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Die
Erfindung betrifft elektronische Geräte wie Personal Navigation
Devices und Multimediageräten,
die tragbar sind und die Antennen zum Senden und/oder Empfangen
hochfrequenter Signale aufweisen, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes
des Patentanspruches 1.
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Bei
solchen tragbaren elektronischen Geräten handelt es sich vorzugsweise
um Navigationsgeräte
für Fußgänger, Fahrrad-
oder Autofahrer (Personal Navigation Devices), mobile Multimediageräte, Multimediaplayer
sowie Notebooks, Mobiltelefone und PDAs (Personal Digital Assistance).
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Stand
der Technik bei solchen Geräten
ist zum Senden und/oder Empfangen hochfrequenter Signale eine Wurfantenne
oder eine Stabantenne in oder an einem solchen Gerät, die den
Nachteil hat, dass sie als zusätzliches
Element an dem Gerät
angeschlossen werden muss oder von diesem absteht und in die Umgebung
des Gerätes
hineinragt. Solche Geräte
weisen im Regelfall ein Gehäuse
auf, in dem eine entsprechende Elektronik zur Realisierung der Funktion
des Gehäuses
integriert ist und wobei weiterhin Bedienungs- und/oder Anzeigeelemente
vorhanden sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Gerät zu verbessern
und eine Antenne zum Senden und/oder Empfangen von hochfrequenten
Signalen in das Gehäuse
des elektronischen Gerätes
zu integrieren.
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Ein
besonderes Problem ist hierbei, dass die Höhe des flächigen Gerätes äußerst gering ist und oftmals
unter 5 cm, wenn nicht sogar unter 1 bis 2 cm liegt.
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Aufgrund
dieser geringen Bauhöhe
des elektronischen Gerätes
ist die effektive Antennenhöhe über einer
Bezugsebene (Grundfläche
oder Aufstellfläche
des Gerätes)
extrem gering, so dass eine sehr niederohmige, kapazitive Antenne
entsteht, wenn man sie gemäß dem Stand
der Technik in das Gerät integrieren
würde.
Signalpegel an solchen Antennen sind jedoch daraus resultierend
beim Senden und/oder Empfangen sehr niedrig und können zum Beispiel
nicht direkt an einen Empfänger,
der die Signale empfängt,
weitergeleitet werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
das Gehäuse
flach baut sowie die zumindest eine flächig mit einem Träger ausgebildete
Antenne in dem Gehäuse integriert
ist, wobei auf dem Träger
oder in direkter Nachbarschaft dazu ein Impedanzwandler angeordnet
ist, der über
eine elektrische Verbindung mit der Antenne kontaktiert ist, wobei
dem Impedanzwandler die von der Antenne empfangenen Signale zugeführt, dort
umgewandelt und an ein nachgeschaltetes Gerät weitergeleitet werden.
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Die
Erfindung löst
somit das Problem dadurch, dass das empfangene Antennensignal zunächst über einen
Impedanzwandler gewandelt und verstärkt wird. Der Impedanzwandler
hat in besonders vorteilhafter Weise eine geringe Eingangskapazität. Zur Sicherstellung
der minimalen Eingangskapazität
und zur Vermeidung von parasitären
Kapazitäten
zwischen der Antennenstruktur, die auf einem Träger, insbesondere einer Folie
oder einer Leiterplatte, aufgebracht und dieser Träger in dem
Gehäuse
des elektronischen Gerätes
angeordnet ist, und dem Impedanzwandler ist der Impedanzwandler
in unmittelbarer Nähe
der Antennenstruktur, vorzugsweise direkt auf dem Träger (Folie
oder Leiterplatte) angeordnet.
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Ein
Ausführungsbeispiel
kann vorzugsweise wie folgt realisiert sein:
Ein tragbares
elektronisches Gerät
weist ein Gehäuse
aus einem elektrisch nicht leitfähigen
Material auf, wobei innerhalb des Gehäuses zumindest eine Leiterplatte
mit elektronischen Bauteilen zur Realisierung der Funktion des elektronischen
Gerätes
angeordnet ist. Außerdem
weist das Gerät
Bedienungselemente und/oder Anzeigeelemente auf. Außerdem ist
eine Stromversorgung in dem Gerät
integriert oder eine externe Stromversorgung vorgesehen. Innerhalb
des Gerätes,
dessen Gehäuse
vorzugsweise aus zwei Teilen oder zwei Hälften oder mehreren Teilen
besteht, ist eine Antennenstruktur zum Empfangen und/oder Senden
hochfrequenter Signale angeordnet. Die auf die jeweiligen zu empfangenden (und/oder
zu sendenden) Dienste (Frequenzen) abgestimmte Antennenstruktur
ist auf oder in einem Träger
aufgebracht, wobei der Träger
einen Träger aus
einem flexiblen Material (Folie) oder einem starren Material (zum
Beispiel Leiterplatte) aufweist. Die auf dem Träger oder in dem Träger angeordneten elektrisch
leitfähigen
Strukturen können
beispielsweise aus einer leitfähigen
Paste aufgedruckt werden, insbesondere bei der Folie, oder beispielsweise
als Kupferbahnen auf der Leiterplatte ausgeführt sein. Auf dem Träger oder
in direkter Nachbarschaft über eine
entsprechende elektrische Verbindung befindet sich der Impedanzwandler,
welcher elektronische Bauteile aufweist, die untereinander ebenfalls
durch elektrisch leitfähige
Verbindungen miteinander verbunden sind. Dem Impedanzwandler werden
die von der Antennenstruktur zugeführten Signale zugeführt, dort
umgewandelt (ggfs. verstärkt)
und an ein nachgeschaltetes Gerät
weitergeleitet, damit die empfangenen, verstärkten und impedanzgewandelten
Signale dort weiterverarbeitet werden können. Diese Weiterleitung erfolgt
insbesondere über
ein Hochfrequenzkabel (Koaxialkabel), an dessen Ende ein entsprechender
Koaxial-Steckverbinder angeordnet ist und über diesen mit dem nachgeschalteten
Gerät der Impedanzwandler
verbunden wird.
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Die
Ausgestaltung des Trägers
und des darauf angeordneten Impedanzwandlers beziehungsweise des
Trägers
mit dem Impedanzwandler in direkter Nachbarschaft richtet sich nach
der Ausgestaltung des Gehäuses,
insbesondere eines Gehäuseteiles
des elektronischen Gerätes,
wobei der Träger vorzugsweise
die gleiche Kontur aufweist, wie die Innenkontur des Gehäuseteiles.
Eine Befestigung kann beispielsweise durch Verschraubung, Verclipsung, Verklebung
oder dergleichen erfolgen.
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Erfindungswesentliche Anwendungsbeispiele:
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- • In
moderner Navigationsgeräten
wird die Routenführung
durch den Einsatz des TMC Dienstes unterstützt. Der TMC Dienst wird von
vielen UKW Rundfunkstationen als Zusatzinformation übertragen.
Die Routenführung
wird mithilfe der Verkehrsinformationen des TMC Dienstes kontinuierlich
angepasst.
- • Flexible
Antennenstruktur auf Folie oder ähnlichem
Trägermaterial.
- • Zur
Integration in PNDs, vorzugsweise als Einlegeteil in die Kunststoffrückwand oder
als hinterspritzte Antennenfolien fest mit dem Kunststoffgehäuse verbunden.
- • Antennenstruktur
zum Empfangen von TMC Signalen mit aktivem Impedanzwandler.
- • Miniaturisierte
Antennenstruktur zum Empfang von UKW Sendern.
- • Im
Vergleich zur Wellenlänge
sehr kleine Antennenstruktur mit systembedingt sehr kleiner kapazitiver
Impedanz.
- • Impedanzwandler
mit extrem niedriger Eingangsimpedanz, aktiver rauscharmer Signalverstärkung und
anschließender
Anpassung an die Ausgangsimpedanz.
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Im
Folgenden ist die Anwendung einer Antenne, hier ausgebildet als
Antennenstruktur auf einer Trägerfolie,
in einem Personal Navigation Device, also einem mobilen tragbaren
Navigationsgerät,
gezeigt.
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Mit
der Bezugsziffer 1 ist, soweit im Einzelnen dargestellt,
eine Trägerfolie
bezeichnet, die aus einem flexiblen elektrisch nicht leitfähigen Kunststoffmaterial
besteht. Auf dieser Trägerfolie 1 ist
eine Antennenstruktur 2 aufgebracht, deren geometrische flächige Erstreckung
sich nach den zu empfangenden (und/oder zu sendenden) hochfrequenten
Signalen richtet. Die Randbereiche der Trägerfolie 1 richten
sich nach dem Einbauort in dem hier nicht dargestellten Gehäuse des
elektronischen Gerätes,
so dass zum Beispiel im Randbereich Einwuchtungen in der Trägerfolie 1 vorhanden
sind, in welche Streben des Gehäuses
zwecks dessen Verstärkung
hineinreichen können.
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Mit
der Bezugsziffer 3 ist ein Impedanzwandler gezeigt, wobei
dieser Impedanzwandler 3 gebildet ist von einer Leiterplatte
mit darauf befindlichen elektronischen Bauteilen, um die Funktion
der Impedanzwandlung zu realisieren. Eingangsseitig ist dieser Impedanzwandler 3 mit
dem Fußpunkt
der Antennenstruktur 2 verbunden, wobei er in bevorzugter Weise
ebenfalls auf der Trägerfolie 1,
gegebenenfalls aber auch daneben, angeordnet ist. Bei dem in der Figur
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Leiterplatte des Impedanzwandlers 3 auf Distanz
zu der Antennenstruktur 2 und über dieser schwebend angeordnet
und mechanisch in seiner Lage fixiert. Dies hat den Vorteil, dass
der Eingang des Impedanzwandlers 3 direkt mit dem Fußpunkt der
Antennenstruktur 2 über
das Befestigungselement (zum Beispiel eine Niete, eine Schraube,
eine Verclipsung, ein Steckverbinder oder dergleichen) verbunden
ist.
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist der Impedanzwandler 3 nicht
nur zur Impedanzwandlung ausgebildet, sondern er weist entsprechende elektronische
Bauteile auf seiner Leiterplatte auf, die auch eine Signalverstärkung und
gegebenenfalls ergänzend
oder alternativ dazu auch eine Signalbearbeitung vornehmen. So ist
es zum Beispiel denkbar, dass mittels des Impedanzwandlers 3 und
seiner auf der Leiterplatte befindlichen elektronischen Bauteile neben
der Impedanzwandlung auch eine Transformation der hochfrequenten
Signale schon an dieser Stelle in zwischenfrequente Signale erfolgt.
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Ausgangsseitig
weist der Impedanzwandler 3 einen Steckverbinder auf, der
in diesem Fall als Minikoaxialsteckverbinder ausgebildet ist. Über ein
Koaxialkabel 5, an dessen Enden sich zugehörige Steckverbinder,
insbesondere ebenfalls Minikoaxialsteckverbinder 6, 7 befinden,
erfolgt die Signalverbindung zwischen dem Impedanzwandler 3 und
den elektronischen Bauteilen (hier nicht dargestellt) auf einer
Leiterplatte 8 des elektronischen Gerätes, hier das mobile tragbare
Navigationsgerät.
Zwecks Signalübertragung
werden die Minikoaxialsteckverbinder 4, 6 an dem
Impedanzwandler 3 und die Minikoaxialsteckverbinder 6, 9 auf
der Leiterplatte 8 zusammengesteckt, so dass über diese
Verbindung und über
das Koaxialkabel 5 die von der Antennenstruktur 2 empfangenen
hochfrequenten Signale zwecks weiterer Verarbeitung an das Navigationsgerät weitergeleitet
werden können.
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Zur
Festlegung der Trägerfolie 1 in
dem hier nicht dargestellten Gehäuse
des tragbaren mobilen elektronischen Gerätes sind noch Öffnungen 10 in der
Trägerfolie 1 vorhanden,
mit der die Trägerfolie 1 zum
Beispiel auf Dome in der einen Gehäusehälfte aufgesteckt und in ihrer
Lage fixiert wird.
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Die
in der Figur eingezeichneten Bemaßungen (Länge der Trägerfolie ungefähr 115 mm
und Breite der Trägerfolie
etwa 65 mm) sind beispielhaft und können je nach Bauform des Gehäuses des
tragbaren elektronischen Gerätes
und/oder der geometrischen Ausgestaltung der Antennenstruktur 2 hinsichtlich
der Breite und/oder der Länge
nach oben oder unten abweichen.
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- 1
- Trägerfolie
- 2
- Antennenstruktur
- 3
- Impedanzwandler
- 4
- Minikoaxialsteckverbinder
- 5
- Koaxialkabel
- 6
- Minikoaxialsteckverbinder
- 7
- Minikoaxialsteckverbinder
- 8
- Leiterplatte
- 9
- Minikoaxialsteckverbinder
- 10 Öffnungen
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