DE10295953T5

DE10295953T5 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE10295953T5
Application number: DE10295953T
Authority: DE
Inventors: Peter SJÖBLOM; Vasilios Spiropoulos
Original assignee: Gigaant Ideon Science & Tec AB; Gigaant Ideon Science & Technology Park AB
Current assignee: Gigaant Ideon Science & Tec AB; Gigaant Ideon Science & Technology Park AB
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2004-04-15
Also published as: CN1496594A; US20040027299A1; WO2002073737A1; SE0100844L; TWI267227B; KR20030081504A; JP2004533144A; SE523715C2; SE0100844D0; US6903695B2

Abstract

Eine Antennenvorrichtung (1) für die Montage in einem Gehäuse (3) einer Vorrichtung, wobei die Antenne (1) ein Strahlungselement (4) hat, das aus einem leitenden und elastischen Material, z.B. Metall, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Strahlungselements (4) von einem Stück (5) eines harten, nicht-leitenden Materials, z.B. Kunststoff, umgeben ist, und dass dieses Kunststoffstück (5) dazu dient, die Antenne (1) im Inneren des Gehäuses (3) anzubringen.

Description

TECHNISCHES ANWENDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung, zum Einbau in ein Gehäuse einer Vorrichtung, wobei die Antenne ein Strahlungselement hat, das aus einem leitenden und elastischen Material, z.B. Metall, hergestellt ist.
BISHERIGER STAND DER TECHNIK
Vorrichtungen für die drahtlose Informationsübertragung früherer Technik sind ohne Ausnahme mit Antennen ausgestattet, die eine beträchtliche Distanz aus der Vorrichtung herausgezogen sind. Die Entwicklung geht jetzt ständig in die Richtung, dass die Vorrichtungen mit kleineren Antennen ausgestattet werden, und sogar mit Antennen die auf der Leiterplatte der Vorrichtung angebracht sind. Ein neues praktisches Anwendungsgebiet, wo dies besonders zum Thema geworden ist, ist der neue Standard "Bluetooth" für die drahtlose Übertragung zwischen beispielsweise Mobiltelefon und Computer.
Im allgemeinen wird die Antenne mit der Elektronik verbunden, die auf einer Leiterplatte angebracht ist. In solchen Fällen passt die Elektronik das Eingangssignal der übrigen Elektronik an. Die Antenne wird für gewöhnlich auf der Leiterplatte angebracht und nimmt dadurch ziemlich viel Platz auf der Platte ein. Es kommt vor, dass die Antenne ein paar Millimeter über der Leiterplatte angebracht ist, aber der Abstand zwischen der Leiterplatte und der Antenne ist dann so klein, dass es schwierig oder unmöglich ist, Komponenten dort anzubringen, wo die Antenne die Leiterplatte überlappt.
Gleichzeitig entwickeln sich die elektronischen Vorrichtungen in die Richtung, dass sie immer kleiner und leichter, gleichzeitig aber mit immer mehr Funktionen und Finessen ausgestattet werden. Dies trägt sehr zu einem Platzmangel in elektrischen Vorrichtungen bei, nicht zuletzt auf den Leiterplatten. Zudem bringen die kleinen Dimensionen der Komponenten mit sich, dass der Zusammenbau, der nicht vollständig automatisiert werden kann, zunehmend komplizierter wird.
PROBLEMSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Antenne zu verwirklichen, die ein Minimum an Fläche auf der Leiterplatte einnimmt und gleichzeitig einfach anzubringen ist.
LÖSUNG
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, wird gelöst, indem die Antennenvorrichtung, mit der mittels der Einführung vertraut gemacht wurde, mit den charakteristischen Merkmalen ausgestattet wird, dass ein Teil des Strahlungselements von einem Stück formstabilen, nichtleitenden Materials, wie z.B. Kunststoff, umgeben ist, und dass dieses Kunststoffstück zur Anbringung der Antenne im Inneren des Gehäuses dient.
KURZBESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ABBILDUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun im Anschluss in Bezug auf beigefügte Abbildungen detaillierter beschrieben. In den beigefügten Abbildungen ist:
1 die perspektivische Darstellung einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand im Inneren des Gehäuses der Vorrichtung;
2 die Ansicht direkt von vorne auf eine Antennenvorrichtung in Teilschnittperspektive gemäß vorliegender Erfindung, und
3 ein Aufriss der Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine Antenne 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im montierten Zustand. Die Antenne 1 ist in Kontakt mit einer Leiterplatte 2 und ist im Inneren des Gehäuses 3 der Vorrichtung angebracht. Die Abbildung zeigt nur ein kleines Teilstück des Gehäuses 3 der Vorrichtung.
Die Antenne 1 hat ein Strahlungselement 4, das aus einem leitenden Material besteht. Das leitende Material ist mit Vorteil ein Metall. Das Strahlungselement 4 ist länglich und erstreckt sich praktisch auf die gesamte Länge der Antenne 1. Gleichzeitig ist das Strahlungselement 4 im Vergleich zu seinen Ausmaßen in Längs- bzw. Querrichtung relativ dünn und die Dicke des Materials ist so gering, dass es für eine Montage kaum konfigurationsstabil (formstabil) genug ist.
2 zeigt die Antenne 1 genau von vorne, wobei die Antenne 1 teilweise angeschnitten ist. In diesem Fall wird es offensichtlich, dass das Strahlungselement 4 im Wesentlichen eine L-Form hat. Das Strahlungselement 4 zeigt keine ausgewiesene Richtcharakteristik, aber Strahlung wird übertragen und empfangen in so gut wie alle Richtungen.
Das Strahlungselement 4 wird von einem Stück 5 eines nichtleitenden Materials von guter Formstabilität umgeben, das sich zum größten Teil entlang des Strahlungselements 4 erstreckt. Es ist von Vorteil, wenn das nicht-leitende Material aus Kunststoff ist und wenn in der Konstruktion ein Kunststoffmaterial so gewählt wird, dass die elektromagnetischen Verluste niedrig gehalten werden. Das umgebende Stück 5 aus Kunststoff modifiziert die elektrische Länge des Strahlungs elements 4. Mit der richtigen Wahl des Kunststoffmaterials, vergrößert sich die elektrische Länge in Bezug auf die Länge, die das Strahlungselement 4 sonst hätte, und die Antenne kann im Ergebnis eine kürzere physikalische Länge haben als es sonst möglich gewesen wäre. So kann die Antenne 1 im Maßstab kleiner werden.
Das Kunststoffmaterial sollte zudem so hart sein, dass man es ohne Risiko Schaden zu nehmen handhaben kann und dass die Antenne 1 einfach ins Innere des Gehäuses 3 eingebaut werden kann. Wenn man die Montagemöglichkeiten in Betracht zieht, ist es wünschenswert, wenn das Material so zäh und beständig ist, dass es bei der Montage nicht zerbricht.
3 zeigt die Antenne in Aufsicht von einem Ende. So wird es deutlich, wie das Kunststoffstück 5 das Strahlungselement 4 aus Metall umgibt. Aus der selben Abbildung ist auch klar ersichtlich, dass ein Kontaktstift 6 für den Kontakt mit der Leiterplatte vom Strahlungselement 4 und dem umgebenden Kunststoffstück 5 wegzeigt. Der Kontaktstift 6 wird aus einem leitenden Material hergestellt, vorzugsweise aus Metall und ist in der bevorzugten Ausführungsform mit dem Strahlungselement 4 aus einem Stück gemacht.
Der Kontaktstift 6 ist in Richtung der Leiterplatte 2 im montierten Zustand ausgerichtet und ist federnd, so dass sein Endteil mit einer gewissen Federkraft gegen die Leiterplatte gedrückt wird, was den Kontakt mit der Leiterplatte sichert. Gleichzeitig ist der Kontaktstift 6 in vertikaler Richtung derart bemessen, dass man die Antenne in einem bestimmten Abstand von der Leiterplatte anbringen kann und sie lediglich an einer begrenzten Fläche am Ende des Kontaktstiftes miteinander Kontakt haben.
Genauer, der Kontaktstift 6 hat mit der Leiterplatte 2 auf einer bestimmten Kontaktfläche 7 galvanischen Kontakt. Es ist von Vorteil, wenn diese Kontaktfläche 7 auf der Leiterplatte 2 genau so gedruckt oder geätzt ist, wie die Leitungen zwischen den verschiedenen Bauteilen, die sich auf der Leiterplatte befinden. Von der Kontaktfläche 7 gehen Leitungen zu einem oder mehreren passenden Bauteilen 8, um die Antenne der Elektronik auf der Leiterplatte anzupassen. Keine anderen Bauteile oberhalb oder hinter den oben erwähnten passenden Bauteilen 8 werden in 1 gezeigt. Zu 1 sollte besonders erwähnt werden, dass die Antenne 1 in einem bestimmten Abstand von der Leiterplatte 2 platziert ist. Der Abstand zur Leiterplatte 2 ist groß genug, um die Anbringung der Bauteile auf der Leiterplatte nicht zu verhindern. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Antenne 1 zudem am Seitenrand der Leiterplatte 2 positioniert und dies trägt ebenfalls dazu bei, dass die Oberfläche der Leiterplatte 2 maximal genutzt werden kann.
In der Herstellung wird das Strahlungselement 4 mit Hilfe des Spritzgießverfahrens mit dem Kunststoffstück umgeben. In diesem Fall wird das Strahlungselement 4 in ein Gießwerkzeug platziert und vorragende Teilstücke wie der Kontaktstift 6 sind fest zwischen die Hälften des Werkzeuges eingespannt. Falls nötig wird das Spritzgießwerkzeug mit beweglichen Klemmbacken ausgestattet, die das Strahlungselement 4 dazwischen fest einspannen und stabilisieren. Wenn bewegliche Klemmbacken eingesetzt werden, hinterlassen sie Löcher oder Aussparungen im fertigen Kunststoffstück 5. Jedoch haben solche Löcher nur marginale Auswirkungen auf die Eigenschaften der Antenne 1. Wenn der gespritzte Kunststoff erstarrt ist, wird die Antenne 1 vom Werkzeug freigegeben.
Wie oben erwähnt ist die Antenne 1 im Inneren des Gehäuses 3 der Vorrichtung gesichert. 1 zeigt eine Mehrzahl an tragenden Bauteilen 9, die für eine Schnappverbindung mit der Antenne 1 dienen. Im Inneren des Gehäuses gibt es auch ein oder mehrere Abstandhalter 10 um die Antenne 1 ebenfalls am Platz zu halten. Die Abstandhalter 10 sind etwas kürzer als die tragenden Bauteile 9, so dass das Kunststoffstück 5 am Abstandhalter 10 anliegt und gleichzeitig die tragenden Bauteile 9 an den oberen und unteren Rändern des Kunststoffstücks eingreifen.
Die Antenne ist prinzipiell für die sogenannten "Bluetooth" – Anwendungen gedacht, was heißt, dass sie bei der Übertragung im Bereich zwischen 2,4 und 2,5 GHz funktioniert. Die Antenne kann daher sowohl bei Mobiltelefonen als auch bei Computern und deren Zubehör eingesetzt werden.
BESCHREIBUNG ALTERNATIVER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Abbildungen, im Besonderen bei 1 und 2 wird gezeigt, wie das Strahlungselement 4 der Antenne 1 sich über eine Distanz außerhalb des Kunststoffstücks 5 erstreckt. Die Fein-Einstellung der Antenne 1 kann daher leicht durchgeführt werden, aber solch eine Anpassung ist in der Massenfertigung selten relevant. Die Länge des Strahlungselements 4 ist in Bezug auf die Länge des Kunststoffstücks 5 jedoch unterschiedlich. Es ist durchaus möglich, dass das Kunststoffstück das Strahlungselement 4 vollständig umgibt. Als Ergebnis wird das Strahlungselement 4 von außen nicht sichtbar sein. Die Antenne 1 wird auch robuster gegen Beschädigung während der Montage.
Das Strahlungselement kann auch anders als die L-Form in der bevorzugten Ausführung gestaltet werden. Ein Beispiel dafür ist eine F-Antenne, und in dieser Anwendung hat die Antenne zwei Kontaktpunkte auf der Leiterplatte 2. Andere Formen des Strahlungselements sind auch möglich und für den Fall, dass sie zerbrechlich sind, werden sie durch das Kunststoffstück 5 geschützt. Je nach gewähltem Antennentyp kann Anzahl und Typ der passenden Bauteile variieren. Für bestimmte Antennentypen werden gar keine passenden Bauteile benötigt.
Die Methode der Sicherung der Antenne 1 im Inneren des Gehäuses 3 kann auch variieren. Zum Beispiel können die tragenden Bauteile 9 so ausgeführt sein, dass die Antenne 2 eher eingeschoben als eingeschnappt wird.
Die Sicherung im Gehäuse 2 kann auch variiert werden, indem das Kunststoffstück 5 mit Aussparungen zur einfachen Sicherung und Zusammenwirkung mit den tragenden Bauteilen 9 versehen wird, die dann glatt gestaltet werden können.
Die vorliegende Erfindung kann auch weiter variiert werden ohne vom Inhalt der angehängten Ansprüche abzuweichen.
Zusammenfassung
Eine Antennenvorrichtung (1), die in ein Gehäuse (3) einer Vorrichtung eingebaut werden soll, hat ein Strahlungselement (4). Das Strahlungselement (4) besteht aus einem leitenden und elastischen Material, z.B. Metall. Ein Teil des Strahlungselements (4) ist von einem Stück (5) eines formstabilen, nicht leitenden Materials, wie z.B. Kunststoff, umgeben. Das Kunststoffstück dient zur Anbringung der Antenne (1) im Inneren des Gehäuses (3), vorzugsweise durch einen Schnappvorgang.
(1)

Claims

Eine Antennenvorrichtung (1) für die Montage in einem Gehäuse (3) einer Vorrichtung, wobei die Antenne (1) ein Strahlungselement (4) hat, das aus einem leitenden und elastischen Material, z.B. Metall, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Strahlungselements (4) von einem Stück (5) eines harten, nicht-leitenden Materials, z.B. Kunststoff, umgeben ist, und dass dieses Kunststoffstück (5) dazu dient, die Antenne (1) im Inneren des Gehäuses (3) anzubringen.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Kunststoffstück (5) in vorragende Teile (9) im Inneren des Gehäuses (3) eingeschnappt werden kann.
Die Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Antenne (1) mit mindestens einem federnden Kontaktstift (6) für den Kontakt mit einer Leiterplatte (2) ausgestattet ist.
Die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass der Kontaktstift (6) und das Strahlungselement (4) der Antenne (1) aus einem Stück bestehen.
Die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Kontaktstift (6) für den Kontakt mit der Leiterplatte (2) auf einer begrenzten Fläche (7) dient.