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Die Erfindung betrifft eine Antenne, insbesondere eine Türgriffantenne, für eine Schließanlage eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem magnetischen Kern, einer diese umgebende Spulenwickelung und einem zumindest teilweise Kern und Spulenwicklung aufnehmenden becherförmigen Antennengehäuse. Solche Antennen werden insbesondere in Griffe von Kraftfahrzeugtüren eingesetzt und dienen zur Abgabe von Energie, um eine Sende-Empfangseinrichtung eines Schlüssels zu aktivieren. Über die Antenne werden beispielsweise über Hochfrequenz mit dem Schlüssel Daten ausgetauscht, um den Schlüssel zu identifizieren. Erfolgt eine korrekte Identifizierung wird ein Öffnen der Tür mittels des Schlüssels autorisiert. Das heißt, der Türverschluss wird entriegelt, und durch eine entsprechende Betätigung des Außengriffes oder eines Druckknopfes kann die Fahrzeugtür geöffnet werden.
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In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der für die Antenne verwendete magnetische Kern insbesondere bei der Herstellung der Antennen verschiedenen Druckbelastungen ausgesetzt ist, die dessen magnetische Charakteristik durch entsprechende mechanische Spannungen beeinflussen. Dadurch ergeben sich bei der Herstellung solcher Antennen erhebliche Toleranzen hinsichtlich Induktivität, Resonanzfrequenz und dergleichen.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist eine entsprechende Antenne und ein Verfahren zu deren Herstellung dahingehend zu verbessern, dass entsprechende Toleranzen erheblich reduziert werden und gleichzeitig alle vorteilhaften Eigenschaften einer solchen Antenne beibehalten werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 beziehungsweise 17 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind magnetischer Kern und Spulenwicklung innerhalb des becherförmigen Antennengehäuses zumindest teilweise von einem weichen Vergussmaterial umgeben, das entsprechend in dem Antennengehäuse eingebracht ist.
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Zudem steht die Öffnung des becherförmigen Gehäuses mit einem Steckverbinder, der mit dem Kern verbunden ist, mechanisch im Eingriff.
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Bisher wurde der entsprechende magnetische Kern und die Spulenwicklung umspritzt, wobei weder die entsprechenden Spritzdrücke noch der Einfluss dieser Spritzdrücke auf den magnetischen Kern und dessen entsprechendes Material ausreichend definiert sind, um Toleranzen der Antenne hinsichtlich Induktivität, Resonanzfrequenz und dergleichen ausreichend gering zu erhalten, um insbesondere entsprechende Charakteristika der Antenne mit hoher Reproduzierbarkeit zu erhalten. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise Toleranzen im Bereich von 5% und mehr Prozent möglich.
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Für entsprechende Umspritztechniken werden in der Regel in diesem Zusammenhang Materialien verwendet, die nach dem Aushärten relativ hart sind und solche Materialien sind für andere Verfahren zum Aufbringen eines solchen Materials in der Regel kaum geeignet. Das Umspritzen dient insbesondere zum stoff- oder formschlüssigen Anbinden.
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Durch die Verwendung des weichen Vergussmaterials erfolgt keine entsprechende Beeinflussung des magnetischen Kerns durch Druck und auch entsprechende mechanische Spannungen im Kern treten nicht mehr auf, so dass die entsprechenden Toleranzen erheblich reduzierbar sind. Mit diesem weichen Vergussmaterial werden magnetischer Kern und Spulenwicklung vergossen, wobei verfahrensmäßig einfach ein Anordnen von Kern, beziehungsweise Spulenkörper mit Spulenwicklung im entsprechenden Antennengehäuse erfolgt, das zumindest teilweise mit diesem weichen Vergussmaterial gefüllt ist.
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Ein solches weiches Vergussmaterial ist insbesondere ein Material, das zu einer gummielastischen Masse aushärtet, wie Silikon oder auch andere Gießharze, die auf Epoxidharz, Polyurethan oder Silikon basieren, und ein großes Spektrum an positiven chemischen und physikalischen Eigenschaften, wie Lebensdauer, Aushärteverlauf, Viskosität, Wärmeleitfähigkeit und dergleichen zeigen, und gleichzeitig einen geringen Schwund und eine minimale Beanspruchung kritischer Komponenten während der Härtung aufweisen.
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Das weiche Vergussmaterial hat weitere Vorteile. So ermöglicht es in einfacher Weise über den entsprechenden Füllgrad im Antennengehäuse zu bestimmen, inwieweit magnetischer Kern und Spulenwicklung von dem Material umgeben sind und es ist insbesondere in einfacher Weise möglich, magnetischen Kern und insbesondere Spulenwicklung vollständig mit dem Vergussmaterial zu umgeben.
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Zum Schutz gegenüber äußeren Einflüssen dient das Antennengehäuse, das aus einem harten und gegenüber Umwelteinflüssen resistenten Material gebildet ist.
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Als magnetisches Material für den Kern sind verschiedene Materialien denkbar, wie beispielsweise eine Ferrit-Keramik. Eine solche Ferrit-Keramik kann Mangan-Zink-Ferrit, Nickel-Zink-Ferrit oder dergleichen sein. Bei Nickel-Zink-Ferrit ergibt sich als weiterer Vorteil, dass dieses isolierend ist, während beispielsweise beim Mangan-Zink-Ferrit zur äußeren Isolierung auch eine elektrisch isolierte Oberfläche des Kerns denkbar ist.
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Zum Anordnen der Spulenwicklung sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel ist der magnetische Kern direkt als Wickelkörper für die Spulenwicklung ausgebildet, so dass beispielsweise auf einen separaten Wicklungsträger oder Spulenkörper verzichtet werden kann.
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Zur Verbindung der Antenne mit weiteren elektrischen Bauteilen wird in der Regel ein Steckverbinder verwendet, der elektrisch mit der Antenne verbunden ist und zur weiteren Verbindung von dieser mit entsprechenden elektrischen Bauteilen oder dergleichen dient. Um den Steckverbinder elektrisch mit der Antenne verbinden zu können, sind in der Regel entsprechende Anschlussdrähte erforderlich. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Möglichkeit, die entsprechenden Anschlussdrähte zum Steckverbinder der Antenne durch den magnetischen Kern beziehungsweise den Wickelkörper zur Verbindung mit der Spulenwicklung hindurchzuführen. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Anschlussdrähte teilweise im Kern oder Wickel- beziehungsweise Spulenkörper bei deren Herstellung eingespritzt werden. Nach entsprechender Abisolierung der Anschlussdrähte können diese gleichzeitig als Anlegestift für den Wickeldraht der Spule dienen. Dadurch sind beispielsweise keine Stifte erforderlich, so dass das entsprechende Material eingespart werden kann und auch die Kosten wegfallen sowie gleichzeitig die Baugröße der Antenne vermindert werden kann.
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Um gegebenenfalls keine separaten Anschlussdrähte verwenden zu müssen, besteht ebenfalls die Möglichkeit, Wicklungsenden der Spulenwicklung aus insbesondere dem Antennengehäuse als Anschlussdrähte herauszuführen. Dabei können auch diese Wicklungsenden im magnetischen Kern beziehungsweise Wickel- oder Spulenkörper eingespritzt sein. In der Regel werden die Wicklungsenden mehrfach verdrillt und dann aus dem Wickelbereich herausgeführt. Separate Anschlussdrähte sind in diesem Fall nicht erforderlich. Dies ergibt als Vorteil, dass keine weiteren Anlege- oder Lötstellen im Spulenbereich erforderlich sind und die Baugröße weiter minimiert werden kann.
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Statt der direkten Verwendung des magnetischen Kerns als Wickel- oder Spulenkörper besteht ebenfalls die Möglichkeit, einen separaten Wicklungs- oder Spulenkörper als Träger für Kern und Spulenwicklung zu verwenden.
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Um in einfacher Weise das zur Aufnahme von Kern und Spulenwicklung einseitig offene Antennengehäuse verschließen zu können, ist es denkbar, dass der Spulenkörper, der im Folgenden synonym zu „Wickelkörper” verwendet wird, an seinem aus dem Antennengehäuse vorstehenden Ende als Schließelement für dieses ausgebildet ist. Das Schließelement kann beispielsweise kappenförmig ausgebildet sein und auf diese Weise ist sicher verhindert, dass kein nach außen offener Spalt verbleibt, über den beispielsweise Feuchtigkeit oder dergleichen in das Antennengehäuse gelangen kann.
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Eine einfache Verbindung von Steckverbinder und übriger Antenne können dadurch erreicht werden, wenn Spulenkörper oder Kern an ihrem aus dem Antennengehäuse vorstehenden Anschlussende mit dem Steckverbinder verbunden sind. So sind weitere Öffnungen des Antennengehäuses zum Herausführen entsprechender Anschlussdrähte oder dergleichen nicht erforderlich.
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Um die Antenne mit integriertem Steckverbinder sowohl besser transportieren als auch vereinfacht einbauen zu können, kann der Steckverbinder Teil der Antenne sein und beide als einteiliges Montagemodul ausgebildet sein. Bei einer solchen Form der Antenne ist diese quasi als Einheit ähnlich zu einem sogenannten USB-Stick ausgebildet.
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Um die Verbindung von Steckverbinder und Anschlussende zu vereinfachen, kann der Steckverbinder eine Einstecköffnung zum lösbaren Einstecken des Anschlussendes aufweisen.
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Zu einer solchen lösbaren Verbindung sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel ist der Einstecköffnung wenigstens ein Rastelement zugeordnet, das bei eingestecktem Anschlussende mit einem im Wesentlichen komplementären, am Anschlussende angeordneten Gegenrastelement in Eingriff ist. Soll auf eine lösbare Verbindung zwischen Anschlussende und Steckverbinder verzichtet werden, so ist auch ein Verkleben des Anschlussendes in der entsprechenden Einstecköffnung möglich.
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Um in diesem Zusammenhang auch das Antennengehäuse in einfacher Weise mit dem Steckverbindung insbesondere dicht verbinden zu können, kann der Steckverbinder eine Aufnahmevertiefung für ein freies Ende des Antennengehäuses aufweisen.
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Eine einfache Möglichkeit für eine solche Aufnahmevertiefung kann eine um die Einstecköffnung umlaufende Aufnahmenut sein. Das freie Ende des Antennengehäuses weist einen Randflansch auf, der entsprechend in die Aufnahmenut einsteckbar und dort beispielsweise durch Verkleben, durch Reibungsschluss, oder dergleichen gehalten ist.
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Durch die entsprechende Sprödigkeit der Ferrit-Keramik, die als magnetischer Kern verwendet wird, sind in der Praxis Kernbrüche aufgetreten. Um solche in einfacher Weise ausgleichen zu können, kann das weiche Vergussmaterial flexibel sein. Außerdem kann ein solches flexibles Vergussmaterial auf das Antennengehäuse ausgeübte Biegekräfte aufnehmen, die dann in keiner Weise auf den magnetischen Kern übertragen werden und so erst zum Kernbruch führen könnten. Insgesamt ist durch die Verwendung des weichen und flexiblen Vergussmaterials eine große Toleranz gegenüber Kerndurchbiegungen oder auch Kerntoleranzen gegeben.
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Das entsprechende Vergussmaterial kann ein Vergussharz sein, das sowohl kalt- als auch warmhärtend ist. Das Vergussmaterial dient auch bei fehlender Abdichtung zwischen Steckverbinder und Antennengehäuse gegenüber der Umwelt als entsprechendes Abdichtmaterial gegen insbesondere Eindringen von Feuchtigkeit. Wie bereits ausgeführt, kann mit einem Teil- oder auch einem Vollverguss im Inneren des Antennengehäuses gearbeitet werden.
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Insgesamt ergibt sich durch die Verwendung des weichen Vergussmaterials und dem im Vergleich dazu harten Antennengehäuse eine vorteilhafte Abdichtung der Antenne gegenüber Umwelteinflüssen, wie Drücken, Biegespannungen, Feuchtigkeit oder dergleichen.
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Bezüglich des entsprechenden Herstellungsverfahrens wurde bereits darauf hingewiesen, dass nach Aufbringen der Spulenwicklung auf den magnetischen Kern als Träger oder auch auf einen separaten Spulenkörper beziehungsweise Wickelkörper und nach Verbinden mit einem Steckverbinder über entsprechende Anschlussdrähte anschließend ein Anordnen von Kern und Spulenwicklung in dem zumindest teilweise mit weichem Vergussmaterial gefüllten, becherförmigen Antennengehäuse erfolgt. Beispielsweise können Kern und Spulenwicklung in das Antennengehäuse bis zum Aushärten des Vergussmaterials eingehängt werden und sind nach dem Aushärten als Einheit handhabbar. Dann erfolgt noch eine entsprechende Verbindung der Anschlussdrähte mit dem Steckverbinder und anschließend ist die Antenne zur weiteren Montage einsatzbereit.
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Da erfindungsgemäß keine Beeinflussungen der entsprechenden Kerncharakteristika der Antenne durch Druckausübung oder Biegespannung bei Anordnung in dem Antennengehäuse oder bei der späteren Handhabung erfolgen, kann in besonders günstiger Weise die Antenne bereits vor dem eigentlichen Anordnen im Antennengehäuse hinsichtlich Induktivität, Resonanzfrequenz oder dergleichen abgeglichen werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise ein Ausgleich aller entsprechender Streuungen, wie mechanische Kernmaße, Permeabilität, Wickelaufbau oder dergleichen bereits vor Anordnen im Antennengehäuse erfolgen kann. Falls eine Resonanzkapazität ebenfalls montiert wird, kann auch die entsprechende Resonanzfrequenz bereits vor der endgültigen Herstellung der Antenne abgeglichen werden. Insgesamt sind so erheblich kleinere Toleranzen bei insbesondere Induktivität und Resonanzfrequenz möglich und die entsprechenden Antennen sind mit hoher Reproduzierbarkeit herstellbar und später einsetzbar. Durch den entsprechenden Abgleich sind auch größere Toleranzen bei einem entsprechenden Resonanzkondensator möglich, wodurch sich ein Kostenvorteil ergibt.
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Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine Antenne gemäß Erfindung;
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2 eine Seitenansicht eines Kerns mit Spulenwicklung.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Antenne 1 gemäß Erfindung. Die Antenne 1 weist einen magnetischen Kern 2 auf, der auch als Wickelkörper 7 oder Spulenkörper 18 dient. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass ein separater Wickel- beziehungsweise Spulekörper 7, 18 vorgesehen ist, der sowohl zur Halterung des magnetischen Kerns 2 als auch zur Anordnung einer entsprechenden Spulenwicklung 3 dient. Die Spulenwicklung 3 umgibt den magnetischen Kern 2, wobei sowohl magnetischer Kern 2 als auch Spulenwicklung 3 zum größten Teil von einem becherförmigen und einseitig offenen Antennengehäuse 4 umgeben sind.
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In 1 ist das Antennengehäuse 4 noch nicht vollständig auf Kern und Spulenwicklung aufgesteckt und noch von einem entsprechenden Steckverbinder 9 beabstandet angeordnet. Im Inneren des Antennengehäuses 4 ist ein weiches Vergussmaterial 5 angeordnet. Dieses umhüllt magnetischen Kern 2 und Spulenwicklung 3 bei vollständig aufgestecktem Antennengehäuse 4. Das Vergussmaterial 5 ist nicht nur relativ welch, sondern auch flexibel und als kalt- oder warmhärtendes Vergussmaterial ausgebildet.
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Das Antennengehäuse 4 ist aus einem harten Material und schützt insbesondere gegen entsprechende mechanische Umwelteinflüsse.
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In vollständig aufgesteckter Position des Antennengehäuses 4 ist dieses mit einem umlaufenden freien Ende 16 in eine als Aufnahmenut 17 ausgebildete Aufnahmevertiefung 15 des Steckverbinders 9 eingesteckt. Die Aufnahmenut 17 umgibt eine ebenfalls im Steckverbinder 9 angeordnete Einstecköffnung 12. Diese dient zur insbesondere lösbaren Aufnahme eines aus dem Antennengehäuse 4 vorstehenden Anschlussendes 11 von magnetischem Kern 2 beziehungsweise Wickel- oder Spulenkörper 7, 18. Zur lösbaren Halterung des entsprechenden Anschlussendes 11 dient ein der Einstecköffnung 12 zugeordnetes Rastelement 13. Dieses ist mit einem im Wesentlichen komplementären Gegenrastelement 14 in Eingriff. Das Rastelement 13 ist als elastisch auslenkbarer Rasthaken oder Rastring ausgebildet, der in eine als Einrastnut ausgebildetes Gegenrastelement 14 eingerastet ist.
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Das entsprechende Rastelement 13 steht randförmig über die Einstecköffnung 12 in Richtung Antennengehäuse 4 vor. Radial auswärts zum Rastelement 13 ist die Aufnahmenut 17 in einer dem Antennengehäuse 4 zuweisenden Seite des Steckverbinders 9 ausgebildet.
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Die Spulenwicklung 3 ist auf den magnetischen Kern 2 aufgebracht, der aus einer Ferrit-Keramik wie Mangan-Zink-Ferrit oder Nickel-Zink-Ferrit hergestellt ist. Entsprechende elektrische Verbindungen der Spulenwicklung 3 mit dem Steckverbinder 9 sind zur Vereinfachung in der Figur nicht dargestellt.
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Der Steckverbinder 9 weist auf einer Seite senkrecht zum Antennengehäuse 4 ein entsprechendes Steckteil 19 zur Verbindung mit weiteren elektronischen Einrichtungen oder Verbindungselementen in einem Türgriff eines Kraftfahrzeuges auf.
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Die in 1 dargestellte Einheit aus Antennengehäuse 4 und Steckverbinder 9 der Antenne 1 ist als ein Teil handhabbar und gegebenenfalls auch automatisch montierbar. Insgesamt wird dadurch eine Einheit ähnlich einem USB-Stick gebildet, die mittels des Steckteils 19 einbaubar und elektrisch verbindbar ist.
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In 2 ist insbesondere eine Ausführungsform einer Anschlussmöglichkeit der Spulewicklung 3 dargestellt, wobei auf die Darstellung von Antennengehäuse 4 und Steckverbinder 9, siehe 1, verzichtet wurde. Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 sind entsprechend zu 1 ein Antennengehäuse 4 und ein Steckverbinder 9 verwendbar, insbesondere auch mit dem entsprechenden weichen Vergussmaterial 5.
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In 2 ist die Spulenwicklung 3 so auf den magnetischen Kern 2 als Wickel- oder Spulenkörper 7, 18 aufgebracht, dass Wicklungsenden 10 an einem Ende des magnetischen Kerns 2 durch entsprechendes Verdrillen des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung herausgeführt sind. Dort folgt eine Kontaktierung mit Anschlussdrähten 8, die zur elektrischen Verbindung mit einem Steckverbinder 9, siehe 1, dienen. Die Anschlussdrähte 8 sind durch den magnetischen Kern 2 hindurchgeführt. Dies kann beispielsweise durch direktes Einspritzen der Anschlussdrähte im Kern erfolgen. Ist die Spulenwicklung 3 direkt auf dem Kern 2 aufgebracht, weist dieser eine elektrisch isolierte Oberfläche 6 auf. Analog kann auch ein separater Wickel- oder Spulenkörper 7, 18 verwendet werden, der sowohl zur Halterung des magnetischen Kerns 2 als auch zur Aufnahme der Spulenwicklung 3 und zur elektrischen Isolierung dieser Spulenwicklung von magnetischem Kern 2 dient.
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Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Wicklungsenden 10 als Anschlussdrähte 8 durch den Kern 2 hindurchgeführt sind, sodass beispielsweise keine weiteren Lötstellen 20 zwischen Wicklungsenden 10 und Anschlussdrähten 8 erforderlich sind.
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Zur Herstellung einer entsprechenden Antenne 1 wird zuerst die entsprechende Spulenwicklung 3 auf dem magnetischen Kern 2 oder einem separaten Wickel- oder Spulenkörper 7, 18 aufgebracht und zusammen mit dem magnetischen Kern 2 am Steckverbinder 9 lösbar befestigt, siehe den Eingriff von Rastelelement 13 und Gegenrastelement 14 und das Einstecken des Anschlussendes 11 in die entsprechende Einstecköffnung 12 nach 1. Nach Einfüllen des weichen Vergussmaterials 5 in das einseitig offene, becherförmige Antennengehäuse 4 werden Spulenwicklung 3 und magnetischer Kern 2 in das Antennengehäuse 4 eingehängt und das Vergussmaterial kalt- oder warm ausgehärtet. Gleichzeitig erfolgt die Anordnung des freien Endes 16 in der Aufnahmenut 17 des Steckverbinders 9.
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Vor dem Einstecken von Spulenwicklung 3 und Kern 2 in das Antennengehäuse 4 erfolgt in der Regel ein Abgleich der Antenne hinsichtlich Induktivität, Resonanzfrequenz und dergleichen.
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Erfindungsgemäß ergibt sich auf diese Weise eine kompakte und in einfacher Weise handhabbare Antenne, die insbesondere äußerst geringe Toleranzen hinsichtlich Induktivität und Resonanzfrequenz aufweist. Diese geringen Toleranzen ergeben sich insbesondere durch die Verwendung des weichen Vergussmaterials, wodurch Druckbeanspruchungen der druckempfindlichen Kerne minimiert werden. Gleichzeitig verhindert das weiche und elastische Vergussmaterial ein Eindringen von Feuchtigkeit und es sind auch Toleranzen bei den Kernabmessungen oder auch Kerndurchbiegungen aufgrund des Vergussmaterials möglich.
