
Breite und Lokalisierung der Schlitz-Struktur 18 eine stärker verteilte Wirkung
in Mehrfrequenzbereichen. So beeinflusst beispielsweise die Anpassung
der Position und der Abmessungen der Schlitz-Struktur 18 den
Gewinn bzw. die Verstärkung
und die Abstimmung der Mehrbereichs-Antenne in mehr als einem Frequenzbereich.
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Die
Patch-Strukturen 12 und 14 werden entlang der
Linie 39 in
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1 abgeschaltet.
Die Antenne 10 ist mit unterschiedlichen Abschaltlängen zwischen
den Patch-Strukturen 12 und 14 entlang der Linie 39 wirksam.
Dies bietet insofern Flexibilität
in der Konzeption der Antenne 10, als die Positionen und
Abmessungen von einer oder beiden der Schlitz-Strukturen 17 und 18 geändert werden
können,
um beispielsweise den Gewinn bzw. die Verstärkung bei Betriebsfrequenzbereichen,
die den Schlitz-Strukturen 17 und 18 zugeordnet
sind, zu verbessern, ohne die Leistung der Antenne 10 erheblich
zu verschlechtern.
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Tuning-Strukturen 20 und 24 werden
für das Fein-Tuning
der Antenne 10 verwendet. Obwohl sie mit der ersten Patch-Struktur 12 verbunden
ist, kann die Tuning-Struktur 20 einen Tuning-Tabulator für einen
anderen Frequenzbereich als den Betriebsfrequenzbereich der ersten
Patch-Struktur 12 bilden. Wie nachstehend beschrieben,
ist der linke Endabschnitt der ersten Patch-Struktur 12 mit
einem Einspeisungspunkt der Antenne 10 verbunden und wird
als solcher immer dann verwendet, wenn die Antenne 10 in
einem beliebigen ihrer Frequenzbereiche wirkt. Die Tuning-Struktur 20 kann
damit angepasst werden, um eine dominierende Wirkung auf jeden beliebigen
der Betriebsfrequenzbereiche der Antenne 10 zu haben. Das
Fein-Tuning eines solchen Betriebsfrequenzbereichs wird durch die
Einstellung der Abmessungen des Fein-Tuning-Tabulators 20 bewerkstelligt.
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Die
Tuning-Struktur 24 am rechten Endabschnitt der Antenne 10 hat
jedoch eine dominierende Wirkung auf den Betriebsfrequenzbereich
der ersten Patch-Struktur 12. Der die Tuning-Struktur 24 bildende
Tuning-Tabulator beeinflusst die gesamte elektrische Länge und
somit den Betriebsfrequenzbereich der ersten Patch-Struktur 12.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Antenne 10 eine Drei-Bereichs-Antenne,
die einen ersten, zweiten und dritten Betriebsfrequenzbereich aufweist.
Die erste Patch-Struktur 12 ist dem ersten Betriebsfrequenzbereich
zugeordnet, die zweite Patch-Struktur 14 ist dem zweiten
und dritten Betriebsfrequenzbereich zugeordnet, die Schlitz-Struktur 16 ist
dem er sten und dritten Betriebsfrequenzbereich zugeordnet, die Schlitz-Struktur 17 ist
dem dritten Betriebsfrequenzbereich zugeordnet, und die Schlitz-Struktur 18 ist
dem ersten und zweiten Betriebsfrequenzbereich zugeordnet. Der erste
Betriebsfrequenzbereich wird unter Verwendung der Tuning-Struktur 24 fein
getunt, und die Tuning-Struktur 20 wird zum feinen Tunen
des zweiten Betriebsfrequenzbereichs verwendet. Bei einer für die Verwendung
in einer mobilen GSM/GPRS-Vorrichtung
bestimmten Antenne können
beispielsweise der erste, zweite und dritte Frequenzbereich GSM-900,
DCS bzw. PCS sein.
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Dem
Fachmann wird klar sein, dass die Erfindung auf keinen Fall auf
die Betriebsfrequenzbereiche GSM, DCS und PCS oder auf eine spezifische Interrelation
zwischen den jeder Struktur in der Antenne 10 zugeordneten
Frequenzbereichen beschränkt
ist. So könnte
der erste Betriebsfrequenzbereich beispielsweise zwischen der ersten
und zweiten Patch-Struktur 12 und 14 gemeinsam
sein. In diesem Fall wird die erste Patch-Struktur 12 wie
oben für den
ersten Betriebsfrequenzbereich konfiguriert und wird die zweite
Patch-Struktur 14 für
den ersten Frequenzbereich und einen anderen Frequenzbereich konfiguriert.
Weitere Zuordnungen zwischen Strukturen und Frequenzbereichen sind
ebenfalls möglich.
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Unter
Bezugnahme nunmehr auf 2 wird der Betrieb der Antenne 10 in
weiteren Einzelheiten beschrieben. 2 ist eine
isometrische Ansicht von unten der Antenne aus 1.
In 2 werden ein Einspeisungspunkt 38 und
Erdungspunkt 40 mit jeweiligen Montagebohrungen 42 und 44 gezeigt.
Der Einspeisungspunkt 38 und der Erdungspunkt 40 bilden
einen einzigen Einspeisungsport für die Antenne 10.
Wenn er in einer mobilen Vorrichtung installiert ist, ist der Erdungspunkt 40 mit
der Signalerdung verbunden, um eine Erdungsebene für die Antenne 10 zu
bilden, und der Einspeisungspunkt 38 ist mit einem oder
mehreren Sender-Empfänger(n)
verbunden, der/die wirksam ist/sind, Signale in den Betriebsfrequenzbereichen
der Antenne 10 zu senden und/oder zu empfangen.
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Signale
in den Betriebsfrequenzbereichen, die wie oben beschrieben hergestellt
werden, werden von der Antenne 10 empfangen und abgestrahlt.
Ein elektromagnetisches Signal in einem der Betriebsfrequenzbereiche
wird von der Antenne 10 empfangen und in ein elektrisches
Signal für
einen entsprechenden Empfänger
oder Sender-Empfänger
konvertiert, der mit dem Einspeisungspunkt 38 und dem Erdungspunkt 40 verbunden
ist. Auf ähnliche
Weise wird ein elektrisches Signal in einem der Betriebsfrequenzbereiche,
die in die Antenne 10 über
den Einspeisungspunkt 38 und den Erdungspunkt 40 durch einen
Sender oder Sender-Empfänger
eingegeben sind, von der Antenne 10 abgestrahlt.
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Im
obigen Beispiel strahlen die Strukturen 12, 16 und 18 der
Antenne 10 beim Betrieb im ersten Frequenzbereich Signale,
die sowohl in paralleler als auch in senkrechter Richtung zur Patch-Struktur 12 auf
kooperative Weise zwecks Erhöhung
des Gewinns bzw. der Verstärkung
polarisiert sind, ab und empfangen diese. Der Betrieb der Antenne 10 im zweiten
und dritten Frequenzbereich ist im Wesentlichen ähnlich. Im zweiten Frequenzbereich
sind die Strukturen 14 und 18 die größeren Abstrahlungs-
und Empfangskomponenten, und im dritten Frequenzbereich sind die
Strukturen 14, 16 und 17 die Hauptabstrahler
bzw. Hauptsender und -empfänger.
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Die
Antenne 10 bietet eine im Vergleich zu bekannten Antennenkonzeptionen
verbesserte Signalübertragung
und einen verbesserten Signalempfang, da sie kombinierte Strukturen
von Patch- und Schlitz-Antennen
verwendet, die kooperativ zum Abstrahlen und Empfangen von in den
beliebtesten Richtungen polarisierten Signalen arbeiten. Auf diese Weise
wird die Leistung der Antenne 10 weniger durch die Ausrichtung
einer mobilen Vorrichtung beeinflusst, in der sie installiert ist.
Der Mehrbereichsbetrieb wird ebenfalls in einer einzelnen Antenne
mit einem Einspeisungspunkt unterstützt.
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Die
Leistung der Antenne 10 wird weiterhin verstärkt, wenn
die Antenne auf einer Montagestruktur montiert wird, wie in den 3 bis 5 dargestellt. 3 ist
eine isometrische Ansicht von unten der Antenne aus 1 und
einer Antennenmontagestruktur, 4 ist eine
isometrische Draufsicht der Antenne und Montagestruktur aus 3 in
einer zusammengebauten Position, und 5 ist eine
Querschnittsansicht der Antenne und Montagestruktur entlang der
Linie 5-5 in 4.
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In 3 wird
die Antenne 10 im Wesentlichen wie in 2 gezeigt
und wurde oben beschrieben. Die Montagestruktur 50 wird
bevorzugt aus Kunststoff oder einem anderen dielektrischen Material
hergestellt und umfasst Montagestifte 52 und 54 auf
einer Trägerstruktur 53 sowie
eine Montagefläche 60.
Die Montagestruktur 50 umfasst zudem eine Befestigungsstruktur 62,
einen Ausrichtungsstift 64 und weitere strukturelle Komponenten 66 und 68,
die mit Gehäuseabschnitten
oder anderen Teilen einer mobilen Vorrichtung zusammenwirken, in
denen die Antenne installiert ist. Der Ausrichtungsstift 64 dient
beispielsweise zur Ausrichtung der Montagestruktur relativ zu einem
Teil einer mobilen Vorrichtung, die eine zusammenwirkende Ausrichtungsausnehmung
umfasst. Die Befestigungsstruktur 62 ist konfiguriert,
um eine Schraube, Niete oder andere Befestigungsvorrichtung zum
Befestigen der Montagestruktur an einem anderen Teil der mobilen
Vorrichtung aufzunehmen, nachdem die Montagestruktur 50 ordnungsgemäß ausgerichtet
ist. Die Antenne 10 wird bevorzugt an der Montagestruktur 50 montiert,
bevor die Montagestruktur an anderen Teilen solch einer mobilen Vorrichtung
befestigt wird. Die Antenne 10 und die Montagestruktur 60 umfassen
ein in 3 allgemein mit 70 bezeichnetes Antennensystem.
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Die
Montagestifte 52 und 54 sind auf der Trägerstruktur 53 positioniert,
so dass sie in den Montagebohrungen 42 bzw. 44 aufgenommen
werden, wenn die Antenne 10 zwecks Montage posi tioniert wird,
wie durch die gestrichelten Linien 56 und 58 angezeigt.
Die Montagestifte 52 und 54 werden dann bevorzugt
verformt, um den Einspeisungspunkt 38 und den Erdungspunkt 40 an
der Trägerstruktur 53 auf
der Montagestruktur 50 zu montieren. Die Montagestifte 52 und 54 können beispielsweise
Heizstäbe sein,
die geschmolzen werden, um einen Abschnitt des Einspeisungspunktes 38 und
des Erdungspunktes 40, der die Montagebohrungen 42 und 44 umgibt, zu überlappen
und dadurch den Einspeisungspunkt 38 und den Erdungspunkt 40 in
einer montierten Position zurückzuhalten.
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Die
Oberseite des Antennensystems 70 wird in 4 gezeigt,
in der die Antenne 10 sich in einer montierten Position
auf der Montagestruktur 50 befindet. Wie dargestellt, nehmen
die Montagebohrungen 26, 30, 32, 34 und 36 die
Montagestifte 27, 31, 33, 35 und 37 auf,
die dann bevorzugt wie oben beschrieben verformt werden, um die
Antenne 10 in der montierten Position festzuhalten. Die
Antenne 10 liegt im Wesentlichen gegen die Fläche 60,
wenn sie auf der Montagestruktur 50 montiert ist. Die Fläche 60 in
den 3 bis 5 ist eine gebogene Fläche, obwohl
alternative Flächenprofile
unter Einschluss von facettenartigen und anderen nicht-glatten Montageflächen stattdessen
verwendet werden können.
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Die
Montagebohrungen 26, 30, 32 and 34 werden
von abgeschrägten
Flächen
umgeben, wie in den 1 bis 4 dargestellt.
Diese abgeschrägten
Flächen
dienen zum Ausgleichen oder Verschieben der Montagebohrungen von
der Fläche
der Antenne 10, so dass die zusammenwirkenden Montagestifte
sich unterhalb der Fläche
der Antenne 10 befinden, wenn die Stifte verformt werden,
um die Antenne 10 in ihrer montierten Position festzuhalten.
Je nach den physikalischen Einschränkungen, die durch die Vorrichtung,
in der das Antennensystem 70 zu implementieren ist, auferlegt
werden, könnte
ein glatt ausgeführtes
Profil für
das Antennensystem 70 oder bestimmte Teile davon nicht
von entscheidender Bedeutung sein, so dass Montagebohrungen nicht
von der Fläche
der Antenne 10 verschoben werden müssen. Die Montagebohrungen 36, 42 und 44 sind
derartige Ausgleichs-Montagebohrungen.
Wie aus den 4 und 5 hervorgeht,
ist die Montagestruktur 50 glatt, aber nicht flach. Insbesondere
der Abschnitt der Montagestruktur 50, der den Montagestift 37 umfasst,
verjüngt
sich von der restlichen Fläche 60 weg, so
dass der Montagestift 37 unterhalb der anderen Montagestifte 27, 31, 33 und 35 liegt.
Dies ist beispielsweise aus 5 klar ersichtlich,
in der nur die Montagestifte 31, 33 und 35 gezeigt
werden. Auf ähnliche
Weise werden der Einspeisungspunkt 38 und Erdungspunkt 40 unterhalb
einer Fläche
der Antenne 10 angeordnet, wo ein glattes Endbearbeitungsprofil vielleicht
nicht wichtig ist. Damit kann eine Mehrbereichs-Antenne Offset-Montagebohrungen,
wie beispielsweise 26, 30, 32 und 34,
Ausgleichs-Montagebohrungen, wie beispielsweise 36, 42 und 44,
oder beides umfassen.
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Die
Antenne 10 kann unter Verwendung von Stanz- oder anderen
Schneidtechniken zur Bildung von Antennenleerstellen beispielsweise
aus einem im Wesentlichen flachen leitenden Blech eines Leiters
hergestellt werden, wie etwa Kupfer, Aluminium, Silber oder Gold.
Montagebohrungen können
ausgeschnitten oder gestanzt werden, wenn die Leerstellen gebildet
werden, oder in die flachen Antennenleerstellen gebohrt werden.
Antennenleerstellen werden dann in die in den 2 und 3 gezeigte
Form verformt, um sich an die Montagestruktur 50 anzupassen.
Alternativ könnte
die Verformung einer Antennenleerstelle durchgeführt werden, während eine Antenne
auf der Montagestruktur 50 montiert wird. Der Einspeisungspunkt 38 und
Erdungspunkt 40 sind bei 46 und 48 gebogen,
um den Einspeisungspunkt 38 und Erdungspunkt 40 relativ
zu den Strukturen 12 und 14 wie nachstehend in
weiteren Einzelheiten beschrieben zu positionieren.
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Wie
in den 3 bis 5 dargestellt, umfasst die Antenne 10 gebogene
Abschnitte 46 und 48, die den Einspeisungspunkt 38 und
den Erdungspunkt 40 mit der ersten Struktur 12 bzw.
zweiten Struktur 14 verbinden. Die erste Struktur 12 und
die zweite Struktur 14 umfassen eine erste Fläche der Antennenstruk tur,
die sich an eine erste Fläche,
die Fläche 60,
der Montagestruktur 50 anpasst, wenn die Antenne 10 sich
in ihrer montierten Position befindet. Die gebogenen Abschnitte 46 und 48 positionieren den
Einspeisungspunkt 38 und den Erdungspunkt 40 auf
einer zweiten Fläche
der Montagestruktur 50 entgegen der ersten Fläche der
Montagestruktur 50 und überlappen
diese. Der Einspeisungspunkt 38 und der Erdungspunkt 40 überlappen
somit die erste und zweite Struktur 12 und 14 oder
stehen dieser entgegen.
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Wie
dem Fachmann klar sein wird, fügen
die gebogenen Abschnitte 46 und 48 der ersten
und zweiten Struktur 12 und 14 elektrische Länge hinzu und
stellen ein weiteres Mittel zur Steuerung des Antennengewinns und
der Frequenz für
ihre zugeordneten Frequenzbereiche dar. Wie ganz eindeutig in 5 dargestellt,
richtet der gebogene Abschnitt 48 den Erdungspunkt 40 zudem
gegen das zweite Antennenelement 14, welches eine Kapazität zwischen Teilen
der Antenne 10 einführt.
Der Abstand zwischen dem Erdungspunkt 40, der die Grundebene der
Antenne 10 bildet, und der zweiten Struktur 14 beeinflusst
die Kapazität
zwischen der Grundebene und der Antenne 10, die ihrerseits
den Antennengewinn und die Antennenabstimmung beeinflusst. Der Antennengewinn
und die Antennenabstimmung können
somit durch Auswahl der Entfernung zwischen der Grundebene und der
Antenne 10 sowie durch das entsprechende Herstellen von
Abmessungen der Trägerstruktur 53 erhöht werden.
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6 ist
eine rückwärtige Ansicht
einer mobilen Vorrichtung, die die Antenne und Montagestruktur nach 4 umfasst.
Wie dem Fachmann klar sein wird, ist die mobile Vorrichtung 100 normalerweise
im Wesentlichen innerhalb eines Gehäuses inbegriffen, das eine
vordere Fläche,
rückwärtige Fläche, obere Fläche, untere
Fläche
und seitliche Flächen
hat. Dateneingabe- und
-ausgabevorrichtungen, wie beispielsweise eine Anzeige und eine
kleine Tastatur oder eine Tastatur, werden normalerweise innerhalb der
vorderen Fläche
einer mobilen Vorrichtung montiert. Ein Lautsprecher und Mikrofon
für die
Sprachein- und -ausgabe werden im typischen Fall in der vorderen
Fläche
oder alternativ in der oberen oder unteren Fläche der mobilen Vorrichtung
angeordnet. Derartige mobile Vorrichtungen umfassen häufig ebenfalls
ein Schild, das die elektromagnetische Energie reduziert, welche
von der Vorderseite der Vorrichtung in Richtung eines Benutzers
nach außen
abgestrahlt wird.
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In 6 wird
die mobile Vorrichtung 100 mit einem entfernten rückwärtigen Gehäuseabschnitt
gezeigt. Interne Komponenten der mobilen Vorrichtung 100 hängen vom
bestimmten Typ der mobilen Vorrichtung ab. Allerdings ist die mobile
Vorrichtung 100 für
Sprachkommunikationen aktiviert und umfasst daher wenigstens ein
Mikrofon und einen Lautsprecher, die an oder nahe an einer unteren
Fläche 80 bzw.
einer oberen Fläche 90 der
mobilen Vorrichtung 100 montiert sind. Bei der Benutzung
für Sprachkommunikationen
hält ein
Benutzer die mobile Vorrichtung 100 derart, dass der Lautsprecher
sich nahe am Ohr des Benutzers befindet und das Mikrofon sich nahe
am Mund des Benutzers befindet. Das Schild 95 erstreckt
sich um die mobile Vorrichtung und insbesondere zwischen der Antenne 10 und
der Vorderseite der mobilen Vorrichtung 100.
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Im
Allgemeinen hält
ein Benutzer einen unteren Abschnitt einer mobilen Vorrichtung,
wie beispielsweise 100, mit einer Hand, wenn er ein Gespräch führt. Als
solches ist der obere rückwärtige Abschnitt
der mobilen Vorrichtung 100 und damit die Antenne 10 relativ
unversperrt, wenn die mobile Vorrichtung 100 sich in einer
Sprachkommunikationsposition befindet, wodurch eine verbesserte
Leistung im Vergleich zu bekannten Antennen und mobilen Vorrichtungen
geboten wird.
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Auf ähnliche
Weise bleibt der in 6 gezeigte Standort der Antenne 10 in
anderen Positionen der mobilen Vorrichtung 100 unversperrt.
Da sich beispielsweise Dateneingabevorrichtungen, wie etwa Tastaturen
und kleine Tastaturen, im typischen Fall unterhalb einer Anzeige
auf einer mobilen Vorrichtung befinden, tendiert die Vorrichtung
dazu, nahe der Oberseite einer mobilen Vorrichtung positioniert zu
sein. Auf einer derartigen mobilen Vorrichtung gibt ein Benutzer
Daten unter Hinzuziehung der Eingabevorrichtung ein, die auf einem
unteren Abschnitt der mobilen Vorrichtung positioniert ist, und
trägt oder hält somit
den unteren Abschnitt der mobilen Vorrichtung, so dass der obere
rückwärtige Abschnitt
der mobilen Vorrichtung unversperrt bleibt. Viele Halter mobiler
Vorrichtungen und Speichersysteme greifen nur in den unteren Abschnitt
einer mobilen Vorrichtung ein und schaffen damit keine weitere Barriere
für die
Antenne 10 in der mobilen Vorrichtung 100. In
anderen Typen von Haltern oder heruntergesetzten Positionen kann
die Antenne 10 in gewisser Weise versperrt sein, jedoch
nicht in einem höheren
Maße als bei
bekannten eingebauten Antennen.
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Somit
strahlt die wie in 6 gezeigt in einer mobilen Vorrichtung
montierte Antenne 10 nicht nur in einer Vielzahl von Polarisierungsebenen
ab und empfängt
darin, wie oben beschrieben, sondern befindet sich auch in der mobilen
Vorrichtung, so dass sie in typischen Benutzungspositionen der mobilen Vorrichtung
im Wesentlichen unversperrt ist.
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Antennen
gemäß Aspekten
der Erfindung finden auf unterschiedliche Typen von mobilen Vorrichtungen
Anwendung, darunter beispielsweise Datenkommunikationsvorrichtungen,
Sprachkommunikationsvorrichtungen, Dual-Modus-Kommunikationsvorrichtungen,
wie etwa Mobiltelefonen mit Datenkommunikationsfunktionalität, persönliche digitale Assistenten
(personal digital assistants) (PDAs), die für drahtlose Kommunikationen
aktiviert sind, drahtlose e-Mail-Kommuni-kationsvorrichtungen oder Laptop- oder Bürocomputersysteme
mit drahtlosen Modems. 7 ist ein Blockdiagramm einer
mobilen Vorrichtung.
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Die
mobile Vorrichtung 700 ist eine mobile Dual-Modus- und
Mehrbereichsvorrichtung und umfasst ein Sender-Empfänger-Modul 711,
einen Mikroprozessor 738, eine Anzeige 722, einen
nichtflüchtigen
Speicher 724, einen Arbeitsspeicher (random access memory)
(RAM) 726, eine oder mehrere Hilfs-Eingabe/Ausgabe (input/output)
(I/O)-Vorrichtung(en) 728, einen seriellen Port bzw. Anschluss 730,
eine Tastatur 732, einen Lautsprecher 734, ein Mikrofon 736,
ein drahtloses Kurzbereichs-Kommunikationsuntersystem 740 und
andere Vorrichtungs-Untersysteme 742.
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Das
Sender-Empfänger-Modul 711 umfasst eine
Antenne 10, einen ersten Sender-Empfänger 716, den zweiten
Sender-Empfänger 714,
einen oder mehrere lokale(n) Oszillator(en) 713 und einen
digitalen Signalprozessor (digital signal processor) (DSP) 720.
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Innerhalb
des nicht-flüchtigen
Speichers 724 umfasst die Vorrichtung 700 bevorzugt
eine Vielzahl von Software-Modulen 724A bis 724N,
die durch den Mikroprozessor 738 (und/oder den DSP 720)
ausgeführt
werden können,
unter Einschluss eines Sprachkommunikationsmoduls 724A,
eines Datenkommunikationsmoduls 724B und einer Vielzahl
von anderen betrieblichen Modulen 724N zur Durchführung einer Vielzahl
von anderen Funktionen.
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Die
mobile Vorrichtung 700 ist bevorzugt eine Zwei-Wege-Kommunikationsvorrichtung
mit Sprach- und Datenkommunikationsfähigkeiten. Damit kann die mobile
Vorrichtung 700 beispielsweise über ein Sprachnetzwerk kommunizieren,
wie etwa ein beliebiges analoges oder digitales zelluläres Netzwerk,
und kann ebenfalls über
ein Datennetzwerk kommunizieren. Die Sprach- und Datennetzwerke werden in 7 durch
den Kommunikationsturm 719 dargestellt. Diese Sprach- und
Datennetzwerke können
separate Kommunikationsnetzwerke sein, die separate Infrastrukturen
verwenden, wie beispielsweise Basisstationen, Netzwerksteuerungen
usw., oder sie können
in ein einziges drahtloses Netzwerk integriert sein. Jeder Sender-Empfänger 716 und 714 wird
normalerweise konfiguriert, um mit unterschiedlichen Netzwerken 719 zu
kommunizieren.
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Das
Sender-Empfänger-Modul 711 wird
zur Kommunikation mit den Netzwerken 719 verwendet und
umfasst den ersten Sender-Empfänger 116,
den zweiten Sender-Empfänger 114,
den einen o der die mehreren lokalen Oszillator(en) 713 und
den DSP 720. Der DSP 720 wird zum Senden und Empfangen von
Signalen zu und von den Sender-Empfängern 714 und 716 sowie
zur Bereitstellung von Steuerinformationen an die Sender-Empfänger 714 und 716 verwendet.
Wenn die Sprach- und Datenkommunikationen in einer einzigen Frequenz
oder eng beabstandeten Sätzen
von Frequenzen erfolgen, kann dann ein einziger lokaler Oszillator 713 in
Verbindung mit den Sender-Empfängern 714 und 716 verwendet werden.
Wenn unterschiedliche Frequenzen beispielsweise für Sprachkommunikationen
und Datenkommunikationen oder Kommunikationen in unterschiedlichen
Netzwerken oder Netzwerktypen verwendet werden, kann dann alternativ
eine Vielzahl von lokalen Oszillatoren 713 verwendet werden,
um eine Vielzahl von Frequenzen zu generieren, die den Sprach- und
Datennetzwerken 719 entsprechen. Informationen, die sowohl
Sprach- als auch Dateninformationen umfassen, werden über einen
Link zwischen dem DSP 720 und dem Mikroprozessor 738 zum
und vom Sender-Empfänger-Modul 711 kommuniziert.
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Die
detaillierte Konzeption des Sender-Empfänger-Moduls 711, wie
beispielsweise Frequenzbereiche, Komponentenauswahl, Leistungsniveau usw.,
hängt von
den Kommunikationsnetzwerken 719 ab, in denen die mobile
Vorrichtung 700 wirksam werden soll. So kann beispielsweise
das Sender-Empfänger-Modul 711 Sender-Empfänger 714 und 716 umfassen,
die zum Betrieb mit jedem beliebigen einer Auswahl von Kommunikationsnetzwerken
konzipiert sind, wie beispielsweise den mobilen MobitexTM-
oder DataTACTM-Datenkommunikationsnetzwerken, AMPS,
TDMA, CDMA, PCS und GSM. Andere Typen von sowohl separaten als auch
integrierten Daten- und
Sprachnetzwerken können
ebenfalls verwendet werden, sofern die mobile Vorrichtung 700 einen
entsprechenden Sender-Empfänger umfasst
und die Antenne 10 konfiguriert ist, um in einem entsprechenden
Betriebsfrequenzbereich zu wirken.
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Je
nach dem Typ des Netzwerkes 719 können auch die Zugangsanforderungen
für die
mobile Vorrichtung 700 variieren. So wer den beispielsweise in
den Mobitex- und DataTAC-Datennetzwerken mobile Vorrichtungen im
Netzwerk unter Verwendung einer einzigartigen Identifizierungsnummer,
die jeder mobilen Vorrichtung zugeordnet ist, registriert. In GPRS-Datennetzwerken
jedoch ist der Netzwerkzugang einem Abonnenten oder Benutzer einer
mobilen Vorrichtung zugeordnet. Eine GPRS-Vorrichtung erfordert
im typischen Fall ein Abonnenten-Identitäts-Modul (subscriber identity
module) ("SIM"), das erforderlich
ist, um eine mobile Vorrichtung auf einem GPRS-Netzwerk zu betreiben.
Lokale oder Nicht-Netzwerk-Kommunikationsfunktionen (soweit gegeben)
können
ohne die SIM-Vorrichtung wirksam sein, doch wird eine mobile Vorrichtung
nicht in der Lage sein, irgendwelche Funktionen auszuführen, die
Kommunikationen über
das Datennetzwerk 719 ausführen, die keine gesetzlich
vorgeschriebenen Operationen sind, wie beispielsweise den "911"-Notruf.
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Nach
Abschluss jeder erforderlichen Netzwerkregistrierungs- oder -aktivierungsverfahren
kann die mobile Vorrichtung 700 dann Kommunikationssignale
unter Einschluss sowohl von Sprach- als auch von Datensignalen über die
Netzwerke 719 senden und empfangen. Über der Antenne 10 vom
Kommunikationsnetzwerk 719 empfangene Signale werden zu
einem der Sender-Empfänger 714 und 716,
der solche Funktionen wie eine Signalverstärkung, eine Frequenzumwandlung
nach unten, ein Filtern, eine Kanalauswahl sowie eine Analog/Digital-Wandlung vorsieht,
geroutet. Eine Analog/Digital-Wandlung des empfangenen Signals erlaubt
komplexere Kommunikationsfunktionen, wie beispielsweise die Durchführung einer
digitalen Demodulation und einer Dekodierung unter Heranziehung
des DSP 720. Auf ähnliche
Weise werden zum Netzwerk 719 zu übertragende Signale vom DSP 720 verarbeitet,
der die Signale beispielsweise moduliert und kodiert und dann die verarbeiteten
Signale zu einem der Sender-Empfänger 714 und 716 bereitstellt,
welche solche Operationen wie eine Digital/Analog-Wandlung, eine
Frequenzumwandlung nach oben, ein Filtern, eine Verstärkung und
eine Übertragung
auf das Kommunikationsnetzwerk 719 über die Antenne 10 durchführen.
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Zusätzlich zur
Verarbeitung der Kommunikationssignale sieht der DSP 720 auch
die Sender-Empfänger-Steuerung
vor. So können
beispielsweise die auf Kommunikationssignale in den Sender-Empfängern 714 und 716 angewendeten
Gewinnniveaus bzw. Verstärkungsniveaus
geeigneter Weise durch im DSP 720 implementierte automatische
Gewinnsteuerungsalgorithmen gesteuert werden. Weitere Sender-Empfänger-Steuerungsalgorithmen
können
ebenfalls im DSP 720 implementiert werden, um eine anspruchsvollere
Steuerung des Sender-Empfänger-Moduls 711 vorzusehen.
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Der
Mikroprozessor 738 verwaltet und steuert bevorzugt den
Gesamtbetrieb der mobilen Dual-Modus-Vorrichtung 700. Es
könnten
hier viele Mikroprozessor- oder Mikrosteuerungstypen verwendet werden
oder es könne
alternativ ein einziger DSP 720 zur Durchführung der
Funktionen des Mikroprozessors 738 verwendet werden. Kommunikationsfunktionen
niedrigen Niveaus unter Einschluss wenigstens von Daten- und Sprachkommunikationen werden
durch den DSP 720 im Sender-Empfänger-Modul 711 durchgeführt. Andere
Kommunikationsanwendungen hohen Niveaus, wie beispielsweise eine
Sprachkommunikationsanwendung 724A und eine Datenkommunikationsanwendung 724B, können im
nicht-flüchtigen
Speicher 724 zwecks Ausführung durch den Mikroprozessor 738 gespeichert
werden. So sieht das Sprachkommunikationsmodul 724A beispielsweise
eine Benutzerschnittstelle hohen Niveaus vor, die wirksam ist, um
Sprachrufe zwischen der mobilen Vorrichtung 700 und einer
Vielzahl von anderen Sprach- oder Dual-Modus-Vorrichtungen über das Netzwerk 719 zu
senden und zu empfangen. Auf ähnliche
Weise sieht das Datenkommunikationsmodul 724B eine Benutzerschnittstelle hohen
Niveaus vor, die wirksam ist, um Daten, wie beispielsweise e-Mail-Nachrichten,
Dateien, Organisations-Informationen, Kurztextnachrichten usw., zwischen
der mobilen Vorrichtung 700 und einer Vielzahl von anderen
Datenvorrichtungen über
die Netzwerke 719 zu senden und zu empfangen.
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Der
Mikroprozessor 738 wirkt auch mit anderen Vorrichtungs-Untersystemen zusammen,
wie beispielsweise der Anzeige 722, dem nicht-flüchtigen Speicher 724,
dem RAM 726, den Hilfs-Eingabe-/Ausgabe
(input/output) (I/O)-Untersystemen 728, dem seriellen Port 730,
der Tastatur 732, dem Lautsprecher 734, dem Mikrofon 736,
dem Kurzbereichs-Kommunikationsuntersystem 740 und jeglichen
weiteren Vorrichtungsuntersystemen, die allgemein mit 742 bezeichnet
werden.
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Einige
der in 7 gezeigten Untersysteme führen kommunikationsverbundene
Funktionen durch, während
andere Untersysteme "residente" oder Funktionen
auf der Vorrichtung vorsehen können.
Insbesondere einige Untersysteme, wie beispielsweise die Tastatur 732 und
die Anzeige 722, können
sowohl für
kommunikationsverbundene Funktionen verwendet werden, wie die Eingabe
einer Textnachricht zur Übertragung über ein
Datenkommunikationsnetzwerk, als auch für vorrichtungsresidente Funktionen,
wie beispielsweise einen Rechner, eine Aufgabenliste oder andere
Funktionen vom Typ PDA.
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Die
vom Mikroprozessor 738 verwendete Betriebssystemsoftware
wird bevorzugt in einem permanenten Speicher, wie beispielsweise
dem nicht-flüchtigen
Speicher 724, gespeichert. Zusätzlich zum Betriebssystem,
das alle Funktionen niedrigen Niveaus der mobilen Vorrichtung 700 steuert, kann
der nicht-flüchtige
Speicher 724 eine Vielzahl von Software-Anwendungsprogrammen
hohen Niveaus oder Module, wie beispielsweise ein Sprachkommunikationsmodul 724A,
ein Datenkommunikationsmodul 724B, ein (nicht dargestelltes)
Organisations-Modul bzw. Organizer-Modul oder jede andere Art von
Software-Modul 724N, umfassen. Der nicht-flüchtige Speicher 724 kann
zudem ein Dateisystem zum Speichern von Daten umfassen. Diese Module
werden vom Mikroprozessor 738 ausgeführt und bieten eine Schnittstelle
hohen Niveaus zwischen einem Benutzer und der mobilen Vorrichtung 700.
Diese Schnittstelle umfasst im typischen Fall eine graphische Komponente,
die durch die Anzeige 722 bereitgestellt wird, und eine
Eingabe/Ausgabe-Komponente, die durch die Hilfs-I/O 728,
die Tastatur 732, den Lautsprecher 734 und das
Mikrofon 736 bereitgestellt wird. Das Betriebssystem, spezifische
Vorrichtungsanwendungen oder -module oder Teile davon können zum
schnelleren Betrieb vorübergehend
in einen flüchtigen
Speicher, wie beispielsweise dem RAM 726, geladen werden.
Darüber
hinaus können
empfangene Kommunikationssignale vorübergehend auch in dem RAM 726 gespeichert
werden, bevor sie permanent in ein Dateisystem geschrieben werden,
das sich in einem permanenten Speicher, wie beispielsweise dem nichtflüchtigen Speicher 724,
befindet. Der nicht-flüchtige
Speicher 724 kann beispielsweise als eine Flash-Speicherkomponente
oder ein batteriegestützter
RAM implementiert sein.
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Ein
beispielhaftes Anwendungsmodul 724N, das auf die mobile
Vorrichtung 700 geladen werden kann, ist eine persönliche Informationsmanager
(personal information manager) (PIM)-Anwendung, die eine PDA-Funktionalität, wie beispielsweise
Kalenderereignisse, Termine und Aufgabenposten, bereitstellt. Dieses
Modul 724N kann gleichfalls mit dem Sprachkommunikationsmodul 724A zur
Verwaltung von Telefonanrufen, Sprachmails usw. zusammenwirken und
kann ebenfalls mit dem Datenkommunikationsmodul 724B zur
Verwaltung von e-Mail-Kommunikationen und anderen Datenübertragungen
zusammenwirken. Alternativ kann die gesamte Funktionalität des Sprachkommunikationsmoduls 724A und des
Datenkommunikationsmoduls 724B in das PIM-Modul integriert
sind.
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Der
nicht-flüchtige
Speicher 724 sieht bevorzugt ein Dateisystem zur Erleichterung
des Speicherns von PIM-Datenposten auf der Vorrichtung vor. Die
PIM-Anwendung umfasst bevorzugt die Fähigkeit zum Senden und Empfangen
von Datenposten entweder durch sich selbst oder in Verbindung mit
den Sprach- und Datenkommunikationsmodulen 724A, 724B über die
drahtlosen Netzwerke 719. Die PIM-Datenposten werden über die
drahtlosen Netzwerke 719 bevorzugt mit einem entsprechenden
Satz von in einem Host-Computersystem gespeicherten oder diesem
zugeordneten Datenposten nahtlos integriert, synchronisiert und
aktua lisiert, wodurch ein gespiegeltes System für Datenposten geschaffen wird,
die einem bestimmten Benutzer zugeordnet sind.
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Die
mobile Vorrichtung 700 kann zudem durch das Setzen der
Vorrichtung 700 in eine Schnittstellenstation, die den
seriellen Port 730 der mobilen Vorrichtung 700 mit
dem seriellen Port des Host-Systems verbindet, manuell mit einem
Host-System synchronisiert werden. Der serielle Port 730 kann
ebenfalls verwendet werden, um es einem Benutzer zu gestatten, Präferenzen
durch eine externe Vorrichtung oder Software-Anwendung zu setzen
oder andere Anwendungsmodule 724N für die Installation herunter
zu laden. Dieser verdrahtete Download-Pfad kann beispielsweise zum
Laden eines Verschlüsselungsschlüssels auf
die Vorrichtung verwendet werden, um ein sichereres Verfahren als
den Austausch solcher Verschlüsselungsinformationen über die
drahtlosen Netzwerke 719 vorzusehen. Schnittstellen für andere
verdrahtete Download-Pfade können
in der mobilen Vorrichtung 700 zusätzlich zum seriellen Port 730 oder
an dessen Stelle vorgesehen werden. So sieht ein USB-Port bzw. USB-Anschluss
beispielsweise eine Schnittstelle mit einem ähnlich ausgerüsteten Personalcomputer
vor.
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Es
können
zusätzliche
Anwendungsmodule 724N auf die mobile Vorrichtung 700 durch
die Netzwerke 719, durch ein Hilfs-I/O-Untersystem 728, durch den
seriellen Port 730, durch das Kurzbereichs-Kommunikationsuntersystem 740 oder
durch irgendein anderes geeignetes Untersystem 742 geladen
und von einem Benutzer im nicht-flüchtigen Speicher 724 oder
RAM 726 installiert werden. Solche Flexibilität in der
Anwendungsinstallation erhöht
die Funktionalität
der mobilen Vorrichtung 700 und kann verbesserte Funktionen
auf der Vorrichtung, kommunikationsverbundene Funktionen oder beides
bieten. So gestatten sichere Kommunikationsanwendungen beispielsweise
elektronische Handelsfunktionen und weitere solche finanziellen
Transaktionen, die unter Verwendung der mobilen Vorrichtung 700 durchgeführt werden
sollen.
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Wenn
die mobile Vorrichtung 700 in einem Datenkommunikationsmodus
wirksam ist, wird ein empfangenes Signal, wie beispielsweise eine
Textnachricht oder ein Webseiten-Download, vom Sender-Empfänger-Modul 711 verarbeitet
und dem Mikroprozessor 738, der das empfangene Signal bevorzugt
zur Ausgabe an die Anzeige 722 oder alternativ an eine
Hilfs-I/O-Vorrichtung 728 weiter verarbeitet, bereitgestellt.
Ein Benutzer der mobilen Vorrichtung 700 kann zudem Datenposten
zusammenstellen, wie beispielsweise e-Mail-Nachrichten, indem er
die Tastatur 732 verwendet, die bevorzugt eine vollständige alphanumerische
Tastatur im QWERTY-Format ist, obwohl auch andere Arten von Tastaturen,
wie beispielsweise vom bekannten DVORAK-Typ oder eine Telefontastatur,
verwendet werden können.
Eine Benutzereingabe in die mobile Vorrichtung 700 wird
darüber
hinaus mit einer Vielzahl von Hilfs-I/O-Vorrichtungen 728 verbessert,
die eine Daumenradeingabevorrichtung, ein Touchpad, eine Reihe von
Schaltern, ein Eingabekippschalter usw. umfassen können. Die vom
Benutzer zusammengestellten Datenposten können dann über die Kommunikationsnetzwerke 719 via
Sender-Empfänger-Modul 711 übertragen werden.
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Wenn
die mobile Vorrichtung 700 in einem Sprachkommunikationsmodus
wirksam ist, ist der Gesamtbetrieb der mobilen Vorrichtung im Wesentlichen ähnlich dem
Datenmodus mit der Ausnahme, dass empfangene Signale an den Lautsprecher 734 ausgegeben
werden und Sprachsignale für
die Übertragung
vom Mikrofon 736 generiert werden. Alternative Sprach-
oder Audio-I/O-Untersysteme,
wie beispielsweise ein Sprachnachrichten-Aufzeichnungsuntersystem, können ebenfalls
auf der mobilen Vorrichtung 700 implementiert werden. Obwohl
die Sprach- oder Audiosignalausgabe bevorzugt vornehmlich durch
den Lautsprecher 734 durchgeführt wird, kann die Anzeige 722 gleichfalls
verwendet werden, um eine Angabe der Identität einer anrufenden Partei,
die Dauer eines Sprachrufs oder andere sprachrufverbundene Informationen
zu liefern. So kann der Mikroprozessor 738 in Verbindung
mit dem Sprachkommunikationsmodul 724A und der Betriebssystemsoftware
beispielsweise die Anruferin dentifizierungsinformationen eines eingehenden Sprachrufs
erfassen und diese auf der Anzeige 722 anzeigen.
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Ein
Kurzbereichs-Kommunikationsuntersystem 740 ist ebenfalls
in der mobilen Vorrichtung 700 umfasst. So kann das Untersystem 740 beispielsweise
eine Infrarotvorrichtung und zugeordnete Schaltkreise und Komponenten
oder ein Kurzbereichs-RF-Kommunikationsmodul,
wie beispielsweise ein BluetoothTM-Modul
oder ein 802.11-Modul, umfassen, um eine Kommunikation mit ähnlich aktivierten
Systemen und Vorrichtungen bereitzustellen. Dem Fachmann wird klar
sein, dass sich "Bluetooth" und 802.11" auf Spezifikationssätze beziehen,
die vom Institute of Electrical and Electronics Engineers bezüglich drahtloser
persönlicher
Bereichsnetzwerke bzw. drahtloser lokaler Bereichsnetzwerke erhältlich sind.
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Diese
schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele zur Offenbarung der
Erfindung unter Einschluss des besten Modus sowie ebenfalls, um
es jedem Fachmann zu gestatten, die Erfindung umzusetzen und zu
nutzen. Die Erfindung kann weitere Beispiele umfassen, die dem Fachmann
einfallen werden.
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Obwohl
sie oben vornehmlich im Zusammenhang mit einer Drei-Bereichs-Antenne
beschrieben wurde, kann eine Mehrelemente-Antenne beispielsweise ebenfalls mehrere
Antennenelemente zum Bereitstellen des Betriebs in mehr als drei
Frequenzbereichen umfassen. Auch wenn die hierin beschriebene Antenne
drei Betriebsfrequenzbereiche vorsieht, sind auf ähnliche
Weise auch Implementierungen möglich,
in denen weniger Betriebsfrequenzbereiche verwendet werden. So könnte beispielsweise
eine Antenne, die GSM-900, DOS und PCS unterstützt, in einer mobilen Vorrichtung
verwendet werden, die nur GSM-900 und PCS verwendet.
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Die
Montagestruktur 50 wird ausschließlich zu Veranschaulichungszwecken
gezeigt und kann unterschiedliche Formen aufweisen und unterschiedliche,
weitere oder weniger zusammenwirken de Strukturen umfassen als diejenigen,
die in den Zeichnungen gezeigt und oben beschrieben werden, was von
der bestimmten mobilen Vorrichtung abhängt, in der die Mehrbereichs-Antenne
implementiert wird. Es sollte ebenfalls berücksichtigt werden, dass die
Montagestruktur aus einem Stück
mit einem mobilen Vorrichtungsgehäuse oder einer anderen Komponente der
mobilen Vorrichtung anstelle einer separaten Komponente bestehen
könnte.
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Das
Layout der Mehrbereichs-Antenne ist auf ähnliche Weise nur zu veranschaulichenden Zwecken
und nicht einschränkend
bestimmt. So kann eine Mehrbereichs-Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung
beispielsweise Schlitz-Strukturen einer anderen Form aufweisen als
in den Zeichnungen gezeigt und braucht nicht notwendigerweise Fein-Tuning-Strukturen
zu umfassen. Auf ähnliche Weise
können
die Abmessungen und Positionen von Antennenstrukturen, wie bei der
Antennenkonzeption üblich,
nach Bedarf angepasst werden, um Auswirkungen von anderen mobilen
Vorrichtungskomponenten unter Einschluss beispielsweise eines Schildes
oder einer Anzeige auf Antennenmerkmale auszugleichen.
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Obwohl
die Antenne 10 auf der Montagestruktur 50 unter
Verwendung von Montagestiften montiert ist, werden dem Fachmann
weitere Typen von Halterungen unter Einschluss beispielsweise von Schrauben,
Nieten und Klebebändern
einfallen.
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Zusätzlich dazu
erleichtert die Herstellung der Antenne 10 aus einem ebenen
leitenden Blech wie oben beschrieben die Herstellung der Antenne 10,
doch ist die Erfindung keinesfalls auf diese besondere oder irgendeine
andere Herstellungstechnik beschränkt. Das Aufdrucken oder Aufbringen
einer leitenden Folie auf ein Substrat und das Ätzen eines zuvor aufgebrachten
Leiters von einem Substrat sind zwei mögliche alternative Techniken.
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Oben
wurden Mehrbereichs-Patch- und Schlitz-Antennenstrukturen in einer
einzigen Antenne beschrieben. Dem Fachmann wird klar sein, dass die
Erfindung keinesfalls auf einen bestimmten Typ oder eine bestimmte
Anzahl von geteilten Mehrbereichs-Strukturen beschränkt ist. In alternativen Ausführungsformen
der Erfindung sind nur ein Typ einer Antennenstruktur oder mehr
oder weniger Antennenstrukturen geteilte Mehrbereichs-Strukturen. Die hierin
beschriebenen Prinzipien können
ebenfalls auf Antennen Anwendung finden, die andere Strukturtypen
als Patch- und Schlitz-Strukturen umfassen.