DE102015105610B3 - Frequency-selective mass structures - Google Patents
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Abstract
Es werden eine Vorrichtung zum drahtlosen Laden eines Mobilfunkgeräts (5) und zur Funkkopplung desselben, sowie ein fahrzeuggebundenes Lade- und Funkkopplungssystem mit einer Vorrichtung zum drahtlosen Laden eines Mobilfunkgeräts (5) und zu dessen Funkkopplung angegeben. Die Vorrichtung weist eine drahtlose Niederfrequenz-Ladeeinrichtung (1) und eine Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung (2) auf. Mit dem Ziel, die drahtlose Niederfrequenz-Ladeeinrichtung (1) und die Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung (2) auf möglichst einfache Weise kombinierbar auszuführen, sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, dass die Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung eine Hochfrequenz-Kopplungsstruktur (20) zur drahtlosen Kopplung eines Hochfrequenzsignals von oder zu dem Mobilfunkgerät sowie eine frequenzselektive Struktur (30) aufweist, wobei die frequenzselektive Struktur (30) zwischen der Niederfrequenz-Ladeeinrichtung und der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur (20) angeordnet ist, wobei die frequenzselektive Struktur (30) für die Niederfrequenz im Wesentlichen durchlässig ist und für die Hochfrequenz im Wesentlichen reflektierend ist. The invention relates to a device for wireless charging of a mobile radio device (5) and to the radio coupling thereof, as well as to a vehicle-mounted charging and radio-coupling system with a device for wireless charging of a mobile radio device (5) and to its radio coupling. The device comprises a wireless low-frequency charging device (1) and a high-frequency signal coupling device (2). With the aim of making the wireless low-frequency charging device (1) and the high-frequency signal coupling device (2) combinable in the simplest possible way, the solution according to the invention provides that the high-frequency signal coupling device is a high-frequency coupling structure (20) for the wireless coupling of a high-frequency signal from or to the mobile and a frequency selective structure (30), wherein the frequency selective structure (30) is disposed between the low frequency charger and the high frequency coupling structure (20), the low frequency frequency selective structure (30) being substantially transmissive is and is substantially reflective for the radio frequency.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Vorrichtung zum drahtlosen Laden eines Mobilfunkgeräts und zur Funkkopplung desselben. Weitere Ausführungsformen betreffen ein fahrzeuggebundenes Lade- und Funkkopplungssystem für ein Mobilfunkgerät. Embodiments of the present invention relate to a device for wireless charging of a mobile device and the radio coupling thereof. Further embodiments relate to a vehicle-mounted charging and radio-coupling system for a mobile radio device.
Technischer Hintergrund Technical background
Mobilfunkgeräte wie z. B. Mobiltelefone sind mit einer Vielzahl von Bauteilen mit vergleichsweise großem Energiebedarf ausgestattet. Im Zuge immer weiter steigender Anforderungen an die Leistungsfähigkeit geht insbesondere im Smartphone-Bereich die Tendenz zu leistungsfähigen Mikroprozessoren, hochauflösenden Displays und Funkmodulen, welche in einer Vielzahl von Frequenzbereichen unter Verwendung von verschiedenartigen Verbindungsprotokollen leistungsfähige und stabile Funkverbindungen aufrechterhalten müssen. Gleichzeitig wird an die Mobilfunkgeräte die Anforderung gestellt, möglichst handlich und portabel zu sein. Eine die Handlichkeit einschränkende Komponente ist beispielsweise der Akkumulator zur mobilen Energieversorgung. Mobile devices such. B. Mobile phones are equipped with a variety of components with relatively high energy requirements. In the course of ever-increasing demands on performance, there is a tendency in particular in the field of smartphones to powerful microprocessors, high-resolution displays and radio modules, which must maintain efficient and stable radio links in a variety of frequency ranges using various connection protocols. At the same time, the requirement is placed on the mobile devices to be as handy and portable as possible. A hand-limiting component is, for example, the accumulator for mobile power supply.
Ein Mobilfunkgerät, das einem typischen Nutzungsverhalten im Tagesablauf unterliegt, befindet sich häufig in Umgebungen, in welchen eine Ladeinfrastruktur zur Verfügung gestellt werden kann, z. B. an Bord eines Kraftfahrzeugs. Herkömmliche drahtlose Ladevorrichtungen sind als Ladeablage oder Ladeschale ausgebildet und ermöglichen eine einfache Anbindung des Mobilfunkgeräts zum Laden. A mobile device, which is subject to a typical usage behavior in the daily routine, is often in environments in which a charging infrastructure can be provided, for. B. on board a motor vehicle. Conventional wireless charging devices are designed as a charging station or charging cradle and allow easy connection of the mobile device for charging.
Im Einbau- bzw. Betriebszustand herkömmlicher drahtloser Ladevorrichtungen ist oberhalb von einer Ladeeinrichtung mit deren zugehöriger Ladestruktur eine Fläche ausgebildet, auf welcher das Mobilfunkgerät zum Durchführen eines Ladevorganges oder Teilladevorganges abgelegt werden kann. Die Ladestruktur ist z. B. eine Spule, und die Energieübertragung erfolgt für gewöhnlich über ein niederfrequentes Wechselfeld. In the installation or operating state of conventional wireless charging devices, a surface is formed above a charging device with its associated charging structure on which the mobile device can be stored for performing a charging or partial charging. The loading structure is z. B. a coil, and the energy transfer usually takes place via a low-frequency alternating field.
Um unnötige Verluste oder Schäden zu vermeiden, weisen herkömmliche drahtlose Ladevorrichtungen eine Einrichtung zum Erkennen von nicht-ladefähigen Objekten auf (englisch: foreign object detection device), welche detektieren, ob ein Fremdobjekt auf der Fläche abgelegt wurde, insbesondere ein metallisches Fremdobjekt. In diesem Fall wird die Energieübertragung unterbunden. In order to avoid unnecessary losses or damage, conventional wireless charging devices have a device for detecting non-loadable objects (English: foreign object detection device), which detect whether a foreign object has been deposited on the surface, in particular a metallic foreign object. In this case, the energy transfer is prevented.
Auch während eines drahtlosen Ladevorgangs ist eine stabile Funkverbindung zwischen dem zu ladenden Mobilfunkgerät und einer Gegenstelle wünschenswert. Insbesondere im Bereich der Smartphones geht die Nutzererwartung hin zu einer stets unterbrechungsfreien Verbindung („always-on“). Unter einer Vielzahl von Bedingungen ist die Abstrahlung eines Hochfrequenzsignals von den im oder am Mobilfunkgerät befindlichen Antennen eingeschränkt. Dies kann z. B. bei der Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug der Fall sein, welches durch seine großflächigen Metallstrukturen dämpfend auf das Hochfrequenzfeld bzw. die abzustrahlende oder zu empfangende elektromagnetische Welle wirkt. Even during a wireless charging process, a stable radio connection between the mobile device to be loaded and a remote station is desirable. In the area of smartphones in particular, user expectations are becoming ever more uninterrupted ("always-on"). Under a variety of conditions, the radiation of a high-frequency signal is limited by the antennas located in or on the mobile device. This can be z. B. when used in a vehicle, in particular motor vehicle be the case, which acts by its large-area metal structures damping the high-frequency field or the radiated or to be received electromagnetic wave.
Es können drahtgebundene Verbindungseinrichtungen für das Hochfrequenzsignal zum Einsatz kommen, welche jedoch unpraktisch und schwierig zu handhaben sind. Eine Kopplungsstruktur zur drahtlosen Ankopplung des Hochfrequenzsignals von bzw. zu dem Mobilfunkgerät weist insbesondere dann, wenn sie kompakt ausgebildet sein soll, eine homogene Massefläche in definiertem Abstand auf. Wired high frequency signal connectors may be used, but these are impractical and difficult to handle. A coupling structure for the wireless coupling of the high-frequency signal from or to the mobile device, in particular if it is to be compact, has a homogeneous ground surface at a defined distance.
Um gleichzeitig den Akkumulator des Mobilfunkgeräts drahtlos zu laden und ein Hochfrequenzsignal von bzw. zu dem Mobilfunksystem drahtlos anzukoppeln, können eine geeignete Niederfrequenz-Ladeeinrichtung und eine geeignete Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung zusammen vorgesehen werden. In der oben beschriebenen homogenen Massefläche der Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung werden jedoch durch die Niederfrequenz-Ladeeinrichtung große Verluste erzeugt, beispielsweise in Form von Wirbelströmen. Die Einrichtung zum Erkennen von nicht-ladefähigen Objekten wird die Massefläche als Fremdkörper erkennen und einen Ladevorgang nicht initiieren bzw. unterbrechen. In order to simultaneously charge the accumulator of the mobile device wirelessly and wirelessly couple a high-frequency signal from or to the mobile radio system, a suitable low-frequency charging device and a suitable high-frequency signal coupling device may be provided together. However, in the above-described homogeneous ground plane of the high-frequency signal coupling device, large losses are generated by the low-frequency charger, for example, in the form of eddy currents. The device for detecting non-chargeable objects will recognize the ground surface as a foreign object and not initiate or interrupt a charging process.
Es besteht daher ein Bedarf nach einer möglichst einfachen Kombinierbarkeit von drahtlosen Ladeeinrichtungen und drahtlosen Hochfrequenz-Kopplungseinrichtungen. There is therefore a need for the simplest possible combinability of wireless charging devices and wireless high-frequency coupling devices.
Zusammenfassung Summary
Im Hinblick auf die oben erläuterten Gegebenheiten wird eine Vorrichtung zum drahtlosen Laden eines Mobilfunkgeräts und zur Funkkopplung desselben gemäß Anspruch 1 angegeben. In view of the circumstances explained above, a device for wireless charging of a mobile device and the radio coupling thereof according to
Außerdem wird ein fahrzeuggebundenes Lade- und Funkkopplungssystem für ein Mobilfunkgerät gemäß Anspruch 9 angegeben. In addition, a vehicle-mounted charging and Funkkopplungssystem for a mobile device according to claim 9 is given.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung zum drahtlosen Laden eines Mobilfunkgeräts und zur Funkkopplung desselben angegeben. Die Vorrichtung weist eine drahtlose Niederfrequenz-Ladeeinrichtung und eine Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung auf. Die Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung weist ihrerseits eine Hochfrequenz-Kopplungsstruktur zur drahtlosen Kopplung eines Hochfrequenzsignals von oder zu dem Mobilfunkgerät auf. Des Weiteren weist die Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung eine frequenzselektive Struktur auf, die zwischen der Niederfrequenz-Ladeeinrichtung und der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur angeordnet ist. Die frequenzselektive Struktur ist für die Niederfrequenz im Wesentlichen durchlässig und für die Hochfrequenz im Wesentlichen reflektierend. Die frequenzselektive Struktur ist zumindest bereichsweise als Gitterstruktur ausgebildet.According to one embodiment, an apparatus for wireless charging of a mobile device and the radio coupling thereof is specified. The device comprises a low frequency wireless charging device and a high frequency signal coupling device. The high-frequency Signal coupling device in turn has a high-frequency coupling structure for wireless coupling of a high-frequency signal from or to the mobile device. Furthermore, the high-frequency signal coupling device has a frequency-selective structure which is arranged between the low-frequency charging device and the high-frequency coupling structure. The frequency selective structure is substantially transparent to the low frequency and substantially reflective to the high frequency. The frequency-selective structure is at least partially formed as a lattice structure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein fahrzeuggebundenes Lade- und Funkkopplungssystem für ein Mobilfunkgerät angegeben. Das Lade- und Funkkopplungssystem weist die Vorrichtung zum drahtlosen Laden eines Mobilfunkgeräts und zu dessen Funkkopplung nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen auf, die bei dieser Ausführungsform als Lade- und Kopplungsablage ausgebildet ist. Die Lade- und Kopplungsablage ist bei dieser Ausführungsform im Fahrzeuginneren anordenbar. Die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur weist eine Verbindung zu einer externen Fahrzeugantenne auf.According to another embodiment, a vehicle-mounted charging and radio coupling system for a mobile device is specified. The charging and radio coupling system comprises the device for wireless charging of a mobile device and its radio coupling according to one of the embodiments described herein, which is formed in this embodiment as a loading and docking tray. The loading and docking tray can be arranged in the vehicle interior in this embodiment. The high-frequency coupling structure has a connection to an external vehicle antenna.
Vorteilhafte Weiterbildungen, Merkmale und Details von Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung angegeben.Advantageous developments, features and details of embodiments are given in the dependent claims, the drawings and the description.
In dieser Beschreibung werden die Begriffe „Niederfrequenz“ (abgekürzt: NF) und „Hochfrequenz“ (abgekürzt: HF) in einer für die Elektrotechnik allgemein üblichen Form verwendet. In this description, the terms "low frequency" (abbreviated to NF) and "high frequency" (abbreviated to RF) are used in a form commonly used in electrical engineering.
Hierin beschriebene NF-Signale, die für die drahtlose Ladetechnik zum Einsatz kommen, weisen im Allgemeinen Frequenzen im Längstwellen- oder Langwellenbereich auf. Der magnetische Feldanteil der NF-Signale überwiegt in Bezug auf die hierin betrachteten Entfernungen stark. Beispielsweise liegen die Frequenzen der NF-Signale im Bereich zwischen einigen zehn und einigen hundert Kilohertz. Typischerweise erfolgt eine Energieübertragung von der Niederfrequenz-Ladeeinrichtung zu einem zu ladenden Mobilfunkgerät induktiv. Low-frequency signals used for wireless charging technology described herein generally have frequencies in the long-wave or long-wave range. The magnetic field component of the LF signals greatly outweighs the distances considered herein. For example, the frequencies of the LF signals are in the range between a few tens and a few hundred kilohertz. Typically, energy is transmitted inductively from the low-frequency charger to a mobile device to be charged.
Hierin beschriebene HF-Signale kommen für Funkverbindungen zum Einsatz, typischerweise für Mobilfunkverbindungen verschiedener Standards wie beispielsweise GSM, UMTS oder LTE. Beispielsweise liegen die Frequenzen der HF-Signale im Bereich von einigen hundert Megahertz bis einigen Gigahertz. RF signals described herein are used for radio links, typically for cellular connections of various standards such as GSM, UMTS or LTE. For example, the frequencies of the RF signals are in the range of a few hundred megahertz to a few gigahertz.
Die Frequenzen der HF-Signale können zum Beispiel im GSM 900-Band (P-GSM, E-GSM, R-GSM) oder im GSM 1800-Band (DCS 1800) liegen. Die Frequenzen der HF-Signale können beispielsweise auch im UMTS 2100-Band (Band I) liegen. Die Frequenzen der HF-Signale können beispielsweise auch im 2,6 GHz-LTE-Band (E-UTRA 7) oder im 800 MHz-LTE-Band (E-UTRA 20) liegen. The frequencies of the RF signals may, for example, be in the GSM 900 band (P-GSM, E-GSM, R-GSM) or in the GSM 1800 band (DCS 1800). The frequencies of the RF signals can also be in the UMTS 2100 band (band I), for example. The frequencies of the RF signals can also be in the 2.6 GHz LTE band (E-UTRA 7) or in the 800 MHz LTE band (E-UTRA 20), for example.
Die Frequenzbereiche der hierin beschriebenen NF-Signale und der hierin beschriebenen HF-Signale überschneiden sich im Allgemeinen also nicht. Typischerweise sind die NF-Frequenzbereiche und die HF-Frequenzbereiche um mindestens einen Faktor 1000 voneinander beabstandet. The frequency ranges of the LF signals described herein and the RF signals described herein therefore generally do not overlap. Typically, the LF frequency ranges and the RF frequency ranges are spaced apart by at least a factor of 1000.
Bei Ausführungsformen weist das Niederfrequenzsignal aus der Niederfrequenz-Ladeeinrichtung Frequenzanteile aus einem ersten Frequenzbereich auf, und das Hochfrequenzsignal von und zu der Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung weist Frequenzanteile aus einem zweiten Frequenzbereich auf. Das Hochfrequenzsignal ist typischerweise ein moduliertes Signal, das um eine Mittenfrequenz eine gewisse Bandbreite belegt. Der zweite Frequenzbereich umfasst die Bandbreite bezogen auf die Mittenfrequenz, d. h. die Mittenfrequenz des zweiten Frequenzbereichs ist die Mittenfrequenz des Hochfrequenzsignals. Der zweite Frequenzbereich ist höher als der erste Frequenzbereich und typischerweise ohne Überlappungen mit diesem. In embodiments, the low frequency signal from the low frequency charging device has frequency components from a first frequency range, and the high frequency signal from and to the high frequency signal coupling device has frequency components from a second frequency range. The high frequency signal is typically a modulated signal occupying some bandwidth around a center frequency. The second frequency range includes the bandwidth with respect to the center frequency, i. H. the center frequency of the second frequency range is the center frequency of the high frequency signal. The second frequency range is higher than the first frequency range and typically without overlaps with it.
In dieser Beschreibung ist der Begriff „fahrzeuggebunden“ so zu verstehen, dass sich das so bezeichnete Lade- und Funkkopplungssystem in einem Fahrzeug verwenden lässt, beispielsweise in einem Fahrzeug einbauen lässt. Der Betrieb des Lade- und Funkkopplungssystems verläuft dann unter Verwendung von Fahrzeugstrukturen, insbesondere Halte- und Befestigungsstrukturen, Einrichtungen zur Energieversorgung oder am Fahrzeug vorgesehenen Leitungen, Antennen und dergleichen. Mit „fahrzeuggebunden“ ist nicht notwendigerweise gemeint, dass das so bezeichnete Lade- und Funkkopplungssystem fest und nicht-entfernbar mit dem Fahrzeug verbunden ist. Das fahrzeuggebundene Lade- und Funkkopplungssystem kann aber fest mit dem Fahrzeug verbunden sein. Auch ist es nicht notwendigerweise in das Fahrzeug integriert, kann aber durchaus in das Fahrzeug integriert sein. In this description, the term "vehicle-bound" is to be understood as meaning that the so-called charging and radio-coupling system can be used in a vehicle, for example, installed in a vehicle. The operation of the charging and radio-coupling system then proceeds using vehicle structures, in particular holding and fastening structures, devices for supplying energy or lines provided on the vehicle, antennas and the like. By "vehicle-bound" is not necessarily meant that the so-called charging and radio-coupling system is firmly and non-removably connected to the vehicle. However, the vehicle-mounted charging and radio coupling system can be firmly connected to the vehicle. Also, it is not necessarily integrated into the vehicle, but may well be integrated into the vehicle.
Für die drahtlose Ladefunktion des Mobilfunkgeräts können standardisierte Verfahren zum Einsatz kommen. Die Niederfrequenz-Ladeeinrichtung kann mit einer Vielzahl von Mobilfunkgeräten unterschiedlichen Typs kompatibel sein. Dahingegen kommen möglicherweise in verschiedenen Mobilfunkgerätetypen verschiedenartige Antennenstrukturen für die HF-Kommunikation zum Einsatz, d. h. die Antennenstrukturen eines Mobilfunkgerätetyps können sich von denjenigen in anderen Mobilfunkgerätetypen unterscheiden. Während der Entwurfsphase wird daher das entsprechende HF-Abstrahlverhalten des jeweiligen Mobilfunkgeräts berücksichtigt, an welches die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur angepasst werden soll. Beispielsweise wird die Geometrie der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur, die relative Lage, die Form usw. an das jeweilige Mobilfunkgerät angepasst. For the wireless charging function of the mobile device standardized methods can be used. The low frequency charger may be compatible with a variety of mobile phones of different types. On the other hand, various types of antenna structures for HF communication may be used in different mobile device types, ie the antenna structures of a mobile device type may differ from those in other mobile device types. During the design phase, therefore, the corresponding RF radiation behavior of the respective mobile device is taken into account which the high-frequency coupling structure is to be adapted. For example, the geometry of the high-frequency coupling structure, the relative position, the shape, etc. adapted to the respective mobile device.
Es kann die gleiche frequenzselektive Struktur für verschiedene Hochfrequenz-Kopplungsstrukturen verwendet werden, insbesondere für verschiedene Geometrien von Hochfrequenz-Kopplungsstrukturen. Die frequenzselektive Struktur und/oder die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur können in Streifenleitungstechnik auf bzw. in einer Leiterplatte ausgebildet sein. Die frequenzselektive Struktur kann näherungsweise als Groundplane wirken. Der Begriff „Groundplane“ ist hierbei nicht notwendigerweise so zu verstehen, dass eine exakte Ebene ausgebildet wird. Die Groundplane bzw. die näherungsweise als Groundplane wirkende frequenzselektive Struktur stellt eine Spiegelebene (eine näherungsweise Spiegelstruktur endlicher Ausdehnung) für die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur dar. Bei Ausführungsformen ist die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur als Antennenstruktur ausgebildet, insbesondere als planare invertierte F-Antenne. Die Groundplane wirkt z. B. als elektrisches HF-Gegengewicht für den beispielhaften Fall, dass die Antennenstruktur als Viertelwellenstrahler ausgebildet ist. The same frequency-selective structure can be used for different high-frequency coupling structures, in particular for different geometries of high-frequency coupling structures. The frequency-selective structure and / or the high-frequency coupling structure may be formed in stripline technology on or in a printed circuit board. The frequency-selective structure can act approximately as a ground plane. The term "ground plane" here is not necessarily to be understood as an exact plane is formed. The ground plane or the frequency-selective structure acting approximately as a ground plane represents a mirror plane (an approximately mirror structure of finite extent) for the radio-frequency coupling structure. In embodiments, the radio-frequency coupling structure is designed as an antenna structure, in particular as a planar inverted-F antenna. The ground plane acts z. B. as electrical RF counterweight for the exemplary case that the antenna structure is designed as a quarter-wave radiator.
Bei Ausführungsformen ist die Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung modular ausgebildet, so dass die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur austauschbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist bei Ausführungsformen die Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung modular ausgebildet, so dass die frequenzselektive Struktur austauschbar ist. Unter Beibehaltung der Niederfrequenz-Ladeeinrichtung kann bei Ausführungsformen ein modularer Aufbau die Austauschbarkeit der HF-Komponenten der Vorrichtung erleichtern. Eine einfache Austauschbarkeit ergibt sich typischerweise auch bei der Umrüstung von einer Vorrichtung zum drahtlosen Laden und zur Funkkopplung von der Kompatibilität mit einem Mobilfunkgerät zur Kompatibilität mit einem anderen Mobilfunkgerät. In embodiments, the high frequency signal coupling device is modular, such that the high frequency coupling structure is replaceable. Alternatively or additionally, in embodiments, the high-frequency signal coupling device is modular, so that the frequency-selective structure is exchangeable. While maintaining the low frequency charger, in embodiments, a modular design can facilitate the interchangeability of the RF components of the device. Simple interchangeability also typically results from the retrofitting of a wireless charging and wireless coupling device to compatibility with a mobile device for compatibility with another mobile device.
Bei Ausführungsformen weist die Niederfrequenz-Ladeeinrichtung eine flächige Ladestruktur zur Niederfrequenz-Energieübertragung auf. Typischerweise ist die flächige Ladestruktur eine flächige Spulenstruktur. Bei Ausführungsformen ist die flächige Ladestruktur eine als Streifenleitung ausgebildete flächige Spulenstruktur. In embodiments, the low-frequency charging device has a planar charging structure for low-frequency energy transmission. Typically, the planar charging structure is a flat coil structure. In embodiments, the flat charging structure is formed as a strip line flat coil structure.
Bei Ausführungsformen sind die frequenzselektive Struktur und die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur in oder auf ein- und derselben Leiterplatte ausgebildet. Typischerweise sind die frequenzselektive Struktur und die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur in unterschiedlichen Ebenen ausgebildet, bevorzugt in oder auf unterschiedlichen Leiterplattenebenen ein- und derselben Leiterplatte. Die jeweilige Leiterplattenebene kann eine auf der Oberfläche der Leiterplatte verlaufende Ebene sein. Sie kann aber auch eine innerhalb der Leiterplatte verlaufende Ebene sein, insbesondere bei Verwendung einer mehrlagigen Leiterplatte. Verbindungen können als Leiterplatten-Durchführungen (Vias) ausgebildet sein. In embodiments, the frequency-selective structure and the high-frequency coupling structure are formed in or on one and the same circuit board. Typically, the frequency-selective structure and the high-frequency coupling structure are formed in different planes, preferably in or on different circuit board levels of the same printed circuit board. The respective circuit board plane may be a plane running on the surface of the circuit board. But it can also be a running within the circuit board level, especially when using a multilayer printed circuit board. Connections can be designed as printed circuit board feedthroughs (vias).
Insbesondere dann, wenn die frequenzselektive Struktur und die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur in Streifenleitungstechnik ausgebildet sind, bietet sich eine derartige Kombination von frequenzselektiver Struktur und Hochfrequenz-Kopplungsstruktur in oder auf ein- und derselben Leiterplatte an. Eine derartige Kombination kann aber auch vorgesehen werden, wenn die frequenzselektive Struktur und die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur nicht in Streifenleitungstechnik ausgebildet sind. Es kann sich eine verbesserte Modularität oder Austauschbarkeit ergeben. In particular, when the frequency-selective structure and the high-frequency coupling structure are formed in stripline technology, such a combination of frequency-selective structure and high-frequency coupling structure in or on one and the same circuit board offers. However, such a combination can also be provided if the frequency-selective structure and the high-frequency coupling structure are not formed in stripline technology. It may result in improved modularity or interchangeability.
Bei Ausführungsformen ist die frequenzselektive Struktur in mehreren Ebenen ausgebildet. Die frequenzselektive Struktur ist typischerweise in oder auf unterschiedlichen Leiterplattenebenen ein- und derselben Leiterplatte ausgebildet. Auf ähnliche Weise kann auch die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur in mehreren Ebenen ausgebildet sein, typischerweise in oder auf unterschiedlichen Leiterplattenebenen ein- und derselben Leiterplatte. Es kann sich eine Vereinfachung bei der Herstellung der frequenzselektiven Struktur bzw. der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur ergeben, insbesondere bei der Herstellung einer vergleichsweise feinen frequenzselektiven Struktur bzw. Hochfrequenz-Kopplungsstruktur unter Verwendung eines Belichtungs- und Ätzvorganges oder dergleichen. In embodiments, the frequency selective structure is formed in multiple levels. The frequency-selective structure is typically formed in or on different circuit board levels of one and the same circuit board. Similarly, the high frequency coupling structure may also be formed in multiple levels, typically in or on different board levels of the same circuit board. There may be a simplification in the production of the frequency-selective structure or the high-frequency coupling structure, in particular in the production of a comparatively fine frequency-selective structure or high-frequency coupling structure using an exposure and etching process or the like.
Bei Ausführungsformen ist die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur mit einem elektromagnetischen Strahler verbindbar oder verbunden. Typischerweise ist der elektromagnetische Strahler eine Antenne, insbesondere eine externe Antenne wie z. B. eine externe Fahrzeugantenne. Die Verbindbarkeit oder die Verbindung sind unabhängig davon gegeben, ob die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur selbst als Antennenstruktur oder als Leitungsresonator wirkt, wie unten noch näher beschrieben. Die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur dient der HF-Kopplung zu dem zu ladenden Mobilfunkgerät in unmittelbarer Nähe zu der Vorrichtung, während die Verbindbarkeit oder die Verbindung zu dem elektromagnetischen Strahler typischerweise nach extern in Bezug auf die Umgebung oder das elektromagnetische Nahfeld der Vorrichtung erfolgt, d. h. bei einer Anordnung der Vorrichtung in einem Fahrzeug z. B. zu einer externen Fahrzeugantenne. In embodiments, the high frequency coupling structure is connectable or connected to an electromagnetic radiator. Typically, the electromagnetic radiator is an antenna, in particular an external antenna such. B. an external vehicle antenna. The connectivity or connection is independent of whether the radio frequency coupling structure itself acts as an antenna structure or as a line resonator, as described in more detail below. The radio frequency coupling structure is for RF coupling to the mobile device to be charged in close proximity to the device, while the connectivity or connection to the electromagnetic emitter is typically external to the environment or near electromagnetic field of the device, i. H. in an arrangement of the device in a vehicle z. B. to an external vehicle antenna.
Bei Ausführungsformen ist die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur als Antennenstruktur ausgebildet. Zumindest teilweise kann die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur als planare invertierte F-Antenne ausgebildet sein. Bei Ausführungsformen kann die Hochfrequenz-Kopplungsstruktur auch als Leitungsresonator-Struktur ausgebildet sein. In embodiments, the high frequency coupling structure is an antenna structure educated. At least partially, the high-frequency coupling structure may be formed as a planar inverted F antenna. In embodiments, the high frequency coupling structure may also be formed as a line resonator structure.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Bereiche, Teile, Bauelemente und/oder Strukturen angeben. Embodiments of the present invention will be explained below with reference to the drawings, wherein like reference numerals indicate the same or similar regions, parts, components and / or structures.
In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:
Beschreibung der Ausführungsformen Description of the embodiments
Innerhalb des Gehäuses
In der Draufsicht auf die in der Ladeablage
Der Aufbau und die Anordnung der einzelnen Komponenten, also der Ladestruktur
Am weitesten untenliegend ist eine Ladestruktur
In der in
Oberhalb der frequenzselektiven Struktur
Diese beispielhaft beschriebene Geometrie der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur
Beispielsweise kann der Verlauf des ersten Teils
Obwohl in der Darstellung in
Im Zuge einer Anpassung der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur
Herkömmlicherweise wird eine Hochfrequenz-Kopplungsstruktur
Mit anderen Worten: Auch dann, wenn eine derartige Anpassung während des Entwurfs- oder Designvorgangs vorgenommen wird, ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, eine bewährte frequenzselektive Struktur
Es ist im Unterschied zu herkömmlichen Vorrichtungen, die z. B. aus der
Die Spulen
Die einzelnen streifenförmigen Leiter
Die oben diskutierte Ausführungsform der frequenzselektiven Struktur
In
Aus der zugehörigen perspektivischen Explosionsansicht in
Auch für die frequenzselektive Struktur
Gleichzeitig wirkt die frequenzselektive Struktur
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass sich obenstehende Beschreibungsteile auf Ausführungsformen der Erfindung beziehen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und die Ausführungsformen können kombiniert werden, oder es können weitere Ausführungsformen ersonnen werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Änderungen, Ergänzungen, Modifikationen und dergleichen sind dem Fachmann geläufig. It should be noted at this point that the above description parts relate to embodiments of the invention. However, the invention is not limited to the described embodiments, and the embodiments may be combined, or other embodiments may be devised without departing from the spirit of the invention. Changes, additions, modifications and the like are familiar to the expert.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Niederfrequenz-Ladeeinrichtung Low-frequency charger
- 2 2
- Hochfrequenz-Signalkopplungseinrichtung High-frequency signal coupling device
- 5 5
- Mobilfunkgerät mobile device
- 6 6
- Ladeablage charging Station
- 7 7
- Gehäuse casing
- 8 8th
- obere Gehäusefläche upper housing surface
- 10 10
- Ladestruktur charging structure
- 11 11
- erste Spule der Ladestruktur first coil of the charging structure
- 12 12
- zweite Spule der Ladestruktur second coil of the charging structure
- 13 13
- dritte Spule der Ladestruktur third coil of the charging structure
- 20 20
- Hochfrequenz-Kopplungsstruktur RF coupling structure
- 21 21
- erster Teil der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur first part of the high-frequency coupling structure
- 22 22
- zweiter Teil der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur second part of the high-frequency coupling structure
- 23 23
- Verbindungsteil der Hochfrequenz-Kopplungsstruktur Connecting part of the high-frequency coupling structure
- 30 30
- frequenzselektive Struktur frequency-selective structure
- 31, 32, 33, 3431, 32, 33, 34
- streifenförmiger Leiter strip-shaped conductor
- 41 41
- erste Leiterplattenebene first board level
- 42 42
- zweite Leiterplattenebene second board level
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015105610.0A DE102015105610B3 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Frequency-selective mass structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015105610.0A DE102015105610B3 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Frequency-selective mass structures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015105610B3 true DE102015105610B3 (en) | 2016-03-31 |
Family
ID=55486116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015105610.0A Active DE102015105610B3 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Frequency-selective mass structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015105610B3 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017000775A1 (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-19 | Kastriot Merlaku | Power supply and data signal transfer system for a rotating / swiveling camera of any kind, preferably for a movable camera of a mobile phone or a drone |
DE102021117142A1 (en) | 2021-07-02 | 2023-01-05 | Infineon Technologies Ag | Wearable device, smart card and system |
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-
2015
- 2015-04-13 DE DE102015105610.0A patent/DE102015105610B3/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |