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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für Aufnahme einer Leiterplatte nach dem Patentanspruch 1 und auf ein Elektrogerät nach dem Patentanspruch 9.
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Die
JP 2002-176308 A beschreibt ein Funkgerät für ein Fahrzeug mit einer Antenne, die in ein Gehäuse aus Kunstharz integriert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse für eine Leiterplatte und ein Elektrogerät gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Wird ein Gehäuse für eine Leiterplatte, die einen Antennenbereich aufweist, mit einer Antennenkavität ausgestattet, so kann der Antennenbereich außerhalb einer Außenwand des Gehäuses angeordnet werden und ein Zentralbereich der Leiterplatte kann innerhalb der Außenwände des Gehäuses angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise kann dadurch eine Abmessung des Gehäuses so gewählt sein, dass sich das Gehäuse über die gesamte Leiterplatte erstreckt, wobei der Antennenbereich aufgrund der Antennenkavität, die als eine Aussparung ausgeführt sein kann, dennoch außerhalb des Gehäuses angeordnet werden kann. Beispielsweise kann eine Deckfläche des Gehäuses, beispielsweise eine parallel zu der Leiterplatte angeordnete Oberfläche des Gehäuses, eine Abmessung aufweisen, die der Abmessung der gesamten Leiterplatte annähernd oder genau entspricht. Beispielsweise kann eine solche Deckfläche geringfügig größer als die Gesamtfläche der Leiterplatte sein. Dadurch können außerhalb des Antennenbereichs befindliche Bereiche der Leiterplatte innerhalb von Seitenwänden des Gehäuses angeordnet werden und der Antennenbereich kann von der Deckfläche überspannt werden.
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Mit anderen Worten kann das Gehäuse zurückversetzt beziehungsweise ausgespart werden, um einen Platz für eine oder mehrere Antennen auf einer Leiterplatte zu schaffen. Dabei kann die Leiterplatte, nachfolgend auch als Platine bezeichnet, kleiner oder gleich groß sein wie das Gehäuse und trotzdem aus dem Gehäuse ragen.
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Somit ist es bei einem Elektrogerät, um eine Abstrahlung nach außen zu realisieren, nicht erforderlich, Antennen als externe Komponenten aufzustecken oder Leiterplattenbereiche mit den Antennen außerhalb der maximalen Gehäuseabmaße zu positionieren. Das heißt, dass die Leiterplatte nicht partiell größer als die Gehäusegrundfläche ausgeführt werden muss und über diese herausragen muss. Somit kann die Leiterplatte gleichgroß oder kleiner als die Grundfläche des Gehäuses ausgeführt sein. Die Grundfläche kann dabei nicht die von dem Gehäuse umschlossene Fläche auf Höhe der Leiterplatte bezeichnen, sondern eine Deckfläche oder eine Projektionsfläche des Gehäuses auf die Leiterplattenebene bezeichnen. Die Projektionsfläche kann sich durch eine Parallelprojektion des Gehäuses auf die Leiterplattenebene ergeben. Dabei können die Projektionsstrahlen der Parallelprojektion senkrecht zur Leiterplattenebene verlaufen. Die Projektionsfläche kann sich somit aus der von dem Gehäuse umschlossenen Fläche auf Höhe der Leiterplatte und einer im Bereich der Antennenkavität bestehenden Überstandsfläche des Gehäuses über die Leiterplatte zusammensetzen. Die Projektionsfläche kann somit die am weitesten außen liegenden Begrenzungslinien des Gehäuses abbilden. Die Projektionsfläche kann der Fläche der Draufsicht oder Aufsicht einer Normalprojektion des Gehäuses entsprechen.
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Ein Gehäuse für eine Leiterplatte weist zumindest eine Antennenkavität für zumindest einen außerhalb des Gehäuses anzuordnenden randnahen Antennenbereichs der Leiterplatte auf, wobei eine Rückwand der Antennenkavität ausgebildet ist, um einen innerhalb des Gehäuses anzuordnenden Zentralbereich der Leiterplatte von dem Antennenbereich elektromagnetisch abzuschirmen.
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Das Gehäuse kann beispielsweise ein Gehäuse eines Autoradios, einer sogenannten Head Units, eines Navigationsgerätes, eines Funkgeräte oder eines Informationssystems eines Fahrzeugs darstellen. Das Gehäuse kann Außenabmessungen aufweisen, die auf einen vorbestimmten, beispielsweise normierten Einbauraum für das Gehäuse abgestimmt sind. Unter einem Gehäuse kann eine elektromagnetische Abschirmung verstanden werden. Das Gehäuse kann aus einem elektromagnetisch abschirmenden Material sein. Beispielsweise kann das Gehäuse aus Metall gefertigt sein. Das Gehäuse kann ein Stanzbiegeteil sein. Das Gehäuse kann eine oder mehrere Gehäuseöffnungen aufweisen, die dazu ausgebildet sind, beispielsweise von einem elektromagnetisch abschirmenden Deckel abgedeckt zu werden und/oder Bedienelemente und/oder Anschlüsse aufzunehmen. Eine Leiterplatte kann eine Platine sein. Die Leiterplatte kann eine elektrische Schaltung aufweisen. Die elektrische Schaltung kann in dem Zentralbereich der Leiterplatte angeordnet sein. Die Leiterplatte kann in dem Antennenbereich Leiterbahnen aufweisen, die dazu ausgebildet sind, eine Antennenfunktion bereitzustellen, beispielsweise durch eine Ausführung als Dipole. Das Gehäuse kann eine maximale Ausdehnung aufweisen, die größer oder gleich einer Grundfläche der Leiterplatte ist. Eine Antennenkavität kann eine Aussparung in dem Gehäuse sein. Somit kann sich ein Abschnitt des Gehäuses parallel zur Ebene der Leiterplatte über die Antennenkavität hinauserstrecken. Die Rückwand der Antennenkavität kann von einer äußeren Kante eines den Antennenbereich überragenden Abschnitts des Gehäuses bis zu einer Oberfläche der Leiterplatte verlaufen. Die Rückwand kann somit einen Überstand über den Antennenbereich bilden. Die Antennenkavität kann eine Aufnahmeeinrichtung für die Leiterplatte aufweisen. Im Antennenbereich kann die Leiterplatte für elektromagnetische Wellen durchlässig ausgeführt sein.
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Indem das Gehäuse aus Materialien gefertigt werden kann, welche abschirmende Eigenschaften aufweisen, kann Störstrahlung als Störquelle vermieden werden. Zusätzlich kann das Gehäuse als Schutz vor einer fremden Störquelle dienen. Das Gehäuse kann aus Stahlblech gefertigt sein. Als Beispiel sei hier ein DIN-Schacht-Gehäuse genannt. Ein als Abschirmgehäuse dienendes Gehäuse kann auch aus anderen Materialien bestehen, beispielsweise aus Kunststoff. Dabei kann abschirmendes Material im Kunststoff eingelagert werden, sodass die Abschirmfunktion gewährleistet ist.
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Unter Umständen ist es notwendig, störende Strahlung schon aus gesetzlichen Gründen zu vermeiden. Das betrifft insbesondere Strahlung die nach außen von einem elektronischen Gerät „gesendet“ wird, wie auch die Strahlung, die von außen kommt und so das Gerät wie z. B. ein Autoradio/Head Unit stört.
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Zum gezielten Senden von Strahlung, wie z. B. bei Bluetooth oder WLAN, sollen Bereiche auf der Leiterplatte, wo sich die entsprechenden Sendeantennen befinden, nicht vom Gehäuse abgeschirmt und/oder umschlossen werden. Dazu können diese Bereich innerhalb der Antennenkavität des Gehäuses angeordnet werden.
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Somit werden keine separaten Platinen für Antennenbereiche benötigt. Gemäß einer Ausführungsform ragen keine Platinenbereiche über äußere Begrenzungslinien des Gehäuses heraus. Dadurch kann viel Abfall aufgrund des geringen Plattenverschnitts vermieden werden. Der hier vorgestellte Ansatz ist kostengünstig und weist einen geringen Platzbedarf auf. Zusätzlich wird eine wesentlich geringere Anfälligkeit gegen mechanische Beschädigungen erreicht.
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Der Vorteil der hier vorgestellten Lösung liegt darin, dass die Platine nicht größer ist als das Gehäuse, in dem sie sich befindet, ohne das die erforderliche Abstrahlcharakteristik von Antennen beeinträchtigt wird und eine EMV-Dichtigkeit, also die elektromagnetische Verträglichkeit trotzdem gegeben ist. Dies wird ohne Zusatzteile, beispielsweise separate Abschirmbleche und/oder externe Antennen realisiert.
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Die Rückwand der Antennenkavität kann schräg zu der Leiterplatte ausgerichtet sein, wenn die Leiterplatte von dem Gehäuse aufgenommen ist. Die Rückwand kann unter einem Winkel zur Leiterplatte angeordnet sein. Die Rückwand kann an der Leiterplatte anliegen. Beispielsweise kann die Rückwand als Reflexionsfläche ausgebildet sein, um eine Abstrahlcharakteristik einer oder mehrerer innerhalb des Antennenbereichs angeordneter Antennen der Leiterplatte zu verbessern.
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Die Antennenkavität kann an einer Ecke des Gehäuses angeordnet sein, wobei die Rückwand schräg zu zumindest zwei Außenflächen des Gehäuses ausgerichtet ist. Die Rückwand kann eine Facette an dem Gehäuse sein. Durch eine Schräge zu zwei Außenflächen kann eine besonders große Abstrahlcharakteristik für den Antennenbereich erreicht werden. Das Gehäuse kann mehrere Antennenkavitäten an mehreren Ecken aufweisen, um in mehrere Richtungen abstrahlen zu können.
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Die Rückwand kann zumindest eine gemeinsame Biegekante mit zumindest einer Außenfläche des Gehäuses aufweisen. Die Rückwand kann um einen Winkel aus einer Ebene der Außenfläche herausgebogen sein. Durch ein Biegeverfahren kann das Gehäuse besonders kostengünstig hergestellt werden.
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Die Rückwand kann eine erste Teilfläche und zumindest eine zweite Teilfläche aufweisen, wobei ein Übergang von der ersten Teilfläche zu der zweiten Teilfläche elektromagnetisch abschirmend ausgeführt ist. Die erste Teilfläche und die zweite Teilfläche können zueinander einen Winkel aufweisen. Dann kann die Abstrahlcharakteristik der Antennenstruktur entweder gebündelt oder gestreut sein. Die erste und die zweite Teilfläche können in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Dann kann das Material für die Teilflächen beim Herstellungsprozess beispielsweise an unterschiedlichen Orten einer Blechtafel bereitgestellt werden und beim Biegeprozess zu der Rückwand zusammengefügt werden. Dadurch kann ein verringerter Verschnitt erreicht werden.
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Der Übergang kann verzahnt und alternativ oder ergänzend überlappend ausgeführt sein. Eine Verzahnung kann beispielsweise einem Mäander oder einer Zickzacklinie oder einer Rechtecklinie folgen. Bei der verzahnten Ausführung kann ein Spalt zwischen der ersten Teilfläche und der zweiten Teilfläche bestehen. Durch eine verzahnte Ausführung kann eine Spaltlänge des Übergangs auf eine vorgegebene Maximallänge begrenzt werden, um die Bedingungen zur Spaltdichtung für elektromagnetische Wellen zu erfüllen. Durch ein Überlappen können Schlitze vermieden werden und eine besonders gute Abschirmung erreicht werden.
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Die Antennenkavität kann zumindest eine Positioniereinrichtung für die Leiterplatte aufweisen. Eine Positioniereinrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere Anschlagflächen umfassen. Die Anschlagflächen können in verschiedenen Raumrichtungen wirken. Durch die Positioniereinrichtung kann der Antennenbereich relativ zu der Rückwand besonders präzise positioniert werden, um die Abstrahlcharakteristik zu verbessern.
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Das Gehäuse kann eine Aufnahmeeinrichtung zum Verrasten einer Rastnase einer Abdeckkappe zum Abdecken der Antennenkavität aufweisen. Die Aufnahmeeinrichtung kann im Bereich eines Übergangs zwischen der Außenfläche und der Rückwand angeordnet sein. Die Aufnahmeeinrichtung kann mehrere Rastpunkte für mehrere Rastnasen aufweisen. Eine Abdeckkappe kann aus einem elektromagnetisch transparenten Material sein. Die Abdeckkappe kann zum Schutz des Antennenbereichs der Leiterplatte ausgebildet sein.
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Eine Deckfläche des Gehäuses kann größer der Leiterplatte sein. Die Deckfläche kann eine Fläche einer der Leiterplatte gegenüberliegend angeordneten äußeren Wand des Gehäuses darstellen. Die Deckfläche kann sich parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Leiterplatte erstrecken. Die Deckfläche kann gleich einer Projektionsfläche des Gehäuses in einer Haupterstreckungsebene der Leiterplatte, also einer Fläche einer Aufsicht oder einer Draufsicht auf das Gehäuse sein. Die Leiterplatte kann so in dem Gehäuse angeordnet werden, dass sich die Leiterplatte nicht über die Projektionsfläche des Gehäuses hinaus erstreckt. Umlaufend um die Leiterplatte kann die Deckfläche des Gehäuses um eine Materialstärke einer Seitenwand des Gehäuses größer sein, als die Leiterplatte. Dadurch kann das Gehäuse beispielsweise in eine vorgegebene Aufnahme passen und die Leiterplatte kann durch überstehende Teile des Gehäuses geschützt werden.
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Ein Elektrogerät weist folgende Merkmale auf:
- ein Gehäuse gemäß dem hier vorgestellten Ansatz; und
- eine Leiterplatte mit einer Antennenstruktur in dem Antennenbereich, wobei der Zentralbereich der Leiterplatte in dem Gehäuse angeordnet ist und der Antennenbereich in der Antennenkavität angeordnet ist.
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Bei dem Elektrogerät kann es sich um ein Informationssystem, beispielsweise ein Radio handeln. Die Leiterplatte kann eine zum Betrieb des Elektrogeräts erforderliche elektrische Schaltung aufweisen. Die Antennenstruktur kann eine Funkschnittstelle des Elektrogeräts bilden. Beispielsweise können über die Antennenstruktur drahtlos Signale empfangen werden und zusätzlich oder alternativ drahtlos Signale ausgesendet werden. Beispielsweise können über die Antennenstruktur Signale zur Kommunikation zwischen dem Elektrogerät und einem sich in kurzer Distanz befindlichen, beispielsweise sich innerhalb einiger Meter befindlichem weiteren Gerät übertragen werden.
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Das Elektrogerät kann eine Abdeckkappe aus elektromagnetisch transparentem Material aufweisen, wobei die Abdeckkappe den Antennenraum und die Leiterplatte abdeckt und eine Kontur der Abdeckkappe eine Kontur eines Grundkörpers des Gehäuses fortführt. Eine Abdeckkappe kann ein Schutz vor mechanischer Beschädigung des freiliegenden Antennenbereichs sein.
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Das Elektrogerät kann ein weiteres Gehäuse aufweisen, das eine weitere Antennenkavität aufweist. Dabei kann die Leiterplatte zwischen dem Gehäuse und dem weiteren Gehäuse angeordnet sein und der Antennenbereich kann ferner in der weiteren Antennenkavität angeordnet sein. Dabei kann der Zentralbereich durch eine weitere Rückwand von dem Antennenbereich abgeschirmt sein. Die weitere Antennenkavität kann die Antennenkavität symmetrisch ergänzen. Dadurch kann die Richtcharakteristik verbessert werden. Die Leiterplatte kann mittig zwischen den Gehäuseteilen angeordnet sein. Die Leiterplatte kann in einer Ebene einer Trennfuge zwischen den Gehäusen angeordnet sein. Das Gehäuse und das weiter Gehäuse können identisch ausgeführt sein.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Elektrogerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Darstellung eines Elektrogeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts mit Abdeckkappen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine Detaildarstellung einer Antennenkavität gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 7 eine Draufsicht auf eine Rückwand mit einer Überlappung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 8 eine Draufsicht auf eine Rückwand mit einer Überlappung mit einem Verbindungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 9 eine Schnittdarstellung durch eine Rückwand mit einer Überlappung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 10 eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts mit zwei Gehäuseteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 11 eine Darstellung eines Elektrogeräts mit zwei Gehäuseteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 12 eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts mit zwei Gehäuseteilen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Elektrogerät 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Elektrogerät 100 weist ein Gehäuse 102 und eine Leiterplatte 104 auf. Das Gehäuse 102 besteht aus einem elektromagnetisch abschirmenden Material. Das Gehäuse 102 weist zumindest eine Antennenkavität 106 und eine Rückwand 108 der Antennenkavität 106 auf. Die Leiterplatte 104 weist eine Antennenstruktur 110 in einem randnahen Antennenbereich 112 und einen Zentralbereich 114 auf.
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Der Antennenbereich 112 der Leiterplatte 104 ist in der Antennenkavität 106 des Gehäuses 102 angeordnet. Der Zentralbereich 114 der Leiterplatte 104 ist in dem Gehäuse 102 angeordnet und durch die Rückwand 108 der Antennenkavität 106 von dem Antennenbereich 112 elektromagnetisch abgeschirmt. Der Zentralbereich 114 wird durch Seitenwände und eine Deckfläche des Gehäuses 102 vollständig abgeschlossen und somit gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen von außen abgeschirmt. Ebenso kann durch das Gehäuse 102 gewährleistet werden, dass von dem Zentralbereich 114 auf der Seite des Gehäuses abgestrahlte elektromagnetische Wellen durch das Gehäuse abgeschirmt werden.
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Eine Deckfläche des Gehäuses 102 ist parallel zu der Leiterplatte 104 ausgerichtet. Die Deckfläche entspricht einer Projektionsfläche des Gehäuses 102 in die Leiterplattenebene der Leiterplatte 104, also der Fläche der Aufsicht oder Draufsicht auf das Gehäuse 102. Die Deckfläche weist eine größere Ausdehnung als die Leiterplatte 104 auf. Damit wird die Leiterplatte 104 seitlich rundherum von dem Gehäuse 102 überragt und ist geschützt. Der Zentralbereich 114 der Leiterplatte 104 kann auf einer dem Gehäuse 102 abgewandten Seite mit einer elektromagnetischen Abschirmung ausgerüstet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die dem Gehäuse 102 abgewandte Seite der Leiterplatte vollständig oder abschnittsweise von einem in 1 nicht gezeigten unteren Deckel des Gehäuses überspannt sein.
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Aufgrund der Antennenkavität 106 erstreckt sich das Gehäuse 102 über den Antennenbereich 112 der Leiterplatte 104 hinweg. Das Gehäuse 102 weist somit einen Überstand über die der Antennenstruktur 110 auf. Die Antennenkavität 106 wirkt als Reflektor für die Antennenstruktur 110 und bewirkt ein gerichtetes Abstrahlverhalten der Antennenstruktur 110. Die Rückwand 108 kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Die Rückwand kann aus einem ersten Teilereich und einem zweiten Teilbereich bestehen, die zueinander senkrecht oder in einem anderen Winkel zueinander angeordnet sein können. Der Übergang zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich ist elektromagnetisch abschirmend ausgeführt.
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2 zeigt eine Darstellung eines Elektrogeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Elektrogerät 100 weist ein Gehäuse 102 ähnlich dem anhand von 1 dargestellten auf. Das Gehäuse 102 ist als Stanzbiegeteil ausgeführt. Das Gehäuse 102 weist einen Deckel 200 aus elektromagnetisch abschirmendem Material auf. Das Gehäuse 102 und der Deckel 200 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte 104 angeordnet. Der Deckel 200 ist als Stanzbiegeteil ausgeführt. Der Deckel 200 ist gleich groß wie die Deckfläche des Gehäuses 102 und kann die Leiterplatte seitlich umschließen. Damit kann der Deckel 200 im Bereich der Antennenkavität 106 einen dritten Teilbereich der Rückwand 108 der Antennenkavität 106 ausbilden. Der in 1 genannte erste Teilbereich und der zweite Teilbereich der Rückwand 108 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel zueinander in einem stumpfen Winkel angeordnet. Der erste Teilbereich der Rückwand 108 ist schräg zu der Leiterplatte ausgerichtet. Damit wird eine Abstrahlung 202 des Antennenbereichs 112 stärker gebündelt, als in 1. Das Gehäuse 102 weist an einer dem Deckel 200 zugewandten Kante zumindest einer Seitenwand 204 des Gehäuses 102 Verbindungsklipse 205 zum Verbinden des Gehäuses 102 mit dem Deckel 200 auf. Da der Deckel 200 die Leiterplatte umschließt, ist die Leiterplatte sehr gut vor Beschädigung geschützt.
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3 zeigt eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Elektrogerät 100 entspricht dem Elektrogerät in 2. Die Deckfläche 302 des Gehäuses 102 ist rechteckförmig ausgeführt. Die Antennenkavität 106 erstreckt sich entlang der Vorderkante des Elektrogeräts 100, hier entlang einer vollen Länge einer Seite der Leiterplatte 104. Damit weist die Antennenkavität 106 Platz für beispielsweise vier Antennenstrukturen 110 nebeneinander auf. Abweichend davon kann gemäß alternativen Ausführungsbeispielen auch Platz für mehr oder weniger als vier Antennenstrukturen 110 vorgesehen sein. Die Antennenstrukturen 110 sind in einer Ebene der Leiterplatte 104 in einer Linie angeordnet. Die zwei äußeren Antennenstrukturen 110 sind gegenüber den zwei mittleren Antennenstrukturen 110 um 45° nach außen verdreht ausgerichtet. Dadurch ergibt sich eine gefächerte Abstrahlcharakteristik, die aufgrund der schräg zur Leiterplatte 104 angeordneten Rückwand 108 eine Richtcharakteristik näherungsweise in einer Ebene der Leiterplatte 104 aufweist.
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Aus 3 ist deutlich ersichtlich, dass sich die Deckfläche 302 des Gehäuses 102 über den Antennenbereich der Leiterplatte 104 hinweg erstreckt und somit die Antennenstrukturen 110 überspannt. Somit sind die Antennenstrukturen 110 zwischen dem Deckel 200 und der Deckfläche 302 angeordnet.
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Mit anderen Worten zeigen die 2 und 3 ein Gehäuse 102 für integrierte Leiterplatten 104 mit Antennenstrukturen 110. Gezeigt ist ein metallisches Gehäuse 102, in dem eine Leiterplatte 104 integriert ist, bei der z. B. Kupferbahnen in bestimmten Platinenbereichen (Antennenbereiche 112) als Antennenstrukturen 110 wirken. Hier als Beispiel in einem Autoradiogehäuse. Dabei können die Bahnen, die als Antennenstrukturen 110 wirken, auch aus anderen Materialien wie z. B. Gold sein. In den 2 und 3 ist ein Gehäuseaufbau mit durchgängiger Abschirmung für Mehrfachantennen (hier als Beispiel 4-fach) gezeigt.
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4 zeigt eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Elektrogerät 100 weist wie in 3 ein Gehäuse 102, eine Leiterplatte 104 und einen Deckel 200 auf. Im Gegensatz zu 3 weist das Elektrogerät 100 eine erste Antennenkavität 106 und eine baugleiche zweite Antennenkavität 106 auf. Die Antennenkavitäten 106 sind um 90° gegeneinander verdreht ausgerichtet und an zwei benachbarten Ecken des Gehäuses 102 angeordnet. Die Rückwand 108 je einer Antennenkavität 106 ist als schräge Facette über die Ecke des Gehäuses 102 ausgeformt. Im Gegensatz zu 3 bildet der Deckel 200 nicht den dritten Teilbereich der Rückwand 108 aus, sondern ist im Bereich der Antennenkavitäten 106 je unter 45° abgeschrägt beziehungsweise abgeschnitten, wobei eine Größe der Abschrägung bzw. des Abschnitts der Größe der, die Rückwand 108 ausbildenden, Facette entspricht. Die Leiterplatte 104 bzw. Platine 104 mit Antennenstrukturen 110 ragt in die Antennenkavitäten 106 hinein. Damit ist je eine Antennenstruktur 110 so in der Antennenkavität 106 angeordnet, dass eine breite Richtcharakteristik der Abstrahlung 202 bzw. symbolische Darstellung der Abstrahlung von den Antennenstrukturen 110 erreicht wird. Die Leiterplatte 104 weist die gleiche Form auf, wie die Deckfläche des Gehäuses 102, ist jedoch umlaufend um eine Materialstärke des Gehäuses 102 kleiner als die Deckfläche. Damit steht die Leiterplatte 104 hinter einen Umriss des Gehäuses 102 zurück. Die Rückwände 108 weisen je einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich auf, wobei die Teilbereiche in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Die Teilbereiche resultieren aus dem Herstellungsverfahren als Stanzbiegeteil. Der erste Teilbereich ist an einer ersten Biegekante schräg zu einer ersten Seitenwand 204 des Gehäuses 102 gebogen, der zweite Teilbereich ist an einer zweiten Biegekante schräg zu einer zweiten Seitenwand 204 gebogen. Die Teilbereiche weisen zwischen sich einen Schlitz auf, der zum Abschirmen elektromagnetischer Wellen verzahnt ausgeführt ist. Im Bereich der Biegekanten sind Durchbrüche 400 im Gehäuse 102 angeordnet, die zum Verrasten einer Abdeckkappe für die Antennenkavität 106 vorgesehen sind. Ein Bildausschnitt 402 mit der Antennenkavität 106 ist im Detail in 6 gezeigt. Das Gehäuse 102 kann als Gehäuseoberteil beispielsweise aus Band 1 DIN 10152 DC01 ausgeführt sein. Der Deckel 200 kann als Unterdeckel beispielsweise aus Band 1 DIN 10152 DC01 ausgeführt sein.
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Alternativ zu der in 4 dargestellten Ausführungsform kann das Gehäuse 102 auch nur eine Antennenkavität 106 oder auch drei oder vier Antennenkavitäten 106 aufweisen.
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5 zeigt eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts 100 mit Abdeckkappen 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Elektrogerät 100 entspricht dem Elektrogerät in 4. Zusätzlich ist über der ersten Antennenkavität 106 eine erste Abdeckkappe 500 angebracht. Die Abdeckkappe 500 ist unter Verwendung der Durchbrüche 400 in den Seitenwänden 204 des Gehäuses 102 befestigt. Bei der zweiten Antennenkavität 106 ist eine zweite Abdeckkappe 500 in Befestigungsrichtung unterhalb der Antennenkavität 106 dargestellt. Die Abdeckkappen 500 aus Kunststoff als Schutz der Platinenecken bestehen aus einem für elektromagnetische Wellen transparenten Material. Eine Abdeckkappe 500 weist vier Rastnasen 502 auf, die dazu ausgebildet sind, in die Durchbrüche 400 im Bereich der Biegekanten der Antennenkavität 106 einzugreifen. Die Rastnasen 502 sind in der Befestigungsrichtung ausgerichtet und entlang einer Kante der Abdeckkappe 500 verteilt. Die Kante schließt mit dem Gehäuse 102 an den Biegekanten ab. Die Abdeckkappe 500 ergänzt das Gehäuse 102 und den Deckel 200 zu einem quaderförmigen Volumenkörper. Die Abdeckkappe 500 führt die Körperkanten des Gehäuses 102 und des Deckels 200 fort. Durch die Abdeckkappen 500 ist die Leiterplatte 104 in dem Antennenbereich 106 vor Beschädigung geschützt.
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6 zeigt eine Detaildarstellung einer Antennenkavität 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das dargestellte Detail ist der Bildausschnitt aus 4. Der Bildausschnitt zeigt einen Teilbereich des Gehäuses 102 und der Leiterplatte 104 sowie des Deckels 200. Bei der Herstellung ist das Gehäuse 102 aus einer ebenen Bahn Metallblech ausgestanzt worden. Dabei ist eine Kontur einer Abwicklung des Gehäuses 102 in einem Schritt des Stanzens ausgestanzt worden. Die Durchbrüche 400 können im gleichen Schritt gestanzt worden sein. Bei der Abwicklung sind alle Flächen des Gehäuses 102 an ihren Biegekanten verbunden in einer Ebene dargestellt worden. In einem anschließenden Schritt des Biegens sind die Seitenwände 204 des Gehäuses 102 entlang ihrer Biegekanten bzw. Abbiegung/Faltung aus der Ebene senkrecht aufgebogen worden. Die Teilbereiche der Rückwand 108 sind entlang ihrer Biegekanten zu den Seitenwänden 204 aus der Ebene der Seitenwände 204 schräg zu den Seitenwänden 204 gebogen worden. Die Seitenwände 204 treffen an einer Kante zusammen. An der Kante überlappt die eine Seitenwand 204 die andere Seitenwand 204. An der Ecke aus Deckfläche und den Seitenwänden ist fertigungsbedingt ein kleines Loch. Die Teilbereiche der Rückwand 108 sind nicht überlappend ausgeführt und weisen eine Verzahnung zur Vermeidung großer Schlitzlängen auf. Um eine vorbestimmte maximale Schlitzlänge einzuhalten, weist ein Schlitz 600 die Form eines rechtwinkligen Mäander auf. Die Rückwand 108 liegt auf der Leiterplatte 104 auf. Seitlich des Antennenbereichs 112 weist die Leiterplatte 104 je eine Nase 602 zum Positionieren der Leiterplatte 104 im Gehäuse 102 auf. Die Nasen 602 greifen als Anschläge in eine Positioniereinrichtung des Gehäuses 102. Der Deckel 200 weist eine in Richtung des Gehäuseinneren umgebogene Auflagekante auf, mit der der Deckel 200 an der Leiterplatte 104 und dem
Gehäuse anliegt. Im Antennenbereich 112 ist die Antennenstruktur durch eine symbolische Darstellung einer Antenne repräsentiert.
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7 zeigt eine Draufsicht auf eine Rückwand 108 mit einer Überlappung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 zeigt den Bildausschnitt von 6. Im Gegensatz dazu überlappen die Teilbereiche der Rückwand 108 einander, um elektromagnetisch abzuschirmen.
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8 zeigt eine Draufsicht auf eine Rückwand 108 mit einer Überlappung 700 mit einem Verbindungselement 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8 zeigt den Bildausschnitt von 7. Zusätzlich sind die Teilbereiche über ein Verbindungselement 800 mechanisch miteinander verbunden. Beispielsweise kann das Verbindungselement 800 ein Niet oder ein Schweißpunkt sein. Die Überlappung ist durch Nieten oder Schweißen verbunden.
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9 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Rückwand 108 mit einer Überlappung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Teilbereiche der Rückwand 108 sind aneinander anliegend angeordnet. Einer der Teilbereiche ist gekröpft in Richtung Innenraum des Gehäuses 102 ausgeführt, um eine Ebene der Vorderseite des einen Teilbereichs auf eine Ebene der Rückseite des anderen Teilbereichs zu verschieben. Durch die Kröpfung weist die Rückwand 108 eine Vorderseite in einer durchgehenden Ebene auf. Die Teilbereiche sind überlappend ausgeführt.
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10 zeigt eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts 100 mit zwei Gehäuseteilen 102, 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Gehäuseteile 102, 1002 entsprechen gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils dem in 3 gezeigten Gehäuse. Die Gehäuseteile 102, 1002 sind in der Ebene der Leiterplatte 104 gespiegelt angeordnet. Die Leiterplatte 104 ist mittig zwischen den Gehäuseteilen 102, 1002 angeordnet. Die Antennenkavitäten 106 ergänzen sich zu einem symmetrischen Reflektor für die Antennenstrukturen 110. Durch den Reflektor kann eine ausgeprägte Richtcharakteristik der Abstrahlung 202 erreicht werden. Der Reflektor und die Leiterplatte 104 sind durch die vorstehenden Gehäuseteile der Gehäuse 102, 1002 geschützt.
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11 zeigt eine Darstellung eines Elektrogeräts 100 mit zwei Gehäuseteilen 102, 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Elektrogerät 100 entspricht dabei dem Elektrogerät in 10. Die Richtcharakteristik der Abstrahlung 202 ist im Gegensatz zu dem Elektrogerät in 3 von dem Antennenbereich 112 nach unten und oben ausgeprägt.
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12 zeigt eine räumliche Darstellung eines Elektrogeräts 100 mit zwei Gehäuseteilen 102, 1002 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Gehäuseteile 102, 1002 entsprechen dabei dem Gehäuse in 4. Die Gehäuseteile 102, 1002 können zueinander spiegelbildlich oder identisch ausgeführt und in einer Ebene der Leiterplatte 104 gespiegelt angeordnet sein. Ein Gehäuseteil 102 ist ein Gehäuseoberteil, das andere Gehäuseteil 1002 ist ein Gehäuseunterteil. Die Leiterplatte 104 ist in einer mittigen Platinenlage mittig zwischen den Gehäuseteilen 102, 1002 angeordnet. Je zwei Antennenkavitäten 106 ergänzen sich zu einem symmetrischen Reflektor für je eine Antennenstruktur 110. Durch die Reflektoren kann eine ausgeprägte Richtcharakteristik der Abstrahlung 202 erreicht werden. Die Reflektoren und die Leiterplatte 104 sind durch überhängende Kanten der Gehäuseteile 102, 1002 geschützt.
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Anhand der 2 bis 12 werden im folgenden Ausführungsbeispiele von Gehäusevarianten gemäß einem zugrunde liegenden, immer gleichen Prinzip beschrieben. Die Leiterplatten oder Platinen 104 sind gemäß diesem Prinzip nicht größer als die Gehäuseabmaße. Die Richtcharakteristik der Abstrahlung 202 der Antennenstrukturen 110, die als Kupfer- oder Goldbahnen auf die Platine 104 gedruckt sind, ist nicht beeinträchtigt. Und eine EMV-Dichtigkeit nach innen und außen ist gewährleistet. Diese Prämissen werden ohne Zusatzteile erfüllt.
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Beispielsweise zeigt 4 ein Gehäuse 102 in Form einer Gehäusewanne, bei der die vorderen Ecken nach innen gefaltet oder gebogen sind. Aus der Biegung oder Faltung entstehen „freiliegende“ Platinenbereiche (Antennenbereiche 112), auf denen sich die Antennenstrukturen 110 befinden. Bei der Gestalt der Eckenausformung entstehen keine langen Schlitze 600, durch die elektromagnetische Wellen eindringen oder austreten können. Die zulässige Länge der Schlitze 600 steht in Abhängigkeit zu den auftretenden Frequenzen. Grundsätzlich gilt: Schlitze 600 werden vermieden oder so klein wie möglich gestaltet. Dies kann z. B. durch eine Verzahnung der beiden gefalteten/gebogenen Lappen erreichen, wie es in 6 gezeigt ist. Weitere konstruktive Möglichkeiten der Schlitzvermeidung bzw. Schlitzminimierung durch Überlappung sind in den 7 bis 9 zu sehen.
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Um ein „dichtes System“ zu haben, ist das Gehäuse 102 durch einen Gehäusedeckel 200 geschlossen. Die vorderen Ecken des Deckels 200 sind ebenfalls so geformt, dass auch auf dieser Leiterplattenseite Platinendreiecke (Antennenbereiche 112) entstehen. Um die „freien“ Antennenbereiche 112 gegen mechanische Einflüsse zu schützen oder als Schutz vor Verletzung, ist es sinnvoll diese in Form von Abdeckkappen 500 aus Kunststoff zu sichern, wie in 5 dargestellt.
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In 3 ist ein Gehäuse 102 dargestellt, bei dem, im Unterschied, zu dem in 4 gezeigten nicht nur die Ecken des Gehäuses 102 gefaltet oder gebogen sind, sondern der gesamte vordere Bereich 108. Somit ist die Leiterplatte 104 bei dieser Variante nicht nur an den Ecken dreiecksförmig frei, sondern über die komplette vordere Breite. Damit bietet diese Version die Option, nicht nur Antennenstrukturen 110 an den Ecken zu platzieren, sondern falls erforderlich mehrere über die volle Platinenbreite.
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Die 10, 11 und 12 zeigen mögliche Varianten der in den 2 bis 5 dargestellten Gehäuse 102. Form und Gestalt der Gehäuse 102 könnten beispielsweise von der Lage der Platine im Gehäuse, vom „Innenleben“ des Gehäuses 102 bzw. vom Anforderungsprofil allgemein beeinflusst werden. Gezeigt sind Gehäusebeispiele mit symmetrischem Gehäuseaufbau, also gleiches Gehäuseoberteil 102 und -unterteil 1002, die Platinenlage ist die Gehäusemitte. Grundsätzlich ist eine Vielzahl von Varianten möglich, solange die bereits beschriebenen Prämissen eingehalten werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz kann in der Massenproduktion angewendet werden, wo kostengünstige Lösungen für Gehäuse 102 gefordert sind, die eine hohe EMV-Dichtigkeit erfordern, wie z. B. bei Autoradios, Head Units, Navigationsgeräten, Funkgeräten, etc.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
