DE102006015790A1

DE102006015790A1 - Gerät, wie tragbarer Computer, Mobiltelefon

Info

Publication number: DE102006015790A1
Application number: DE200610015790
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Nevermann
Original assignee: Lumberg Connect GmbH and Co KG
Current assignee: Lumberg Connect GmbH and Co KG
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2007-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gerät, wie tragbarer Computer, Mobilfunktelefon, persönlicher digitaler Assistent oder Datenkarte, zum Senden und/oder Empfangen von Signalen mittels einer flächig ausgebildeten, mit einer HF-Quelle verbundenen Antenne, wie eine planare, invertierte F-Antenne (PIFA) oder Patch-Antenne, welche ein über einer Grundplatte und zu dieser beabstandet gelagertes Strahlerelement aufweist, wobei die Antenne am Gerät angeordnet und von einer Lagerungsposition in eine Betriebsposition bewegbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antenne zu schaffen, welche insbesondere in ihrer Lagerungsposition einen geringeren Raumbedarf hat.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Antenne in ihrer Lagerungsposition wenigstens ein Gehäuseteil des Gerätes zumindest teilweise zwischen Grundplatte und Strahlerelement aufnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät, wie tragbarer Computer, Mobilfunktelefon, persönlicher digitaler Assistent oder Datenkarte, zum Senden und/oder Empfangen von Signalen mittels einer flächig ausgebildeten mit einer HF-Quelle verbundenen Antenne, wie eine planare, invertierte F-Antenne (PIFA) oder Patch-Antenne, welche ein über einer Grundplatte und zu dieser beabstandet gelagertes Strahlerelement aufweist, wobei die Antenne am Gerät angeordnet und von einer Lagerungsposition in eine Betriebsposition bewegbar ist.
Derartige Geräte sind insbesondere in Form von Erweiterungskarten für elektronische Geräte wie Computer, persönliche digitale Assistenten und ähnliches bekannt und werden gewöhnlich in einen sogenannten Erweiterungsschacht eines solchen Gerätes eingesetzt um mit diesem Signale senden und empfangen zu können. Mittels solcher Erweiterungen ist es beispielsweise möglich mit einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA) mobil zu telefonieren und elektronische Nachrichten zu versenden und zu empfangen. Je nach Anwendung werden hierzu die Mobilfunknetze (GSM und UMTS-Netze) oder sogenannte drahtlose Netzwerke (W-LAN) genutzt. Solche Erweiterungskarten sind beispielsweise in DE 601 03 710 T2 , US 4 619 506 B2 oder US 5,773,332 sowie DE 199 58 119 A1 offenbart.
Zu den gattungsgemäßen Geräten gehören aber auch druckschriftlich nicht belegbare, tragbare Musikabspielgeräte, welche entweder für den Empfang von Signalen wie beispielsweise Radioprogrammen ausgelegt sind oder aber mittels Zusatzmodulen um Funktionen zur mobilen Telekommunikation erweitert werden können, genauso wie Mobilfunk, Telefone, Funkgeräte, mobile Radio- und Fernsehgeräte, drahtlose USB-Schnittstellenmodule unter Verwendung der UWB (ultra wideband) Funkstandards etc.
Um die Handhabbarkeit von mobilen Kommunikationsgeräten zu verbessern, sind diese insbesondere in ihrer Bauform verkleinert worden, wobei man dazu übergegangen ist, die Antennen der Geräte in das Gehäuse zu integrieren. Gleichzeitig nimmt der Funktionsumfang solcher Geräte zu, so dass auf kleinem Raum immer mehr Baugruppen vereinigt werden müssen. Die einzelnen Gerätebaugruppen aber auch das Gerätegehäuse beeinflussen die Sende- und/oder Empfangseigenschaften der zugehörigen Antennen negativ.
Insbesondere bei Datenkarten ist man dazu übergegangen, ein kompaktes Gerätdesign durch eine Antenne zu schaffen, welche sich in einer Lagerungsposition innerhalb des Gerätes befindet. Auf diese Weise werden die Abmessungen der Datenkarte bzw. des mit einer Datenkarte ausgerüsteten Computers nicht vergrößert und die Antenne ist sicher vor Beschädigungen geschützt. Um jedoch eine möglichst gute Sende- und/oder Empfangsleistung des Gerätes im Betrieb zu gewährleisten, ist die Antenne aus ihrer Lagerungsposition in eine Betriebsposition bewegbar, in der Störeinflüsse von Gerätekomponenten und Gerätegehäuseteilen weitestgehend vermieden werden. Eine derartige Lösung offenbart beispielsweise DE 601 03 710 T2 .
Nachteilig an einer derartigen Lösung ist, dass der Raum innerhalb des Gerätes, den die Antenne in ihrer Lagerungsposition einnimmt, nicht für andere Funktionskomponenten genutzt werden kann. Eine außenliegend gelagerte Antenne widerspricht jedoch der Gerätehandhabbarkeit sowie dem Schutz der Antenne vor Beschädigungen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antenne zu schaffen, welche insbesondere in ihrer Lagerungsposition einen geringeren Raumbedarf hat.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Antenne in ihrer Lagerungsposition wenigstens ein Gehäuseteil des Gerätes zumindest teilweise zwischen Grundplatte und Strahlerelement aufnimmt.
Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass bei gattungsgemäßen Antennen zwischen Grundplatte und Strahlerelement ungenutzter Raum vorhanden ist, in welchem Teile des Gerätes angeordnet sein können, wenn sich die Antenne in ihrer Lagerungsposition befindet. Bei gleicher Geräteabmessung steht somit mehr nutzbarer Geräteraum zur Verfügung, so dass ein Gerät ohne Vergrößerung der Baumform um weitere Komponenten ergänzt werden kann. Umgekehrt lässt sich das erfindungsgemäße Gerät bei gleichem Funktionsumfang in seinen Abmessungen um genau den Raum verringern, in welchem im Stand der Technik die Antenne in ihrer Lagerungsposition untergebracht war.
Wird die Antenne hingegen in ihrer Betriebsposition bewegt, steht der für den Sende- und/oder Empfangsbetrieb notwendige Luftraum zwischen Grundplatte und Strahlerelement voll zur Verfügung, so dass sich die Sende- und/oder Empfangsleistung gegenüber dem Stand der Technik nicht verschlechtert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind Grundplatte und Strahlerelement mittels wenigstens eines Abstandselementes zueinander angeordnet, so dass ein definierter Luftraum und somit eine definierte Sende- und/oder Empfangsleistung gewährleistet ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn eines oder mehrere Abstandselemente Grundplatte und Strahlerelement zumindest in der Betriebsposition voneinander beabstanden.
Wenn wenigstens ein oder aber mehrere Abstandselemente Grundplatte und Strahlerelemente galvanisch miteinander verbinden, erhält man ohne weitere Kontaktelemente eine planare, invertierte F-Antenne (PIFA). Ohne die galvanische Verbindung zwischen Grundplatte und Strahlerelement handelt es sich um eine sogenannte Patchantenne.
Die Handhabung eines erfindungsgemäßen Gerätes wird wesentlich verbessert, wenn ein Rückholmechanismus vorgesehen ist, mittels dessen die Antenne von ihrer Betriebsposition in ihre Lagerungsposition bewegbar ist. Dabei ist es üblich, dass der Rückholmechanismus eine Rückholfeder aufweist.
Besonders bevorzugt ist ein Gerät, bei welchem die Antenne in ihre Betriebsposition verschwenkbar ist, insbesondere, wenn die Antenne mittels einer Viertelkreisdrehung in ihre Betriebsposition verschwenkbar ist. Es ist jedoch denkbar, dass die Antenne in ihre Betriebsposition schiebbar ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Bewegung von Betriebsposition in Lagerungsposition bevorzugt parallel zur korrespondierenden Gehäuseteilausrichtung erfolgt.
Insbesondere bei kompakten Geräten, deren Oberfläche zur Anordnung von Funktionselementen wie Bildschirm, Anschlüssen oder Bedienelementen beispielsweise Tastatur oder berührungsempfindlichen Feldern genutzt wird, ist es von erheblichem Vorteil, wenn diese Funktionselemente zumindest in der Lagerungsposition der Antenne zugänglich sind. So ist insbesondere bei tragbaren Computern, PDA's und ähnlichen Geräten eine Bedienung möglich, auch wenn einen Senden und/oder Empfangen von Signalen und somit eine Bewegung der Antenne in ihre Betriebsposition nicht erfolgt.
Sofern es sich bei den Funktionselementen um Bedienelemente wie beispielsweise Bedientasten oder aber Anschlüsse wie beispielsweise Steckkontakte handelt, ist es sinnvoll, wenn Grundplatte und/oder Strahlerelement entsprechende Aussparungen aufweisen.
Insbesondere wenn es sich bei den Funktionselementen um Sichtelemente wie beispielsweise Anzeigen oder Bildschirme handelt, wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei der Grundplatte und/oder Strahlerelement zumindest in einem Funktionselemente des Gerätes überdeckenden Bereich elektrisch leitfähig und transparent ausgebildet sind.
Dazu kann Grundplatte und/oder Strahlerelement teilweise oder in Gänze als transparentes Material mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung ausgebildet sein, wobei es sich bei dem transparenten Material beispielsweise um eine metallisch bedampfte Kunststofffolie oder ein metallisch bedampftes Glas handelt.
Um die Sende- und/oder Empfangsleistung der Antenne in Abhängigkeit des Gerätestandortes zu optimieren, schlägt ein Ausführungsbeispiel vor, dass die Antenne in ihrer Betriebsposition frei im Raum ausrichtbar ist.
Die Antenne kann von der HF-Quelle beispielsweise über ein Schwenkgelenk und/oder eine Rückholfeder und/oder über Schleifkontakte gespeist werden.
Im übrigen lassen sich Erfindung und Vorteile am besten anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erklären. Es zeigen:
1 und 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Gerätes mit schwenkbarer Antenne,
3 eine Antenne gemäß 1 und 2 mit Darstellung eines Rückholmechanismus in Draufsicht,
4 eine Seitenansicht gemäß 3,
5 und 6 eine schematische Darstellung eines Gerätes mit schiebbarer Antenne,
7 ein erfindungsgemäßer tragbarer Computer mit Antenne in Lagerungsposition,
8 eine Darstellung gemäß 7 mit Antenne in Betriebsposition, In den Figuren ist ein erfindungsgemäßes Gerät insgesamt mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.
In den 1 bis 6 ist das Gerät nur schematisch dargestellt. Es kann sich um jede Art von Gerät handeln, insbesondere um mobile Geräte, welche zum Senden und/oder Empfangen von Kommunikationsdaten dienen. Der Begriff Gerät im Sinne der Anmeldung umfasst auch Zusatzkomponenten im Sinne von Erweiterungsmodulen wie beispielsweise Erweiterungskarten oder andere an ein Gerät anzuschließende Module.
Ein solches Gerät 10 weist ein Gehäuse 11 auf, wobei am Gerät 10 eine Antenne 12 beweglich gelagert ist.
Die Antenne 12 umfasst ein Strahlerelement 13 und eine Grundplatte 14, welche aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise einem Stanzteil einer Folie oder eines Bleches hergestellt sind.
Um Grundplatte 14 und Strahlerelement 13 zu schützen und eine gewisse Steifigkeit von Grundplatte 14 und Strahlerelement 13 sicher zu stellen, sind diese in den Ausführungsbeispielen innerhalb eines Aufnahmeelementes 15 angeordnet. Dabei sind Grundplatte 14 und Strahlerelement 13 bevorzugt in das Aufnahmeelement 15 eingebettet.
Um eine konstante Sende- und/oder Empfangsleistung der Antenne sicher zu stellen, sind Strahlerelement 13 und Grundplatte 14 mittels Abstandselementen definiert zueinander beabstandet. Hierzu ist wenigstens ein Abstandselement 16 erforderlich. Zur besseren Sichtbarkeit in den Zeichnungen steht das Abstandselement 16 über die Außenkontur des Gerätes hervor. Um eine glatte Außenkontur zu gewährleisten, kann das Abstandselement 16 jedoch in einer nicht dargestellten Aussparung des Gerätegehäuses angeordnet sein.
Wird eine planare, invertierte F-Antenne zum Senden und/oder Empfangen von Signalen genutzt, lässt sich die notwendige galvanische Verbindung zwischen Strahlerelement 13 und Grundplatte 14 sinnvollerweise auch mittels eines elektrisch leitenden Abstandselementes 16 herstellen.
Die 1 und 2 zeigen ein schematisch dargestelltes Gerät 10 mit einer schwenkbaren Antenne 12. In 1 befindet sich die Antenne 12 in ihrer Lagerungsposition, wohingegen sie in 2 mittels einer Viertelkreisdrehung in ihre Betriebsposition geschwenkt wurde. Der Pfeil 17 in 2 symbolisiert die Schwenkbewegung.
2 zeigt im Gehäuse 11 des Gerätes 10 oberseitig und unterseitig Vertiefungen 18 und 19, in denen Strahlerelement 13 und Grundplatte 14 in ihrer Lagerungsposition (dargestellt in 1) angeordnet sind. Bei entsprechender Ausgestaltung weist, wie aus 1 ersichtlich, das Gerätegehäuse 11 folglich eine vollkommen ebene Oberfläche auf. Wenn sich die Antenne 12 in ihrer Lagerungsposition befindet. Es existieren keinerlei vorstehende Kanten oder Ecken, so dass die Antenne 12 nicht versehentlich beim Gerätetransport aus ihrer Lagerungsposition heraus verschwenkt werden kann.
2 zeigt, dass Grundplatte 14 und Strahlerelement 13 neben dem Abstandselement 16 auch von dem Drehgelenk 20 zueinander beabstandet angeordnet sind. Darüber hinaus liegen Strahlerelement 13 und Grundplatte 14 in der Betriebsposition der Antenne 12 mit ihrem dem Gehäuse 11 des Gerätes 10 zugewandten Bereich noch auf dem Gehäuse 11 auf, was zur Stabilisierung und zur Einhaltung ihres Abstandes zueinander beiträgt.
Je nach Einsatz der Antenne 12 kann es sinnvoll sein, die Schwenkbewegung auf eine Viertelkreisdrehung durch einen geeigneten Anschlag zu begrenzen. Gemäß einer bevorzugten, jedoch nicht dargestellten Ausführungsform lässt sich die Antenne in ihrer Betriebsposition frei im Raum ausrichten. Das kann in den 1 und 2 beispielsweise realisiert werden, indem das Drehgelenk 20 mittels eines weiteren Gelenkes am Gehäuse 11 angeordnet ist.
In den 3 und 4 ist das in den 1 und 2 dargestellte Gerät 10 um eine Rückholfeder 21 eines nicht näher dargestellten Rückholmechanismus ergänzt. In 3 ist darüber hinaus dargestellt, dass die Antenne 12 über die Viertelkreisdrehung hinaus schwenkbar ist.
Die Verbindung zwischen Strahlerelement 13 und der nicht dargestellten HF-Quelle kann auf vielerlei Weise erfolgen. Um mit möglichst wenigen zusätzlichen Bauelementen auszukommen, bietet es sich jedoch an, am Gehäuse 11 Leiterbahnen 22 vorzusehen und diese mittels Schleifkontakten 23 des Strahlerelementes 13 zu kontaktieren (5, 6). Eine weitere Möglichkeit zur Kontaktierung bietet die Rückholfeder 21, welche einerseits mit der HF-Quelle und andererseits über einen Kontakt 24 des Strahlerelementes 13 die Verbindung herstellt. HF-Quelle und Strahlerele ment 13 können auch mittels des Drehgelenkes 20 miteinander verbunden werden.
In den 5 und 6 ist alternativ eine von der Lagerungsposition in die Betriebsposition schiebbare Antenne dargestellt. Pfeil 25 symbolisiert die Schieberichtung. Auch in 6 wird die Verbindung zwischen HF-Quelle und Strahlerelement 13 mittels Leiterbahnen 22 und Schleifkontakten 23 hergestellt.
In den 7 und 8 ist ein tragbarer Computer 26 dargestellt. Dieser Computer weist eine verschiebbare Antenne 12 ähnlich der schematischen Darstellung der 5 und 6 auf, welche sich in 7 in ihrer Lagerungsposition, in 8 hingegen in ihrer Betriebsposition befindet. Der Pfeil 25 in 8 symbolisiert die Schieberichtung.
Die Antenne 12 ist vorliegend in den Bildschirmrahmen integriert und in etwa L-förmig ausgebildet. Das Abstandselement 16 ist zwischen Strahlerelement 13 und Grundplatte 14 angeordnet und dem Gehäuse entsprechend als Teil der um den Bildschirm umlaufenden Seitenflächen der Bildschirmeinfassung ausgebildet.
Mit der gestrichelten Linie 27 ist eine Ausführungsform angedeutet, bei der die Antenne 12 nicht nur Teil der Bildschirmeinfassung 28 ist, sondern auch einen Teilbereich der Sichtflächen 29 des Bildschirmes abdeckt. Bei einer derart gestalteten Antenne 12 ist zumindest der die Sichtfläche 29 abdeckende Bereich des Strahlerelementes 13 aus einem elektrisch leitenden, transparenten Material hergestellt. Hierzu eignen sich beispielsweise metallisch bedampfte Kunststoffe, beispielsweise eine Folie oder Glas.
Je nach Position und Ausbildung der Antenne 12 können Aussparungen für bestimmte Funktionselemente beispielsweise Tasten 30 oder nicht dargestellte Anschlüsse innerhalb vom Strahlerelement 13 und/oder Grundplatte 14 vorgesehen sein.
Zusammengefasst besteht der Kern der Erfindung darin, den Zwischenraum der Antenne 12 in ihrer Lagerungsposition, also dann wenn das Gerät 10 keine Signale sendet und/oder empfängt und die Funktion der Antenne 12 daher nicht notwendig ist, zur Unterbringung zumindest eines Bereiches des jeweiligen Gerätes 10 zu nutzen. Hierdurch verringert sich das Bauvolumen der Antenne 12 in ihrer Lagerungsposition. Der für den Sende und/oder Empfangsbetrieb notwendige Luftraum zwischen Grundplatte 14 und Strahlerelement 13 und der daraus resultierende höhere Raumbedarf der Antenne 12 wird nur dann bereitgestellt bzw. beansprucht, wenn die Antenne 12 genutzt wird und in ihre Betriebsposition bewegt ist.

Claims

Gerät (10), wie tragbarer Computer, Mobilfunktelefon, persönlicher digitaler Assistent oder Datenkarte, zum Senden und/oder Empfangen von Signalen mittels einer flächig ausgebildeten mit einer HF-Quelle verbundenen Antenne (12), wie eine planare, invertierte F-Antenne (PIFA) oder Patch-Antenne, welche ein über einer Grundplatte (14) und zu dieser beabstandet gelagertes Strahlerelement (13) aufweist, wobei die Antenne (12) am Gerät (10) angeordnet und von einer Lagerungsposition in eine Betriebsposition bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) in ihrer Lagerungsposition wenigstens ein Gehäuseteil (11) des Gerätes (10) zumindest teilweise zwischen Grundplatte (14) und Strahlerelement (13) aufnimmt.
Gerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Grundplatte (14) und Strahlerelement (13) mittels wenigstens eines Abstandselementes (16) beabstandet zueinander angeordnet sind.
Gerät (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abstandselement (16) zumindest in der Betriebsposition der Antenne (12) die Grundplatte (14) und das Strahlerelement (13) voneinander beabstandet.
Gerät (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abstandselement (16) die Grundplatte (14) und das Strahlerelement (13) galvanisch miteinander verbindet.
Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückholmechanismus vorgesehen ist, mittels dessen die Antenne (12) von ihrer Betriebsposition in ihre Lagerungsposition bewegbar ist.
Gerät (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückholmechanismus eine Rückholfeder (21) aufweist.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) in ihre Betriebsposition verschwenkbar ist.
Gerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) in ihre Betriebsposition schiebbar ist.
Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (11) des Gerätes (10) zumindest eine Aussparung für die in ihrer Lagerungsposition befindliche Antenne (12) aufweist.
Gerät (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlerelement (13) und/oder die Grundplatte (14) derart gestaltet sind, dass zumindest in der Lagerungsposition der Antenne Funktionselemente (29, 30) des Gerätes wie Bildschirm (29), Anschlüsse oder Bedienelemente (30), zugänglich sind.
Gerät (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (14) und/oder das Strahlerelement (13) entsprechende Aussparungen aufweisen.
Gerät (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (14) und/oder das Strahlerelement (13) zumindest in einen die Funktionselemente (29, 30) des Gerätes überdeckenden Bereich elektrisch leitfähig und transparent ausgebildet sind.
Gerät (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (14) und/oder das Strahlerelement (13) als zumindest teilweise transparentes Material mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung ausgebildet ist.
Gerät (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Material eine metallisch bedampfte Kunststofffolie oder ein metallisch bedampftes Glas ist.
Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) in ihrer Betriebsposition frei im Raum ausrichtbar ist.
Gerät (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Quelle die Antenne (12) über ein Schwenkgelenk (20) speist.
Gerät (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Quelle die Antenne (12) über die Rückholfeder (21) speist.
Gerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Quelle die Antenne (12) über Schleifkontakte (22) speist.
Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (14) und/oder das Strahlerelement (13) in einem Aufnahmeelement (15) angeordnet sind.
Gerät (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlerelement (13) und die Grundplatte (14) von einem Schwenkgelenk (20) miteinander galvanisch verbunden sind.