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EP3827478B1 - Leiterplatten-antenne - Google Patents

Leiterplatten-antenne Download PDF

Info

Publication number
EP3827478B1
EP3827478B1 EP19734345.2A EP19734345A EP3827478B1 EP 3827478 B1 EP3827478 B1 EP 3827478B1 EP 19734345 A EP19734345 A EP 19734345A EP 3827478 B1 EP3827478 B1 EP 3827478B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
circuit board
antenna structure
electrically conductive
free space
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.)
Active
Application number
EP19734345.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3827478A1 (de
Inventor
Josef Reitner
Ludwig STÖCKL
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.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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 BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3827478A1 publication Critical patent/EP3827478A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3827478B1 publication Critical patent/EP3827478B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point

Definitions

  • the invention relates to an antenna for transmitting or receiving radio signals, which can be implemented on a circuit board.
  • An electronic device that is set up to communicate via a wireless communication network typically includes at least one antenna for receiving and/or transmitting radio signals.
  • the electronic device can be set up to receive or send radio signals over a large number of different frequency bands, in particular over two different frequency bands or frequency ranges.
  • the device can include a multi-band antenna, in particular a dual-band antenna.
  • Example dual-band antennas can be provided, for example, for the frequency bands 2.4 - 2.5 GHz and 5.1 - 5.8 GHz, i.e. for WLAN (Wireless Local Area Network).
  • Antennas typically require a reference ground or reference plane to function.
  • the size and shape of such a reference mass typically have a significant influence on the function and radiation characteristics of an antenna.
  • An antenna is often intended to be used as a circuit board structure or as an attached metal structure (e.g. as a stamped and bent part) in circuit boards of different sizes.
  • the different sized circuit boards represent different reference masses for an antenna.
  • a new antenna tuning is typically required for each circuit board geometry. Such antenna tuning can be accomplished by changing the antenna structure and/or by using a so-called “matching circuit”.
  • Another PCB antenna is in the CN 105 591 196 A disclosed.
  • the present document deals with the technical task of providing a (dual-band) antenna that can be integrated efficiently (in particular without the need for dedicated antenna tuning) on circuit boards of different dimensions.
  • a circuit board antenna comprises an electrically conductive first antenna structure on a first outer layer (in particular a metal layer) of a circuit board.
  • the circuit board antenna also includes an electrically conductive first reference region on the first outer layer.
  • the circuit board antenna includes an electrically conductive feed line to the first antenna structure.
  • the first reference area completely encloses the first antenna structure, apart from an insulating recess for the feed line, so that an electrically insulating first free space is formed between the first antenna structure and the first reference area.
  • a household appliance in particular a household appliance, which comprises a communication unit for wireless communication (in particular via WLAN), the communication unit having the circuit board antenna described in this document.
  • the present document deals with the provision of a (dual-band) antenna that can be efficiently integrated on differently sized and/or designed circuit boards.
  • the (dual-band) antenna should be designed in particular for WLAN radio communication in the 2.4GHz and 5GHz frequency bands.
  • Figures 1a and 1b show an exemplary antenna 100, which is integrated on a circuit board 101. Show in particular Fig. 1a the (electrically conductive) upper layer 110 of the circuit board 101 and Fig. 1b the (electrically conductive) lower layer 120 of the circuit board. Like in the Figures 1c and 1d shown, there are one or more dielectric layers 130 and possibly one or more (electrically conductive) intermediate layers 140 between the upper layer 110 and the lower layer 120.
  • the electrically conductive layers 110, 120, 140 can be a layer made of metal, in particular copper , exhibit. The metal can be removed (eg, etched away) in portions of the layers 110, 120, 140 to form different electrically conductive portions within a layer 110, 120, 140, the portions being electrically isolated from one another.
  • the upper layer 110 has an electrically conductive (first) antenna structure 113, which is isolated from an electrically conductive (first) reference region 111 via an (electrically non-conductive) (first) free space 112.
  • the reference area 111 encloses the antenna structure 113 as completely as possible.
  • the reference area 111 surrounding the antenna structure 113 is preferably only interrupted at one point in order to form a free space or a recess 117 through which an electrically conductive feed line 115 can be guided to the antenna structure 113.
  • the antenna structure 113 has a rectangular shape.
  • the antenna structure 113 is composed of two rectangles 118, 119, each of which has a specific width and a specific length, the width being smaller than the length.
  • the two rectangles 118, 119 are arranged one behind the other along the length of the rectangles 118, 119, so that an antenna structure 113 results with a total length which corresponds to the sum of the length of the two rectangles 118, 119.
  • the width of the second rectangle 119 is smaller as the width of the first rectangle 118.
  • the antenna structure 113 can thus be used for transmitting or receiving signals in a specific frequency range (approximately 5.1 - 5.8 GHz).
  • the antenna structure 113 can form a ⁇ /4 radiator for a specific frequency range due to the total length of the antenna structure 113.
  • the free space 112 can be used as a (slot) antenna for a wider frequency range (approximately 2.4 - 2.5 GHz).
  • the free space 112 can have a certain length, so that the free space 112 forms a ⁇ /4 radiator for a further frequency range.
  • the antenna structure 113 can be electrically conductively connected to the reference area 111 via an electrically conductive web (in particular via a short-circuit web) 116.
  • the electrically conductive web 116 can be arranged at one end of the antenna structure 113, in particular at the narrowest edge of the antenna structure 113.
  • the antenna structure 113 can thus form a (planar) inverted-F antenna.
  • the impedance of the antenna structure 113 can be trimmed to the desired value (e.g. 50 ohms) via the distance between the web 116 and the feed point or feed line 115.
  • electrostatic discharges can largely be kept away from the transmitting/receiving electronics of the antenna 100 via this short-circuit web 116.
  • Fig. 1b shows the lower layer 120 of the circuit board 101.
  • the lower layer 120 is constructed essentially identically to the upper layer 110 (except that a feed line 112 and the free space 117 required for this are additionally provided on the upper layer 110).
  • This results in a (second) reference area 121 which can correspond to the (first) reference area 111 of the upper layer 110.
  • the (second) antenna structure 123 of the lower layer 120 can be dimensioned like the (first) antenna structure 113 of the upper layer 110.
  • he can (second) free space 122 of the lower layer 120 can be dimensioned like the (first) free space 112 of the upper layer 110.
  • the lower layer 120 can also have an electrically conductive web 126 between the antenna structure 123 and the reference area 121.
  • the reference area 111 of the upper layer 110 is electrically conductively connected to the reference area 121 of the lower layer 120 via one or more vias or plated-through holes 114.
  • the vias or plated-through holes 114 are in the Figures 1a and 1b shown as points.
  • the antenna structure 113 of the upper layer 110 is electrically conductively connected to the antenna structure 113 of the lower layer 120 via one or more vias or plated-through holes 114.
  • the web 116 of the upper layer 110 can also be electrically conductively connected to the web 126 of the lower layer 120 via one or more vias or plated-through holes 114.
  • the exact position of the one or more vias or plated-through holes 114 may vary depending on the via technology.
  • FIGS. 1c and 1d show exemplary cross sections through exemplary circuit boards 101 with antenna structures 113, 123.
  • a circuit board 101 has a dielectric and/or electrically insulating layer 130 between two electrically conductive layers 110, 120.
  • the circuit board 101 has (at least) an electrically conductive intermediate layer 140 between the upper layer 110 and the lower layer 120, which is separated from the upper layer 110 and the lower layer 120 by a dielectric layer 130.
  • Fig. 1d illustrates the area 141 in which the in the Figures 1a and 1b antenna structure 113, 123 shown including the free area 112, 122 are arranged.
  • This area 141 of an intermediate layer 140 is typically to be left out, so that the intermediate layer 140 has no electrically conductive material (in particular no copper) in this area 141.
  • the remaining region 142 of an intermediate layer 140 can be electrically conductively connected to the reference region 111, 121 of the upper layer 110 and the lower layer 120 via the vias or plated-through holes 114.
  • the above values can vary by up to ⁇ 10%. Furthermore, the values can be scaled with a common real-valued factor F.
  • a planar circuit board antenna structure 113, 123 is thus described, which is surrounded or surrounded by the reference ground (i.e. by a reference area 111, 121).
  • the reference areas 111, 121 can be electrically conductively coupled to mass or ground.
  • the properties of the antenna 100 become independent of the size of the reference ground of a circuit board 101.
  • the antenna 100 can be efficiently installed in circuit boards 101 of different sizes without having to change the antenna structure 113, 123 and/or a matching circuit. Consequently, a module approval for the described antenna 100 can be used for different overall devices regardless of the specific installation situation.
  • a printed circuit board 101 typically includes an electrically conductive first outer layer 110 (e.g. a front layer) and an electrically conductive second outer layer 120 (e.g. a bottom layer).
  • the one or more layers 110, 120 may be electrically isolated from one another by one or more dielectric layers 130.
  • the layers 110, 120 may comprise an electrically conductive material, in particular copper.
  • the electrically conductive material can be removed at least in areas from the respective layer 110, 120, in particular in order to form a free space 112 between an antenna structure 113 and a reference area 111.
  • the circuit board antenna 100 includes an electrically conductive first antenna structure 113 on the first outer layer 110 of the circuit board 101.
  • the first antenna structure 113 can have an elongated shape (eg like a dipole antenna).
  • the circuit board antenna 100 has an electrically conductive first reference region 111 on the first outer layer 110.
  • the first reference area 111 can be electrically conductively connected to a mass or ground of the circuit board 101.
  • the circuit board antenna 100 has an electrically conductive feed line 115 to the first antenna structure 113.
  • the feed line 115 can essentially be arranged perpendicular to the longitudinal orientation of the first antenna structure 113.
  • a radio signal received by the first antenna structure 113 can be coupled out via the feed line 115.
  • a radio signal to be sent from the first antenna structure 113 can be fed into the first antenna structure 113 via the feed line 115.
  • the first reference area 111 (essentially) completely encloses the first antenna structure 113 apart from an insulating recess 117 for the feed line 115. This results in an electrically insulating first free space 112 between the first antenna structure 113 and the first reference area 111.
  • the first free space 112 can be adapted to the shape of the first antenna structure 113.
  • the antenna structure 113 may have an elongated, rectangular shape.
  • the first free space can have an elongated, rectangular shape.
  • the first antenna structure 113 can thus be positioned in a defined manner over a defined first free space to a reference mass or reference plane (i.e. the first reference area 111).
  • the first reference area 111 can form a reference ground for the first antenna structure 113, so that the circuit board antenna 100 is independent of the size of the reference ground. This enables efficient integration of the first antenna structure 113 into different circuit board designs.
  • the circuit board antenna 100 may include an electrically conductive second antenna structure 123 on the second outer layer 120 of the circuit board 101. Furthermore, the circuit board antenna 100 may include an electrically conductive second reference region 121 on the second outer layer 120. The second reference area 121 can (essentially) completely enclose the second antenna structure 123, so that an electrically insulating second free space 112 results between the second antenna structure 123 and the second reference area 121.
  • the first antenna structure 113 can be electrically conductively connected to the second antenna structure 113 via one or more plated-through holes 114. Alternatively or additionally, the first reference area 111 can be electrically conductively connected to the second reference area 121 via one or more plated-through holes 114.
  • the second antenna structure 123 is dimensioned essentially identically to the first antenna structure 113, apart from the feed line 115.
  • the second free area 122 is dimensioned essentially identically to the first free area 112, apart from the insulating recess 117 for the feed line 115. In this way, the same radiation characteristics can be achieved on both sides of the circuit board 101.
  • the first antenna structure 113 can be essentially rectangular, wherein the length 203 of the first antenna structure 113 can be (significantly) larger than the width 201, 214 of the first antenna structure 113 (e.g. by a factor of 2, 3, 4 or more).
  • the first free space 112 can be essentially rectangular, wherein the length 212 of the first free space 112 can be greater than the width 211 of the first free space 112 (e.g. by a factor of 2, 3, 4 or more).
  • the first antenna structure 113 can form a dual-band antenna for a first frequency range and for a second frequency range.
  • the first frequency range can include or be in particular 2.4 - 2.5 GHz and the second frequency range in particular 5.1 - 5.8 GHz.
  • the first antenna structure 113 can have a first width 201 in a first area 118 and a (different) second width 214 in a second area 119, the second width 214 being smaller than the first width 201. Furthermore, the first antenna structure 113 can have a total length 213, and the first region 118 of the first antenna structure 113 can have a partial length. The total length 213 of the first antenna structure 113 may depend on the second frequency range in which the antenna 100 is intended to transmit and/or receive. In particular, the total length 213 of the first antenna structure 113 can be such that the first antenna structure 113 forms a ⁇ /4 radiator with respect to the second frequency range. In this way, a multi-band antenna can be provided in an efficient and precise manner.
  • the widths 201, 214 and/or the partial length of the first region 118 can be used to adjust the bandwidth of the antenna structure 113 to the bandwidth of the second frequency range.
  • the first free space 112 between the first antenna structure 113 and the first reference area 111 can be used as a (slot) antenna for the first frequency range.
  • the width 211 and/or the (total) length 212 of the first free space 112 can be adjusted.
  • the positioning of the first antenna structure 113 within the first free space 112 can be adjusted.
  • the first antenna structure 113 can have a first width 201 with a value of F*2.10mm ⁇ 10% in the first area 118.
  • the first antenna structure 113 in the second area 119 can have a second width 214 with a value of F*1.77mm ⁇ 10%.
  • the first antenna structure 113 can have a total length 203 with a value of F*12.52mm ⁇ 10%.
  • the second region 119 of the first antenna structure 113 can have a partial length 204 with a value of F*4.40mm ⁇ 10%.
  • the first free space 112 can have a total width 211 with a value of F*30.00mm ⁇ 10%.
  • the first free space 112 can have a total length 212 with a value of F*5.50mm ⁇ 10%.
  • a circuit board antenna 100 can be provided with one or more defined frequency bands, which can be efficiently integrated into different circuit board designs.
  • first outer layer 110 and the second outer layer 120 are typically each covered by an electrically conductive layer, in particular formed by a copper layer, a circuit board 101. Furthermore, the first outer layer 110 and the second outer layer 120 are typically insulated from each other by at least one dielectric layer 130.
  • a circuit board 101 may have at least one electrically conductive intermediate layer 140 (e.g. a copper layer) which is arranged between the first outer layer 110 and the second outer layer 120.
  • the intermediate layer 140 then preferably has no electrically conductive material (in particular no copper) in a region 141 of the first antenna structure 131 and the first free space 112.
  • the intermediate layer 140 can be electrically conductively connected to the first reference area 111 in an area 142 of the first reference area 111 via one or more plated-through holes 114. So even with a circuit board 101 with one or more intermediate layers 140, a circuit board antenna 100 can be provided in an efficient and precise manner.
  • the first antenna structure 113 can be electrically conductively connected to the first reference area 111 via an electrically conductive web 116.
  • the web 116 can have a significantly greater length than width, in particular by a factor of 10 or more.
  • the web 116 can run parallel to the feed line 115.
  • the web 116 can run perpendicular to the longitudinal direction of the first antenna structure 113.
  • the web 116 can be arranged at one end of the first antenna structure 113 (with respect to the longitudinal direction of the first antenna structure 113).
  • the present document further describes a household appliance, in particular a household appliance, which includes a communication unit for wireless communication, the communication unit having the circuit board antenna 100 described in this document.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antenne zum Senden bzw. zum Empfang von Funksignalen, die auf einer Leiterplatte implementiert werden kann.
  • Ein elektronisches Gerät, das eingerichtet ist, um über ein drahtloses Kommunikationsnetz zu kommunizieren, umfasst typischerweise mindestens eine Antenne zum Empfang und/oder zum Aussenden von Funksignalen. Dabei kann das elektronische Gerät eingerichtet sein, Funksignale über eine Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzbändern, insbesondere über zwei unterschiedliche Frequenzbänder bzw. Frequenzbereiche, zu empfangen bzw. zu senden. Zu diesem Zweck kann das Gerät eine Mehrband-Antenne, insbesondere eine Dualband-Antenne, umfassen. Beispielhafte Dualband-Antennen können z.B. für die Frequenzbänder 2,4 - 2,5 GHz und 5,1 - 5,8 GHz, d.h. für WLAN (Wireless Local Area Network, bereitgestellt werden.
  • Antennen benötigen für ihre Funktion typischerweise eine Bezugsmasse bzw. Bezugsebene. Die Größe und die Form einer derartigen Bezugsmasse haben typischerweise einen maßgeblichen Einfluss auf die Funktion und Abstrahlcharakteristik einer Antenne. Häufig soll eine Antenne als Leiterkartenstruktur oder als aufgesetzte Metallstruktur (z.B. als Stanz-Biegeteil) in verschieden große Leiterkarten eingesetzt werden. Die unterschiedlich großen Leiterkarten stellen für eine Antenne unterschiedlich ausgeprägte Bezugsmassen dar. Als Folge daraus wird typischerweise für jede Leiterkartengeometrie eine neue Antennenabstimmung benötigt. Eine derartige Antennenabstimmung kann durch Verändern der Antennenstruktur und/oder durch Verwenden eines sogenannten "Matching-Circuit" bewerkstelligt werden.
  • Mohammad A. Saed: "Broadband CPW-fed planar slot antennas with various timing stubs", Progress in Electromagnetics Research, Bd. 66, 1. Januar 2006, Seiten 199-212, beschreibt eine Breitband-Antenne mit einem stabilen Strahlungsmuster über der gesamten Bandbreite der Antenne. Abdelnasser A. Eldek et al.: "Rectangular slot antenna with patch stub for ultra wideband applications and phased array systems", Progress in electromagnetics research, Bd. 53, 1. Januar 2005, Seiten 227-237, beschreibt eine Antenne für Ultra-Breitbrandanwendungen. EP 3 200 281 A1 beschreibt eine Antenne mit reduziertem Platzbedarf.
  • Eine weitere Leiterplattenantenne ist in der CN 105 591 196 A offenbart.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine (Dualband-) Antenne bereitzustellen, die in effizienter Weise (insbesondere ohne Erfordernis einer dedizierten Antennenabstimmung) auf unterschiedlich ausgeprägten Leiterplatten integriert werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einem Aspekt wird eine Leiterplatten-Antenne beschrieben. Die Leiterplatten-Antenne umfasst eine elektrisch leitende erste Antennenstruktur auf einer ersten äußeren Schicht (insbesondere einer Metallschicht) einer Leiterplatte. Außerdem umfasst die Leiterplatten-Antenne einen elektrisch leitenden ersten Bezugsbereich auf der ersten äußeren Schicht. Des Weiteren umfasst die Leiterplatten-Antenne eine elektrisch leitende Speiseleitung zu der ersten Antennenstruktur. Der erste Bezugsbereich umschließt die erste Antennenstruktur abgesehen von einer isolierenden Aussparung für die Speiseleitung vollständig, so dass sich zwischen der ersten Antennenstruktur und dem ersten Bezugsbereich ein elektrisch isolierender erster Freiraum bildet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, beschrieben, das eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation (insbesondere über WLAN) umfasst, wobei die Kommunikationseinheit die in diesem Dokument beschriebene Leiterplatten-Antenne aufweist.
  • Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • Figur 1a die obere bzw. die erste äußere Schicht einer Leiterplatte mit einer Antenne;
    • Figur 1b die untere Schicht bzw. die zweite äußere Schicht einer Leiterplatte mit einer Antenne;
    • Figuren 1c und1c Querschnitte durch Leiterplatten mit jeweils einer Antenne; und
    • Figuren 2a und 2b beispielhafte Abmessungen einer Antenne.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer (Dualband-) Antenne, die in effizienter Weise auf unterschiedlich dimensionierten und/oder ausgelegten Leiterplatten integriert werden kann. Die (Dualband-) Antenne soll dabei insbesondere für WLAN Funkkommunikation in den Frequenzbändern bei 2,4GHz und bei 5GHz ausgelegt sein.
  • Figuren 1a und 1b zeigen eine beispielhafte Antenne 100, die auf einer Leiterplatte 101 integriert ist. Insbesondere zeigen Fig. 1a die (elektrisch leitende) obere Schicht 110 der Leiterplatte 101 und Fig. 1b die (elektrisch leitende) untere Schicht 120 der Leiterplatte. Wie in den Figuren 1c und 1d dargestellt, befinden sich zwischen der oberen Schicht 110 und der unteren Schicht 120 ein oder mehrere dielektrische Schichten 130 sowie ggf. ein oder mehrere (elektrisch leitende) Zwischenschichten 140. Die elektrische leitenden Schichten 110, 120, 140 können eine Schicht aus Metall, insbesondere Kupfer, aufweisen. Das Metall kann in Teilbereichen der Schichten 110, 120, 140 entfernt werden (z.B. weggeätzt werden), um unterschiedliche elektrisch leitende Teilbereiche innerhalb einer Schicht 110, 120, 140 zu bilden, wobei die Teilbereiche elektrisch voneinander isoliert sind.
  • Die obere Schicht 110 weist eine elektrisch leitende (erste) Antennenstruktur 113 auf, die über einen (elektrisch nicht-leitenden) (ersten) Freiraum 112 von einem elektrisch leitenden (ersten) Bezugsbereich 111 isoliert ist. Der Bezugsbereich 111 umschließt die Antennenstruktur 113 möglichst vollständig. Insbesondere ist der die Antennenstruktur 113 umschließende Bezugsbereich 111 bevorzugt nur an einer Stelle unterbrochen, um einen Freiraum bzw. eine Aussparung 117 zu bilden, durch den bzw. durch die eine elektrisch leitende Speiseleitung 115 zu der Antennenstruktur 113 hin geführt werden kann.
  • In dem in Fig. 1a dargestellten Beispiel weist die Antennenstruktur 113 eine rechteckige Form auf. Insbesondere setzt sich die Antennenstruktur 113 aus zwei Rechtecken 118, 119 zusammen, die jeweils eine bestimmte Breite und eine bestimmte Länge aufweisen, wobei die Breite jeweils kleiner ist als die Länge. Die beiden Rechtecke 118, 119 sind entlang der Länge der Rechtecke 118, 119 hintereinander angeordnet, so dass sich eine Antennenstruktur 113 mit einer Gesamtlänge ergibt, die der Summe aus der Länge der beiden Rechtecke 118, 119 entspricht. Die Breite des zweiten Rechtecks 119 ist kleiner als die Breite des ersten Rechtecks 118. Durch die Verwendung einer Antennenstruktur 113, die aus mehreren Rechtecken 118, 119 zusammengesetzt wird, kann die Bandbreite zumindest eines Frequenzbandes der Antenne 100 erhöht bzw. eingestellt werden.
  • Die Antennenstruktur 113 kann somit für das Aussenden bzw. für den Empfang von Signalen in einem bestimmten Frequenzbereich (etwa 5,1 - 5,8 GHz) verwendet werden. Insbesondere kann die Antennenstruktur 113 durch die Gesamtlänge der Antennenstruktur 113 einen λ/4-Strahler für einen bestimmten Frequenzbereich bilden.
  • Andererseits kann der Freiraum 112 als (Schlitz-) Antenne für einen weiteren Frequenzbereich (etwa 2,4 - 2,5 GHz) verwendet werden. Zu diesem Zweck kann der Freiraum 112 eine bestimmte Länge aufweisen, so dass der Freiraum 112 einen λ/4-Strahler für einen weiteren Frequenzbereich bildet.
  • Des Weiteren kann die Antennenstruktur 113 über einen elektrisch leitenden Steg (insbesondere über einen Kurzschluss-Steg) 116 elektrisch leitend mit dem Bezugsbereich 111 verbunden sein. Der elektrisch leitende Steg 116 kann dabei an einem Ende der Antennenstruktur 113, insbesondere an der schmalsten Kante der Antennenstruktur 113, angeordnet sein. Die Antennenstruktur 113 kann somit eine (planare) Inverted-F-Antenne bilden.
  • Über den Abstand zwischen dem Steg 116 und dem Speisepunkt bzw. der Speiseleitung 115 kann die Impedanz der Antennenstruktur 113 auf den gewünschten Wert (z.B. 50 Ohm) getrimmt werden. Außerdem können über diesen Kurzschluss-Steg 116 elektrostatische Entladungen weitgehend von der Sende-/Empfangs-Elektronik der Antenne 100 ferngehalten werden.
  • Fig. 1b zeigt die untere Schicht 120 der Leiterplatte 101. Die untere Schicht 120 ist im Wesentlichen identisch zu der oberen Schicht 110 aufgebaut (abgesehen davon, dass auf der oberen Schicht 110 zusätzlich eine Speiseleitung 112 und der dafür erforderliche Freiraum 117 bereitgestellt wird). Es ergibt sich somit ein (zweiter) Bezugsbereich 121, der dem (ersten) Bezugsbereich 111 der oberen Schicht 110 entsprechen kann. Des Weiteren kann die (zweite) Antennenstruktur 123 der unteren Schicht 120 wie die (erste) Antennenstruktur 113 der oberen Schicht 110 dimensioniert sein. Außerdem kann der (zweite) Freiraum 122 der unteren Schicht 120 wie der (erste) Freiraum 112 der oberen Schicht 110 dimensioniert sein. Ferner kann auch die untere Schicht 120 einen elektrisch leitenden Steg 126 zwischen Antennenstruktur 123 und Bezugsbereich 121 aufweisen.
  • Der Bezugsbereich 111 der oberen Schicht 110 ist über ein oder mehrere Vias bzw. Durchkontaktierungen 114 mit dem Bezugsbereich 121 der unteren Schicht 120 elektrisch leitend verbunden. Die Vias bzw. Durchkontaktierungen 114 sind in den Figuren 1a und 1b als Punkte dargestellt. Des Weiteren ist die Antennenstruktur 113 der oberen Schicht 110 über ein oder mehrere Vias bzw. Durchkontaktierungen 114 mit der Antennenstruktur 113 der unteren Schicht 120 elektrisch leitend verbunden. Ferner kann auch der Steg 116 der oberen Schicht 110 über ein oder mehrere Vias bzw. Durchkontaktierungen 114 mit dem Steg 126 der unteren Schicht 120 elektrisch leitend verbunden sein. Die genaue Position der ein oder mehreren Vias bzw. Durchkontaktierungen 114 kann je nach Via-Technologie unterschiedlich sein.
  • Die Figuren 1c und 1d zeigen beispielhafte Querschnitte durch beispielhafte Leiterplatten 101 mit Antennenstrukturen 113, 123. Dabei weist eine Leiterplatte 101 zwischen zwei elektrisch leitenden Schichten 110, 120 eine dielektrische und/oder elektrisch isolierende Schicht 130 auf. In dem in Fig. 1d dargestellten Beispiel weist die Leiterplatte 101 zwischen der oberen Schicht 110 und der unteren Schicht 120 (zumindest) eine elektrisch leitende Zwischenschicht 140 auf, die von der oberen Schicht 110 bzw. der unteren Schicht 120 jeweils durch eine dielektrische Schicht 130 getrennt ist.
  • Fig. 1d veranschaulicht den Bereich 141, in dem die in den Figuren 1a und 1b dargestellte Antennenstruktur 113, 123 inklusive des Freibereichs 112, 122 angeordnet sind. Dieser Bereich 141 einer Zwischenschicht 140 ist typischerweise auszusparen, so dass die Zwischenschicht 140 in diesem Bereich 141 kein elektrisch leitendes Material (insbesondere kein Kupfer) aufweist. Andererseits kann der verbleibende Bereich 142 einer Zwischenschicht 140 über die Vias bzw. Durchkontaktierungen 114 mit dem Bezugsbereich 111, 121 der oberen Schicht 110 und der unteren Schicht 120 elektrisch leitend verbunden werden.
  • Die Figuren 2a und 2b zeigen unterschiedliche Dimensionen der Antenne 100 aus den Figuren 1a und 1b. Insbesondere zeigen die Figuren 2a und 2b
    • die Breite 201 des breiteren ersten Rechtecks 118 der Antennenstruktur 113, 123;
    • den Abstand 202 der Vias bzw. Durchkontaktierungen 114 des Bezugsbereichs 111, 121 von dem Freiraum 112, 122;
    • die Gesamtlänge 203 der Antennenstruktur 113, 123;
    • die Länge 204 des zweiten Rechtecks 119 der Antennenstruktur 113, 123;
    • die Länge 205 des Stegs 116, 126 bzw. den Abstand 205 der Antennenstruktur 113, 123 von dem Bezugsbereich 111, 121 (an der Seite, an der sich die Speiseleitung 115 befindet);
    • die Breite 211 des Freiraums 112, 122 (quer zu der Antennenstruktur 113, 123);
    • die Länge 212 des Freiraums 112, 122 (längs zu der Antennenstruktur 113, 123);
    • der Abstand 213 der Antennenstruktur 113, 123 von dem Bezugsbereich 111, 121 (entlang der Länge 203 der Antennenstruktur 113, 123); und
    • die Breite 214 des schmaleren zweiten Rechtecks 119 der Antennenstruktur 113, 123.
  • Werte der o.g. Dimensionen der Antenne 100 (insbesondere für eine Dualband-Antenne für die Frequenzbänder 2,4 - 2,5 GHz und 5,1 - 5,8 GHz) sind:
    • Breite 201: 2,10mm; und
    • Breite 214: 1,77mm; und
    • Gesamtlänge 203: 12,52mm; und
    • Länge 204: 4,4mm; und/oder bevorzugt
    • Abstand 202: 0,7mm; und/oder
    • Abstand 205: 1,94mm; und/oder
    • Breite 211: 5,50mm; und/oder
    • Länge 212: 30,00mm; und/oder
    • Abstand 213: 9,30mm; und/oder
    • Dimensionen des freizuhaltenden Bereichs 141 einer Zwischenschicht 140: Länge 31mm und Breite 6,5mm; und/oder
    • Stärke bzw. Dicke einer dielektrischen Schicht 130: 1,24mm; und/oder
    • der Freiraum bzw. die Aussparung 117 für die Speiseleitung 115 kann z.B. eine Breite von 4mm oder weniger aufweisen.
  • Die o.g. Werte können jeweils um bis zu ±10% schwanken. Des Weiteren können die Werte mit einem gemeinsamen reellwertigen Faktor F skaliert werden.
  • Es wird somit eine planare Leiterplatten-Antennenstruktur 113, 123 beschrieben, die von der Bezugsmasse (d.h. von einem Bezugsbereich 111, 121) umgeben bzw.
  • in die Bezugsmasse integriert ist. Die Bezugsbereiche 111, 121 können mit Masse bzw. Ground elektrisch leitend gekoppelt sein. Durch die Integration einer Antennenstruktur 113, 123 in einen Bezugsbereich 111, 121 werden die Eigenschaften der Antenne 100 von der Größe der Bezugsmasse einer Leiterplatte 101 unabhängig. Als Folge daraus kann die Antenne 100 in effizienter Weise in verschieden große Leiterkarten 101 eingebaut werden, ohne die Antennenstruktur 113, 123 und/oder einen "Matching Circuit" verändern zu müssen. Folglich kann eine Modul-Zulassung für die beschriebene Antenne 100 unabhängig von der konkreten Einbausituation für verschiedene Gesamtgeräte verwendet werden.
  • Es wird somit in diesem Dokument eine Leiterplatten-Antenne 100 beschrieben, die in effizienter Weise auf unterschiedlich dimensionierten Leiterplatten 101 implementiert werden kann. Eine Leiterplatte 101 umfasst dabei typischerweise eine elektrisch leitende erste äußere Schicht 110 (z.B. eine vordere Schicht) sowie eine elektrisch leitende zweite äußere Schicht 120 (z.B. eine untere Schicht). Die ein oder mehreren Schichten 110, 120 können durch ein oder mehrere dielektrische Schichten 130 voneinander elektrisch isoliert sein. Die Schichten 110, 120 können ein elektrisch leitendes Material, insbesondere Kupfer, umfassen. Dabei kann das elektrisch leitende Material zumindest bereichsweise aus der jeweiligen Schicht 110, 120 entfernt werden, insbesondere um einen Freiraum 112 zwischen einer Antennenstruktur 113 und einem Bezugsbereich 111 zu bilden.
  • Die Leiterplatten-Antenne 100 umfasst eine elektrisch leitende erste Antennenstruktur 113 auf der ersten äußeren Schicht 110 der Leiterplatte 101. Die erste Antennenstruktur 113 kann dabei eine längliche Form aufweisen (z.B. wie eine Dipolantenne). Des Weiteren weist die Leiterplatten-Antenne 100 einen elektrisch leitenden ersten Bezugsbereich 111 auf der ersten äußeren Schicht 110 auf. Dabei kann der erste Bezugsbereich 111 mit einer Masse bzw. mit Ground der Leiterplatte 101 elektrisch leitend verbunden sein. Ferner weist die Leiterplatten-Antenne 100 eine elektrisch leitende Speiseleitung 115 zu der ersten Antennenstruktur 113 auf. Die Speiseleitung 115 kann im Wesentlichen senkrecht zu der Längsausrichtung der ersten Antennenstruktur 113 angeordnet sein. Ein von der ersten Antennenstruktur 113 empfangenes Funksignal kann über die Speiseleitung 115 ausgekoppelt werden. Andererseits kann ein von der ersten Antennenstruktur 113 zu sendendes Funksignal über die Speiseleitung 115 in die erste Antennenstruktur 113 eingespeist werden.
  • Der erste Bezugsbereich 111 umschließt die erste Antennenstruktur 113 abgesehen von einer isolierenden Aussparung 117 für die Speiseleitung 115 (im Wesentlichen) vollständig. Dabei ergibt sich zwischen der ersten Antennenstruktur 113 und dem ersten Bezugsbereich 111 ein elektrisch isolierender erster Freiraum 112. Der erste Freiraum 112 kann an die Form der ersten Antennenstruktur 113 angepasst sein. Beispielsweise kann die Antennenstruktur 113 eine längliche, rechteckige Form aufweisen. In entsprechender Weise kann der erste Freiraum eine längliche, rechteckige Form aufweisen.
  • Die erste Antennenstruktur 113 kann somit in definierter Weise über einen definierten ersten Freiraum zu einer Bezugsmasse bzw. Bezugsebene (d.h. dem ersten Bezugsbereich 111) positioniert werden. Mit anderen Worten, der erste Bezugsbereich 111 kann eine Bezugsmasse für die erste Antennenstruktur 113 bilden, so dass die Leiterplatten-Antenne 100 unabhängig von der Größe der Bezugsmasse ist. Dies ermöglicht eine effiziente Integration der ersten Antennenstruktur 113 in unterschiedliche Leiterplatten-Designs.
  • Die Leiterplatten-Antenne 100 kann eine elektrisch leitende zweite Antennenstruktur 123 auf der zweiten äußeren Schicht 120 der Leiterplatte 101 umfassen. Des Weiteren kann die Leiterplatten-Antenne 100 einen elektrisch leitenden zweiten Bezugsbereich 121 auf der zweiten äußeren Schicht 120 umfassen. Dabei kann der zweite Bezugsbereich 121 die zweite Antennenstruktur 123 (im Wesentlichen) vollständig umschließen, so dass sich zwischen der zweiten Antennenstruktur 123 und dem zweiten Bezugsbereich 121 ein elektrisch isolierender zweiter Freiraum 112 ergibt. Die erste Antennenstruktur 113 kann über ein oder mehrere Durchkontaktierungen 114 mit der zweiten Antennenstruktur 113 elektrisch leitend verbunden sein. Alternativ oder ergänzend kann der erste Bezugsbereich 111 über ein oder mehrere Durchkontaktierungen 114 mit dem zweiten Bezugsbereich 121 elektrisch leitend verbunden sein. Durch die Bereitstellung einer zweiten Antennenstruktur 123 auf der zweiten äußeren Schicht 120 einer Leiterplatte 120 können die Sende-/Empfangseigenschaften der Leiterplatten-Antenne 100 verbessert werden (insbesondere in Bezug auf eine möglichst gleichmäßige Feldausbreitung).
  • In einem bevorzugten Beispiel ist die zweite Antennenstruktur 123 abgesehen von der Speiseleitung 115 im Wesentlichen identisch zu der ersten Antennenstruktur 113 dimensioniert. Alternativ oder ergänzend ist in einem bevorzugten Beispiel der zweite Freibereich 122 abgesehen von der isolierenden Aussparung 117 für die Speiseleitung 115 im Wesentlichen identisch zu dem ersten Freibereich 112 dimensioniert. So können gleiche Strahlungscharakteristika an beiden Seiten der Leiterplatte 101 bewirkt werden.
  • Wie bereits oben dargelegt, kann die erste Antennenstruktur 113 im Wesentlichen rechteckförmig sein, wobei die Länge 203 der ersten Antennenstruktur 113 (wesentlich) größer als die Breite 201, 214 der ersten Antennenstruktur 113 sein kann (z.B. um den Faktor 2, 3, 4 oder mehr). In entsprechender Weise kann der erste Freiraum 112 im Wesentlichen rechteckförmig sein, wobei die Länge 212 des ersten Freiraums 112 größer als die Breite 211 des ersten Freiraums 112 sein kann (z.B. um den Faktor 2, 3, 4 oder mehr).
  • Die erste Antennenstruktur 113 kann eine Dualband-Antenne für einen ersten Frequenzbereich und für einen zweiten Frequenzbereich bilden. Dabei kann der erste Frequenzbereich insbesondere 2,4 - 2,5 GHz und der zweite Frequenzbereich insbesondere 5,1 - 5,8 GHz umfassen bzw. sein.
  • Die erste Antennenstruktur 113 kann in einem ersten Bereich 118 eine erste Breite 201 und in einem zweiten Bereich 119 eine (unterschiedliche) zweite Breite 214 aufweisen, wobei die zweite Breite 214 kleiner als die erste Breite 201 ist. Des Weiteren kann die erste Antennenstruktur 113 eine Gesamtlänge 213 aufweisen, und der erste Bereich 118 der ersten Antennenstruktur 113 kann eine Teillänge aufweisen. Die Gesamtlänge 213 der ersten Antennenstruktur 113 kann von dem zweiten Frequenzbereich abhängen, in dem die Antenne 100 senden und/oder empfangen soll. Insbesondere kann die Gesamtlänge 213 der ersten Antennenstruktur 113 derart sein, dass die erste Antennenstruktur 113 einen λ/4-Strahler in Bezug auf den zweiten Frequenzbereich bildet. So kann in effizienter und präziser Weise eine Mehrband-Antenne bereitgestellt werden.
  • Die Breiten 201, 214 und/oder die Teillänge des ersten Bereichs 118 können dazu verwendet werden, um die Bandbreite der Antennenstruktur 113 auf die Bandbreite des zweiten Frequenzbereichs einzustellen.
  • Der erste Freiraum 112 zwischen der ersten Antennenstruktur 113 und dem ersten Bezugsbereich 111 kann als (Schlitz-) Antenne für den ersten Frequenzbereich genutzt werden. Zu diesem Zweck können die Breite 211 und/oder die (Gesamt-) Länge 212 des ersten Freiraums 112 eingestellt werden. Des Weiteren kann die Positionierung der ersten Antennenstruktur 113 innerhalb des ersten Freiraums 112 angepasst werden. Somit kann durch die Einbettung einer ersten Antennenstruktur 113 auf einer ersten Schicht 110 einer Leiterplatte 101 nicht nur in effizienter Weise bewirkt werden, dass die erste Antennenstruktur 113 in einer Vielzahl von unterschiedlichen Leiterplatten-Designs verwendet werden kann. Die Einbettung der ersten Antennenstruktur 113 auf einer ersten Schicht 110 einer Leiterplatte 101 kann darüber hinaus dazu genutzt werden, in effizienter Weise eine Mehrband-Antenne 100 bereitzustellen.
  • Die erste Antennenstruktur 113 kann in dem ersten Bereich 118 eine erste Breite 201 mit einem Wert von F*2,10mm ± 10% aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die erste Antennenstruktur 113 in dem zweiten Bereich 119 eine zweite Breite 214 mit einem Wert von F*1,77mm ± 10% aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die erste Antennenstruktur 113 eine Gesamtlänge 203 mit einem Wert von F*12,52mm ± 10% aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann der zweite Bereich 119 der ersten Antennenstruktur 113 eine Teillänge 204 mit einem Wert von F*4,40mm ± 10% aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann der erste Freiraum 112 eine Gesamtbreite 211 mit einem Wert von F*30,00mm ± 10% aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann der erste Freiraum 112 eine Gesamtlänge 212 mit einem Wert von F*5,50mm ± 10% aufweisen. Dabei kann F ein beliebiger reellwertiger Skalierungsfaktor sein. In einem bevorzugten Beispiel (insbesondere für die Frequenzbereiche 2,4 - 2,5 GHz und 5,1 - 5,8 GHz) ist F=1. So kann eine Leiterplatten-Antenne 100 mit ein oder mehreren definierten Frequenzbändern bereitgestellt werden, die in effizienter Weise in unterschiedliche Leiterplatten-Designs integriert werden kann.
  • Wie bereits oben dargelegt, werden die erste äußere Schicht 110 und die zweite äußere Schicht 120 typischerweise jeweils durch eine elektrisch leitende Schicht, insbesondere durch eine Kupferschicht, einer Leiterplatte 101 gebildet. Des Weiteren sind die erste äußere Schicht 110 und die zweite äußere Schicht 120 typischerweise durch zumindest eine dielektrische Schicht 130 voneinander isolierst.
  • Des Weiteren kann eine Leiterplatte 101 zumindest eine elektrisch leitende Zwischenschicht 140 (z.B. eine Kupferschicht) aufweisen, die zwischen der ersten äußeren Schicht 110 und der zweiten äußeren Schicht 120 angeordnet ist. Die Zwischenschicht 140 weist dann bevorzugt in einem Bereich 141 der ersten Antennenstruktur 131 und des ersten Freiraums 112 kein elektrisch leitendes Material (insbesondere kein Kupfer) auf. Andererseits kann die Zwischenschicht 140 in einem Bereich 142 des ersten Bezugsbereichs 111 über ein oder mehrere Durchkontaktierungen 114 elektrisch leitend mit dem ersten Bezugsbereich 111 verbunden sein. So kann auch bei einer Leiterplatte 101 mit ein oder mehreren Zwischenschichten 140 in effizienter und präziser Weise eine Leiterplatten-Antenne 100 bereitgestellt werden.
  • Die erste Antennenstruktur 113 kann über einen elektrisch leitenden Steg 116 elektrisch leitend mit dem ersten Bezugsbereich 111 verbunden sein. Dabei kann der Steg 116 eine wesentlich größere Länge als Breite aufweisen, insbesondere um einen Faktor 10 oder mehr. Der Steg 116 kann parallel zu der Speiseleitung 115 verlaufen. Des Weiteren kann der Steg 116 senkrecht zu der Längsrichtung der ersten Antennenstruktur 113 verlaufen. Außerdem kann der Steg 116 an einem Ende der ersten Antennenstruktur 113 (in Bezug auf die Längsrichtung der ersten Antennenstruktur 113) angeordnet sein. Durch die Verwendung eines elektrisch leitenden Stegs 116 kann die Impedanz der ersten Antennenstruktur 113 in effizienter und präziser Weise eingestellt werden. Des Weiteren kann die erforderliche Größe der Antennenstruktur 113 reduziert werden. Ferner können über den (Kurzschluss-) Steg 116 zu dem ersten Bezugsbereich 111 in zuverlässiger Weise elektrostatische Entladungen von der Sende-/Empfangs-Elektronik der beschriebenen Antenne 100 ferngehalten werden.
  • Das vorliegende Dokument beschreibt weiter ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, das eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation umfasst, wobei die Kommunikationseinheit die in diesem Dokument beschriebene Leiterplatten-Antenne 100 aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims (13)

  1. Leiterplatten-Antenne (100), wobei
    - die Leiterplatten-Antenne (100) eine elektrisch leitende erste Antennenstruktur (113) auf einer ersten äußeren Schicht (110) einer Leiterplatte (101) umfasst;
    - die Leiterplatten-Antenne (100) einen elektrisch leitenden ersten Bezugsbereich (111) auf der ersten äußeren Schicht (110) umfasst;
    - die Leiterplatten-Antenne (100) eine elektrisch leitende Speiseleitung (115) zu der ersten Antennenstruktur (113) umfasst;
    - der erste Bezugsbereich (111) die erste Antennenstruktur (113) abgesehen von einer isolierenden Aussparung (117) für die Speiseleitung (115) vollständig umschließt, so dass sich zwischen der ersten Antennenstruktur (113) und dem ersten Bezugsbereich (111) ein elektrisch isolierender erster Freiraum (112) bildet;
    - die Leiterplatten-Antenne (100) eine elektrisch leitende zweite Antennenstruktur (123) auf einer zweiten äußeren Schicht (120) der Leiterplatte (101) umfasst;
    - die Leiterplatten-Antenne (100) einen elektrisch leitenden zweiten Bezugsbereich (121) auf der zweiten äußeren Schicht (120) umfasst;
    - der zweite Bezugsbereich (121) die zweite Antennenstruktur (123) vollständig umschließt, so dass sich zwischen der zweiten Antennenstruktur (123) und dem zweiten Bezugsbereich (121) ein elektrisch isolierender zweiter Freiraum (112) ergibt;
    - die erste Antennenstruktur (113) über ein oder mehrere Durchkontaktierungen (114) mit der zweiten Antennenstruktur (113) der Leiterplatten-Antenne (100) elektrisch leitend verbunden ist; und
    - der erste Bezugsbereich (111) über ein oder mehrere Durchkontaktierungen (114) der Leiterplatten-Antenne (100) mit dem zweiten Bezugsbereich (121) elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die erste Antennenstruktur (113) in einem ersten Bereich (118) eine erste Breite (201) mit einem Wert von F*2, 10mm ± 10% aufweist; und
    - die erste Antennenstruktur (113) in einem zweiten Bereich (119) eine zweite Breite (214) mit einem Wert von F*1,77mm ± 10% aufweist; und
    - die erste Antennenstruktur (113) eine Gesamtlänge (203) mit einem Wert von F*12,52mm ± 10% aufweist; und
    - der zweite Bereich (119) der ersten Antennenstruktur (113) eine Teillänge (204) mit einem Wert von F*4,40mm ± 10% aufweist; und
    - F ein beliebiger reellwertiger Skalierungsfaktor ist, mit insbesondere F=1.
  2. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß Anspruch 1, wobei
    - die zweite Antennenstruktur (123) abgesehen von der Speiseleitung (115) im Wesentlichen identisch zu der ersten Antennenstruktur (113) dimensioniert ist; und/oder
    - der zweite Freiraum (122) abgesehen von der isolierenden Aussparung (117) für die Speiseleitung (115) im Wesentlichen identisch zu dem ersten Freiraum (112) dimensioniert ist.
  3. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die erste Antennenstruktur (113) im Wesentlichen rechteckförmig ist; und/oder
    - der erste Freiraum (112) im Wesentlichen rechteckförmig ist; und
    - eine Länge (212) des ersten Freiraums (112) größer als eine Breite (211) des ersten Freiraums (112) ist.
  4. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die erste Antennenstruktur (113) eine Dualband-Antenne für einen ersten Frequenzbereich und für einen zweiten Frequenzbereich bildet;
  5. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß Anspruch 4, wobei
    - der erste Frequenzbereich 2,4 - 2,5 GHz und der zweite Frequenzbereich 5,1 - 5,8 GHz umfassen.
  6. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - der erste Freiraum (112) eine Gesamtlänge (212) aufweist; und
    - die Gesamtlänge (212) des ersten Freiraums (112) von einem ersten Frequenzbereich abhängt, in dem die Antenne (100) senden und/oder empfangen soll.
  7. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtlänge (203) der ersten Antennenstruktur (113) von einem zweiten Frequenzbereich abhängt, in dem die Antenne (100) senden und/oder empfangen soll.
  8. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - der erste Freiraum (112) eine Gesamtbreite (211) mit einem Wert von F*30,00mm ± 10% aufweist; und
    - der erste Freiraum (112) eine Gesamtlänge (212) mit einem Wert von F*5,50mm ± 10% aufweist.
  9. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die erste äußere Schicht (110) und die zweite äußere Schicht (120) jeweils durch eine elektrisch leitende Schicht, insbesondere durch eine Kupferschicht, der Leiterplatte (101) gebildet werden; und/oder
    - die erste äußere Schicht (110) und die zweite äußere Schicht (120) durch zumindest eine dielektrische Schicht (130) voneinander isolierst sind.
  10. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß Anspruch 9, wobei
    - die Leiterplatte (101) zumindest eine elektrisch leitende Zwischenschicht (140) aufweist, die zwischen der ersten äußeren Schicht (110) und der zweiten äußeren Schicht (120) angeordnet ist; und
    - die Zwischenschicht (140) in einem Bereich (141) der ersten Antennenstruktur (131) und des ersten Freiraums (112) kein elektrisch leitendes Material aufweist; und/oder
    - die Zwischenschicht (140) in einem Bereich (142) des ersten Bezugsbereichs (111) über ein oder mehrere Durchkontaktierungen (114) elektrisch leitend mit dem ersten Bezugsbereich (111) verbunden ist.
  11. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die erste Antennenstruktur (113) über einen elektrisch leitenden Steg (116) elektrisch leitend mit dem ersten Bezugsbereich (111) verbunden ist;
    - der Steg (116) eine Wesentlich größere Länge als Breite aufweist, insbesondere um einen Faktor 10 oder mehr;
    - der Steg (116) parallel zu der Speiseleitung (115) verläuft;
    - die Speiseleitung (115) senkrecht zu einer Längsrichtung der ersten Antennenstruktur (113) verläuft; und
    - der Steg (116) an einem Ende der ersten Antennenstruktur (113) angeordnet ist.
  12. Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bezugsbereich (111) eine Bezugsmasse für die erste Antennenstruktur (113) bildet, so dass die Leiterplatten-Antenne (100) unabhängig von einer Größe der Bezugsmasse ist.
  13. Hausgerät, das eine Kommunikationseinheit mit einer Leiterplatten-Antenne (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
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