[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EP3349303A1 - Kombinationsantenne - Google Patents

Kombinationsantenne Download PDF

Info

Publication number
EP3349303A1
EP3349303A1 EP18150321.0A EP18150321A EP3349303A1 EP 3349303 A1 EP3349303 A1 EP 3349303A1 EP 18150321 A EP18150321 A EP 18150321A EP 3349303 A1 EP3349303 A1 EP 3349303A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
dimensional
planar
substrate
flat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18150321.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ivan Ndip
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3349303A1 publication Critical patent/EP3349303A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065Patch antenna array
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H01Q21/293Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic one unit or more being an array of identical aerial elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/002Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing at least two patterns of different beamwidth; Variable beamwidth antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism

Definitions

  • the invention relates to an antenna device and in particular to an antenna device having at least one flat antenna and at least one three-dimensional antenna.
  • the antenna device according to the invention is based on the inventor, Dr. med. Ivan Ndip, also referred to below as the Ndip antenna.
  • antennas such as monopole antennas, dipole antennas, patch antennas, bondwire antennas, etc. emit most of their energy primarily in a preferred direction, i. either in the vertical direction (elevation plane) or in the horizontal direction (azimuthal plane).
  • a patch antenna is one of the directional flat antennas that radiate most of their energy in the vertical direction.
  • a known patch antenna is for example in Figure 1A displayed.
  • FIG. 1B shows the associated directional characteristics, it being recognized that little to no radiation in the horizontal plane (represented by the points A and B) is emitted. For this reason, communication at this level is very difficult if not impossible.
  • FIG. 1C a known from the prior art antenna assembly 5 shown.
  • This antenna arrangement 5 has four individual flat antennas 1, 2, 3, 4, which are arranged symmetrically around a power distribution unit 6.
  • each of the four flat antennas each forms a cube side.
  • this antenna cube radiates in the corresponding four directions.
  • the antenna device has a substrate with a first main side and a second main side opposite the first main side, wherein a metallization is arranged at least in sections on the second main side of the substrate. At least one flat antenna is arranged on the first main side of the substrate.
  • a flat antenna is an antenna whose length and width are significantly larger than their thickness. Flat antennas thus extend primarily in one plane, ie in at least two different spatial directions, for example in an x-direction and a y-direction.
  • the flat antennas may include patch antennas, panel antennas and microstrip antennas, for example.
  • Flat antennas are usually arranged flat on a substrate.
  • At least one three-dimensional antenna is additionally arranged on the first main side of the substrate.
  • a three-dimensional antenna extends primarily three-dimensionally in space, ie in at least one further spatial direction, for example in a z-direction, compared to the planar antenna.
  • the three-dimensional antenna thus extends at least in one of the two spatial directions (eg x-direction and / or y-direction), which span the plane of extent (eg xy plane) of the planar antenna and additionally in a different spatial direction (eg z-direction ).
  • the planar antenna extends in a plane parallel to one of the two main sides of the substrate, while the three-dimensional antenna is at least partially spaced from the first main side of the substrate.
  • the three-dimensional antenna and the planar antenna are galvanically connected to one another.
  • the two antennas either have a common signal feed-in section, or the two antennas are serially coupled according to a second case. In both cases, both antennas are fed with the same signal.
  • the advantage with this invention is that the emission characteristic of the flat antenna can be advantageously combined with the emission characteristic of the three-dimensional antenna.
  • the flat antenna shines preferably in (relative to the substrate plane) from vertical direction, while the three-dimensional antenna preferably radiates in (with respect to the substrate plane) horizontal direction.
  • the two antennas are combined in such a way that the radiation coupling between the two antennas is lowest where they have their extreme field strength values.
  • one of the two antennas has a current maximum at the point where the other of the two antennas has a current minimum.
  • Such a suitable combination can be influenced, for example, by judicious choice of the geometric lengths of the two antennas.
  • the antenna device 10 according to the invention is based on the inventor, Dr. med. Ivan Ndip, hereinafter also referred to as Ndip antenna.
  • FIGS. 2A and 2 B show an inventive Ndip antenna 10 according to a first embodiment.
  • the Ndip antenna 10 has a substrate 11 having a first main side 11A and a second main side 11B opposite the first main side 11A.
  • a metallization 12 is arranged at least in sections.
  • At least one flat antenna 14 and at least one three-dimensional antenna 13 are arranged on the first main side 11A of the substrate 11.
  • the flat antenna 14 may be, for example, a patch antenna.
  • the three-dimensional antenna 13 may be, for example, a ribbon bond antenna.
  • the three-dimensional antenna 13 is a thin wire, such as a bonding wire.
  • the planar antenna 14 extends in a plane 15 parallel to one of the two major sides 11A, 11B of the substrate 11. That is, the planar antenna 14 is arranged flat on the surface of the first main side 11A of the substrate 11. In other words, the substrate 11 and the planar antenna 14 arranged thereon extend in an X-Y plane with respect to the drawn coordinate system, wherein the planar antenna 14 may preferably be arranged along the entire first main side 11A of the substrate 11 on the same.
  • the three-dimensional antenna 13 is at least partially spaced from the first main side 11A of the substrate 11. That is, the three-dimensional antenna 13 extends from a first point 13A on the surface of the first main side 11A of FIG Substrate 11 to a second point 13 B on the surface of the first main side 11 A of the substrate 11 and is spaced between these two points 13 A, 13 B from the surface of the first main side 11 A of the substrate 11.
  • the three-dimensional antenna 13 is here in the vertical direction, or in a Z-direction with respect to the drawn coordinate system, spaced from the planar antenna 14 and from the surface of the first main side 11A of the substrate 11.
  • the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 are arranged symmetrically along a common straight line 51.
  • the common straight line 51 runs parallel to the three-dimensional antenna 13 and, in particular, the three-dimensional antenna 13 lies exactly on this common straight line 51.
  • the common straight line 51 also extends centrally through the planar antenna 14
  • the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 are galvanically connected to each other.
  • the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 have a common signal feed section 16.
  • the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 are galvanically connected to each other at this signal feed section 16.
  • a signal is fed to the common signal feed-in section 16 so that the same signal is applied to both the flat antenna 14 and the three-dimensional antenna 13.
  • the flat antenna 14 and the three-dimensional antenna 13 are connected in parallel with each other in this configuration.
  • a first attachment portion 17 is disposed on the first main side 11A of the substrate 11.
  • the three-dimensional antenna 13 has a first attachment portion 13A to which the three-dimensional antenna 13 is galvanically connected to the first attachment portion 17.
  • the attachment area 17 can be a bond pad, for example.
  • the first attachment portion 13A of FIG Three-dimensional antenna 13 is mechanically fastened to this attachment area 17.
  • the three-dimensional antenna 13 also has a second attachment portion 13B that electrically and mechanically connects the three-dimensional antenna 13 to the common signal feeding portion 16.
  • the second attachment portion 13B may also serve to galvanically and mechanically connect the three-dimensional antenna 13 to the planar antenna 14, such as in FIG FIG. 5C shown.
  • the flat antenna 14 has a geometric length L, which in the FIGS. 2A and 2 B designated by the reference numeral 21. Orthogonal to the current flow direction or to a main extension direction 21 of the planar antenna 14, various positions 22, 23, 24 are shown, at which the geometric length L of the planar antenna is indicated as a function of the wavelength ⁇ of the injected signal.
  • the three-dimensional antenna 13 may have the largest vertical spacing 26 from the flat antenna 14 at just that location.
  • the coupling may be, for example, a capacitive coupling, as in FIG Figure 2C shown.
  • the respective antenna 13, 14 could be capacitively coupled to the metallization 12 on the second major side 11B of the substrate 11 due to the displacement current density 29 passing through the dielectric substrate 11.
  • the capacitive coupling or the quality of the capacitive coupling is dependent on the frequency of the injected signal.
  • the coupling can also be, for example, a galvanic coupling, as in FIG. 2D shown.
  • the respective antenna 13, 14 could be galvanically coupled to the metallization 12, for example, by means of a via 30 extending through the substrate 11, a so-called via 30.
  • the curve 31 depicts an approximated current profile in the three-dimensional antenna 13.
  • the curve 32 represents an approximated current profile in the planar antenna 14.
  • FIG. 4A shows a patch antenna 14 arranged on a substrate 11.
  • the diagram arranged next to it shows the emission characteristic of this patch antenna 14.
  • the main lobe 41 extends substantially vertically upwards, ie away from the substrate 11.
  • FIG. 4B shows a arranged on a substrate 11 three-dimensional bonding wire antenna 13.
  • the radiation characteristic of this bonding wire antenna 13 is shown.
  • two approximately kidney-shaped main lobes 42, 43 extend substantially in the horizontal plane, ie along the substrate plane.
  • Figure 4D shows for visual comparison the aforementioned emission characteristics in a common diagram.
  • the curve 44 represents the radiation characteristic of the flat antenna 14
  • the curve 45 represents the radiation characteristic of the three-dimensional antenna 13
  • the curve 46 represents the radiation characteristic of the Ndip antenna 10 according to the invention.
  • the curve 46 shows the emission characteristic of the Ndip antenna 10 according to the invention. It can be seen that the radiation takes place both in the vertical direction and in the horizontal direction along the substrate plane.
  • the Ndip antenna 10 according to the invention thus achieves a radiation characteristic which is clearly superior to the radiation characteristics of the individual antennas 13, 14, in such a way that the two antennas 13, 14 influence each other as little as possible and the signals of the two antennas 13, 14 superimpose as constructively as possible.
  • FIG. 5C shows a further embodiment with a flat antenna 14 arranged on a substrate 11 and a three-dimensional antenna 13 arranged on the substrate 11.
  • a first end 13A and a first attachment portion 13A of the three-dimensional antenna 13 while still on the mounting portion 17 is arranged.
  • the second end 13B and the second attachment portion 13B are disposed on the planar antenna 14 and may be coupled to the planar antenna 14 mechanically as well as optionally galvanically.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of an inventive Ndip antenna 10.
  • the Ndip antenna 10 has here in addition to the aforementioned first three-dimensional antenna 13 at least one further three-dimensional antenna 13 ', 13 ", 13'” on. As described above, each of these further three-dimensional antennas 13 ', 13 ", 13'” can again have two or more bonding wires or ribbons.
  • FIG. 7 shows a further embodiment with an antenna array according to the invention 100.
  • the antenna array 100 includes an Ndip antenna 10, as previously with reference to the FIGS. 2A to 6 was described on. That is, the antenna array 100 includes an Ndip antenna 10 having a flat antenna 14 disposed on a substrate 11 and a three-dimensional antenna 13 disposed on the substrate 11.
  • the antenna array 100 has a second antenna device 70 disposed on the same substrate 11.
  • the second antenna device 70 corresponds structurally, as well as in terms of its possible embodiments, to the previously described Ndip antenna 10.
  • the second antenna device 70 thus also has a second flat antenna 74 arranged on the first main side 11A of the substrate 11 and a second three-dimensional antenna 73.
  • the second flat antenna 74 extends in a plane parallel to one of the two main sides 11A, 11B of the substrate 11, and the second three-dimensional antenna 73 is at least partially spaced from the first main side 11A of the substrate 11.
  • FIG. 8B An antenna array 100 according to the invention with three Ndip antennas 10, 70, 80 is shown as an example, all of which are arranged together on a substrate 11. All of the features and functions mentioned above with respect to a single Ndip antenna 10 apply to the same extent to each of the in FIG. 8B imaged Ndip antennas 10, 70, 80.
  • the housing 34 includes a terminal 38 which is connected to the Ndip antenna 10.
  • Terminal 38 is configured to be connected to a signal output of a radio frequency chip. This means that via the terminal 38, for example, a high-frequency signal can be received, which can be converted by the Ndip antenna 10 into a radio signal.
  • the housing 34 may have another terminal connected to the metallization 12. Alternatively, the metallization 12 may also form an outer wall of the housing 34 to facilitate contacting the metallization 12 with other components in a straightforward manner.
  • the terminal 38 may be connected to the electrically conductive structure, which is designed, for example, as a via. Terminal 38 may serve to provide a vertical connection to Ndip antenna 10 to excite Ndip antenna 10, such as probe feed. Thus, the terminal 38 may provide contact with the environment of the antenna device 90.
  • the three-dimensional antenna 13 and the planar antenna 14 are combined such that radiation coupling between the two antennas 13, 14 is minimal at those points is where they each have their maximum field strength values. This then results in constructive interference.
  • the current distribution on patch 14 is proportional to sin 2 ⁇ L ⁇ . because the patch 14 has an open end, ie the patch antenna 14 is not completed.
  • a current distribution is established which is proportional to cos 2 ⁇ L ⁇ is because the end of the three-dimensional antenna 13 is completed or shorted.
  • the maximum value of the current on the three-dimensional antenna 13 is about where the minimum value of the current of the patch antenna 14 is, as in FIG. 3 shown.
  • the inventive Ndip antenna 10 emits very well both in the horizontal (azimuthal) plane and in the vertical (elevation) plane, as in FIG. 4C is shown.
  • the start and end points of the three-dimensional antenna 13 may be on the common signal feed section 16 and the first mounting region 17, for example. At least one of the two endpoints but can also be arranged arbitrarily, 360 ° around the flat antenna 14, on the substrate 11.
  • the inventive Ndip antenna 10 may also be constructed as a multi-band antenna.
  • the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 can be optimized for respectively different resonance frequencies or multiples of the fundamental resonance frequency. Thus, multiple transmission bands can be achieved.
  • the Ndip antenna 10 can be fed in different ways.
  • a planar feed e.g., microstrip line, co-planar feed
  • the common signal feed-in section 16 can be connected to a stripline (microstrip) in order to obtain an electrical signal.
  • the electrical signal can be fed by means of electromagnetic coupling, for example by means of a so-called Aperture Feed or by a near field feed (English: Proximity Feed), and / or by a vertical contact, for example using a via (Via).
  • the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 may be connected in parallel or in series.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung (10) mit einem Substrat (11) mit einer ersten Hauptseite (11A) und einer der ersten Hauptseite (11A) gegenüberliegenden zweiten Hauptseite (11B), wobei auf der zweiten Hauptseite (11B) des Substrats (11) zumindest abschnittsweise eine Metallisierung (12) angeordnet ist, wobei auf der ersten Hauptseite (11A) des Substrats (11) mindestens eine Flachantenne (14) und mindestens eine dreidimensionale Antenne (13) angeordnet sind, wobei sich die Flachantenne (14) in einer Ebene (15) parallel zu einer der beiden Hauptseiten (11A, 11B) des Substrats (11) erstreckt, und wobei die dreidimensionale Antenne (13) zumindest abschnittsweise von der ersten Hauptseite (11A) des Substrats (11) beabstandet ist, und wobei die dreidimensionale Antenne (13) und die Flachantenne (14) galvanisch miteinander verbunden sind und a) einen gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt (16) aufweisen oder b) die dreidimensionale Antenne (13) und die Flachantenne (14) seriell gekoppelt sind.

Figure imgaf001
The invention relates to an antenna device (10) having a substrate (11) with a first main side (11A) and a second main side (11B) opposite the first main side (11A), wherein on the second main side (11B) of the substrate (11) at least a metallization (12) is arranged in sections, wherein on the first main side (11A) of the substrate (11) at least one planar antenna (14) and at least one three-dimensional antenna (13) are arranged, wherein the planar antenna (14) in a plane ( 15) extends parallel to one of the two major sides (11A, 11B) of the substrate (11), and wherein the three-dimensional antenna (13) is at least partially spaced from the first major side (11A) of the substrate (11), and wherein the three-dimensional antenna (13) and the flat antenna (14) are electrically connected to each other and a) have a common signal feed section (16) or b) the three-dimensional antenna (13) and the flat antenna (14) series ll are coupled.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung und insbesondere eine Antennenvorrichtung mit mindestens einer Flachantenne und mindestens einer dreidimensionalen Antenne.The invention relates to an antenna device and in particular to an antenna device having at least one flat antenna and at least one three-dimensional antenna.

Die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung wird in Anlehnung an den Erfinder, Herrn Dr. Ivan Ndip, im Folgenden auch als Ndip-Antenne bezeichnet.The antenna device according to the invention is based on the inventor, Dr. med. Ivan Ndip, also referred to below as the Ndip antenna.

Konventionelle Antennen, wie beispielsweise Monopolantennen, Dipolantennen, Patchantennen, Bonddrahtantennen, etc. strahlen den Hauptanteil ihrer Energie hauptsächlich in eine Vorzugsrichtung ab, d.h. entweder in vertikaler Richtung (elevation plane) oder in horizontaler Richtung (azimuthal plane).Conventional antennas, such as monopole antennas, dipole antennas, patch antennas, bondwire antennas, etc. emit most of their energy primarily in a preferred direction, i. either in the vertical direction (elevation plane) or in the horizontal direction (azimuthal plane).

So zählt beispielsweise eine Patchantenne zu den direktionalen Flachantennen, die den Hauptanteil ihrer Energie in vertikaler Richtung abstrahlen. Eine bekannte Patchantenne ist beispielsweise in Figur 1A abgebildet. Figur 1B zeigt das zugehörige Richtcharakteristik, wobei zu erkennen ist, dass nur wenig bis gar keine Strahlung in der horizontalen Ebene (dargestellt durch die Punkte A und B) ausgesendet wird. Aus diesem Grund ist eine Kommunikation in dieser Ebene nur sehr schlecht bis gar nicht möglich.For example, a patch antenna is one of the directional flat antennas that radiate most of their energy in the vertical direction. A known patch antenna is for example in Figure 1A displayed. FIG. 1B shows the associated directional characteristics, it being recognized that little to no radiation in the horizontal plane (represented by the points A and B) is emitted. For this reason, communication at this level is very difficult if not impossible.

Um dieses Problem zu umgehen, wurden im Stand der Technik bereits einige Lösungskonzepte vorgeschlagen. So ist beispielsweise in Figur 1C eine aus dem Stand der Technik bekannte Antennenanordnung 5 abgebildet. Diese Antennenanordnung 5 weist vier einzelne Flachantennen 1, 2, 3, 4 auf, die symmetrisch um eine Leistungsverteileinheit 6 herum angeordnet sind.To circumvent this problem, some solution concepts have already been proposed in the prior art. For example, in Figure 1C a known from the prior art antenna assembly 5 shown. This antenna arrangement 5 has four individual flat antennas 1, 2, 3, 4, which are arranged symmetrically around a power distribution unit 6.

Wie in Figur 1D zu sehen ist, werden die vier einzelnen Antennen 1, 2, 3, 4 zu einem Würfel zusammengeklappt, wobei jede der vier Flachantennen jeweils eine Würfelseite bildet. Somit strahlt dieser Antennenwürfel in die entsprechenden vier Richtungen ab.As in FIG. 1D can be seen, the four individual antennas 1, 2, 3, 4 are folded into a cube, each of the four flat antennas each forms a cube side. Thus, this antenna cube radiates in the corresponding four directions.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die einzelnen Antennen untereinander mittels Elektronikkomponenten, wie z.B. Phasenschieber bzw. Phasengleichrichter, Schalter und dergleichen, angesteuert werden müssen, um ihre Leistung in Vorzugsrichtung ohne destruktive Interferenzen untereinander abstrahlen bzw. empfangen zu können.The disadvantage here, however, that the individual antennas with each other by means of electronic components, such as phase shifter or phase rectifier, switches and the like, must be controlled in order to radiate their performance in the preferred direction without destructive interference among themselves or to be able to receive.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Antennenvorrichtungen dahingehend zu verbessern, dass diese möglichst vorteilhafte Abstrahlcharakteristiken bei gleichzeitig einfachem Aufbau aufweisen.It is an object of the present invention to improve antenna devices in such a way that they have the most advantageous emission characteristics with a simultaneously simple structure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antennenvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by an antenna device having the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung (Ndip-Antenne) weist ein Substrat mit einer ersten Hauptseite und einer der ersten Hauptseite gegenüberliegenden zweiten Hauptseite auf, wobei auf der zweiten Hauptseite des Substrats zumindest abschnittsweise eine Metallisierung angeordnet ist. Auf der ersten Hauptseite des Substrats ist mindestens eine Flachantenne angeordnet. Eine Flachantenne ist eine Antenne, deren Länge und Breite deutlich größer sind als deren Dicke. Flachantennen erstrecken sich somit primär in einer Ebene, d.h. in zumindest zwei unterschiedlichen Raumrichtungen, z.B. in eine x-Richtung und eine y-Richtung. Zu den Flachantennen können beispielsweise Patchantennen, Panelantennen und Microstrip-Antennen zählen. Flachantennen sind in der Regel flächig auf einem Substrat angeordnet. Sie können außerdem eine gerichtete Strahlungscharakteristik aufweisen, wobei die Vorzugsrichtung der Strahlung in der Regel in vertikaler Richtung von der Oberfläche der Flachantenne weg gerichtet ist. Bei der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung ist zusätzlich mindestens eine dreidimensionale Antenne auf der ersten Hauptseite des Substrats angeordnet. Eine dreidimensionale Antenne erstreckt sich primär dreidimensional im Raum, d.h. im Vergleich zur Flachantenne in zumindest eine weitere Raumrichtung, zum Beispiel in eine z-Richtung. Die dreidimensionale Antenne erstreckt sich also mindestens in eine der beiden Raumrichtungen (z.B. x-Richtung und/oder y-Richtung), die die Erstreckungsebene (z.B. x-y-Ebene) der Flachantenne aufspannen und zusätzlich in eine weitere davon unterschiedliche Raumrichtung (z.B. z-Richtung). Man kann also sagen, dass sich die Flachantenne in einer Ebene parallel zu einer der beiden Hauptseiten des Substrats erstreckt, während die dreidimensionale Antenne zumindest abschnittsweise von der ersten Hauptseite des Substrats beabstandet ist. Erfindungsgemäß sind die dreidimensionale Antenne und die Flachantenne galvanisch miteinander verbunden. Dabei weisen die beiden Antennen gemäß einem ersten Fall entweder einen gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt auf, oder die beiden Antennen sind gemäß einem zweiten Fall seriell gekoppelt. In beiden Fällen werden beide Antennen mit demselben Signal gespeist. Der Vorteil bei dieser Erfindung liegt darin, dass die Abstrahlcharakteristik der Flachantenne mit der Abstrahlcharakteristik der dreidimensionalen Antenne vorteilhaft kombiniert werden kann. Die Flachantenne strahlt vorzugsweise in (bezüglich der Substratebene) vertikaler Richtung ab, während die dreidimensionale Antenne vorzugsweise in (bezüglich der Substratebene) horizontaler Richtung abstrahlt. Erfindungsgemäß werden die beiden Antennen hierbei derart kombiniert, dass die Strahlungskopplung zwischen den beiden Antennen dort am geringsten ist, wo sie ihre Extremfeldstärkewerte aufweisen. Beispielsweise weist eine der beiden Antennen dort ein Stromstärkemaximum auf, wo die andere der beiden Antennen ein Stromstärkeminimum aufweist. Somit kommt es zu einer minimalen Strahlungskopplung der beiden Antennen untereinander. Es tritt demnach keine destruktive Interferenz sondern eine konstruktive Interferenz auf. Eine derartige geeignete Kombination kann beispielsweise durch geschickte Wahl der geometrischen Längen der beiden Antennen beeinflusst werden.The antenna device (Ndip antenna) according to the invention has a substrate with a first main side and a second main side opposite the first main side, wherein a metallization is arranged at least in sections on the second main side of the substrate. At least one flat antenna is arranged on the first main side of the substrate. A flat antenna is an antenna whose length and width are significantly larger than their thickness. Flat antennas thus extend primarily in one plane, ie in at least two different spatial directions, for example in an x-direction and a y-direction. The flat antennas may include patch antennas, panel antennas and microstrip antennas, for example. Flat antennas are usually arranged flat on a substrate. They can also have a directional radiation characteristic, wherein the preferred direction of the radiation is usually directed in the vertical direction away from the surface of the planar antenna. In the antenna device according to the invention, at least one three-dimensional antenna is additionally arranged on the first main side of the substrate. A three-dimensional antenna extends primarily three-dimensionally in space, ie in at least one further spatial direction, for example in a z-direction, compared to the planar antenna. The three-dimensional antenna thus extends at least in one of the two spatial directions (eg x-direction and / or y-direction), which span the plane of extent (eg xy plane) of the planar antenna and additionally in a different spatial direction (eg z-direction ). It can therefore be said that the planar antenna extends in a plane parallel to one of the two main sides of the substrate, while the three-dimensional antenna is at least partially spaced from the first main side of the substrate. According to the invention, the three-dimensional antenna and the planar antenna are galvanically connected to one another. In this case, according to a first case, the two antennas either have a common signal feed-in section, or the two antennas are serially coupled according to a second case. In both cases, both antennas are fed with the same signal. The advantage with this invention is that the emission characteristic of the flat antenna can be advantageously combined with the emission characteristic of the three-dimensional antenna. The flat antenna shines preferably in (relative to the substrate plane) from vertical direction, while the three-dimensional antenna preferably radiates in (with respect to the substrate plane) horizontal direction. According to the invention, the two antennas are combined in such a way that the radiation coupling between the two antennas is lowest where they have their extreme field strength values. For example, one of the two antennas has a current maximum at the point where the other of the two antennas has a current minimum. Thus, there is a minimum radiation coupling of the two antennas with each other. Accordingly, there is no destructive interference but constructive interference. Such a suitable combination can be influenced, for example, by judicious choice of the geometric lengths of the two antennas.

Denkbare weitere Ausgestaltungen der vorliegend beschriebenen Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Conceivable further embodiments of the invention described herein are defined in the dependent claims.

Einige exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A
eine Perspektivansicht einer bekannten Patchantenne aus dem Stand der Technik,
Fig. 1B
eine Richtcharakteristik der Patchantenne aus Figur 1A,
Fig. 1C
eine Draufsicht auf eine flach ausgebreitete dreidimensionale Antenne aus dem Stand der Technik,
Fig. 1D
eine Perspektivansicht auf die zusammengesetzte dreidimensionale Antenne aus Figur 1C,
Fig. 2A
eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Ndip-Antenne gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2B
eine Draufsicht auf die Ndip-Antenne aus Figur 2A,
Fig. 2C
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ndip-Antenne mit kapazitiver Kopplung zwischen der dreidimensionalen Antenne und der Rückseitenmetallisierung,
Fig. 2D
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ndip-Antenne mit galvanischer Kopplung zwischen der dreidimensionalen Antenne und der Rückseitenmetallisierung mittels einer Durchkontaktierung (Via),
Fig. 3
ein Diagramm, das die Stromdichteverteilung einer dreidimensionalen Antenne und einer Flachantenne zeigt, die beide Bestandteil der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne sind,
Fig. 4A
eine Flachantenne und das zugehörige Antennendiagramm,
Fig. 4B
eine dreidimensionale Antenne und das zugehörige Antennendiagramm,
Fig. 4C
eine erfindungsgemäße Ndip-Antenne und das zugehörige Antennendiagramm,
Fig. 4D
eine Übersicht der Antennendiagramme einer dreidimensionalen Antenne, einer Flachantenne und einer erfindungsgemäßen Ndip-Antenne,
Fig. 5A
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ndip-Antenne gemäß eines Ausführungsbeispiels,
Fig. 5B
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ndip-Antenne gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 5C
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ndip-Antenne gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 5D
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ndip-Antenne gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 6
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ndip-Antenne gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 7
eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Antennenarray mit zwei erfindungsgemäßen Ndip-Antennen,
Fig. 8A
eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Antennenarray mit n erfindungsgemäßen Ndip-Antennen,
Fig. 8B
eine Perspektivansicht auf ein erfindungsgemäßes Antennenarray mit drei erfindungsgemäßen Ndip-Antennen auf einem gemeinsamen Substrat,
Fig. 9A
eine schematische Seitenschnittansicht einer Antennenvorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels, die ein Gehäuse umfasst, und
Fig. 9B
eine schematische Seitenschnittansicht einer Antennenvorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei der das Gehäuse als eine ein Funksignal bündelnde oder streuende Struktur gebildet ist.
Some exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained below. Show it:
Fig. 1A
a perspective view of a known patch antenna of the prior art,
Fig. 1B
a directional characteristic of the patch antenna Figure 1A .
Fig. 1C
a top view of a flat spread three-dimensional antenna of the prior art,
Fig. 1D
a perspective view of the composite three-dimensional antenna Figure 1C .
Fig. 2A
a perspective view of an inventive Ndip antenna according to a first embodiment,
Fig. 2B
a plan view of the Ndip antenna FIG. 2A .
Fig. 2C
a side view of an inventive Ndip antenna with capacitive coupling between the three-dimensional antenna and the backside metallization,
Fig. 2D
a side view of an inventive Ndip antenna with galvanic coupling between the three-dimensional antenna and the backside metallization by means of a via (via),
Fig. 3
a diagram showing the current density distribution of a three-dimensional antenna and a planar antenna, which are both part of the Ndip antenna according to the invention,
Fig. 4A
a flat antenna and the associated antenna diagram,
Fig. 4B
a three-dimensional antenna and the associated antenna diagram,
Fig. 4C
an Ndip antenna according to the invention and the associated antenna diagram,
Fig. 4D
an overview of the antenna diagrams of a three-dimensional antenna, a flat antenna and an inventive Ndip antenna,
Fig. 5A
a top view of an inventive Ndip antenna according to an embodiment,
Fig. 5B
a top view of an inventive Ndip antenna according to another embodiment,
Fig. 5C
a top view of an inventive Ndip antenna according to another embodiment,
Fig. 5D
a top view of an inventive Ndip antenna according to another embodiment,
Fig. 6
a top view of an inventive Ndip antenna according to another embodiment,
Fig. 7
a top view of an inventive antenna array with two Ndip antennas according to the invention,
Fig. 8A
a top view of an inventive antenna array with N inventive Ndip antennas,
Fig. 8B
a perspective view of an inventive antenna array with three Ndip antennas according to the invention on a common substrate,
Fig. 9A
a schematic side sectional view of an antenna device according to an embodiment comprising a housing, and
Fig. 9B
a schematic side sectional view of an antenna device according to another embodiment, in which the housing is formed as a radio signal bundling or scattering structure.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben, wobei Elemente mit derselben oder ähnlichen Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung 10 wird in Anlehnung an den Erfinder, Herrn Dr. Ivan Ndip, nachfolgend auch als Ndip-Antenne bezeichnet.In the following, preferred embodiments of the invention are described in more detail with reference to the figures, wherein elements with the same or similar function are provided with the same reference numerals. The antenna device 10 according to the invention is based on the inventor, Dr. med. Ivan Ndip, hereinafter also referred to as Ndip antenna.

Die Figuren 2A und 2B zeigen eine erfindungsgemäße Ndip-Antenne 10 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Die Ndip-Antenne 10 weist ein Substrat 11 mit einer ersten Hauptseite 11A und einer der ersten Hauptseite 11A gegenüberliegenden zweiten Hauptseite 11B auf.The FIGS. 2A and 2 B show an inventive Ndip antenna 10 according to a first embodiment. The Ndip antenna 10 has a substrate 11 having a first main side 11A and a second main side 11B opposite the first main side 11A.

Auf der zweiten Hauptseite 11B des Substrats 11 ist zumindest abschnittsweise eine Metallisierung 12 angeordnet.On the second main side 11B of the substrate 11, a metallization 12 is arranged at least in sections.

Auf der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 ist mindestens eine Flachantenne 14 und mindestens eine dreidimensionale Antenne 13 angeordnet. Die Flachantenne 14 kann beispielsweise eine Patchantenne sein. Die dreidimensionale Antenne 13 kann beispielsweise eine Bändchen-Bond-Antenne (engl. Ribbon-Bond-Antenna) sein. In dem in den Figuren 2A und 2B abgebildeten Ausführungsbeispiel ist die dreidimensionale Antenne 13 ein dünner Draht, z.B. ein Bonddraht.At least one flat antenna 14 and at least one three-dimensional antenna 13 are arranged on the first main side 11A of the substrate 11. The flat antenna 14 may be, for example, a patch antenna. The three-dimensional antenna 13 may be, for example, a ribbon bond antenna. In the in the FIGS. 2A and 2 B illustrated embodiment, the three-dimensional antenna 13 is a thin wire, such as a bonding wire.

Die Flachantenne 14 erstreckt sich in einer Ebene 15 parallel zu einer der beiden Hauptseiten 11A, 11B des Substrats 11. Das heißt, die Flachantenne 14 ist flach auf der Oberfläche der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 angeordnet. Anders ausgedrückt erstrecken sich das Substrat 11 sowie die darauf angeordnete Flachantenne 14 in einer X-Y-Ebene bezüglich des eingezeichneten Koordinatensystems, wobei die Flachantenne 14 vorzugsweise entlang der gesamten ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 auf demselben angeordnet sein kann.The planar antenna 14 extends in a plane 15 parallel to one of the two major sides 11A, 11B of the substrate 11. That is, the planar antenna 14 is arranged flat on the surface of the first main side 11A of the substrate 11. In other words, the substrate 11 and the planar antenna 14 arranged thereon extend in an X-Y plane with respect to the drawn coordinate system, wherein the planar antenna 14 may preferably be arranged along the entire first main side 11A of the substrate 11 on the same.

Die dreidimensionale Antenne 13 ist zumindest abschnittsweise von der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 beabstandet. Das heißt, die dreidimensionale Antenne 13 erstreckt sich von einem ersten Punkt 13A auf der Oberfläche der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 zu einem zweiten Punkt 13B auf der Oberfläche der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 und ist zwischen diesen beiden Punkten 13A, 13B von der Oberfläche der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 beabstandet. Die dreidimensionale Antenne 13 ist hierbei in vertikaler Richtung, bzw. in einer Z-Richtung bezüglich des eingezeichneten Koordinatensystems, von der Flachantenne 14 bzw. von der Oberfläche der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 beabstandet.The three-dimensional antenna 13 is at least partially spaced from the first main side 11A of the substrate 11. That is, the three-dimensional antenna 13 extends from a first point 13A on the surface of the first main side 11A of FIG Substrate 11 to a second point 13 B on the surface of the first main side 11 A of the substrate 11 and is spaced between these two points 13 A, 13 B from the surface of the first main side 11 A of the substrate 11. The three-dimensional antenna 13 is here in the vertical direction, or in a Z-direction with respect to the drawn coordinate system, spaced from the planar antenna 14 and from the surface of the first main side 11A of the substrate 11.

Die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 sind symmetrisch entlang einer gemeinsamen Geraden 51 angeordnet. Die gemeinsame Gerade 51 verläuft parallel zu der dreidimensionalen Antenne 13 und insbesondere liegt die dreidimensionale Antenne 13 genau auf dieser gemeinsamen Geraden 51. Die gemeinsamen Gerade 51 verläuft außerdem mittig durch die Flachantenne 14The three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 are arranged symmetrically along a common straight line 51. The common straight line 51 runs parallel to the three-dimensional antenna 13 and, in particular, the three-dimensional antenna 13 lies exactly on this common straight line 51. The common straight line 51 also extends centrally through the planar antenna 14

Die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 sind galvanisch miteinander verbunden. In der in den Figuren 2A und 2B abgebildeten Ausführungsform weisen die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 einen gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 auf. Die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 sind an diesem Signaleinspeisungsabschnitt 16 galvanisch miteinander verbunden.The three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 are galvanically connected to each other. In the in the FIGS. 2A and 2 B In the illustrated embodiment, the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 have a common signal feed section 16. The three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 are galvanically connected to each other at this signal feed section 16.

An dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 wird ein Signal eingespeist, sodass sowohl an der Flachantenne 14 als auch an der dreidimensionalen Antenne 13 dasselbe Signal anliegt. Die Flachantenne 14 und die dreidimensionale Antenne 13 sind in dieser Konfiguration parallel zueinander geschaltet.A signal is fed to the common signal feed-in section 16 so that the same signal is applied to both the flat antenna 14 and the three-dimensional antenna 13. The flat antenna 14 and the three-dimensional antenna 13 are connected in parallel with each other in this configuration.

Alternative Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass die beiden Antennen 13, 14 seriell gekoppelt sind. Entsprechende Ausführungsbeispiele werden später mit Bezug auf die Figuren 5A, 5B und 5C näher erläutert werden.Alternative embodiments of the invention provide that the two antennas 13, 14 are serially coupled. Corresponding embodiments will be described later with reference to FIGS FIGS. 5A, 5B and 5C be explained in more detail.

Zunächst soll aber die Beschreibung der Erfindung weiterhin unter Bezugnahme auf die Figuren 2A und 2B erfolgen.First, however, the description of the invention with reference to the FIGS. 2A and 2 B respectively.

Wie zu erkennen ist, ist auf der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 ein erster Befestigungsbereich 17 angeordnet. Die dreidimensionale Antenne 13 weist einen ersten Anbringungsabschnitt 13A auf, mit dem die dreidimensionale Antenne 13 mit dem ersten Befestigungsbereich 17 galvanisch verbunden ist. Der Befestigungsbereich 17 kann beispielsweise ein Bondpad sein. Der erste Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 ist an diesem Befestigungsbereich 17 mechanisch befestigt.As can be seen, a first attachment portion 17 is disposed on the first main side 11A of the substrate 11. The three-dimensional antenna 13 has a first attachment portion 13A to which the three-dimensional antenna 13 is galvanically connected to the first attachment portion 17. The attachment area 17 can be a bond pad, for example. The first attachment portion 13A of FIG Three-dimensional antenna 13 is mechanically fastened to this attachment area 17.

Die dreidimensionale Antenne 13 weist außerdem einen zweiten Anbringungsabschnitt 13B auf, der die dreidimensionale Antenne 13 mit dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 galvanisch und mechanisch verbindet. Alternativ kann der zweite Anbringungsabschnitt 13B auch dazu dienen, um die dreidimensionale Antenne 13 galvanisch und mechanisch mit der Flachantenne 14 zu verbinden, wie beispielsweise in Figur 5C gezeigt.The three-dimensional antenna 13 also has a second attachment portion 13B that electrically and mechanically connects the three-dimensional antenna 13 to the common signal feeding portion 16. Alternatively, the second attachment portion 13B may also serve to galvanically and mechanically connect the three-dimensional antenna 13 to the planar antenna 14, such as in FIG FIG. 5C shown.

In dem in den Figuren 2A und 2B abgebildeten Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Anbringungsabschnitt 13A, 13B der dreidimensionalen Antenne 13 die jeweiligen Enden bzw. Spitzen (engl.: tips) des Bonddrahts 13. Der Bonddraht 13 ist also mit seinen beiden Drahtenden bzw. Drahtspitzen 13A, 13B auf der Flachantenne 14 und auf dem Befestigungsbereich 17 angeordnet.In the in the FIGS. 2A and 2 B In the illustrated embodiment, the first and second attachment portions 13A, 13B of the three-dimensional antenna 13 are the respective tips of the bonding wire 13. Thus, the bonding wire 13 has its two wire ends or wire tips 13A, 13B on the planar antenna 14 and arranged on the mounting portion 17.

Der erste Befestigungsbereich 17 ist bezüglich der Flachantenne 14 gegenüberliegend von dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 angeordnet, wobei sich die dreidimensionale Antenne 13 zwischen dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 und dem ersten Befestigungsbereich 17 zumindest abschnittsweise über die Flachantenne 14 hinweg erstreckt und dabei in einer Z-Richtung, d.h. orthogonal zur Substratebene (= X-Y-Ebene), von der Flachantenne 14 beabstandet ist.The first attachment portion 17 is disposed opposite to the planar signal feed portion 16 with respect to the planar antenna 14, the three-dimensional antenna 13 extending at least in sections across the planar antenna 14 between the common signal feed portion 16 and the first attachment portion 17, and in a Z direction, i.e., a Z direction. orthogonal to the substrate plane (= X-Y plane) is spaced from the planar antenna 14.

Man kann also sagen, die dreidimensionale Antenne 13 verläuft beabstandet von der Flachantenne 14 über die gesamte Flachantenne 14 hinweg. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel ist die dreidimensionale Antenne 13 bogenförmig über die Flachantenne 14 hinweg gespannt.It can therefore be said that the three-dimensional antenna 13 extends at a distance from the planar antenna 14 over the entire planar antenna 14. In the illustrated embodiment, the three-dimensional antenna 13 is stretched arcuately over the planar antenna 14 away.

Die Flachantenne 14 weist eine geometrische Länge L auf, die in den Figuren 2A und 2B mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet ist. Orthogonal zur Stromflussrichtung bzw. zu einer Haupterstreckungsrichtung 21 der Flachantenne 14 sind verschiedene Positionen 22, 23, 24 eingezeichnet, an denen die geometrische Länge L der Flachantenne in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ des eingespeisten Signals angegeben ist.The flat antenna 14 has a geometric length L, which in the FIGS. 2A and 2 B designated by the reference numeral 21. Orthogonal to the current flow direction or to a main extension direction 21 of the planar antenna 14, various positions 22, 23, 24 are shown, at which the geometric length L of the planar antenna is indicated as a function of the wavelength λ of the injected signal.

So markiert beispielsweise die Gerade 22 eine Position L1, an der die geometrische Länge der Flachantenne 14 gleich Null (L1=0) ist. Die Gerade 23 markiert eine Position L2, an der die geometrische Länge der Flachantenne 14 einer Wellenlänge von L 2 = λ 4

Figure imgb0001
entspricht. Die Gerade 24 markiert eine Position L3, an der die geometrische Länge der Flachantenne 14 einer Wellenlänge von L 3 = λ 2
Figure imgb0002
entspricht.For example, the straight line 22 marks a position L 1 at which the geometric length of the planar antenna 14 is equal to zero (L 1 = 0). The straight line 23 marks a position L 2 at which the geometric length of the planar antenna 14 has a wavelength of L 2 = λ 4
Figure imgb0001
equivalent. The straight line 24 marks a position L 3 at which the geometric length of the planar antenna 14 has a wavelength of L 3 = λ 2
Figure imgb0002
equivalent.

Wie insbesondere in Figur 2A zu erkennen ist, weist die dreidimensionale Antenne 13 etwa in der Mitte eine erste vertikale, d.h. orthogonal zur Substratebene 15 gerichtete, Beabstandung 26 von der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 auf. Da die dreidimensionale Antenne 13, wie eingangs erwähnt, bogenförmig über die Flachantenne 14 gespannt ist, weist die dreidimensionale Antenne 13 jeweils links und rechts von ihrer Mitte eine zweite vertikale Beabstandung 25 sowie eine dritte vertikale Beabstandung 27 auf.As in particular in FIG. 2A can be seen, the three-dimensional antenna 13 approximately in the middle of a first vertical, ie orthogonal to the substrate plane 15 directed, spacing 26 from the first main side 11A of the substrate 11. Since the three-dimensional antenna 13, as mentioned above, arcuately stretched over the flat antenna 14, the three-dimensional antenna 13 each left and right of its center a second vertical spacing 25 and a third vertical spacing 27.

Genauer gesagt weist die dreidimensionale Antenne 13 an einer Position, die einer geometrischen Länge L 2 = λ 4

Figure imgb0003
der Flachantenne 14 entspricht, eine erste orthogonal zur Substratebene gerichtete Beabstandung 26 von der Flachantenne 14 auf. Ferner weist die dreidimensionale Antenne 13 an einer Position, die einer geometrischen Länge L 1 = 0 oder L 3 = λ 2
Figure imgb0004
der Flachantenne 14 entspricht, eine zweite bzw. dritte orthogonal zur Substratebene gerichtete Beabstandung 25, 27 von der Flachantenne 14 auf, wobei der Betrag der ersten Beabstandung 26 größer ist als der Betrag der zweiten bzw. dritten Beabstandung 25, 27.More specifically, the three-dimensional antenna 13 has a position of a geometric length L 2 = λ 4
Figure imgb0003
the flat antenna 14 corresponds to a first orthogonal to the substrate plane spacing 26 from the planar antenna 14. Further, the three-dimensional antenna 13 at a position corresponding to a geometric length L 1 = 0 or L 3 = λ 2
Figure imgb0004
the flat antenna 14 corresponds to a second or third orthogonal to the substrate plane spacing 25, 27 of the planar antenna 14, wherein the amount of the first spacing 26 is greater than the amount of the second or third spacing 25, 27th

Die dreidimensionale Antenne 13 weist eine Gesamtlänge von L 3 D = λ 2

Figure imgb0005
auf, d.h. die dreidimensionale Antenne 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein λ/2-Strahler. Die dreidimensionale Antenne 13 weist somit etwa in der Mitte 28 ihrer Gesamtlänge L 3 D = λ 2
Figure imgb0006
eine geometrische Länge L 4 = λ 4
Figure imgb0007
auf.The three-dimensional antenna 13 has an overall length of L 3 D = λ 2
Figure imgb0005
ie, the three-dimensional antenna 13 is a λ / 2 radiator in this embodiment. The three-dimensional antenna 13 thus has approximately in the middle 28 of its total length L 3 D = λ 2
Figure imgb0006
a geometric length L 4 = λ 4
Figure imgb0007
on.

Wie in den Figuren 2A und 2B zu sehen ist, liegt die Mitte 28 der dreidimensionalen Antenne 13, d.h. diejenige Stelle 28 an der die dreidimensionale Antenne 13 eine geometrische Länge L 4 = λ 4

Figure imgb0008
aufweist, derjenigen Stelle an der die Flachantenne 14 eine geometrische Länge von L 2 = λ 4
Figure imgb0009
aufweist, gegenüber. Das heißt, die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 sind derart zueinander ausgerichtet, dass sie sich genau dort gegenüber liegen, wo beide Antennen 13, 14 jeweils eine geometrische Länge von L 2 = L 4 = λ 4
Figure imgb0010
aufweisen. Darüber hinaus kann die dreidimensionale Antenne 13 an genau dieser Stelle die größte vertikale Beabstandung 26 von der Flachantenne 14 aufweisen.As in the FIGS. 2A and 2 B can be seen, the center 28 of the three-dimensional antenna 13, that is, the point 28 at which the three-dimensional antenna 13 is a geometric length L 4 = λ 4
Figure imgb0008
has, that point at which the flat antenna 14 has a geometric length of L 2 = λ 4
Figure imgb0009
facing, opposite. That is, the three-dimensional Antenna 13 and the flat antenna 14 are aligned with each other so that they are located exactly opposite where both antennas 13, 14 each have a geometric length of L 2 = L 4 = λ 4
Figure imgb0010
exhibit. In addition, the three-dimensional antenna 13 may have the largest vertical spacing 26 from the flat antenna 14 at just that location.

Generell kann bei der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10 zumindest die Flachantenne 14 oder zumindest die dreidimensionale Antenne 13 galvanisch oder kapazitiv mit der Metallisierung 12 auf der zweiten Hauptseite 11B des Substrats 11 gekoppelt sein.In general, in the Ndip antenna 10 according to the invention, at least the flat antenna 14 or at least the three-dimensional antenna 13 can be galvanically or capacitively coupled to the metallization 12 on the second main side 11B of the substrate 11.

In anderen Worten ausgedrückt, kann entweder die Flachantenne 14 oder die dreidimensionale Antenne 13 mit der Metallisierung 12 gekoppelt sein, oder es können sowohl die Flachantenne 14 als auch die dreidimensionale Antenne 13 mit der Metallisierung 12 gekoppelt sein.In other words, either the planar antenna 14 or the three-dimensional antenna 13 may be coupled to the metallization 12, or both the planar antenna 14 and the three-dimensional antenna 13 may be coupled to the metallization 12.

Die Kopplung kann beispielsweise eine kapazitive Kopplung sein, wie in Figur 2C dargestellt. In diesem Fall könnte die jeweilige Antenne 13, 14 aufgrund der durch das dielektrische Substrat 11 hindurch verlaufenden Verschiebungsstromdichte 29 kapazitiv mit der Metallisierung 12 auf der zweiten Hauptseite 11B des Substrats 11 gekoppelt sein. Die kapazitive Kopplung bzw. die Güte der kapazitiven Kopplung ist dabei abhängig von der Frequenz des eingespeisten Signals.The coupling may be, for example, a capacitive coupling, as in FIG Figure 2C shown. In this case, the respective antenna 13, 14 could be capacitively coupled to the metallization 12 on the second major side 11B of the substrate 11 due to the displacement current density 29 passing through the dielectric substrate 11. The capacitive coupling or the quality of the capacitive coupling is dependent on the frequency of the injected signal.

Die Kopplung kann aber auch beispielsweise eine galvanische Kopplung sein, wie in Figur 2D dargestellt. In diesem Fall könnte die jeweilige Antenne 13, 14 beispielsweise mittels einer durch das Substrat 11 hindurch verlaufenden Durchkontaktierung 30, einem sogenannten Via 30, galvanisch mit der Metallisierung 12 gekoppelt sein.The coupling can also be, for example, a galvanic coupling, as in FIG. 2D shown. In this case, the respective antenna 13, 14 could be galvanically coupled to the metallization 12, for example, by means of a via 30 extending through the substrate 11, a so-called via 30.

In der in den Figuren 2A und 2B abgebildeten Ausführungsform ist der Befestigungsbereich 17 kapazitiv mit der Metallisierung 12 gekoppelt.In the in the FIGS. 2A and 2 B In the illustrated embodiment, the attachment region 17 is capacitively coupled to the metallization 12.

Sofern die dreidimensionale Antenne 13 galvanisch mit dem Befestigungsbereich 17 verbunden ist, ist die dreidimensionale Antenne 13 somit auch mit der Metallisierung 12 elektrisch gekoppelt.If the three-dimensional antenna 13 is galvanically connected to the attachment region 17, the three-dimensional antenna 13 is thus also electrically coupled to the metallization 12.

Die Metallisierung 12 kann als ein Reflektor dienen. Die Metallisierung 12 kann aber auch als eine stromführende Rückleitung dienen. Figur 3 zeigt eine approximierte schematische Darstellung des Stromverlaufs bzw. der Stromdichteverteilung entlang einer Antenne 13, 14 über deren geometrische Länge L in Abhängigkeit der Wellenlänge λ eines gemeinsamen Funksignals. Das Diagramm bildet den Signalverlauf an den beiden in Figur 2A abgebildeten Antennen 13, 14 ab, wobei beide Antennen 13, 14 mit demselben Signal gespeist werden.The metallization 12 can serve as a reflector. The metallization 12 can also serve as a current-carrying return line. FIG. 3 shows an approximate schematic representation of the current profile or the current density distribution along an antenna 13, 14 over the geometric length L as a function of the wavelength λ a common radio signal. The diagram forms the signal curve at the two in FIG. 2A imaged antennas 13, 14, both antennas 13, 14 are fed with the same signal.

Die Kurve 31 bildet einen approximierten Stromverlauf in der dreidimensionalen Antenne 13 ab. Die Kurve 32 stellt einen approximierten Stromverlauf in der Flachantenne 14 dar.The curve 31 depicts an approximated current profile in the three-dimensional antenna 13. The curve 32 represents an approximated current profile in the planar antenna 14.

Da die dreidimensionale Antenne 13 kurzgeschlossen bzw. abgeschlossen ist, ist ihr Stromverlauf 31 proportional zum Betrag der Cosinus-Funktion cos 2 πL 3 D λ ,

Figure imgb0011
wobei L3D die auf der x-Achse angetragene geometrische Länge der dreidimensionalen Antenne 13 in Abhängigkeit der Wellenlänge λ ist.Since the three-dimensional antenna 13 is short-circuited, its current waveform 31 is proportional to the magnitude of the cosine function cos 2 πL 3 D λ .
Figure imgb0011
where L 3D is the geometric length of the three-dimensional antenna 13 plotted on the x-axis as a function of the wavelength λ.

Da die Flachantenne 14 hingegen nicht abgeschlossen ist, ist ihr Stromverlauf 32 proportional zum Betrag der Sinus-Funktion sin 2 πL FLAT λ ,

Figure imgb0012
wobei LFLAT die auf der x-Achse angetragene geometrische Länge der dreidimensionalen Antenne 13 in Abhängigkeit der Wellenlänge λ ist.On the other hand, since the flat antenna 14 is not completed, its current waveform 32 is proportional to the amount of the sine function sin 2 πL FLAT λ .
Figure imgb0012
wherein L FLAT is the geometric length of the three-dimensional antenna 13 plotted on the x-axis as a function of the wavelength λ.

Wie in dem in Figur 3 abgebildeten Diagramm zu sehen ist, weist die Kurve 31 an der Stelle L=0 ein Stromstärkemaximum auf. Die Kurve 32 hingegen weist an dieser Stelle L=0 ein Stromstärkeminimum auf. An der Stelle L = λ 4

Figure imgb0013
dreht sich dieses Verhältnis um, d.h. die Kurve 31 weist hier ein Stromstärkeminimum auf, während die Kurve 32 hier ein Stromstärkemaximum aufweist. An der Stelle L = λ 2
Figure imgb0014
dreht sich dieses Verhältnis abermals um, d.h. die Kurve 31 weist hier ein Stromstärkemaximum auf, während die Kurve 32 hier ein Stromstärkeminimum aufweist. Somit kommt es zu konstruktiven Interferenzen.As in the in FIG. 3 can be seen diagram, the curve 31 at the point L = 0 to a current maximum. The curve 32, however, has a current minimum at this point L = 0. At the point L = λ 4
Figure imgb0013
If this ratio turns around, that is, the curve 31 has a current minimum here, while the curve 32 here has a current maximum. At the point L = λ 2
Figure imgb0014
This ratio turns around again, ie the curve 31 has a current maximum here, while the curve 32 has a current minimum here. This leads to constructive interference.

Etwas allgemeiner formuliert kann man sagen, dass die Flachantenne 14 und die dreidimensionale Antenne 13 jeweils eine geometrische Länge L3D, LFLAT aufweisen, bei der sich, bei Speisung der Flachantenne 14 und der dreidimensionalen Antenne 13 mit demselben Signal, eine Stromdichteverteilung in Form einer stehenden Welle 32 entlang der geometrischen Länge LFLAT der Flachantenne 14 einstellt, die einen Phasenversatz 33 gegenüber einer sich in der dreidimensionalen Antenne 13 einstellenden Stromdichteverteilung in Form einer stehenden Welle 31 entlang der geometrischen Länge L3D der dreidimensionalen Antenne 13 aufweist, wobei der Betrag des Phasenversatzes |Δϕ = 90°| ±20%, oder |Δϕ = 90°| ±10%, und bevorzugt 90° beträgt.More generally, the planar antenna 14 and the three-dimensional antenna 13 each have a geometric length L 3D , L FLAT , in which, when the flat antenna 14 and the three-dimensional antenna 13 are fed with the same signal, a current density distribution in the form of a standing wave 32 sets along the geometric length L FLAT of the planar antenna 14, a phase offset 33 with respect to a in the three-dimensional antenna 13 adjusting current density distribution in the form of a standing wave 31 along the geometric Length L 3D of the three-dimensional antenna 13, wherein the amount of the phase offset | Δ φ = 90 ° | ± 20%, or | Δ φ = 90 ° | ± 10%, and preferably 90 °.

Um sicherzustellen, dass die Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10 einen wahren Hybriden der beiden einzelnen Antennen 13, 14 repräsentiert, werden die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 derart kombiniert, dass eine Kopplung zwischen den beiden Antennen 13, 14 an denjenigen Punkten minimal ist, wo sie jeweils ihre maximalen Feldstärkewerte aufweisen. Dies resultiert dann in konstruktiver Interferenz, wie in Figur 3 gezeigt ist.In order to ensure that the emission characteristic of the Ndip antenna 10 according to the invention represents a true hybrid of the two individual antennas 13, 14, the three-dimensional antenna 13 and the planar antenna 14 are combined in such a way that a coupling between the two antennas 13, 14 is minimal at those points is where they each have their maximum field strength values. This then results in constructive interference, as in FIG. 3 is shown.

So können beispielsweise die in Figur 2A abgebildete dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 zwei resonante Antennen sein. Das heißt, die Flachantenne 14 ist auf eine erste Resonanzfrequenz abgestimmt und die dreidimensionale Antenne 13 ist auf eine zweite Resonanzfrequenz abgestimmt. Die beiden Resonanzfrequenzen sind vorzugsweise gleich.For example, the in FIG. 2A shown three-dimensional antenna 13 and the planar antenna 14 may be two resonant antennas. That is, the flat antenna 14 is tuned to a first resonant frequency and the three-dimensional antenna 13 is tuned to a second resonant frequency. The two resonance frequencies are preferably the same.

Die beiden Resonanzfrequenzen können aber auch einen gewissen Toleranzbereich aufweisen, d.h. die erste und die zweite Resonanzfrequenz können leicht voneinander abweichen. Gemäß einer Ausführungsform der Ndip-Antenne weichen die erste und die zweite Resonanzfrequenz hierbei um weniger als 5% voneinander ab. Je geringer die Abweichung ist, desto höher ist der mit der Ndip-Antenne erzielbare Antennengewinn.However, the two resonance frequencies can also have a certain tolerance range, i. the first and second resonance frequencies may be slightly different. According to one embodiment of the Ndip antenna, the first and second resonance frequencies deviate from each other by less than 5%. The smaller the deviation, the higher the antenna gain that can be achieved with the Ndip antenna.

Gemäß einer anderen Ausführungsform weichen die erste und die zweite Resonanzfrequenz um 5% oder mehr voneinander ab. Gemäß einer denkbaren Ausführungsform weichen die erste und die zweite Resonanzfrequenz hierbei gleichzeitig um weniger als 30% voneinander ab. Somit kann eine Breitbandigkeit der Ndip-Antenne erzielt werden, d.h. je größer die Abweichung der ersten und zweiten Resonanzfrequenzen ist, desto größer wird das erzielbare Breitbandspektrum. Es ist sozusagen eine Multiband-Ndip-Antenne realisierbar.According to another embodiment, the first and second resonance frequencies deviate by 5% or more. According to a conceivable embodiment, the first and the second resonant frequency simultaneously deviate from each other by less than 30%. Thus, broadbandness of the Ndip antenna can be achieved, i. the greater the deviation of the first and second resonance frequencies, the greater becomes the achievable broadband spectrum. It is, so to speak, a multi-band Ndip antenna feasible.

Die beiden Antennen 13, 14 sind gemäß der vorhergehenden Beschreibung derart miteinander kombiniert, dass deren gegenseitige Kopplung bei L=0, bei L = λ 4

Figure imgb0015
und bei L = λ 2
Figure imgb0016
minimal ist.The two antennas 13, 14 are combined according to the above description such that their mutual coupling at L = 0, at L = λ 4
Figure imgb0015
and at L = λ 2
Figure imgb0016
is minimal.

Wenn die zuvor genannten Kriterien bei der Kombination der Flachantenne 14 mit der dreidimensionalen Antenne 13 erfüllt sind, dann können die jeweiligen Abstrahlcharakteristiken dieser beiden Antennen 13, 14 optimal kombiniert werden. Es werden außerdem keine aufwändigen Schaltungen bzw. Phasenschieber benötigt, um die Phasenlage der beiden Antennensignale 31, 32 weitergehend anzupassen.If the aforementioned criteria are satisfied in the combination of the flat antenna 14 with the three-dimensional antenna 13, then the respective Abstrahlcharakteristiken these two antennas 13, 14 are optimally combined. In addition, no complex circuits or phase shifters are required in order to further adapt the phase position of the two antenna signals 31, 32.

Die beiden Antennen 13, 14 beeinflussen sich also gegenseitig möglichst wenig, sodass sich der in Figur 3 abgebildete Signalverlauf mit einem Phasenversatz von 90° ergibt, oder anders ausgedrückt, wenn die Strahlungskopplung der beiden Antennen 13, 14 dort minimal ist, wo eine der beiden Antennen 13, 14 ihr Leistungsmaximum aufweist.The two antennas 13, 14 thus influence each other as little as possible, so that the in FIG. 3 shown signal waveform with a phase shift of 90 °, or in other words, when the radiation coupling of the two antennas 13, 14 is minimal where one of the two antennas 13, 14 has its power maximum.

Gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 derart ausgelegt, dass sowohl die geometrische Länge LFLAT der Flachantenne 14 als auch die geometrische Länge L3D der dreidimensionalen Antenne 13 jeweils einem ganzzahligen Vielfachen von λ 4

Figure imgb0017
entspricht.According to embodiments of the invention, the three-dimensional antenna 13 and the planar antenna 14 are designed such that both the geometric length L FLAT of the planar antenna 14 and the geometric length L 3D of the three-dimensional antenna 13 are each an integral multiple of λ 4
Figure imgb0017
equivalent.

In diesem Fall beeinflussen sich die beiden Antennen 13, 14 gegenseitig möglichst wenig, wenn die Strahlungskopplung an den Stellen L=0, bei L = λ 4

Figure imgb0018
und bei L = λ 2
Figure imgb0019
minimal ist.In this case, the two antennas 13, 14 influence each other as little as possible when the radiation coupling at the points L = 0, at L = λ 4
Figure imgb0018
and at L = λ 2
Figure imgb0019
is minimal.

Bei Einhaltung dieses der Erfindung zugrunde liegenden Kriteriums ist also die Kombination der Abstrahlcharakteristiken beider Antennen 13, 14 zu einer Gesamtabstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10 besonders vorteilhaft.In compliance with this criterion underlying the invention, therefore, the combination of the radiation characteristics of both antennas 13, 14 to an overall radiation characteristic of the inventive Ndip antenna 10 is particularly advantageous.

Um dies zu veranschaulichen soll im Folgenden auf die in den Figuren 4A, 4B, 4C und 4D dargestellten Abstrahlcharakteristiken verwiesen werden.To illustrate this in the following on the in the FIGS. 4A . 4B . 4C and 4D referenced radiation characteristics are referenced.

Figur 4A zeigt eine auf einem Substrat 11 angeordnete Patchantenne 14. In dem daneben angeordneten Diagramm ist die Abstrahlcharakteristik dieser Patchantenne 14 dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass sich die Hauptkeule 41 im Wesentlichen vertikal nach oben, d.h. von dem Substrat 11 weg erstreckt. FIG. 4A shows a patch antenna 14 arranged on a substrate 11. The diagram arranged next to it shows the emission characteristic of this patch antenna 14. Here, it can be seen that the main lobe 41 extends substantially vertically upwards, ie away from the substrate 11.

Figur 4B zeigt eine auf einem Substrat 11 angeordnete dreidimensionale Bonddrahtantenne 13. In dem daneben angeordneten Diagramm ist die Abstrahlcharakteristik dieser Bonddrahtantenne 13 dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass sich zwei etwa nierenförmige Hauptkeulen 42, 43 im Wesentlichen in der horizontalen Ebene, d.h. entlang der Substratebene, ausbreiten. FIG. 4B shows a arranged on a substrate 11 three-dimensional bonding wire antenna 13. In the adjoining diagram, the radiation characteristic of this bonding wire antenna 13 is shown. Here it can be seen that two approximately kidney-shaped main lobes 42, 43 extend substantially in the horizontal plane, ie along the substrate plane.

Figur 4C zeigt eine, wie zuvor mit Bezug auf Figur 2A beschriebene, erfindungsgemäße Ndip-Antenne 10 mit einer Flachantenne 14 und einer dreidimensionalen Antenne 13. In dem daneben abgebildeten Diagramm ist die Abstrahlcharakteristik der Ndip-Antenne 10 gezeigt. FIG. 4C shows one as previously with reference to FIG. 2A described Ndip antenna 10 according to the invention with a flat antenna 14 and a three-dimensional antenna 13. In the diagram shown next to the emission characteristic of the Ndip antenna 10 is shown.

Figur 4D zeigt zum bildlichen Vergleich die zuvor erwähnten Abstrahlcharakteristiken in einem gemeinsamen Diagramm. Hierbei repräsentiert die Kurve 44 die Abstrahlcharakteristik der Flachantenne 14, die Kurve 45 repräsentiert die Abstrahlcharakteristik der dreidimensionalen Antenne 13 und die Kurve 46 repräsentiert die Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10. Figure 4D shows for visual comparison the aforementioned emission characteristics in a common diagram. Here, the curve 44 represents the radiation characteristic of the flat antenna 14, the curve 45 represents the radiation characteristic of the three-dimensional antenna 13, and the curve 46 represents the radiation characteristic of the Ndip antenna 10 according to the invention.

Die Kurve 44 zeigt die Abstrahlcharakteristik einer Flachantenne 14. Es ist die zuvor erwähnte Hauptkeule zu erkennen, die sich vorzugsweise in vertikaler Richtung erstreckt.The curve 44 shows the radiation characteristic of a flat antenna 14. It can be seen the aforementioned main lobe, which preferably extends in the vertical direction.

Die Kurve 45 zeigt die Abstrahlcharakteristik einer dreidimensionalen Antenne 13. Es ist zuvor erwähnte nierenförmige Hauptkeule zu erkennen, die sich vorzugsweise horizontal entlang der Substratebene ausbreitet.The curve 45 shows the radiation characteristic of a three-dimensional antenna 13. It is possible to recognize the above-mentioned kidney-shaped main lobe, which preferably propagates horizontally along the substrate plane.

Die Kurve 46 zeigt die Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10. Es ist zu erkennen, dass die Abstrahlung sowohl in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung entlang der Substratebene erfolgt. Die erfindungsgemäße Ndip-Antenne 10 erreicht also eine Abstrahlcharakteristik, die den Abstrahlcharakteristiken der einzelnen Antennen 13, 14 deutlich überlegen ist, und zwar so, dass sich die beiden Antennen 13, 14 möglichst wenig gegenseitig beeinflussen und sich die Signale der beiden Antennen 13, 14 dabei möglichst konstruktiv überlagern.The curve 46 shows the emission characteristic of the Ndip antenna 10 according to the invention. It can be seen that the radiation takes place both in the vertical direction and in the horizontal direction along the substrate plane. The Ndip antenna 10 according to the invention thus achieves a radiation characteristic which is clearly superior to the radiation characteristics of the individual antennas 13, 14, in such a way that the two antennas 13, 14 influence each other as little as possible and the signals of the two antennas 13, 14 superimpose as constructively as possible.

Neben den in Figur 4C und der mit Bezug auf Figur 2A zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10 denkbar. Diese weiteren Ausführungsformen sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 5A bis 5D beschrieben werden, wobei die Figuren 5A, 5B und 5C eine Reihen- bzw. Seriellschaltung der dreidimensionalen Antenne 13 mit der Flachantenne 14 zeigen.In addition to the in FIG. 4C and with reference to FIG. 2A Embodiments described above, further embodiments of the inventive Ndip antenna 10 are conceivable. These further embodiments will be described below with reference to FIGS FIGS. 5A to 5D be described, the FIGS. 5A, 5B and 5C show a series connection of the three-dimensional antenna 13 with the flat antenna 14.

Figur 5A zeigt eine Ndip-Antenne 10 mit einer auf einem Substrat 11 angeordneten Flachantenne 14 und einer auf dem Substrat 11 angeordneten dreidimensionalen Antenne 13. Die beiden Antennen 13, 14 sind an einem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 miteinander verbunden. Ein erstes Ende 13A bzw. ein erster Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 ist auf einem auf dem Substrat 11 angeordneten ersten Befestigungsbereich 17 angeordnet, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 13B bzw. ein zweiter Anbringungsabschnitt 13B der dreidimensionalen Antenne 13 ist auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 angeordnet. FIG. 5A 1 shows an Ndip antenna 10 with a planar antenna 14 arranged on a substrate 11 and a three-dimensional antenna 13 arranged on the substrate 11. The two antennas 13, 14 are connected to one another at a common signal feed section 16. A first end 13 A and a first attachment portion 13 A of the three-dimensional antenna 13 is located on one on the Substrate 11 arranged first mounting portion 17, and an opposite second end 13B and a second mounting portion 13B of the three-dimensional antenna 13 is disposed on the common signal feed section 16.

Der erste Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 kann mechanisch, und optional galvanisch, mit dem ersten Befestigungsbereich 17 gekoppelt sein. Der zweite Anbringungsabschnitt 13B der dreidimensionalen Antenne 13 kann mechanisch, und optional galvanisch, mit dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 gekoppelt sein.The first attachment portion 13A of the three-dimensional antenna 13 may be mechanically, and optionally galvanically, coupled to the first attachment portion 17. The second attachment portion 13B of the three-dimensional antenna 13 may be mechanically, and optionally galvanically, coupled to the common signal feed-in portion 16.

Gemäß dieses Ausführungsbeispiels ist der erste Befestigungsbereich 17 bezüglich des Signaleinspeisungsabschnitts 16 gegenüberliegend von der Flachantenne 14 angeordnet, sodass der Signaleinspeisungsabschnitt 16 räumlich zwischen dem ersten Befestigungsbereich 17 und der Flachantenne 14 angeordnet ist, wobei der erste Befestigungsbereich 17, der Signaleinspeisungsabschnitt 16 und die Flachantenne 14 alle entlang einer gemeinsamen Geraden 51 angeordnet sind.According to this embodiment, the first attaching portion 17 is disposed opposite to the planar antenna 14 with respect to the signal feeding portion 16, so that the signal feeding portion 16 is located spatially between the first attaching portion 17 and the planar antenna 14, with the first attaching portion 17, the signal feeding portion 16 and the planar antenna 14 all are arranged along a common straight line 51.

Figur 5B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor mit Bezug auf Figur 5A beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, dass der erste Befestigungsbereich 17 um 90° versetzt angeordnet ist. FIG. 5B shows a further embodiment. This embodiment differs from that previously described with reference to FIG FIG. 5A described embodiment in that the first mounting portion 17 is arranged offset by 90 °.

Bei dem in Figur 5B abgebildeten Ausführungsbeispiel sind also die Flachantenne 14 und der gemeinsame Signaleinspeisungsabschnitt 16 entlang einer ersten gemeinsamen Geraden 52 angeordnet, und der erste Befestigungsbereich 17 und der gemeinsame Signaleinspeisungsabschnitt 16 sind entlang einer zweiten gemeinsamen Geraden 53 angeordnet, wobei die erste gemeinsame Gerade 52 und die zweite gemeinsame Gerade 53 orthogonal zueinander verlaufen.At the in FIG. 5B In the illustrated embodiment, therefore, the flat antenna 14 and the common signal feed section 16 are arranged along a first common line 52, and the first mounting section 17 and the common signal feed section 16 are arranged along a second common line 53, the first common line 52 and the second common line 53 orthogonal to each other.

Prinzipiell kann der zweite Befestigungsbereich 17 bzw. der nicht auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 angeordnete erste Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 an einer beliebigen Stelle, d.h. 360° um die Flachantenne 14 herum, auf dem Substrat 11 angeordnet sein.In principle, the second attachment portion 17 or the first attachment portion 13A of the three-dimensional antenna 13 not disposed on the common signal feed-in portion 16 may be disposed at an arbitrary position, i. 360 ° around the flat antenna 14 around, be arranged on the substrate 11.

Figur 5C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer auf einem Substrat 11 angeordneten Flachantenne 14 und einer auf dem Substrat 11 angeordneten dreidimensionalen Antenne 13. Ein Unterschied zu den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen liegt darin, dass ein erstes Ende 13A bzw. ein erster Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 zwar weiterhin auf dem Befestigungsbereich 17 angeordnet ist. Das zweite Ende 13B bzw. der zweite Anbringungsabschnitt 13B ist jedoch auf der Flachantenne 14 angeordnet und kann mit der Flachantenne 14 mechanisch, sowie optional galvanisch, gekoppelt sein. FIG. 5C shows a further embodiment with a flat antenna 14 arranged on a substrate 11 and a three-dimensional antenna 13 arranged on the substrate 11. A difference from the aforementioned Embodiments is that a first end 13A and a first attachment portion 13A of the three-dimensional antenna 13 while still on the mounting portion 17 is arranged. However, the second end 13B and the second attachment portion 13B are disposed on the planar antenna 14 and may be coupled to the planar antenna 14 mechanically as well as optionally galvanically.

Gemäß dieser Ausführungsform ist also ein erster Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 auf dem Substrat 11, bzw. dem ersten Befestigungsbereich 17, angeordnet und ein zweiter Anbringungsabschnitt 13B der dreidimensionalen Antenne 13 ist auf der Flachantenne 14 angeordnet.Thus, according to this embodiment, a first attachment portion 13A of the three-dimensional antenna 13 is disposed on the substrate 11, the first attachment portion 17, respectively, and a second attachment portion 13B of the three-dimensional antenna 13 is disposed on the planar antenna 14.

Der erste Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 kann mechanisch, und optional galvanisch, mit dem ersten Befestigungsbereich 17 gekoppelt sein. Der zweite Anbringungsabschnitt 13B der dreidimensionalen Antenne 13 kann mechanisch, und optional galvanisch, mit der Flachantenne 14 gekoppelt sein.The first attachment portion 13A of the three-dimensional antenna 13 may be mechanically, and optionally galvanically, coupled to the first attachment portion 17. The second attachment portion 13B of the three-dimensional antenna 13 may be mechanically, and optionally galvanically, coupled to the planar antenna 14.

Prinzipiell kann der zweite Befestigungsbereich 17 bzw. der nicht mit der Flachantenne 14 gekoppelte erste Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 an einer beliebigen Stelle, d.h. 360° um die Flachantenne 14 herum, auf dem Substrat 11 angeordnet sein.In principle, the second attachment portion 17 or the first attachment portion 13A of the three-dimensional antenna 13 not coupled to the planar antenna 14 may be disposed at an arbitrary position, i. 360 ° around the flat antenna 14 around, be arranged on the substrate 11.

Figur 5D zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer auf einem Substrat 11 angeordneten Flachantenne 14 und einer auf dem Substrat 11 angeordneten dreidimensionalen Antenne 13. Ein Unterschied zu den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen liegt darin, dass ein erstes Ende 13A bzw. ein erster Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 auf der Flachantenne 14 angeordnet ist, während das zweite Ende 13B bzw. der zweite Anbringungsabschnitt 13B der dreidimensionalen Antenne 13 auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 angeordnet ist. FIG. 5D FIG. 12 shows a further embodiment with a flat antenna 14 arranged on a substrate 11 and a three-dimensional antenna 13 arranged on the substrate 11. A difference from the aforementioned exemplary embodiments lies in that a first end 13A or a first mounting section 13A of the three-dimensional antenna 13 the planar antenna 14 is disposed while the second end 13B and the second mounting section 13B of the three-dimensional antenna 13 are disposed on the common signal feeding section 16, respectively.

Der erste Anbringungsabschnitt 13A der dreidimensionalen Antenne 13 kann mechanisch, und optional galvanisch, mit der Flachantenne 14 gekoppelt sein. Der zweite Anbringungsabschnitt 13B der dreidimensionalen Antenne 13 kann mechanisch, und optional galvanisch, mit dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 gekoppelt sein.The first attachment portion 13A of the three-dimensional antenna 13 may be mechanically, and optionally galvanically, coupled to the planar antenna 14. The second attachment portion 13B of the three-dimensional antenna 13 may be mechanically, and optionally galvanically, coupled to the common signal feed-in portion 16.

Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die dreidimensionale Antenne 13 eine Bonddrahtantenne sein, die mindestens einen Bonddraht 13 aufweist. Alternativ kann die dreidimensionale Antenne 13 eine Bändchenbondantenne (engl. Ribbon Bond Antenna) sein, die mindestens ein Leiterband bzw. ein Bändchen (engl. Ribbon) aufweist.According to embodiments of the present invention, the three-dimensional antenna 13 may be a bonding wire antenna having at least one bonding wire 13. Alternatively, the three-dimensional antenna 13 may be a Ribbon Bond Antenna having at least one ribbon or ribbons.

Alternative Ausführungsformen sehen vor, dass die dreidimensionale Antenne 13 eine Bonddrahtantenne ist, die mindestens zwei Bonddrähte 13 aufweist, oder dass die dreidimensionale Antenne 13 eine Bändchenbondantenne ist, die mindestens zwei Bändchen aufweist. Dadurch kann die Performanz der Ndip-Antenne 10 verbessert werden.Alternative embodiments provide that the three-dimensional antenna 13 is a bonding wire antenna having at least two bonding wires 13, or that the three-dimensional antenna 13 is a ribbon antenna having at least two ribbons. Thereby, the performance of the Ndip antenna 10 can be improved.

Die mindestens zwei oder mehr Bonddrähte beziehungsweise Bändchen können entweder gleich lang sein, oder sie können voneinander unterschiedliche Längen aufweisen. Die mindestens zwei Bonddrähte beziehungsweise Bändchen können jeweils auf denselben Stellen angeordnet sein, zum Beispiel auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 und auf dem ersten Befestigungsbereich 17. In diesem Fall handelt es sich um eine dreidimensionale Antenne 13, die mehrere Bonddrähte beziehungsweise Bändchen aufweist.The at least two or more bonding wires or ribbons can either be the same length, or they can have different lengths from each other. The at least two bonding wires or ribbons can each be arranged in the same locations, for example on the common signal feed section 16 and on the first mounting area 17. In this case, it is a three-dimensional antenna 13 which has a plurality of bonding wires or ribbons.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10. Die Ndip-Antenne 10 weist hier zusätzlich zu der zuvor erwähnten ersten dreidimensionalen Antenne 13 mindestens eine weitere dreidimensionale Antenne 13', 13", 13'" auf. Jede dieser weiteren dreidimensionalen Antennen 13', 13", 13'" kann, wie zuvor beschrieben, wiederum zwei oder mehr Bonddrähte beziehungsweise Bändchen aufweisen. FIG. 6 shows a further embodiment of an inventive Ndip antenna 10. The Ndip antenna 10 has here in addition to the aforementioned first three-dimensional antenna 13 at least one further three-dimensional antenna 13 ', 13 ", 13'" on. As described above, each of these further three-dimensional antennas 13 ', 13 ", 13'" can again have two or more bonding wires or ribbons.

Gemäß eines Ausführungsbeispiels weist die Ndip-Antenne 10 hier eine zweite dreidimensionale Antenne 13' und einen auf der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 angeordneten zweiten Befestigungsbereich 17' auf. Der erste Befestigungsbereich 17 und der zweite Befestigungsbereich 17' können galvanisch voneinander getrennt sein. Ein erster Anbringungsabschnitt 13A' der zweiten dreidimensionalen Antenne 13' ist auf dem zweiten Befestigungsbereich 17' angeordnet.According to one embodiment, the Ndip antenna 10 here has a second three-dimensional antenna 13 'and a second mounting region 17' arranged on the first main side 11A of the substrate 11. The first attachment region 17 and the second attachment region 17 'can be galvanically separated from one another. A first attachment portion 13A 'of the second three-dimensional antenna 13' is disposed on the second attachment portion 17 '.

Ein zweiter Anbringungsabschnitt 13B' der zweiten dreidimensionalen Antenne 13' ist auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 angeordnet.A second attachment portion 13B 'of the second three-dimensional antenna 13' is disposed on the common signal feed-in portion 16.

Alternativ oder zusätzlich kann die zweite bzw. eine dritte dreidimensionale Antenne auf dem ersten Befestigungsbereich 17 und dem zweiten Befestigungsbereich 17' angeordnet sein. Dies ist in Form der in Strichlinien dargestellten optionalen dreidimensionalen Antenne 13" dargestellt. Hier ist ein erster Anbringungsabschnitt 13A" auf dem zweiten Befestigungsbereich 17' angeordnet und ein zweiter Anbringungsabschnitt 13B" ist auf dem ersten Befestigungsbereich 17 angeordnet.Alternatively or additionally, the second or a third three-dimensional antenna can be arranged on the first fastening region 17 and the second fastening region 17 '. This is in the form of the optional three-dimensional lines shown in dashed lines Antenna 13 "Here, a first attachment portion 13A" is disposed on the second attachment portion 17 'and a second attachment portion 13B "is disposed on the first attachment portion 17.

Alternativ oder zusätzlich kann die zweite bzw. eine vierte dreidimensionale Antenne an dem ersten Befestigungsbereich 17 und auf der Flachantenne 14 angeordnet sein. Dies ist in Form der in Strichlinien dargestellten optionalen dreidimensionalen Antenne 13'" dargestellt. Hier ist ein erster Anbringungsabschnitt 13A'" auf dem zweiten Befestigungsbereich 17' angeordnet und ein zweiter Anbringungsabschnitt 13B'" ist auf der Flachantenne 14 angeordnet.Alternatively or additionally, the second or a fourth three-dimensional antenna may be arranged on the first attachment region 17 and on the planar antenna 14. This is shown in the form of the optional three-dimensional antenna 13 '"shown in dashed lines, where a first attachment portion 13A'" is disposed on the second attachment portion 17 'and a second attachment portion 13B "is disposed on the planar antenna 14.

Eine solche weitere dreidimensionale Antenne 13', 13", 13'" kann generell mit jeder der in den Figuren 5A, 5B, 5C und 5D abgebildeten Ausführungsformen kombinierbar sein.Such another three-dimensional antenna 13 ', 13 ", 13'" can generally be connected to each of the in the FIGS. 5A, 5B . 5C and 5D be combined embodiments shown.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einem erfindungsgemäßen Antennenarray 100. Das Antennenarray 100 weist eine Ndip-Antenne 10, wie sie zuvor mit Bezug auf die Figuren 2A bis 6 beschrieben wurde, auf. Das heißt, das Antennenarray 100 weist eine Ndip-Antenne 10 mit einer auf einem Substrat 11 angeordneten Flachantenne 14 und einer auf dem Substrat 11 angeordneten dreidimensionalen Antenne 13 auf. FIG. 7 shows a further embodiment with an antenna array according to the invention 100. The antenna array 100 includes an Ndip antenna 10, as previously with reference to the FIGS. 2A to 6 was described on. That is, the antenna array 100 includes an Ndip antenna 10 having a flat antenna 14 disposed on a substrate 11 and a three-dimensional antenna 13 disposed on the substrate 11.

Zusätzlich weist das Antennenarray 100 eine zweite Antennenvorrichtung 70 auf, die auf demselben Substrat 11 angeordnet ist. Die zweite Antennenvorrichtung 70 entspricht vom Aufbau her, sowie hinsichtlich ihrer möglichen Ausgestaltungen, der zuvor beschriebenen Ndip-Antenne 10.In addition, the antenna array 100 has a second antenna device 70 disposed on the same substrate 11. The second antenna device 70 corresponds structurally, as well as in terms of its possible embodiments, to the previously described Ndip antenna 10.

Die zweite Antennenvorrichtung 70 weist also ebenfalls eine auf der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 angeordnete zweite Flachantenne 74 und eine zweite dreidimensionale Antenne 73 auf.The second antenna device 70 thus also has a second flat antenna 74 arranged on the first main side 11A of the substrate 11 and a second three-dimensional antenna 73.

Die zweite Flachantenne 74 erstreckt sich in einer Ebene parallel zu einer der beiden Hauptseiten 11A, 11B des Substrats 11, und die zweite dreidimensionale Antenne 73 ist zumindest abschnittsweise von der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 beabstandet.The second flat antenna 74 extends in a plane parallel to one of the two main sides 11A, 11B of the substrate 11, and the second three-dimensional antenna 73 is at least partially spaced from the first main side 11A of the substrate 11.

Ebenso analog zu der ersten Ndip-Antenne 10 sind bei der zweiten Antennenvorrichtung 70 die zweite dreidimensionale Antenne 73 und die zweite Flachantenne 74 galvanisch miteinander verbunden. Gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels weisen die zweite dreidimensionale Antenne 73 und die zweite Flachantenne 74 einen gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 76 auf. Gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels sind die zweite dreidimensionale Antenne 73 und die zweite Flachantenne 74 seriell gekoppelt. Wie zuvor erwähnt, kann auch die zweite Antennenvorrichtung 70 dieselben Ausführungsformen aufweisen, wie sie zuvor mit Bezug auf die Figuren 2 bis 6 beschrieben wurden.Similarly to the first Ndip antenna 10, in the second antenna device 70, the second three-dimensional antenna 73 and the second flat antenna 74 are galvanically connected with each other. According to a first exemplary embodiment, the second three-dimensional antenna 73 and the second planar antenna 74 have a common signal feed section 76. According to an alternative embodiment, the second three-dimensional antenna 73 and the second flat antenna 74 are serially coupled. As previously mentioned, the second antenna device 70 may also have the same embodiments as previously described with reference to FIGS FIGS. 2 to 6 have been described.

Figur 8A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antennenarrays 100. Figur 8A soll veranschaulichen, dass auf dem gemeinsamen Substrat 11 eine beliebige Anzahl von n Ndip-Antennen 10 vorgesehen sein können, die zusammen ein erfindungsgemäßes Antennenarray 100 bilden. Figure 8A shows a further embodiment of an antenna array 100 according to the invention. Figure 8A is intended to illustrate that on the common substrate 11, any number of n ndip N antennas 10 may be provided, which together form an inventive antenna array 100.

So ist in Figur 8B exemplarisch ein erfindungsgemäßes Antennenarray 100 mit drei Ndip-Antennen 10, 70, 80 gezeigt, die alle gemeinsam auf einem Substrat 11 angeordnet sind. All die zuvor mit Bezug auf eine einzelne Ndip-Antenne 10 erwähnten Merkmale und Funktionen gelten im selben Maße auch für jede einzelne der in Figur 8B abgebildeten Ndip-Antennen 10, 70, 80.So is in FIG. 8B An antenna array 100 according to the invention with three Ndip antennas 10, 70, 80 is shown as an example, all of which are arranged together on a substrate 11. All of the features and functions mentioned above with respect to a single Ndip antenna 10 apply to the same extent to each of the in FIG. 8B imaged Ndip antennas 10, 70, 80.

Jede der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen, auch als Ndip-Antenne bezeichnete, Antennenvorrichtungen 10 kann als eine rekonfigurierbare und/oder steuerbare Antennenvorrichtung ausgebildet sein. Eine solche Ndip-Antenne 10 weist ein Mittel zum Steuern der Phase und/oder der Amplitude der dreidimensionalen Antenne 13 und/oder der Flachantenne 14 auf. Ein solches Mittel kann beispielsweise ein Schalter sein, der ausgebildet ist, um das an der dreidimensionalen Antenne 13 und/oder der Flachantenne 14 anliegende Signal so zu schalten, dass die Amplitude und/oder die Phase dieses Signals steuerbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die dreidimensionale Antenne 13 und/oder die Flachantenne 14 rekonfigurierbar sein, sodass der Nullpunktdurchgang des anliegenden Signals neu bestimmt werden kann.Each of the antenna devices 10 according to the invention, also referred to as Ndip antenna described above, can be designed as a reconfigurable and / or controllable antenna device. Such an Ndip antenna 10 has a means for controlling the phase and / or the amplitude of the three-dimensional antenna 13 and / or the flat antenna 14. Such a means may for example be a switch which is designed to switch the signal applied to the three-dimensional antenna 13 and / or the flat antenna 14 in such a way that the amplitude and / or the phase of this signal can be controlled. Alternatively or additionally, the three-dimensional antenna 13 and / or the flat antenna 14 may be reconfigurable, so that the zero point crossing of the applied signal can be redetermined.

Figur 9A zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Antennenvorrichtung 90 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Antennenvorrichtung 90 umfasst ein Gehäuse 34 in dessen Inneren eine Antennenvorrichtung angeordnet ist, etwa die Ndip-Antenne 10. Das Gehäuse 34 ist zumindest bereichsweise umfassend ein dielektrisches oder elektrisch isolierendes Material gebildet, um einen Austritt des Funksignals aus dem Gehäuse 34 zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Gehäuse 34 ein Kunststoffmaterial oder ein Glasmaterial umfassen. Kunststoffmaterial kann während einer Vereinzelung und Verkapselung der Ndip-Antenne 10 aus einem Wafer heraus angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein oder mehrere Antennenarrays 100 gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen im Inneren des Gehäuses 34 angeordnet sein. Ein Innenvolumen 36 des Gehäuses 34 kann zumindest teilweise mit einem Gas, wie etwa Luft oder einem Material mit einer geringen Dielektrizitätskonstante oder zu einem geringen Leistungsverlust führendem Material gefüllt sein. Figure 9A shows a schematic side sectional view of an antenna device 90 according to an embodiment. The antenna device 90 comprises a housing 34 in whose interior an antenna device is arranged, such as the Ndip antenna 10. The housing 34 is at least partially comprising a dielectric or electrically insulating material formed to allow exit of the radio signal from the housing 34. For example, the housing 34 may comprise a plastic material or a glass material. Plastic material may be placed out of a wafer during singulation and encapsulation of the Ndip antenna 10. Alternatively or additionally, one or more antenna arrays 100 may be disposed inside the housing 34 according to embodiments described herein. An interior volume 36 of the housing 34 may be at least partially filled with a gas, such as Air or a material with a low dielectric constant or low power loss leading material to be filled.

Das Gehäuse 34 umfasst einen Anschluss 38, der mit der Ndip-Antenne 10 verbunden ist. Der Anschluss 38 ist konfiguriert, um mit einem Signalausgang eines Hochfrequenz-Chips verbunden zu werden. Das bedeutet, dass über den Anschluss 38 beispielsweise ein Hochfrequenzsignal empfangen werden kann, das von der Ndip-Antenne 10 in ein Funksignal gewandelt werden kann. Das Gehäuse 34 kann einen weiteren Anschluss aufweisen, der mit der Metallisierung 12 verbunden ist. Alternativ kann die Metallisierung 12 auch eine Außenwand des Gehäuses 34 bilden, um eine Kontaktierung der Metallisierung 12 mit anderen Komponenten auf einfachem Wege zu ermöglichen. Der Anschluss 38 kann mit der elektrisch leitfähigen Struktur verbunden sein, die bspw. als Via ausgeführt ist. Der Anschluss 38 kann zum Bereitstellen einer vertikalen Verbindung zu der Ndip-Antenne 10 dienen, um die Ndip-Antenne 10 anzuregen, etwa mittels einer Sondenspeisung (engl.: Probe feed). Somit kann der Anschluss 38 einen Kontakt zur Umgebung der Antennenvorrichtung 90 bereitstellen.The housing 34 includes a terminal 38 which is connected to the Ndip antenna 10. Terminal 38 is configured to be connected to a signal output of a radio frequency chip. This means that via the terminal 38, for example, a high-frequency signal can be received, which can be converted by the Ndip antenna 10 into a radio signal. The housing 34 may have another terminal connected to the metallization 12. Alternatively, the metallization 12 may also form an outer wall of the housing 34 to facilitate contacting the metallization 12 with other components in a straightforward manner. The terminal 38 may be connected to the electrically conductive structure, which is designed, for example, as a via. Terminal 38 may serve to provide a vertical connection to Ndip antenna 10 to excite Ndip antenna 10, such as probe feed. Thus, the terminal 38 may provide contact with the environment of the antenna device 90.

Figur 9B zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Antennenvorrichtung 90' gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei der das Gehäuse 34 im Vergleich zu Figur 9A als Struktur ausgeführt ist, die ausgebildet ist, um eine Abstrahlcharakteristik des Funksignals 26 zu beeinflussen. Eine solche Struktur kann bspw. als Linse bezeichnet werden. Bspw. kann die Struktur des Gehäuses 34 ausgebildet sein, um das Funksignal der Ndip-Antenne zu bündeln. Bspw. kann das Innere 36 des Gehäuses 34 zumindest teilweise mit einem dielektrischen Material gefüllt sein und eine äußere Form des Gehäuses 34 eine konkave oder konvexe Form aufweisen, um eine streuende oder bündelnde Funktion der Linse zu erhalten. FIG. 9B 11 shows a schematic side sectional view of an antenna device 90 'according to an exemplary embodiment, in which the housing 34 is compared to FIG Figure 9A is designed as a structure which is designed to influence a radiation characteristic of the radio signal 26. Such a structure may, for example, be referred to as a lens. For example. For example, the structure of the housing 34 may be configured to focus the radio signal of the Ndip antenna. For example. For example, the interior 36 of the housing 34 may be at least partially filled with a dielectric material and an exterior shape of the housing 34 may have a concave or convex shape to provide a diffractive or converging function of the lens.

Nachfolgend soll die Erfindung noch einmal in anderen Worten kurz zusammengefasst werden.The invention will be summarized briefly in other words.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Ndip-Antenne 10 mit den Merkmalen von Anspruch 1. Diese Ndip-Antenne 10 löst die eingangs erwähnten Nachteile und Probleme des Stands der Technik, die sich aus vielen technischen Limitierungen bei bekannten Antennen ergeben.The present invention relates to a novel Ndip antenna 10 with the features of claim 1. This Ndip antenna 10 solves the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, which result from many technical limitations in known antennas.

Die erfindungsgemäße Ndip-Antenne 10 kann als eine Hybridantenne bezeichnet werden, die aus einer Kombination von einer oder mehreren dreidimensionalen Antennen 13, 13', 13", 13'" (z.B. Bonddrahtantennen, Bändchenbondantennen, etc.) mit einer oder mehreren Flachantennen 14, 74 (z.B. Patch, Monopol, Dipol, etc.) erreichbar ist, um eine gewünschte Performance zu erzielen, die mit einer einzelnen dreidimensionalen bzw. Flachantenne nicht erzielbar ist.The inventive Ndip antenna 10 may be referred to as a hybrid antenna consisting of a combination of one or more three-dimensional antennas 13, 13 ', 13 ", 13'" (eg, bondwire antennas, ribbon antennas, etc.) with one or more multiple flat antennas 14, 74 (eg patch, monopole, dipole, etc.) can be achieved in order to achieve a desired performance, which is not achievable with a single three-dimensional or flat antenna.

Um sicherzustellen, dass die Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10 einen wahren Hybriden der beiden einzelnen Antennen 13, 14 repräsentiert, werden die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 derart kombiniert, dass eine Strahlungskopplung zwischen den beiden Antennen 13, 14 an denjenigen Punkten minimal ist, wo sie jeweils ihre maximalen Feldstärkewerte aufweisen. Dies resultiert dann in konstruktiver Interferenz.To ensure that the radiation characteristic of the inventive Ndip antenna 10 represents a true hybrid of the two individual antennas 13, 14, the three-dimensional antenna 13 and the planar antenna 14 are combined such that radiation coupling between the two antennas 13, 14 is minimal at those points is where they each have their maximum field strength values. This then results in constructive interference.

Beispielsweise weist die in Figur 2 abgebildete Ndip-Antenne 10 zwei resonante Antennen, z.B. ein Patch 14 und eine Bonddrahtantenne 13, auf. Diese beiden Antennen 13, 14 sind derart miteinander kombiniert, dass die Strahlungskopplung an den Stellen L=0, L=λ/4 und L=λ/2 minimal ist, wobei L die geometrische Länge der jeweiligen Antenne 13, 14 und λ die Wellenlänge des gemeinsam eingespeisten Signals ist.For example, the in FIG. 2 Ndip antenna 10 shown two resonant antennas, such as a patch 14 and a bonding wire antenna 13, on. These two antennas 13, 14 are combined with each other such that the radiation coupling at the points L = 0, L = λ / 4 and L = λ / 2 is minimal, where L is the geometric length of the respective antenna 13, 14 and λ the wavelength of the common injected signal.

Wenn also beispielsweise die in Figur 2 abgebildete Ndip-Antenne 10 an dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 angeregt wird, stellt sich jeweils eine stehende Welle an der Flachantenne 14 und an der dreidimensionalen Antenne 13 ein. Die Stromverteilung auf dem Patch 14 ist proportional zu sin 2 πL λ ,

Figure imgb0020
weil das Patch 14 ein offenes Ende hat, d.h. die Patchantenne 14 ist nicht abgeschlossen. An der dreidimensionalen Antenne 13 stellt sich eine Stromverteilung ein, die proportional zu cos 2 πL λ
Figure imgb0021
ist, weil das Ende der dreidimensionalen Antenne 13 abgeschlossen bzw. kurzgeschlossen ist.So if, for example, the in FIG. 2 Imaged Ndip antenna 10 is excited at the common signal feed section 16, each adjusts a standing wave on the flat antenna 14 and the three-dimensional antenna 13 a. The current distribution on patch 14 is proportional to sin 2 πL λ .
Figure imgb0020
because the patch 14 has an open end, ie the patch antenna 14 is not completed. At the three-dimensional antenna 13, a current distribution is established which is proportional to cos 2 πL λ
Figure imgb0021
is because the end of the three-dimensional antenna 13 is completed or shorted.

Deshalb liegt der Maximalwert des Stroms auf der dreidimensionalen Antenne 13 etwa dort, wo der Minimalwert des Stroms der Patchantenne 14 liegt, wie in Figur 3 gezeigt. Aus diesem Grund strahlt die erfindungsgemäße Ndip-Antenne 10 sehr gut sowohl in die horizontale (azimuthal) Ebene als auch in die vertikale (elevation) Ebene ab, wie in Figur 4C gezeigt ist.Therefore, the maximum value of the current on the three-dimensional antenna 13 is about where the minimum value of the current of the patch antenna 14 is, as in FIG FIG. 3 shown. For this reason, the inventive Ndip antenna 10 emits very well both in the horizontal (azimuthal) plane and in the vertical (elevation) plane, as in FIG FIG. 4C is shown.

Die Anfangs- und Endpunkte der dreidimensionalen Antenne 13 (z.B. Drahtenden bzw. Drahtspitzen) können beispielsweise auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 und dem ersten Befestigungsbereich 17 liegen. Zumindest einer der beiden Endpunkte kann aber auch beliebig, 360° um die Flachantenne 14 herum, auf dem Substrat 11 angeordnet sein.The start and end points of the three-dimensional antenna 13 (eg, wire ends or wire tips) may be on the common signal feed section 16 and the first mounting region 17, for example. At least one of the two endpoints but can also be arranged arbitrarily, 360 ° around the flat antenna 14, on the substrate 11.

Es kann auch eine Vielzahl an Drähten, Bändchen, etc. genutzt werden. In diesem Fall (siehe Figur 6) könnte beispielsweise ein Draht 13 bzw. Bändchen 13, etc. an dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 und dem ersten Befestigungsbereich 17 angeordnet sein, während ein anderer Draht bzw. Bändchen 13', 13", 13'" an anderen Stellen auf dem Substrat 11, der Flachantenne 14, dem ersten und/oder einem zweiten Befestigungsbereich 17, 17' und/oder dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 angeordnet ist.It can also be used on a variety of wires, tapes, etc. In this case (see FIG. 6 ), for example, a wire 13 or ribbon 13, etc. could be arranged on the common signal feed section 16 and the first attachment region 17, while another wire or ribbon 13 ', 13 ", 13'" at other locations on the substrate 11, the flat antenna 14, the first and / or a second mounting region 17, 17 'and / or the common signal feed section 16 is arranged.

Die Anzahl und die Position der dreidimensionalen Antenne 13 kann variiert werden, um die Abstrahlcharakteristik der Ndip-Antenne 10 zu verändern. Diese Abstrahlcharakteristik kann auch einstellbar sein, z.B. in Abhängigkeit davon, ob die Flachantenne 14 am Anfang oder am Ende der dreidimensionalen Antenne 13 angeordnet ist.The number and the position of the three-dimensional antenna 13 may be varied to change the radiation characteristic of the Ndip antenna 10. This radiation characteristic may also be adjustable, e.g. depending on whether the flat antenna 14 is located at the beginning or at the end of the three-dimensional antenna 13.

Zwei oder mehrere Ndip-Antenne 10, 70, die auf einem gemeinsamen Substrat 11 angeordnet sein können, können auch zu einem Antennenarray 100 kombiniert werden.Two or more Ndip antennas 10, 70, which may be arranged on a common substrate 11, may also be combined to form an antenna array 100.

Die erfindungsgemäße Ndip-Antenne 10kann auch so konstruiert werden, dass sie eine sehr hohe Bandbreite im Vergleich zu konventionellen Antennen aufweist. Um das zu erreichen, können die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 derart optimiert werden, dass ihre Resonanzfrequenzen gegenseitig überlappen. Die resultierende Bandbreite wird somit wesentlich größer sein als die Bandbreite konventioneller Antennen.The inventive Ndip antenna 10 can also be designed to have a very high bandwidth compared to conventional antennas. To achieve this, the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 can be optimized such that their resonant frequencies overlap one another. The resulting bandwidth will thus be much larger than the bandwidth of conventional antennas.

Die erfindungsgemäße Ndip-Antenne 10 kann außerdem als eine Multiband-Antenne konstruiert werden. Um dies zu erreichen, können die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 auf jeweils unterschiedliche Resonanzfrequenzen bzw. auf Vielfache der Grundresonanzfrequenz hin optimiert werden. Somit können mehrere Übertragungsbänder erzielt werden.The inventive Ndip antenna 10 may also be constructed as a multi-band antenna. In order to achieve this, the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 can be optimized for respectively different resonance frequencies or multiples of the fundamental resonance frequency. Thus, multiple transmission bands can be achieved.

Da mindestens eine der beiden Antennen 13, 14 der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10 immer von dem dielektrischen Substrat 11 vertikal beabstandet bzw. "aufgehängt" ist, werden die meisten mit Dielektrika verbundenen Verluste (z.B. Verluste aufgrund von Oberflächenwellen, Leitfähigkeit des Dielektrikums und Verlustfaktor) minimiert. Aus diesem Grund kann eine wesentlich höhere Strahlungseffizienz mit der erfindungsgemäßen Ndip-Antenne 10 erzielt werden.Since at least one of the two antennas 13, 14 of the inventive Ndip antenna 10 is always vertically spaced from the dielectric substrate 11, most of the losses associated with dielectrics (eg, surface wave loss, dielectric conductivity, and dissipation factor) minimized. For this reason, a significantly higher radiation efficiency can be achieved with the Ndip antenna 10 according to the invention.

Um z.B. Umgebungsluft als ein die dreidimensionale Antenne 13 umgebendes Dielektrikum beizubehalten, kann beispielsweise eine Abdeckung, z.B. ein Glasdeckel vorgesehen sein, um die erfindungsgemäße Ndip-Antenne 10 abzudecken. Diese Abdeckung kann beispielsweise auf der ersten Hauptseite 11A des Substrats 11 angeordnet sein, um zumindest die dreidimensionale Antenne 13 abzudecken.For example, Ambient air can be maintained as a dielectric surrounding the three-dimensional antenna 13, for example, a cover, e.g. a glass lid may be provided to cover the inventive Ndip antenna 10. This cover may, for example, be arranged on the first main side 11A of the substrate 11 so as to cover at least the three-dimensional antenna 13.

Die Ndip-Antenne 10 kann auf unterschiedliche Weise gespeist werden. Hierfür kann zum Beispiel eine planare Speisung (z.B. Mikrostreifenleitung, komplanare Speisung) genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise der gemeinsame Signaleinspeisungsabschnitt 16 mit einer Streifenleitung (engl.: Microstrip) verbunden werden, um ein elektrisches Signal zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann das elektrische Signal mittels elektromagnetischer Kopplung, etwa durch eine sogenannte Aperturkopplung (engl.: Aperture Feed) oder durch eine Nahfeldspeisung (engl.: Proximity Feed), und/oder durch eine vertikale Kontaktierung gespeist werden, etwa unter Nutzung einer Durchkontaktierung (Via).The Ndip antenna 10 can be fed in different ways. For example, a planar feed (e.g., microstrip line, co-planar feed) can be used for this. Alternatively or additionally, for example, the common signal feed-in section 16 can be connected to a stripline (microstrip) in order to obtain an electrical signal. Alternatively or additionally, the electrical signal can be fed by means of electromagnetic coupling, for example by means of a so-called Aperture Feed or by a near field feed (English: Proximity Feed), and / or by a vertical contact, for example using a via (Via).

Eine rekonfigurierbare Ndip-Antenne 10 kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein Schalter zwischen der dreidimensionalen Antenne 13 und der Flachantenne 14 angeordnet wird. Wenn beispielsweise ein Schalter an dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt 16 (Figur 2) angeordnet wird, kann der Stromfluss zu der dreidimensionalen Antenne 13 und zu der Flachantenne 14 kontrolliert werden. Indem der Stromfluss der einzelnen Antennen 13, 14 kontrolliert wird, kann auch die Abstrahlcharakteristik der Ndip-Antenne 10 kontrolliert werden.A reconfigurable Ndip antenna 10 can be realized, for example, by arranging a switch between the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14. For example, when a switch on the common signal feed-in section 16 (FIG. FIG. 2 ), the current flow to the three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 can be controlled. By controlling the current flow of the individual antennas 13, 14, the emission characteristic of the Ndip antenna 10 can also be controlled.

Die dreidimensionale Antenne 13 und die Flachantenne 14 können parallel oder in Reihe geschaltet werden.The three-dimensional antenna 13 and the flat antenna 14 may be connected in parallel or in series.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims (21)

Antennenvorrichtung (10) mit
einem Substrat (11) mit einer ersten Hauptseite (11A) und einer der ersten Hauptseite (11A) gegenüberliegenden zweiten Hauptseite (11B), wobei auf der zweiten Hauptseite (11B) des Substrats (11) zumindest abschnittsweise eine Metallisierung (12) angeordnet ist,
wobei auf der ersten Hauptseite (11A) des Substrats (11) mindestens eine Flachantenne (14) und mindestens eine dreidimensionale Antenne (13) angeordnet sind,
wobei sich die Flachantenne (14) in einer Ebene (15) parallel zu einer der beiden Hauptseiten (11A, 11B) des Substrats (11) erstreckt, und wobei die dreidimensionale Antenne (13) zumindest abschnittsweise von der ersten Hauptseite (11A) des Substrats (11) beabstandet ist, und
wobei die dreidimensionale Antenne (13) und die Flachantenne (14) galvanisch miteinander verbunden sind und a) einen gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt (16) aufweisen oder b) die dreidimensionale Antenne (13) und die Flachantenne (14) seriell gekoppelt sind.
Antenna device (10) with
a substrate (11) having a first main side (11A) and a second main side (11B) opposite the first main side (11A), wherein a metallization (12) is arranged at least in sections on the second main side (11B) of the substrate (11),
wherein on the first main side (11A) of the substrate (11) at least one flat antenna (14) and at least one three-dimensional antenna (13) are arranged,
wherein the planar antenna (14) extends in a plane (15) parallel to one of the two major sides (11A, 11B) of the substrate (11), and wherein the three-dimensional antenna (13) at least in sections from the first major side (11A) of the substrate (11) is spaced, and
wherein the three-dimensional antenna (13) and the planar antenna (14) are galvanically connected to each other and a) have a common signal feed section (16) or b) the three-dimensional antenna (13) and the planar antenna (14) are serially coupled.
Antennenvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Flachantenne (14) und die dreidimensionale Antenne (13) jeweils eine geometrische Länge (LFLAT, L3D) aufweisen, bei der sich, bei Speisung der Flachantenne (14) und der dreidimensionalen Antenne (13) mit demselben Signal, eine Stromdichteverteilung in Form einer stehenden Welle entlang der geometrischen Länge (LFLAT) der Flachantenne (14) einstellt, die einen Phasenversatz (Δϕ) gegenüber einer sich in der dreidimensionalen Antenne (13) einstellenden Stromdichteverteilung in Form einer stehenden Welle entlang der geometrischen Länge (L3D) der dreidimensionalen Antenne (13) aufweist, wobei der Betrag des Phasenversatzes 90° ±20%, oder 90° ±10%, und bevorzugt 90° beträgt.An antenna device (10) according to claim 1, wherein the planar antenna (14) and the three-dimensional antenna (13) each have a geometric length (L FLAT , L 3D ) in which, when the flat antenna (14) and the three-dimensional antenna ( 13) with the same signal, sets a current density distribution in the form of a standing wave along the geometric length (L FLAT ) of the planar antenna (14), which has a phase offset (Δφ) from a current density distribution in the form of a standing current in the three-dimensional antenna (13) Wave along the geometric length (L 3D ) of the three-dimensional antenna (13), wherein the amount of the phase offset is 90 ° ± 20%, or 90 ° ± 10%, and preferably 90 °. Antennenvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flachantenne (14) eine nicht abgeschlossene Antenne ist, und wobei die dreidimensionale Antenne (13) kurzgeschlossen ist, und/oder wobei sich bei der Flachantenne (14) eine Stromdichteverteilung einstellt, die proportional zu sin 2 π L λ
Figure imgb0022
ist, und bei der sich bei der dreidimensionalen Antenne (13) eine Stromdichteverteilung einstellt, die proportional zu cos 2 π L λ
Figure imgb0023
ist, wobei L die geometrische Länge der jeweiligen Antenne (13, 14) ist.
An antenna device (10) according to claim 1 or 2, wherein said planar antenna (14) is an unfixed antenna, and wherein said three-dimensional antenna (13) is short-circuited, and / or wherein said planar antenna (14) has a Current density distribution sets proportional to sin 2 π L λ
Figure imgb0022
is, and in which the three-dimensional antenna (13) adjusts a current density distribution proportional to cos 2 π L λ
Figure imgb0023
where L is the geometric length of the respective antenna (13, 14).
Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sowohl die geometrische Länge (LFLAT) der Flachantenne (14) als auch die geometrische Länge (L3D) der dreidimensionalen Antenne (13) jeweils einem ganzzahligen Vielfachen von λ 4
Figure imgb0024
entspricht.
An antenna device (10) according to any one of the preceding claims, wherein both the geometric length (L FLAT ) of the planar antenna (14) and the geometric length (L 3D ) of the three-dimensional antenna (13) are each an integer multiple of λ 4
Figure imgb0024
equivalent.
Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flachantenne (14) und die dreidimensionale Antenne (13) jeweils resonante Antennen sind, wobei die Flachantenne (14) auf eine erste Resonanzfrequenz abgestimmt ist, und die dreidimensionale Antenne (13) auf eine zweite Resonanzfrequenz abgestimmt ist, wobei die erste und die zweite Resonanzfrequenz um weniger als 5% voneinander abweichen.An antenna device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the planar antenna (14) and the three-dimensional antenna (13) are each resonant antennas, the planar antenna (14) being tuned to a first resonant frequency and the three-dimensional antenna (13) being tuned to a first resonant frequency second resonant frequency is tuned, wherein the first and the second resonant frequency differ by less than 5%. Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flachantenne (14) und die dreidimensionale Antenne (13) jeweils resonante Antennen sind, wobei die Flachantenne (14) auf eine erste Resonanzfrequenz abgestimmt ist, und die dreidimensionale Antenne (13) auf eine zweite Resonanzfrequenz abgestimmt ist, wobei die erste und die zweite Resonanzfrequenz um 5% oder mehr voneinander abweichen.An antenna device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the planar antenna (14) and the three-dimensional antenna (13) are each resonant antennas, the planar antenna (14) being tuned to a first resonant frequency and the three-dimensional antenna (13) being tuned to a first resonant frequency second resonant frequency is tuned, wherein the first and the second resonant frequency differ by 5% or more. Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die Flachantenne (14) oder zumindest die dreidimensionale Antenne (13) galvanisch oder kapazitiv mit der Metallisierung (12) auf der zweiten Hauptseite (11B) des Substrats (11) gekoppelt ist.Antenna device (10) according to one of the preceding claims, wherein at least the flat antenna (14) or at least the three-dimensional antenna (13) is galvanically or capacitively coupled to the metallization (12) on the second main side (11B) of the substrate (11). Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Anbringungsabschnitt (13A) der dreidimensionalen Antenne (13) auf einem auf der ersten Hauptseite (11A) des Substrats (11) angeordneten ersten Befestigungsbereich (17) angeordnet ist, und ein zweiter Anbringungsabschnitt (13B) der dreidimensionalen Antenne (13) auf der Flachantenne (14) oder auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt (16) angeordnet ist.An antenna device (10) according to any one of the preceding claims, wherein a first attachment portion (13A) of the three-dimensional antenna (13) is disposed on a first attachment portion (17) disposed on the first main side (11A) of the substrate (11), and a second attachment portion (13B) of the three-dimensional antenna (13) is disposed on the planar antenna (14) or on the common signal feed section (16). Antennenvorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei der erste Befestigungsbereich (17) galvanisch oder kapazitiv mit der Metallisierung (12) auf der zweiten Hauptseite (11B) des Substrats (11) verbunden ist.An antenna device (10) according to claim 8, wherein the first attachment region (17) is galvanically or capacitively connected to the metallization (12) on the second major side (11B) of the substrate (11). Antennenvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Befestigungsbereich (17) bezüglich der Flachantenne (14) gegenüberliegend von dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt (16) angeordnet ist, und wobei sich die dreidimensionale Antenne (13) zwischen dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt (16) und dem ersten Befestigungsbereich (17) zumindest abschnittsweise über die Flachantenne (14) hinweg erstreckt und dabei in einer Richtung (26) orthogonal zur Substratebene (15) von der Flachantenne (14) beabstandet ist.An antenna apparatus (10) according to claim 8 or 9, wherein said first mounting portion (17) is disposed opposite to said planar antenna feed portion (16) with respect to said planar antenna (14), and said three-dimensional antenna (13) is disposed between said common signal feeding portion (16). and the first attachment region (17) extends at least in sections over the planar antenna (14) and in a direction (26) orthogonal to the substrate plane (15) is spaced from the planar antenna (14). Antennenvorrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei die Flachantenne (14) eine geometrische Länge (LFLAT) aufweist, und die dreidimensionale Antenne (13) an einer Position, die einer geometrischen Länge L = λ 4
Figure imgb0025
der Flachantenne (14) entspricht, eine erste orthogonal zur Substratebene (15) gerichtete Beabstandung (26) von der Flachantenne (14) aufweist, und wobei die dreidimensionale Antenne (13) an einer Position, die einer geometrischen Länge L = 0 oder L = λ 2
Figure imgb0026
der Flachantenne (14) entspricht, eine zweite orthogonal zur Substratebene (15) gerichtete Beabstandung (25, 27) von der Flachantenne (14) aufweist, wobei der Betrag der ersten Beabstandung (26) größer ist als der Betrag der zweiten Beabstandung (25, 27).
An antenna device (10) according to claim 10, wherein the planar antenna (14) has a geometric length (L FLAT ), and the three-dimensional antenna (13) at a position having a geometric length L = λ 4
Figure imgb0025
the flat antenna (14) has a first orthogonal to the substrate plane (15) directed spacing (26) from the planar antenna (14), and wherein the three - dimensional antenna (13) at a position corresponding to a geometric length L = 0 or L = λ 2
Figure imgb0026
the flat antenna (14), a second orthogonal to the substrate plane (15) directed spacing (25, 27) from the planar antenna (14), wherein the amount of the first spacing (26) is greater than the amount of the second spacing (25, 27).
Antennenvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Befestigungsbereich (17) bezüglich des gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitts (16) gegenüberliegend von der Flachantenne (14) angeordnet ist, sodass der gemeinsame Signaleinspeisungsabschnitt (16) räumlich zwischen dem ersten Befestigungsbereich (17) und der Flachantenne (14) angeordnet ist, wobei der erste Befestigungsbereich (17), der gemeinsame Signaleinspeisungsabschnitt (16) und die Flachantenne (14) alle entlang einer gemeinsamen Geraden (51) angeordnet sind.An antenna device (10) according to claim 8 or 9, wherein said first attachment portion (17) is disposed opposite to said planar antenna (14) with respect to said common signal feed portion (16) such that said common signal feed portion (16) is spatially interposed between said first attachment portion (17) and the flat antenna (14) is arranged, wherein the first mounting area (17), the common signal feed section (16) and the flat antenna (14) are all arranged along a common straight line (51). Antennenvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Flachantenne (14) und der gemeinsame Signaleinspeisungsabschnitt (16) entlang einer ersten gemeinsamen Geraden (52) angeordnet sind, und der erste Befestigungsbereich (17) und der gemeinsame Signaleinspeisungsabschnitt (16) entlang einer zweiten gemeinsamen Geraden (53) angeordnet sind, wobei die erste gemeinsame Gerade (52) und die zweite gemeinsame Gerade (53) orthogonal zueinander verlaufen.An antenna apparatus (10) according to claim 8 or 9, wherein the planar antenna (14) and the common signal feed section (16) are arranged along a first common line (52), and the first mounting area (17) and the common signal feed section (16) are along one second common line (53) are arranged, wherein the first common straight line (52) and the second common straight line (53) orthogonal to each other. Antennenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein erster Anbringungsabschnitt (13A) der dreidimensionalen Antenne (13) auf der Flachantenne (14) und ein zweiter Anbringungsabschnitt (13B) der dreidimensionalen Antenne (13) auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt (16) angeordnet ist.An antenna apparatus (10) according to any one of claims 1 to 7, wherein a first mounting portion (13A) of the three-dimensional antenna (13) on the planar antenna (14) and a second mounting portion (13B) of the three-dimensional antenna (13) on the common signal feeding portion (16 ) is arranged. Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dreidimensionale Antenne (13) eine Bonddrahtantenne ist, die mindestens einen Bonddraht (13) aufweist, oder wobei die dreidimensionale Antenne eine Bändchenbondantenne ist, die mindestens ein Bändchen aufweist.An antenna device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the three-dimensional antenna (13) is a bonding wire antenna having at least one bonding wire (13), or wherein the three-dimensional antenna is a ribbon antenna having at least one ribbon. Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dreidimensionale Antenne (13) eine Bonddrahtantenne ist, die mindestens zwei Bonddrähte (13) aufweist, oder wobei die dreidimensionale Antenne eine Bändchenbondantenne ist, die mindestens zwei Bändchen aufweist.An antenna device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the three-dimensional antenna (13) is a bonding wire antenna having at least two bonding wires (13), or wherein the three-dimensional antenna is a ribbon bond antenna having at least two ribbons. Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennenvorrichtung (10) eine zweite dreidimensionale Antenne (13', 13", 13"') und einen auf der ersten Hauptseite (11A) des Substrats (11) angeordneten zweiten Befestigungsbereich (17') aufweist, wobei ein erster Anbringungsabschnitt (13A', 13A", 13A'") der zweiten dreidimensionalen Antenne (13', 13", 13"') auf dem zweiten Befestigungsbereich (17') angeordnet ist, und ein zweiter Anbringungsabschnitt (13B', 13B", 13B'") der zweiten dreidimensionalen Antenne (13', 13", 13'") auf dem ersten Befestigungsbereich (17), oder auf der Flachantenne (14), oder auf dem gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt (16) angeordnet ist.An antenna device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the antenna device (10) comprises a second three-dimensional antenna (13 ', 13 ", 13"') and a second mounting region (17) disposed on the first main side (11A) of the substrate (11) '), wherein a first attachment portion (13A', 13A ", 13A '") of the second three-dimensional antenna (13', 13 ", 13" ') is disposed on the second attachment portion (17'), and a second attachment portion (17) 13B ', 13B ", 13B'") of the second three-dimensional antenna (13 ', 13 ", 13'") are disposed on the first mounting portion (17), or on the planar antenna (14) or on the common signal feeding portion (16) is. Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennenvorrichtung (10) als eine rekonfigurierbare und/oder steuerbare Antennenvorrichtung ausgebildet ist, die ferner ein Mittel zum Steuern der Phase und/oder der Amplitude der dreidimensionalen Antenne (13) und/oder der Flachantenne (14) aufweist.Antenna device (10) according to one of the preceding claims, wherein the antenna device (10) is designed as a reconfigurable and / or controllable antenna device, which further comprises a means for controlling the phase and / or the amplitude of the three-dimensional antenna (13) and / or the flat antenna (14). Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Gehäuse (34), in dem die Antennenvorrichtung (10) angeordnet ist, und die einen Anschluss (38) zum Verbinden der Antennenvorrichtung (10) mit einem Hochfrequenz-Chip aufweist.An antenna device (10) according to any one of the preceding claims, further comprising a housing (34) in which the antenna device (10) is disposed, and having a terminal (38) for connecting the antenna device (10) to a high-frequency chip. Antennenvorrichtung (10) nach Anspruch 19, bei der das Gehäuse (34) eine Linse bildet, die ausgebildet ist, um ein von der Antennenvorrichtung erzeugtes Funksignal zu bündeln oder zu streuen.An antenna device (10) according to claim 19, wherein the housing (34) forms a lens which is adapted to focus or scatter a radio signal generated by the antenna device. Antennenarray (100) mit einer Antennenvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und zusätzlich einer auf der ersten Hauptseite (11A) des Substrats (11) angeordneten zweiten Flachantenne (74) und einer zweiten dreidimensionale Antenne (73),
wobei sich die zweite Flachantenne (74) in einer Ebene parallel zu einer der beiden Hauptseiten (11A, 11B) des Substrats (11) erstreckt, und wobei die zweite dreidimensionale Antenne (73) zumindest abschnittsweise von der ersten Hauptseite (11A) des Substrats (11) beabstandet ist, und
wobei die zweite dreidimensionale Antenne (73) und die zweite Flachantenne (74) galvanisch miteinander verbunden sind und a) einen gemeinsamen Signaleinspeisungsabschnitt (76) aufweisen oder b) die zweite dreidimensionale Antenne (73) und die zweite Flachantenne (74) seriell gekoppelt sind.
An antenna array (100) comprising an antenna device (10) according to one of the preceding claims and additionally comprising a second flat antenna (74) and a second three-dimensional antenna (73) arranged on the first main side (11A) of the substrate (11),
wherein the second planar antenna (74) extends in a plane parallel to one of the two main sides (11A, 11B) of the substrate (11), and wherein the second three-dimensional antenna (73) extends at least in sections from the first main side (11A) of the substrate (11A). 11) is spaced, and
wherein the second three-dimensional antenna (73) and the second planar antenna (74) are galvanically interconnected and a) have a common signal feed section (76) or b) the second three-dimensional antenna (73) and the second planar antenna (74) are serially coupled.
EP18150321.0A 2017-01-05 2018-01-04 Kombinationsantenne Pending EP3349303A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017200129.1A DE102017200129A1 (en) 2017-01-05 2017-01-05 Ndip antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3349303A1 true EP3349303A1 (en) 2018-07-18

Family

ID=60923405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18150321.0A Pending EP3349303A1 (en) 2017-01-05 2018-01-04 Kombinationsantenne

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10727594B2 (en)
EP (1) EP3349303A1 (en)
DE (1) DE102017200129A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11108141B2 (en) * 2018-09-12 2021-08-31 Taoglas Group Holdings Limited Embedded patch antennas, systems and methods

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0163454A2 (en) * 1984-05-18 1985-12-04 Nec Corporation Microstrip antenna having unipole antenna
WO2001045204A1 (en) * 1999-12-15 2001-06-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Impedance matching circuit and antenna using impedance matching circuit
DE20106005U1 (en) * 2001-04-05 2001-08-30 RecepTec GmbH, 31135 Hildesheim Antenna module, in particular for frequencies in the GHz range for use in motor vehicles, preferably for dual-band or multi-band radio operation
EP1596469A1 (en) * 2003-02-19 2005-11-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Antenna assembly
US20060028378A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-09 Gaucher Brian P Apparatus and methods for constructing antennas using wire bonds as radiating elements
DE102006023123A1 (en) * 2005-06-01 2007-01-11 Infineon Technologies Ag Semiconductor module with components for high-frequency methods in plastic housing especially for vehicle radar and satellite navigation has multilayer alternating conductive rail structure on the surface
EP1845586A1 (en) * 2006-04-10 2007-10-17 Hitachi Metals, Ltd. Antenna device and wireless communication apparatus using same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0217426A3 (en) * 1985-08-08 1988-07-13 The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Microstrip antenna device
DE60008104T2 (en) * 1999-06-21 2004-08-05 Thomson Licensing S.A. ARRANGEMENT FOR TRANSMITTING AND / OR RECEIVING SIGNALS
EP1445821A1 (en) * 2003-02-06 2004-08-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Portable radio communication apparatus provided with a boom portion
KR101690259B1 (en) * 2011-05-27 2016-12-28 삼성전자주식회사 Antenna structure
US9362613B2 (en) * 2013-03-07 2016-06-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bond wire antenna
EP4354662A3 (en) 2016-05-06 2024-07-10 View, Inc. Method and system for monitoring the location of a mobile device or an asset containing the mobile device.

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0163454A2 (en) * 1984-05-18 1985-12-04 Nec Corporation Microstrip antenna having unipole antenna
WO2001045204A1 (en) * 1999-12-15 2001-06-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Impedance matching circuit and antenna using impedance matching circuit
DE20106005U1 (en) * 2001-04-05 2001-08-30 RecepTec GmbH, 31135 Hildesheim Antenna module, in particular for frequencies in the GHz range for use in motor vehicles, preferably for dual-band or multi-band radio operation
EP1596469A1 (en) * 2003-02-19 2005-11-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Antenna assembly
US20060028378A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-09 Gaucher Brian P Apparatus and methods for constructing antennas using wire bonds as radiating elements
DE102006023123A1 (en) * 2005-06-01 2007-01-11 Infineon Technologies Ag Semiconductor module with components for high-frequency methods in plastic housing especially for vehicle radar and satellite navigation has multilayer alternating conductive rail structure on the surface
EP1845586A1 (en) * 2006-04-10 2007-10-17 Hitachi Metals, Ltd. Antenna device and wireless communication apparatus using same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NDIP I ET AL: "Modelling the shape, length and radiation characteristics of bond wire antennas", IET MICROWAVES, ANTENNAS & PROPAGATION, THE INSTITUTION OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY, UNITED KINGDOM, vol. 6, no. 10, 17 July 2012 (2012-07-17), pages 1187 - 1194, XP006042568, ISSN: 1751-8725, DOI: 10.1049/IET-MAP.2012.0147 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017200129A1 (en) 2018-07-05
US10727594B2 (en) 2020-07-28
US20180191071A1 (en) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60009874T2 (en) V-slot antenna for circular polarization
DE102017103161B4 (en) Antenna device and antenna array
EP3411921B1 (en) Dual-polarized antenna
EP1842262B1 (en) Aperture-coupled antenna
EP2256864B1 (en) Antenna for circular polarisation with a conductive base
DE69524296T2 (en) Printed antenna with two beam directions
DE69832696T2 (en) Phase delay line for collinear array antenna
DE60035003T2 (en) Dual polarized printed antenna and corresponding array antenna
EP2664025B1 (en) Multiband reception antenna for the combined reception of satellite signals and terrestrially emitted radio signals
EP3440738B1 (en) Antenna device
DE69315467T2 (en) Broadband flat radiator that can be used in groups
WO2001069714A1 (en) Dual-polarized dipole array antenna
DE60213902T2 (en) M-shaped antenna
DE102011076209B4 (en) antenna
DE102006057144B4 (en) Waveguide radiators
WO2007006552A1 (en) Thz-transmitter and thz-receiver
EP3346546B1 (en) Antenna device with bond wires
DE112010002639B4 (en) ANTENNA DEVICE
EP3349303A1 (en) Kombinationsantenne
EP1198026A2 (en) Antenna arrangement for mobile phones
DE3409460A1 (en) ANTENNA
EP4016729B1 (en) Antenna device, antenna array, electrical circuit with antenna device and strip antenna
DE102018218894A1 (en) Three-dimensional antenna device
DE102005014164A1 (en) Patch antenna array for use in high-frequency technique, has two congruent and rectangular patches, which are located in corner sections and are arranged on different sides of straight line stretched by connecting line

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20190118

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20191030

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.