DE102004041014B3 - Antenne und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Antenne (7) für mobile und/oder schnurlose Endgeräte, bestehend aus wenigstens einem einzigen Blechteil, und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen, die ohne Abstriche an die Anforderungen bezüglich Empfangs- und Sendeeigenschaften eine billige Komponente für die genannten Endgeräte ist. Bei dieser Antenne (7) ist die Anzahl der Blechteile auf eins beschränkt und ist das einzig vorhandene Bleichteil ein von einem Blechband abgetrenntes Teilstück, das in eine U-Form mit gerade verlaufenden Schenkeln (8; 9) gebracht ist. Das Verfahren zur Herstellung dieser Antenne (7) weist einen Verfahrensschritt auf, in dem ein Teilstück von einem Blechband mit einer vorgegebenen Länge abgeschnitten wird, und weist einen Verfahresschritt auf, in dem bei einer Sicht auf eine zugehörige seitliche Stirnfläche das abgeschnittene Teilstück U-förmig mit gerade verlaufenden Schenkeln (8; 9) unter Berücksichtigung jeweilig zugehöriger Schenkellängen gebogen wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
• Bedingt durch den Trend der fortwährenden Miniaturisierung von mobilen und/oder schnurlosen Endgeräten bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Bedingung, dass die Antenne von außen nicht sichtbar ist, wird die Gestaltung der Antenne im Inneren dieser Geräte insbesondere noch vor dem Hintergrund, dass sich die Empfangs- und Sendeeigenschaften dieser Geräte nicht verschlechtern sollen, immer schwieriger. Aus technischen Gründen ist es bedingt, dass der Wirkungsgrad einer Antenne mit zunehmender Miniaturisierung abnimmt.
• Auf der anderen Seite nimmt der Druck zur Reduzierung der Kosten für die Herstellung der Antenne für diese Geräte ständig zu.
• Bei der Antenne dieser besagten Geräte handelt es sich heute um ein kompliziertes Stanz-Biegeteile, das manchmal auch noch durch zwei Einzelteile zusammengefügt ist. Hier ist dann nicht nur der handwerkliche Aufwand für die jeweilige Herstellung der Einzelteile sehr groß, sondern es muss auch noch ein teures Verbindungsverfahren für die Verbindung der beiden Einzelteile zur Bildung der vollständigen Antenne als ein einziges Bauteil angewendet werden. Außerdem bedingen die komplizierten Stanz-Biegeteile einen hohen Form-Verschnitt, der letztlich in einen großen, unerwünschten Materialverlust mündet. Insgesamt ist damit die Antenne zu einer teuren Komponente für die betroffenen Geräte geworden.
• Aus dem Dokument DE 101 05 254 C2 sind Beispiele solcher Antennen bekannt, die in den 2 und 3 nochmals wiedergegeben sind.
• In der 1 ist ein mögliches weiteres Beispiel für eine solche Antenne wiedergegeben.
• Ferner ist aus dem Dokument DE 101 33 517 A1 eine Antenne für mobile und/oder schnurlose Endgeräte bekannt, die aus einem kompliziert herausgestanzten Blechteil besteht und einen Signal-Einspeisepunkt an einem Verbindungssteg hat, der einen mit Masse verbundenen, gegenüber dem Verbindungssteg schenkelartig angeordneten Flächenabschnitt mit einem gegenüber dem Verbindungssteg ebenfalls schenkelartig angeordneten Antennenfunktionsbereich miteinander verbindet. Durch die komplizierte Form des herausgestanzten Blechteils gibt es bei der Herstellung Verschnitte, die die Antenne verteuern.
• Aus dem Dokument EP 1 091 444 B1 ist eine planare Antenne für Motorfahrzeuge bekannt, bestehend aus einem U-förmig gebogenen Blechstreifen mit zwei über einen Verbindungssteg miteinander verbundenen Schenkeln, von denen der eine Schenkel einen über die gesamte Schenkellänge verteilten Antennenfunktionsbereich aufweist, bekannt. Bei dieser Antenne erfolgt die Signaleinspeisung an dem Schenkel mit der Antennenfunktion, und zwar mittels einer kapazitiven Einkopplung, die mit einer flachen Armierung bzw. einer schwebenden Folie realisiert ist. Diese Einkopplung ist teuer, so dass die Antenne insgesamt teuer ist. Außerdem ist es möglich, zur Einstellung der Induktivität der Antenne an vorgegebenen Stellen der Antenne Aussparungen vorzusehen. Diese Aussparungen stellen aber einen Materialverlust dar, der die Antenne weiter verteuert.
• Aus dem Dokument US 6 133 883 A ist eine ähnliche Antenne wie die Antenne aus dem Dokument EP 1 091 444 B1 bekannt, wobei die Signaleinspeisung mit Hilfe eines Koaxialkabels bewerkstelligt wird, dessen Signalleitung mit einem in der ebene des Schenkels mit dem Antennenfunktionsbereich ausgestanzten Zungenstück verbunden ist. Die Realisierung der Signaleinspeisung, insbesondere das Vorsehen eines ausgestanzten Zun genstücks, das zwangsläufig einen Materialverlust bedeutet, verteuert die Antenne.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von einer Antenne der eingangs genannten Art, eine solche Antenne und ein solches Verfahren zur Herstellung einer solchen Antenne anzugeben, dass die Antenne, ohne Abstriche an die Anforderungen bezüglich Empfangs- und Sendeeigenschaften, eine im höchsten Maß billige Komponente für ein zugrunde liegendes Gerät ist, in dem sie verwendet ist.
• Bezüglich der Antenne als Bauteil ist diese Aufgabe durch eine solche Antenne gelöst, die die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
• Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung einer solchen Antenne ist die Aufgabe durch ein solches Verfahren gelöst, das die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 angegebenen Verfahrensschritte aufweist.
• Danach weist die Antenne als Bauteil ein einziges Blechteil auf, das ein abgetrenntes Stück von einem Blechband ist. Dabei ist das Stück Blechband in eine U-Form mit gerade verlaufenden Schenkeln geformt.
• Die Antenne ist somit insgesamt ein am Streifen geschnittenes, gebogenes Bauteil, das aus einem als Streifenmaterial mit einer vorgegebenen Breite angelieferten Blechband gebildet und mit wenigstens einer einzigen Biegung zu einem U-förmigen Teil gebogen ist.
• Durch die einfache Form gibt es keinen Verschnitt mehr und damit keinen Materialverlust bei der Herstellung. Auch gibt es keinen Verwurf, wie er oft beim Stanzen von fein strukturierten Blechteilen auftritt.
• Wegen der Einfachheit der Antenne ist diese Antenne deutlich billiger als bisherige entsprechende Antennen.
• Außerdem ist es bei dieser Antenne problemlos möglich, durch entsprechende Wahl der Schenkellängen eine funktechnische Abstimmung auf einen jeden Bedarfsfall vorzunehmen. Die Antenne ist somit flexibel einsetzbar. Bei bisherigen Lösungen ist die Länge der Antenne durch das Stanz-Werkzeug zur Herstellung dieser Antenne vorgegeben und kann nachträglich nicht mehr angepasst oder verändert werden. Das Abschneiden vom Band nach dem Biegevorgang bei der vorgestellten Antenne kann durch einen einfachen Scher-Vorgang realisiert werden, der keine festen Werkzeugpositionen benötigt. Die Antennenlänge ist damit vollkommen flexibel.
• Darüber hinaus ist auch eine flexible Impedanzanpassung möglich durch Wahl zweier Streckenlängen, die einmal einen Bereich festlegen, über den die Antenne mit einem elektrischen Masseanschluss verbunden ist, und einmal einen Bereich festlegen, in dem zwischen dem vorgenannten Bereich und einem Bereich, der mit einer Signal-Speiseleitung verbunden ist, keinerlei elektrischer Anschluss vorgesehen ist. Bei einer Antenne beispielsweise gemäß der 3 ließe sich eine andere Einspeisung nur durch eine Änderung des Stanz- und Biegewerkzeugs erreichen.
• Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Antenne ist extrem einfach und besteht aus zwei einfachen unterschiedlichen Verfahrensschritten: dem Biegen und Ablängen bzw. Abscheren eines Blechstreifens. Die Reihenfolgen der Verfahrensschritte kann dabei so oder so gewählt sein. Als Ergebnis wird eine Antenne erhalten, die die Vorteile aufweist, wie sie oben bereits beschrieben sind.
• Danach sind die Längen der jeweiligen Schenkel der U-förmigen Antenne nicht starr eingestellt sondern je nach Bedarfsfall nach dem entsprechenden Bedarf gewählt. Der Bedarf orientiert sich dabei daran, mit welchen Schenkellängen sich eine optimale Sende- und Empfangseigenschaft bei einem jeweilig zu Grunde liegenden Endgerät einstellt. Tatsächlich ist es nämlich so, dass selbst innerhalb einer Gerätefamilie unterschiedliche Antennenlängen notwendig sein können, um jeweils die optimale Sende- und Empfangseigenschaft zu erhalten. Damit wird verhindert, dass zum Beispiel durch eine Miniaturisierung des Endgeräts sich die Sende- und Empfangseigenschaft verschlechtert.
• Dadurch, dass der eine der beiden Schenkel der U-förmigen Antenne einen über die gesamte Schenkellänge verteilten Antennenfunktionsbereich und der andere der beiden Schenkel drei Teilbereiche hat, von denen ein erster Teilbereich nahe am Übergang zum Verbindungssteg der beiden Schenkeln angeordnet und für eine Verbindung zu einer Signal-Speiseleitung vorgesehen ist, ein zweiter Teilbereich mit einer ersten Länge am freien Ende des Schenkels angeordnet und für eine Verbindung zu einem elektrischen Masseanschluss vorgesehen ist, und ein dritter, zwischen dem ersten und zweiten Teilbereich angeordneter Teilbereich mit einer zweiten Länge ohne jeglichen elektrischen Anschluss vorgesehen ist, wird die erfindungsgemäße Antenne mit den gewünschten Eigenschaften funktionsfähig gemacht.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Antenne ist Gegenstand eines Unteranspruchs.
• Dabei wird durch die Einstellung des Verhältnisses der ersten und zweiten Länge des zweiten und dritten Teilbereichs zueinander die Eingangsimpedanz der Antenne eingestellt.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
• 1 bis 3 eine jeweilige Antenne gemäß dem Stand der Technik,
• 4 eine Antenne gemäß der Erfindung, und
• 5 und 6 eine jeweilige Antenne gemäß der 4 aus unterschiedlichen Ansichtsrichtungen.
• 1 zeigt eine Antenne 1 für mobile und/oder schnurlose Endgeräte, die eine erste komplizierte Formgebung hat.
• Ein mobiles Endgerät kann dabei beispielsweise ein frei herum tragbares Mobiltelefon sein. Ein schnurloses Endgerät kann beispielsweise das frei herum tragbare Mobilteil einer Festnetz-Telefonanlage sein. Es kann aber auch die Basisstation der Festnetz-Telefonanlage sein, die die Verbindung zu den zugehörigen Mobilteilen dieser Telefonanlage steuert.
• 2 zeigt eine Antenne 2 für mobile und/oder schnurlose Endgeräte, die eine zweite komplizierte Formgebung hat.
• 3 zeigt eine Antenne 3 für mobile und/oder schnurlose Endgeräte die eine dritte komplizierte Formgebung hat. Dabei besteht die hier gezeigte Antenne 3 aus zwei Blechteilen 4, 5, die an einer Stelle 6 zu einem einzigen Antennen-Bauteil verbunden sind.
• Die in der 4 gezeigte Antenne für mobile und/oder schnurlose Endgeräte besteht aus einem einzigen, streifenförmigen Bandblech 7, das hier im vorliegenden Fall durch zweimalige Biegung zu einem U-förmigen Bauteil gebogen ist. Die sich durch die U-Form ergebenden Schenkel 8, 9 sind dabei geradlinig ausgerichtet.
• In der 4 ist die Antenne 7 plan auf einem Bauteileträger 10 montiert, der einen Flächenbereich 11 hat, der einen elektrischen Masseanschluss bildet.
• Der erste Schenkel 8 der Antenne 7 stellt über die gesamte Schenkellänge den für die Antenne wichtigen Antennenfunktionsbereich zur Verfügung.
• Der zweite Schenkel 9 hat drei Teilbereiche 12, 13, 14, von denen ein erster Teilbereich 12 nahe am Übergang zum Verbindungssteg 15 der beiden Schenkeln 8, 9 angeordnet und für eine Verbindung zu einer Signal-Speiseleitung 16 vorgesehen ist. Ein zweiter Teilbereich 13 des Schenkels 9 ist mit einer ersten Länge (17) am freien Ende des Schenkels 9 angeordnet und hat eine Verbindung zum elektrischen Masseanschluss 11 des Bauteileträgers 10. Ein dritter Teilbereich des Schenkels 9 der Antenne 7 hat eine zweite Länge 18 und ist ohne jeglichen externen elektrischen Anschluss zwischen dem ersten Teilbereich 12 und dem zweiten Teilbereich 13 des Schenkels 9 angeordnet.
• Die Längen 17, 18 des zweiten und dritten Teilbereichs 13, 14 des zweiten Schenkels 9 sowie die Länge des ersten Schenkels 8 sind in der Weise gewählt, dass sich für ein der gezeigten Anordnung zu Grunde liegendes mobiles und/oder oder schnurloses Endgerät, das in allen Figuren der Zeichnung nicht näher gezeigt ist, eine optimale Sende- und Empfangseigenschaft auf der Basis einer optimalen Impedanzanpassung ergibt.
• In den 5 und 6 ist die Antennenkonfiguration aus der 4 schematisch aus unterschiedlichen Ansichtsrichtungen gezeigt.

Claims (3)

1. Antenne für mobile und/oder schnurlose Endgeräte, bestehend aus einem U-förmig gebogenen Blechstreifen mit zwei über einen Verbindungssteg (15) miteinander verbundenen Schenkeln (8, 9), von denen der eine Schenkel (8) einen über die gesamte Schenkellänge verteilten Antennenfunktionsbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Schenkel (9) in drei Teilbereiche (12; 13; 14) unterteilt ist, von denen der nahe am Übergang zum Verbindungssteg (15) angeordnete erste Teilbereich (12) mit einer Signal-Speiseleitung (16) und der am freien Ende angeordnete zweite Teilbereich (13) mit einer ersten Länge (17) mit einem elektrischen Masseanschluss (11) verbunden sind und der zwischen dem ersten Teilbereich (12) und dem zweiten Teilbereich (13) angeordnete dritte Teilbereich (14) mit einer zweiten Länge (18) ohne jeglichen elektrischen Anschluss realisiert ist.
2. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Länge (17) und die zweite Länge (18) zueinander in einem Verhältnis realisiert sind, das abhängig von der Wahl der Eingangsimpedanz der mit dem Blechstreifen (7) gebildeten Antenne ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer nach Anspruch 1 oder 2 ausgebildeten Antenne, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechstreifen (7) U-förmig gebogen und das freie Ende (13) des einen Schenkels (9) des U-förmig gebogenen Blechteils (7) bis auf ein Teilstück (12, 14) vorgegebener Länge zum Verbindungssteg (15) der beiden Schenkel (8; 9) des U-förmig gebogenen Blechteils (7) hin an einen Masseanschluss (11) angeschlossen und ein Teilbereich (12) des gleichen einen Schenkels (9) nahe am Übergang zum Verbindungssteg (15) mit einer Signal-Speiseleitung (16) verbunden wird.