-
Die Erfindung betrifft ein tragbares
elektronisches Gerät,
mit
- – einer
Platine, die elektronische Bauteile trägt,
- – einer
Antenne für
das Senden und/oder das Empfangen von Signalen an/von einem entfernten
elektronischen Gerät,
und
- – einer
flexiblen gedruckten Schaltung, auf welche wenigstens auf einer
Seite eine Schicht leitenden Materials, welches eine Verlängerung
eines Massekreises der Trägerplatine
bildet, aufgedruckt ist,
wobei die Antenne ein insgesamt
flaches Sendeelement, ein leitendes Versorgungselement, welches das
Sendeelement mit einem Sende-/Empfangskreis der Trägerplatine
verbindet, und ein leitendes Masseelement, welches das Sendeelement
mit dem Massekreis der Trägerplatine
mittels der flexiblen gedruckten Schaltung verbindet, aufweist.
-
Zur Zeit sind die Antennen von tragbaren elektronischen
Geräten,
insbesondere von tragbaren Funktelefonen, im Innern des äußeren Gehäuses des
Gerätes
aus ästhetischen
Gründen
und um gegen äußere Einwirkungen,
insbesondere Stöße, geschützt zu sein,
angeordnet.
-
Die Verwendung von Antennen, die "PIFA" (für "Planar Inverted F
Antenna") genannt
werden, hat sich im Bereich von Funktelekommunikation durchgesetzt,
um die Geräte
mit integrierten Antennen auszustatten.
-
In 1 ist
schematisch eine Antenne 10 der Art "PIFA" gemäß einer
im Stand der Technik bekannten Ausführungsform dargestellt.
-
Die Antenne 10 weist ein
insgesamt flaches Sendeelement 12, von welchem die elektromagnetischen
Wellen ausgestrahlt werden, ein erstes leitendes Versorgungselement 14,
durch welches die zu sendenden Wellen oder die von dem Sendeelement 12 empfangenen
Wellen, übermittelt
werden zu, beziehungsweise von einem elektronischen Bauteil der Trägerplatine 16 des elektronischen
Gerätes,
oder PCB (für "Printed Circuit Board"), und ein zweites
leitendes Element 18, "Masse" genannt auf, welches das
Sendeelement 12 mit dem Massekreis der Trägerplatine 16 verbindet.
-
Die Leistungsfähigkeit einer solchen Antenne 10 wird
einerseits durch die Bauteile der Trägerplatine 16 bestimmt,
aber auch durch die Oberfläche des
Massekreises der Trägerplatine 16.
-
Das gegenwärtige Bestreben, welches insbesondere
die tragbaren Funktelefone betrifft, besteht darin, die äußeren Abmessungen
des Funktelefons zu reduzieren. Die Abmessungen der Trägerplatine 16 sind
demzufolge ebenfalls reduziert auf maximale Abmessungen von ungefähr 40 mm.
-
Die Verminderung der Abmessungen
der Trägerplatine 16 führt zu einer
Verminderung der Leistung der Antenne für bestimmte Frequenzbereiche,
insbesondere für
den Frequenzbereich nahe 900 MHz, welcher der bei tragbaren Funktelefonen am
meisten verwendete ist.
-
Um diesen Nachteil zu beseitigen,
wird vorgeschlagen, eine flexible gedruckte Schaltung zu verwenden,
auf welcher eine Verlängerung
des Massekreises der Trägerplatine 16 aufgedruckt
ist.
-
Das leitende Versorgungselement 14 wird also
realisiert durch ein Koaxialkabel, welches das Sendeelement 12,
das von herkömmlicher
Beschaffenheit ist, mit elektronischen Bauteilen der Trägerplatine 16 verbindet.
-
Die Verwendung eines Koaxialkabels
hat sich jedoch insbesondere als kostspielig erwiesen, und die Mittel
zum Realisieren der Verbindung zwischen einerseits der Verlängerung
des Massekreises und der Trägerplatine 16 und
andererseits zwischen der Verlängerung
des Massekreises und dem Sendeelement 12 haben sich insbesondere
als kompliziert zu realisieren herausgestellt, was auch eine Steigerung
der Herstellungskosten des Funktelefons impliziert.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein
tragbares elektronisches Gerät,
insbesondere Funktelefon der eingangs genannten Art aufzuzeigen,
für welches
die Zusammensetzung der Baugruppe, gebildet durch die Verlängerung
des Massekreises und der Antenne, vereinfacht und dementsprechend
weniger kostspielig ist.
-
Zur Lösung der Aufgabe sieht die
Erfindung ein tragbares elektronisches Gerät mit den Merkmalen nach Anspruch
1 vor.
-
Gemäß anderen charakteristischen
Merkmalen der Erfindung
- – ist eine Bahn zur Verbindung
des leitenden Versorgungselements mit dem Sende-/Empfangskreis aufgedruckt
auf wenigstens eine Seite eines Teilstücks der flexiblen gedruckten
Schaltung, so, dass es elektrisch von der Verlängerung des Massekreises isoliert
ist;
- – weist
die gedruckte Schaltung ein erstes Teilstück auf, auf welches das Sendeelement
der Antenne aufgedruckt ist, ein zweites mittleres Teilstück, auf
welches das leitende Element zur Versorgung und das leitende Masseelement
der Antenne aufgedruckt sind, und ein drittes Teilstück, auf
welches die Verlängerung
des Massekreises und die Verbindungsbahn aufgedruckt sind;
- – bestehen
die drei Teilstücke
der flexiblen gedruckten Schaltung aus drei aufeinander folgenden
Teilstücken
eines flexiblen Streifens;
- – bestehen
die Verbindungsbahn, das Sendeelement, das leitende Element zur
Versorgung und das leitende Masseelement aus Bereichen einer gleichen
Schicht des leitenden Materials, welche auf die gleiche Seite der
gedruckten Schaltung aufgedruckt ist, und daraus, dass diese bei
ihrem Aufdruck miteinander verbunden werden;
- – weist
ein freier Rand des dritten Teilstücks Mittel zur Verbindung mit
ergänzenden
Verbindungsmitteln, die von der Trägerplatine getragen werden, auf;
- – ist
ein erster Teil der Verlängerung
des Massekreises auf die gesamte erste Seite des dritten Teilstücks aufgedruckt,
und ein zweiter Teil der Verlängerung
des Massekreises ist auf einem Teil der zweiten Seite gegenüberliegend
des dritten Teilstücks
aufgedruckt;
- – ist
die Verbindungsbahn auf die zweite Seite des dritten Teilstücks aufgedruckt;
- – ist
die flexible gedruckte Schaltung so gebogen, dass sich das erste
Teilstück
waagerecht oberhalb und senkrecht mit Abstand von dem dritten Teilstück in einer
Position erstreckt, in welcher es durch ein Stützelement gehalten wird, welches aus
isolierendem Material besteht;
- – weist
das Sendeelement wenigstens einen Schlitz mit vorbestimmter Form
auf, der sich in der Ebene des Sendeelementes erstreckt.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung
sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, zu deren Verständnis auf
die anhängenden
Zeichnungsfiguren Bezug genommen wird, bei welchen:
-
1 eine
perspektivische schematische Darstellung der Baugruppe der Trägerplatine
und Antenne der Art PIFA, gemäß dem Stand
der Technik ist,
-
2 eine
der 1 entsprechende
Ansicht ist, jedoch mit einer Antenne und einer Verlängerung
des Massekreises gemäß der Erfindung,
-
3 eine
Draufsicht der in 2 dargestellten
flexiblen gedruckten Schaltung zeigt, auf welche die Teilstücke des
Massekreises und die Antenne aufgedruckt sind, und
-
4 einen
Schnitt durch die senkrechte Längsebene
der in 2 dargestellten
flexiblen gedruckten Schaltung darstellt.
-
Es wird die Richtung von hinten nach
vorne beziehungsweise von links nach rechts gemäß 1 als Längsrichtung angenommen.
-
In der folgenden Beschreibung werden
gleiche, ähnliche
oder analoge Elemente durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet.
-
In 2 ist
eine Antenne 10 der Art PIFA und eine Trägerplatine 16 eines
tragbaren elektronischen Gerätes
dargestellt, insbesondere eines Funktelefons der Art GSM.
-
Wie weiter oben beschrieben, verbindet,
um die Minderung der Leistungsfähigkeit
der Antenne 10 aufgrund der Verkleinerung der Oberfläche der
Trägerplatine 16 zu
verhindern, eine Verlängerung 22 des
Massekreises der Trägerplatine 16 das
leitende Masseelement 18 der Antenne 10 mit dem
Massekreis der Trägerplatine 16.
-
Die Verlängerung 22 besteht
aus einer Schicht leitenden Materials, welches auf eine biegsame
beziehungsweise flexible gedruckte Schaltung 24 aufgedruckt
ist, die nach Belieben gebogen werden kann, so dass es möglich sein
sollte, den Platzbedarf der Verlängerung 22 im
Innern des Funktelefons zu reduzieren.
-
Um die Verwendung von zusätzlichen
Verbindungselementen der Antenne 10 mit dem elektronischen
Bauteil der Trägerplatine 16 und
der Verbindung der Antenne 10 mit der Verlängerung 22 zu
vermeiden, besteht gemäß der Erfindung
jedes Element der Antenne 10, das heißt das Sendeelement 12,
das leitende Versorgungselement 14 und das leitende Masseelement 18,
aus einer Schicht leitenden Materials, welches auf wenigstens eine
Seite der flexiblen gedruckten Schaltung 24 aufgedruckt
ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung besteht die flexible gedruckte Schaltung 24 aus
einem biegsamen beziehungsweise flexiblen waagerechten Streifen,
der sich in Längsrichtung
erstreckt.
-
Die Verlängerung 22 sowie die
unterschiedlichen Elemente der Antenne 10 sind auf dem
flexiblen, sich in Längsrichtung
erstreckenden Streifen verteilt, so dass drei aufeinander folgende
Teilstücke 26a, 26b und 26c gebildet
werden.
-
Das Sendeelement 12 der
Antenne 10 ist auf die Gesamtheit einer Seite des ersten
vorderen Teilstücks 26a der
flexiblen gedruckten Schaltung 24 aufgedruckt. Weiter weist
das Sendeelement 12 wenigstens eine Rille oder einen Schlitz 28 auf,
der sich über
die Ebene des Sendeelements 12 erstreckt und der von vorbestimmter
Form ist, damit die Anntenne 10 in verschiedenen Frequenzbereichen
funktionieren kann. Das leitende Versorgungselement 14 und das
leitende Masseelement 18 sind auf eine gleiche Seite des
zweiten mittleren Teilstücks 26b der
flexiblen gedruckten Schaltung 24 aufgedruckt, und sie sind
so aufgedruckt, dass sie elektrisch voneinander isoliert sind.
-
Die Verlängerung 22 ist auf
das dritte hintere Teilstück 26c der
flexiblen gedruckten Schaltung 24 aufgedruckt, und ist
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in zwei Abschnitten 22a, 22b realisiert,
die jeweils auf eine der oberen oder unteren Seiten des dritten
hinteren Teilstücks 26c aufgedruckt
sind, wodurch ermöglicht
wird, eine wichtige Fläche
der Verlängerung 22 zu
haben, wobei gleichzeitig relativ geringe Abmessungen des dritten
hinteren Teilstücks 26c beibehalten
werden.
-
Außerdem sind die zwei Abschnitte 22a, 22b der
Verlängerung 22 elektrisch
miteinander durch Nadeln 30, allgemein auch "vias" genannt, aus leitendem
Material verbunden, die das dritte hintere Teilstück 26c der
flexibeln gedruckten Schaltung 24 durchqueren.
-
Die Verbindung zwischen der Trägerplatine 16 und
der gedruckten Schaltung 24 ist auf der Ebene eines freien
Rands des dritten hinteren Teilstücks 26c realisiert,
und gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist die Verbindung auf der Ebene des hinteren Längsrands des dritten hinteren
Teilstücks 26c realisiert.
-
Die Verbindung wird durch Verbindungsmittel 20 realisiert,
die aus ersten Mitteln zur Verbindung bestehen, welche durch den
hinteren Rand des dritten hinteren Teilstücks 26c getragen werden
und die mit ergänzenden
Mitteln zur Verbindung zusammenwirken, die durch den vorderen Rand
der Trägerplatine 16 getragen
werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung bestehen die Mittel 20 zur Verbindung der Verlängerung 22 mit
der Trägerplatine 16 aus
einem Verbinder der Art ZIF (für "Zero Insertion Force"), der durch den
vorderen Rand der Trägerplatine 16 getragen
wird und in welchen der freie Längsrand
des dritten hinteren Teilstücks 26c eingeführt wird.
Die Verbindung zwischen dem dritten hinteren Teilstück 26c und
der Trägerplatine 16 kann
jedoch durch alle anderen Vorrichtungen realisiert werden, wie zum
Beispiel durch Kleben unter Verwendung eines leitenden Klebstoffs
oder durch Schweißen.
-
Da das leitende Versorgungselement 14 und das
leitende Masseelement 18 auf das zweite Teilstück 26b der
flexiblen gedruckten Schaltung 24 aufgedruckt sind, sind
diese zwischen der Verlängerung 22 und
dem Sendeelement 12 der Antenne 10 angeordnet.
-
Infolge dessen besteht das leitende
Masseelement 18 aus einem Längsstreifen aus leitendem Material,
von dem ein Ende mit dem Sendeelement 12 verbunden ist
und von dem das zweite Ende mit der Verlängerung 22 verbunden
ist.
-
Das leitende Versorgungselement 14 besteht
weiter aus einem Streifen leitenden Materials, welcher sich von
dem Sendeelement 12 in Längsrichtung nach hinten erstreckt.
Das leitende Versorgungselement 14 muss jedoch mit dem
elektronischen Bauteil der Trägerplatine 16 verbunden
werden, und die Verbindung zwischen der Trägerplatine 16 und
der flexiblen gedruckten Schaltung 24 wird auf der Ebene
des hinteren Längsendes
des dritten hinteren Teilstücks 26c der
flexiblen gedruckten Schaltung 24 realisiert. Demzufolge
ist die Verlängerung 22 zwischen
den Verbindungsmitteln 20 mit der Trägerplatine 16 und
dem leitenden Versorgungselement 14 angeordnet.
-
Das ist der Grund, warum, gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung, und wie insbesondere in 3 ersichtlich ist, eine Verbindungsbahn 32 auf
eine Seite des dritten hinteren Teilstücks 26c der flexiblen
gedruckten Schaltung 24 aufgedruckt ist. Die Verbindungsbahn 32 besteht
aus einem Längsstreifen
aus leitendem Material, der sich auf dem dritten hinteren Teilstück 26c von
dem hinteren Ende des leitenden Versorgungselements 14 bis zu
dem hinteren Längsrand
des dritten hinteren Teilstücks 26c erstreckt,
so dass dieses von der Verlängerung 22 elektrisch
isoliert ist.
-
Die Verbindungsbahn 32 durchquert
hier die Verlängerung 22,
wobei sie diese in zwei Teile teilt. Die Verbindungsbahn ist demzufolge
von den zwei Teilen der Verlängerung
umgeben, wodurch ihre elektromagnetische Isolierung verwirklicht
wird. Gemäß einer
nicht dargestellten Ausführungsform
ist die Verbindungsbahn 32 jedoch entlang eines Längsrands
des dritten hinteren Teilstücks 26c angeordnet.
-
Demzufolge besteht die Verlängerung 22 aus
einem ersten Abschnitt 22a, der auf einen Teil einer Seite
des dritten hinteren Teilstücks 26c der
flexiblen gedruckten Schaltung 24 aufgedruckt ist, wobei
der andere Teil dieser Seite von der Verbindungsbahn 32 bedeckt
ist, und einem zweiten Abschnitt 22b, der auf der Gesamtheit
einer zweiten Seite des dritten hinteren Teilstücks 26c der flexiblen
gedruckten Schaltung 24, der der ersten Seite gegenüberliegt,
aufgedruckt ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung bestehen das Sendeelement 12, das leitende Versorgungselement 14,
das leitende Masseelement 18, die Verbindungsbahn 32 und
ein Abschnitt 22a der Verlängerung 22 jeweils
aus einem Bereich einer gleichen Schicht leitenden Materials, welches
auf eine gleiche Seite 24a der flexiblen gedruckten Schaltung 24 aufgedruckt
ist.
-
Demzufolge sind bei dem Aufdruck
dieser Schicht leitenden Materials diese Elemente miteinander verbunden,
wodurch die Verwendung von ergänzenden
Verbindungsmitteln oder eines ergänzenden Schritts zum Verbinden
dieser Elemente vermieden wird, was eine wesentliche Minderung der
Herstellungskosten zur Folge hat.
-
Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, dargestellt in den 2 und 4, ist die flexible gedruckte Schaltung 24 U-förmig gebogen, so dass das erste
Teilstück 26a und
das dritte hintere Teilstück 26c der
flexiblen gedruckten Schaltung 24 sich waagerecht mit Abstand
voneinander erstrecken, wobei sich das erste Teilstück 26a oberhalb
des dritten hinteren Teilstücks 26c erstreckt.
-
Hier ist, wie in 4 dargestellt,
die gedruckte Schaltung 24 gebogen, so dass die Seite des
ersten vorderen Teilstücks 26a,
auf welche das Sendeelement 12 aufgedruckt ist, gegenüber der
Seite des dritten hinteren Teilstücks 26c, auf welche
die Verbindungsbahn 32 aufgedruckt ist, liegt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die gedruckte Schaltung 24 anders gebogen,
so dass die Seite des ersten vorderen Teilstücks 26a, welche das
Sendeelement 12 trägt,
und die Seite des dritten hinteren Teilstücks 26c, welche die
Verbindungsbahn 32 trägt,
gegenüberliegend sind.
-
Des weiteren erstreckt sich das dritte
hintere Teilstück 26c hier
komplett waagerecht. Das dritte hintere Teilstück 26c kann jedoch
ebenfalls gebogen sein, so dass sein Platzbedarf in Längsrichtung
im Innern des Funktelefons reduziert wird.
-
Damit die Leistungsfähigkeit
der Antenne 10 unabhängig
von der Verwendung des Funktelefons konstant bleibt, muss das Sendeelement 12 in
Bezug auf die Verlängerung 22 unbeweglich
sein.
-
Das ist der Grund, warum, wie in 4 ersichtlich ist, ein Stützelement 34,
welches aus einem isolierenden Material besteht, senkrecht zwischen das
erste vordere Teilstück 26a und
das dritte hintere Teilstück 26c zwischengesetzt
ist, um die Biegung der gedruckten Schaltung 24 zu erhalten.
Weiterhin ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die gedruckte Schaltung 24 so gebogen, dass
das erste vordere Teilstück 26a und
das dritte hintere Teilstück 26c sich
parallel zueinander waagerecht erstrecken.
-
Da die Antenne 10 und die
Verlängerung 22 auf
einer gleichen flexiblen gedruckten Schaltung 24 realisiert
sind, ist es möglich,
im Innern des Funktelefons die Verlängerung 22, das leitende
Versorgungselement 14, das leitende Masseelement 18 und
die Schlitze 28 so zu dimensionieren und/oder anzuordnen,
dass eine optimale Leistung der Antenne 10 sichergestellt
wird, unabhängig
von den Abmessungen der Trägerplatine 16.
-
Es ist somit möglich, die unterschiedlichen Elemente
des Funktelefons, insbesondere die Trägerplatine 16 und
die flexible gedruckte Schaltung 24, auf welche die Antenne 10 und
die Verlängerung 22 aufgedruckt
sind, in Form unterschiedlicher Module zu realisieren, die unabhängig voneinander
hergestellt werden können,
um danach abhängig
von den gewollten charakteristischen Eigenschaften des Funktelefons
zusammengebaut zu werden.
-
Des weiteren ist das Verfahren, welches
im Aufdrucken bestimmter Elemente des Funktelefons auf eine gedruckte
Schaltung, egal, ob sie flexibel ist oder nicht, besteht, verhältnismäßig genauer
als das Verfahren der Verwendung eines Metallschilds, um beispielsweise
die Antenne 10 zu realisieren.
-
Demzufolge kann das Sendeelement 12 einer
Antenne 10, welches gemäß der Erfindung
realisiert ist, einen oder mehrere Schlitze 28 aufweisen, wodurch
ermöglicht
wird, dass die Antenne 10 bei unterschiedlichen Frequenzbereichen
funktioniert, und dementsprechend ihre Leistung zu steigern.
-
Die Erfindung wurde so beschrieben,
dass sie eine flexible gedruckte Schaltung 24 aufweist,
auf deren beiden Seiten die Verlängerung 22 aufgedruckt
ist. Es soll jedoch eingeschlossen sein, dass die Erfindung auf
eine flexible gedruckte Schaltung angewandt werden kann, bei der
nur auf eine Seite die Verlängerung 22 aufgedruckt
ist, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
-
Des weiteren wurde beschrieben, dass
die flexible gedruckte Schaltung aus drei aufeinander folgenden
Teilstücken
besteht. Es soll jedoch eingeschlossen sein, dass die flexible gedruckte
Schaltung auch aus Teilstücken
besteht, die nicht in einer Reihe sind, und die beispielsweise ein "L" bilden, dessen einer Zweig durch das
erste Teilstück 26a,
auf welches das Sendeelement 12 aufgedruckt ist, und dessen anderer
Zweig durch das dritte Teilstück 26c gebildet ist,
auf welches die Verlängerung 22 aufgedruckt
ist, wobei das zweite Teilstück 26b die
beiden anderen verbindet.