DE10105254C2

DE10105254C2 - Funkbaugruppe mit Antenne

Info

Publication number: DE10105254C2
Application number: DE2001105254
Authority: DE
Inventors: Dietmar Gapski; Reiner Hoepken; Oliver Spiess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Gigaset Communications GmbH
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2021-02-07
Also published as: EP1229604B1; EP1229604A3; DE10105254A1; EP1229604A2; DE50207238D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funkbaugruppe, insbe sondere für ein Mobilfunk-Endgerät, welche eine leicht integ rierbare Antenne umfaßt.

Eine Vielzahl unterschiedlicher Antennen wird derzeit in den Funkbaugruppen von Kommunikationsgeräten verwendet, die auf unterschiedliche Anwendungen hin optimiert sind. Da mit Kom munikationsgeräten ein Massenmarkt bedient wird, müssen diese Geräte und ihre Zubehörteile einfach und kostengünstig her stellbar und zusammenbaubar sein. Bei Antennen kommt zu die sen Anforderungen noch der Wunsch nach guten Sende- und Emp fangseigenschaften hinzu. Die Erfüllung dieser drei Kriterien gleichzeitig steht in gewissem Widerspruch zur stetig fort schreitenden Miniaturisierung der Kommunikationsgeräte:
Normalerweise sind die Antenne und weitere Bauteile auf einer Leiterplatte angeordnet. Der Platz auf der Leiterplatte ist beschränkt, so daß sich Antenne und weitere Bauteile oft in unmittelbarer Nähe zueinander befinden. Durch diese benach barten Bauelemente werden die Sende- und Empfangseigenschaf ten der Antenne negativ beeinflußt. Bisher wurde kein zufrie denstellender Kompromiss gefunden, die Antenne einfach und billig herzustellen und in die Funkbaugruppe zu integrieren, wobei gleichzeitig die Sende- und Empfangseigenschaften der Antenne von weiteren Bauelementen der Funkbaugruppe weitge hend unbeeinflußt sind und zudem die Anordnung der Bauelemen te und Antenne nicht konträr zur Miniaturisierung verläuft.

Aus dem Dokument DE 197 13 929 A1 ist eine als eine Sende- Empfangs-Einrichtung realisierte Funkbaugruppe bekannt, die eine Leiterplatte aufweist, auf der die Bauelemente der Funk baugruppe angeordnet sind. Eine Antenne ist mir ihrem ersten Ende mit der Leiterplatte verbunden. Ihr zweites Ende ist räumlich von der Leiterlatte getrennt. Die Antenne weist für die Verbindung mit der Leiterplatte Verbindungselemente auf.

Aus dem Dokument DE 198 10 749 A1 ist weiter eine Funkbau gruppe bekannt, die eine mit einer Leiterplatte verbundene Antenne aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Funk baugruppe mit einer Antenne anzugeben, die gute Sende- und Empfangseigenschaften besitzt und gleichzeitig leicht her stellbar und integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Funkbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß umfaßt die Funkbaugruppe eine Leiterplatte, auf welcher neben der Antenne noch weitere Bauelemente ange ordnet sind. Die Antenne ist hierbei mit der Leiterplatte über zwei Bereiche verbunden. Zum einen ist ein erstes Ende der Antenne flächenhaft ausgebildet, welches beispielsweise als Lötfuß dient. Zum zweiten ist die Antenne mit der Leiter platte über ein Verbindungselement verbunden, dessen Fußpunkt ebenfalls als Auflagefläche dient. Die Projektion des Schwer punktes der Antenne auf die Leiterplatte befindet sich hier bei innerhalb der Fläche, welche durch den Fußpunkt des Ver bindungselementes sowie die Begrenzungen des ersten flächen haften Endes der Antenne definiert wird.

Vorteilhaft daran ist, daß die Antenne, wenn sie zunächst lo se auf die Leiterplatte aufgesetzt wird, nicht kippt, was beispielsweise günstig für einen automatischen Bestückungs prozeß ist. Der Ablauf eines derartigen Bestückungsprzeß kann beispielsweise folgende Schritte umfassen: Die Antenne wird zunächst automatisch auf die Leiterplatte gesetzt. Im Bereich der Auflageflächen befindet sich Lötmaterial. Sind alle Bau elemente auf die Leiterplatte aufgebracht, wird diese in ei nen Lötofen geschleust, in dem durch eine entsprechende Tem peratur das Lötmaterial aufgeschmolzen und so eine dauerhafte Verbindung hergestellt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß sich die Bau elemente auf derselben Seite der Leiterplatte wie der Fuß punkt der Antenne befinden. Dies ist herstellungstechnisch von Vorteil, da Bauteile und Antenne von derselben Seite her bestückt werden könnten.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß sich das dem ersten Ende entgegengesetzte zweite Ende der Antenne außerhalb des Bereichs der Leiterplatte befindet. Da durch hat dieses Antennenende oder dieser Bereich der Antenne einen gewissen Mindestabstand zu weiteren Bauteilen, welche die Sende- und Empfangseigenschaften der Antenne beeinflussen können oder auch durch die Antenne beeinflußt werden. Die Form und räumliche Ausrichtung dieses Antennenbereichs oder Ende der Antenne kann aber auch beispielsweise durch die Ge häuseform definiert werden.

Metallbauteile, zu denen eine Mindestdistanz erforderlich ist, befinden sich beispielsweise in der Hörkapsel eines Mo bilfunk-Endgerätes.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, daß die Antenne auf einer Seite der Leiterplatte mit dieser leitend verbunden ist, und durch eine fensterartige Ausnehmung der Leiterplatte auf die gegenüberliegende Seite hinüberreicht. Damit ist das dem ersten Ende entgegengesetzte zweite Ende der Antenne durch die Leiterplatte von weiteren Bauelementen abgeschirmt, wodurch sich eine Verbesserung der Sende- und Empfangseigenschaften ergibt. Ebenso sind auf diesem Wege die Bauelemente natürlich gegenüber der Antenne abgeschirmt.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß die Antenne mittels eines gebogenen Blechs realisiert wird. Die Biegung des Blechs kann hierbei kontinuierlich oder stufenar tig erfolgen. Diese Umsetzung weist den Vorteil auf, daß Min destabstände flexibel realisiert werden können.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Breite der Antenne nicht über die gesamte Länge der An tenne konstant ist. Insbesondere besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, daß die Antenne stufenförmig ausgebildet ist. Eine erste Stufe kann hierbei als Lötfuß fungieren, eine zweite Stufe, welche eine verhältnismäßig große Fläche auf weist, kann als Ansaugfläche für einen automatischen Bestüc kungsprozeß dienen. Weitere Stufen sind in ihrer Form und Flächengröße den räumlichen Gegebenheiten und natürlich auch den spezifizierten elektromagnetischen Eigenschaften der An tenne angepaßt.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das flächenhafte erste Ende der Antenne nach oben gebogene Laschen aufweist. Dies ist aus folgenden Gründen vorteilhaft für eine dauerhafte Verbindung zwischen Antenne und Leiter platte: Bei ihrer Herstellung werden die Antennen zumeist aus einem rostfreien und bereits verzinnten Material ausgestanzt. Das Material für die Verzinnung wird später für die Herstel lung des Lötkontaktes zwischen Antenne und Leiterplatte benö tigt. Man verwendet bereits verzinntes Blech deswegen, das die Antenne, wenn sie in fertigem Zustand verzinnt würde, was beispielsweise durch eine Trommelgalvanisierung geschehen kann, beschädigt werden könnte. An den Rändern der Antenne wird jedoch da Verzinnmaterial durch das Ausstanzen entfernt. Für einen zufriedenstellenden Kontakt zwischen Antenne und Leiterplatte ist jedoch ein Lötkontakt auf dem gesamten Be reich des Lötfußes erforderlich, und nicht nur in dessen Mit te. Dies kann durch die oben beschriebenen Laschen erreicht werden, an deren Biegekante sich ausreichend Lötmaterial be findet.

Im folgenden wird die Erfindung und ihre Weiterbildungen an hand von in Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen erklärt.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Funkbaugruppe,

Fig. 2 eine Detailvergrößerung von Fig. 1, wobei der Blick auf Bauteile freigegeben wird, die teilweise durch die Leiterplatte verdeckt sind,

Fig. 3a eine Seitenansicht einer durch die Leiterplatte ra genden Antenne und

Fig. 3b eine perspektivische Darstellung der Funkbaugruppe mit einer durch die Leiterplatte ragenden Antenne.

Fig. 1 zeigt die Funkbaugruppe, welche die Antenne 1, die Leiterplatte 10 und weitere Bauelemente 12, beispielsweise ein HF- oder DECT-Modul, umfaßt. Ebenso ist ein Teil der Hör kapsel 14 sichtbar. Die Antenne umfaßt einen Lötfuß 3, an dem die Antenne auf die Leiterplatte gelötet werden kann. Die An tenne 1 entfernt sich stufenförmig von der Leiterplatte 10. Durch dieses stufenförmige Entfernen der Antenne von der Lei terplatte werden zwei Flächen ausgebildet, die im Wesentli chen parallel zu der Leiterplatte verlaufen. Hierbei weist eine erste Antennenfläche 5 eine größere Breite auf als eine zweite Antennenfläche 7. Zwischen Antenne 1 und Leiterplatte 10 befindet sich ein Verbindungselement 9.

Vorteilig an dieser beispielhaften Ausführung ist folgendes:
Zum Aufsetzen der Antenne 1 auf die Leiterplatte 10 wird die Antenne 1 zunächst an der ersten Antennenfläche 5 mittels beispielsweise einer Pipette angesaugt. Nun kann die Antenne zur gewünschten Stelle auf der Leiterplatte 10 bewegt werden. Nach dem Aufsetzen der Antenne 1 auf die Leiterplatte 10 kippt die Antenne nicht, da die Projektion ihres Schwerpunk tes 6 auf die Leiterplatte 10 innerhalb der Fläche liegt, welche durch das Verbindungselement 9 und die Begrenzungen des Lötfußes 3 bestimmt wird. Aufgrund der inneren und äuße ren Begrenzungen des Lötfußes werden zwei Flächen definiert, hier wird auf die größere der beiden Bezug genommen. Das Ver bindungselement 9 kann auch zur Einspeisung des elektromagne tischen Signals dienen.

Die Antenne wird also im Bereich des Lötfußes 3 und des Ver bindungselements 9 auf die verzinnte Leiterplatte 10, auf welcher das Lot an den erforderlichen Stellen aufgebracht ist, angelötet. Die Laschen 4 am Lötfuß 3 erfüllen folgende Funktion: Bei ihrer Herstellung wird die Antenne 1 aus einem nicht korrodierenden, ebenfalls bereits verzinnten Blech her ausgestanzt. Da das Lot beim Aufschmelzen nur zwischen ver zinnten Bereichen fließt, bildet sich im Fall der hochgeklappten Lasche 4 eine für eine stabile Verbindung günstigere Verteilung des Lots aus.

Um die Sende- und Empfangseigenschaften der Antenne 1 mög lichst wenig zu beeinflussen, ist ein Mindestabstand zu man chen Bauelementen erforderlich. So wird beispielsweise durch die stufenförmige Ausführung der Antenne 1 der Abstand zur Hörkapsel 14 vergrößert.

Die Lage dieser Hörkapsel 14 ist in einer Ausschnittsvergrö ßerung von Fig. 1 in Fig. 2 sichtbar gemacht. Die Hörkapsel 14 enthält auch metallische Elemente 15.

Fig. 3a, b zeigen eine beispielhafte Ausführung der Erfin dung, bei der die Antenne 1 durch eine fensterartige Ausneh mung 11 in der Leiterplatte 10 ragt. Die Antenne 1 kann von derselben Seite her aufgesetzt werden wie die übrigen Bauele mente 12. Dies wirkt sich vorteilhaft bei einem automatischen Bestückungsvorgang aus. Durch die Leiterplatte 10 ist die An tenne 1 weitgehend von den weiteren Bauelementen 12 abge schirmt. Deshalb werden die Sende- und Empfangseigenschaften der Antenne 1 durch die weiteren Bauelemente 12 nicht wesent lich beeinflußt.

Fig. 3a zeigt eine Seitenansicht, wobei die Antenne im ein gesetzten Zustand durchgezogen und vor dem Einsetzen gestri chelt gezeichnet ist.

Fig. 3b zeigt eine Ansicht der Leiterplatte 10 von der Be stückungsseite her. Auf der Leiterplatte 10 sind eine Viel zahl von Bauelementen angeordnet. Die Antenne 1 ist in die Ausnehmung 11 eingesetzt und mit der Leiterplatte 10 über das Verbindungselement 9 und den Lötfuß der Antenne 3 verbunden. Antenne 1 und Verbindungselement 9 sind hierbei an einem Ver bindungspunkt 8 miteinander verbunden, beispielsweise indem sie miteinander vernietet werden.

Selbstverständlich ist eine derartig gestaltete Funkbaugruppe nicht auf Mobilfunkendgeräte beschränkt, sondern für beliebi ge Kommunikationsgeräte anwendbar.

Bezugszeichenliste

1

Antenne

3

Lötfuß

4

Laschen

5

erste Antennenfläche

6

Schwerpunkt der Antenne

7

zweite Antennenfläche

8

Verbindungspunkt

9

Verbindungselement

10

Leiterplatte

11

Ausnehmung

12

weitere Bauelemente

14

Hörkapsel

15

metallische Elemente

Claims

1. Funkbaugruppe umfassend
eine Leiterplatte, auf welcher Bauelemente angeordnet sind,
eine Antenne mit
einem flächenhaften ersten Ende der Antenne, das mit der Leiterlatte verbunden ist, und
einem zweiten Ende, das von der Leiterplatte räumlich getrennt ist,
ein Verbindungselement zwischen der Antenne und der Lei terplatte, wobei
das Verbindungselement mit der Antenne über eine erste Auflagefläche und mit der Leiterplatte über eine zweite Auflagefläche verbunden ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion des Schwerpunkts der Antenne (1) auf die Leiterplatte (10) innerhalb eines Flächenbereichs liegt, welcher durch die zweite Auflagefläche des Verbindungsele mentes (9) sowie dem flächenhaften ersten Ende der Antenne bestimmt ist.

2. Funkbaugruppe nach Anspruch 1, bei der sich die Bauelemen te (12) auf der selben Seite der Leiterplatte (10) wie das erste Ende (3) der Antenne (1) befinden.

3. Funkbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Verbin dung eines beliebigen Punktes der Leiterplatte (10) mit dem von der Leiterplatte (10) räumlich getrenntem Ende der Antenne (1) im Wesentlichen senkrecht zu der Flächennorma len der Leiterplatte (10) ist.

4. Funkbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Antenne (1) auf der einen Seite der Leiterplatte (10) mit dieser verbunden ist und durch eine Ausnehmung in der Leiterplatte (10) auf die gegenüberliegende Seite ragt.

5. Funkbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Antenne (1) nicht in einer Ebene verläuft.

6. Funkbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die Antenne (1) vom ersten Ende (3) zum zweiten Ende hin verjüngt.

7. Funkbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das flächenhafte erste Ende (3) der Antenne (1) nach oben gebogene Laschen aufweist.