DE10392897T5

DE10392897T5 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE10392897T5
Application number: DE10392897T
Authority: DE
Inventors: Max Landaeus; Björn Cederberg; Regina Sia
Original assignee: Perlos AB
Current assignee: Perlos AB
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-09-08
Also published as: US20060103578A1; CN1669180A; SE525652C2; SE0202209L; AU2003281122A1; WO2004008574A1; SE0202209D0

Abstract

Antennenvorrichtung für ein tragbares Radiokommunikationsgerät, ein so genanntes CELL- oder Mobiltelefon, das einen Träger (4) umfasst, der aus elektrisch isolierendem und nicht-magnetischen Material hergestellt ist, wobei der Träger auf einer Schaltungsplatte (1) in dem Mobiltelefon befestigt werden kann und eine Strahlungsvorrichtung (5) mit einer Kontaktvorrichtung (15) zum Verbinden mit einer entsprechenden Kontaktvorrichtung auf der Schaltungsplatte stützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) einen Aufnahmebereich (10) hat, in den ein Verankerungsabschnitt (3) der Schaltungsplatte (1) einführbar und fixierbar ist; und dass sich die Strahlungsvorrichtung (5) auf dem der Schaltungsplatte abgewandten Ende des Trägers (4) befindet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung für ein Radiokommunikationsgerät, z.B. für ein CELL- oder Mobiltelefon, das einen Träger umfasst, der aus elektrisch isolierendem und nicht-magnetischem Material hergestellt ist, wobei der Träger auf einer Schaltungsplatte in dem Mobiltelefon befestigt werden kann und eine Strahlungsvorrichtung mit einer Kontaktvorrichtung zum Verbinden mit einer entsprechenden Kontaktvorrichtung auf der Schaltungsplatte stützt.
Stand der Technik
Eine große Anzahl verschiedener Antennenvorrichtungen sind bereits als Stand der Technik bei tragbaren Radiokommunikationsvorrichtungen, umgangssprachlich als CELL- oder Mobiltelefonen bezeichnet, bekannt. Viele dieser Konstruktionen des Standes der Technik funktionieren hervorragend, können aber, was sowohl Herstellung als auch Montage betrifft, unnötig sperrig sein.
Im Bestreben die Montagekosten zu senken, wurden Designs und Konstruktionen hergestellt, die einen Träger aus einem isolierenden Kunststoffmaterial enthalten, auf dem die Antenne angeordnet ist. Der Träger weist Verankerungsvorrichtungen auf, meist in Form von Schnappnasen, mittels derer der Träger auf einer Schaltungsplatte in dem Mobiltelefon befestigt wird, und zwar zur selben Zeit wie die Kontaktvorrichtung der Strahlungsvorrichtung mit einer so genannten Anschlussfläche („pad") auf der Schaltungsplatte in Kontakt kommt.
Bei solchen Konstruktionen des Standes der Technik mit einem darauf befestigten Träger und einer Strahlungsvorrichtung ist es üblich, den Träger im Wesentlichen innerhalb der äußeren Abgrenzung der Schaltungsplatte anzuordnen und zumindest Teile der Schaltungsplatte als Erdungsfläche zu verwendet. Eine solche Konstruktion wird PIFA genannt und beansprucht relativ viel Raum.
Problemstruktur
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der Einleitung bekannt gemachte Antennenvorrichtung so zu gestalten, dass diese auf extrem kleinem Raum Platz findet, dass sie extrem rationell und wirtschaftlich in großen Serien herzustellen ist und dass eine extrem einfache Montage möglich ist. Darüber hinaus ist es natürlich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Antennenvorrichtung so zu konzipieren, dass diese anspruchsvollere elektrische Eigenschaften aufweist, unter anderem die Fähigkeit, in mindestens zwei gegenseitig diskreten Frequenzbändern zu arbeiten.
Lösung
Die Aufgaben, die die Basis der vorliegenden Erfindung bilden, werden gelöst, wenn die in der vorbeschriebenen Einleitung bekannt gemachte Antennenvorrichtung dadurch gekennzeichnet wird, dass der Träger einen Aufnahmebereich hat, in den ein Verankerungsabschnitt auf der Schaltungsplatte einführbar und fixierbar ist, und dass sich die Strahlungsvorrichtung auf der der Schaltungsplatte abgewandten Seite des Trägers befindet.
Diese Eigenschaften ermöglichen eine einfache und wirtschaftliche Montage der Antennenvorrichtung, wobei gleichzeitig die Strahlungsvorrichtung der Antennenvorrichtung mit Abstand zu jedem störenden Metallbauteil auf der Schaltungsplatte angeordnet wird.
Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun wie folgt genauer beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
1 eine Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform des Gegenstands der vorliegenden Erfindung, von unten gesehen,
2 den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß 1, jedoch von oben gesehen;
3 in einer 2 entsprechenden Ansicht, eine abgewandelte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 in einer 1 entsprechenden Ansicht, die Ausführungsform aus 3;
5 einen in den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 enthaltenen Träger; und
6 einen in den Ausführungsformen gemäß 3 und 4 enthaltenen Träger.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
In den 1 und 2 benennt das Bezugszeichen 1 eine in einem CELL- oder Mobiltelefon enthaltene Schaltungsplatte, wobei die Schaltungsplatte einen ersten Abschnitt 2 mit metallischen Leitern hat sowie eine Anzahl auf der Platte montierter Bauteile. Die Schaltungsplatte 1 hat einen zweiten Abschnitt 3, der im Wesentlichen gänzlich frei von metallischen Bauteilen ist, abgesehen von einer Anschlussfläche, die weiter unten näher beschrieben wird. Der zweite Abschnitt 3 der Schaltungsplatte 1 kann ebenfalls als Verankerungsteil ausgebildet sein und folglich dazu dienen, einen Träger 3 zu fixieren, der eine Strahlungsvorrichtung 5 stützt.
Der Träger 4 ist aus einem elektrisch isolierenden und nicht metallischen Material hergestellt, vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoff. Der Träger besitzt einen äußeren umlaufenden Rahmen mit zwei gegenüberliegenden Längsseiten 6 und 7 und zwei gegenüberliegenden kurzen Seiten 8 und 9. Bei der il lustrierten Ausführungsform, ist der Rahmen als parallelflächiges Gehäuse oder Rohr ausgebildet, das in sich einen Aufnahmebereich 10 beherbergt, in den der Verankerungsabschnitt 3 der Schaltungsplatte einführbar ist. Bei einer praktischen Ausführungsform kann der Träger die Abmessungen 30 × 8 × 8 mm besitzen.
Der Träger 4 hat Verankerungsteile 11, die zum Befestigen des Rahmens auf der Schaltungsplatte ausgebildet sind. Die Verankerungsteile 11 des Rahmens oder des Trägers 4 sind so ausgebildet, dass sie mit den entsprechenden Verankerungsteilen auf dem Verankerungsabschnitt 3 zusammenwirken. Bei der illustrierten Ausführungsform sind diese Verankerungsteile als Öffnungen 12 oder Vertiefungen in dem Verankerungsabschnitt ausgebildet.
5 zeigt, in größerem Maßstab und perspektivischer Ansicht, den Träger 4 der Ausführungsform gemäß den 1 und 2. Aus der Zeichnung geht hervor, dass sich von der Innenseite der ersten lang gestreckten Seite 6 des Rahmens, eine Anzahl Lamellen 13 erstreckt, die in 5 untere, freie Kanten 14 haben. Diese unteren, freien Kanten definieren eine obere Abgrenzungsfläche des Aufnahmebereichs 10, während die Innenseite der unteren Längsseite 7 des Rahmens die untere Abgrenzungsfläche des Aufnahmebereichs 10 definiert. Die Breite des Aufnahmebereichs wird durch die Innenseiten der beiden kurzen Seiten 8 und 9 definiert.
Die oben genannten Verankerungsteile 11 auf dem Träger 4 sind als lang gestreckte, federnde Finger ausgebildet, die auf der einen Längsseite 7 des Trägers angeordnet sind und deren Längsrichtung schräg zur Längsrichtung der Längsseite 6 verlaufen. In den freien Enden der Finger befinden sich Absätze, um in die Öffnungen 12 des Verankerungsabschnitts 3 einzuschnappen.
Aus den 1 und 2 wird deutlich, dass die Strahlungsvorrichtung 5, im verlängerten Zustand, in etwa die Form eines T annimmt. In diesem Fall ist der Fuß des T als Kontaktvorrichtung 15 ausgebildet, die ein eigenes Federvermögen hat und dazu dient, mit der Anschlussfläche in Kontakt zu kommen, die auf dem Verankerungsabschnitt 3 der Schaltungsplatte 1 angeordnet ist. Diese Anschlussfläche wird dann mit den Sender- und Empfängerschaltungen in dem Mobiltelefon über ein Adapternetzwerk verbunden.
Des Weiteren hat das T in seitlicher, entgegengesetzter Richtung herausragende Schäfte 16 und 17 unterschiedlicher Länge. Im montierten Zustand der Antennenvorrichtung sind die seitlich herausragenden Schäfte 16 und 17 gebogen, so dass sie einen Kantenabschnitt 18 des Trägers 4 umgeben. Dieser Kantenabschnitt 18 ist an dem der Schaltungsplatte 1 abgewandten Ende des Trägers angeordnet und erstreckt sich entlang der Abschlusskante dieses Endes. Der Endabschnitt 18 ist nach innen versenkt, so dass sich die Strahlungsvorrichtung 5 nicht außerhalb der Außenflächen der beiden Längsseiten 6 und 7 des Rahmens und dessen kurze Seiten 8 und 9 erstreckt.
Aus den Zeichnungen wird des Weiteren deutlich, dass die Strahlungsvorrichtung 5, zwischen den Enden der zwei Schäfte 16 und 17, einen Zwischenraum 19 hat, der derart angepasst ist, dass eine bestimmte induktive oder kapazitive Verbindung zwischen den zwei Schäften 16 und 17 erzielt wird.
Durch das Vorhandensein der zwei Schäfte 16 und 17, die in entgegengesetzten Richtungen herausragen und unterschiedlich lang sind, ist die Strahlungsvorrichtung 5 so ausgebildet, dass sie in zwei gegenseitig diskreten Frequenzbändern arbeiten kann. In diesem Fall bestimmt die Länge des längeren Schafts 17 im Wesentlichen die Resonanzfrequenz im niedrigeren Frequenzband, während die Resonanzfrequenz im höheren Frequenzband durch eine Kombination aus der Länge des kürzeren Schafts 16 und der Größe des Raums 19, d.h. der Verbindung zwischen den beiden Schäften, bestimmt wird. Dadurch ist die Verbindung wirksam, so dass die Resonanzfrequenz mit gesteigerter Verbindung in den beiden Frequenzbändern gesenkt wird, dies jedoch in einem deutlich größeren Ausmaß im höheren Frequenzband.
Weiter oben wurde angeführt, dass die Strahlungsvorrichtung 5 mit den Sender-Empfänger-Schaltungen im Mobiltelefon über ein Adapternetzwerk verbunden ist. In seiner einfachsten Ausführung kann dieses Adapternetzwerk als Induktion zwischen dem alleinigen Versorgungsleiter zur Kontaktvorrichtung 15 und der Erdung ausgebildet sein. Das Adapternetzwerk wird passgenau auf dem ersten Abschnitt 2 der Schaltungsplatte 1 angeordnet.
Aus 2 wird deutlich, dass der Träger 4, auf seiner einen Längsseite 6, eine Öffnung 20 hat, die sich bis in das Innere des Trägers erstreckt. Die Öffnung befindet sich zwischen zwei benachbarten Lamellen 13 und ermöglicht es deshalb der Kontaktvorrichtung 15 auf der Strahlungsvorrichtung 15, sich bis zum Verankerungsabschnitt 3 auf der Schaltungsplatte 1 hin zu erstrecken und dort eine Verbindung mit der dort befindlichen Anschlussfläche herzustellen.
Die Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 weichen von dem oben genannten Ausführungsbeispiel nur insoweit ab, als dass die Strahlungsvorrichtung 5 aus einem federnden Metalldraht anstelle eines Blechstreifens hergestellt ist. Die Ausführungsform gemäß den 3 und 4 hat gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform den Vorteil, dass zur Ausbildung der Strahlungsvorrichtung keine speziellen Werkzeuge erforderlich sind. Dies setzt jedoch voraus, dass es möglich ist, auf ganz einfache Art und Weise die Länge der beiden Schäfte 16 und 17 der Strahlungsvorrichtung ohne Änderung eines Werkzeugs anzupassen. Wie gesagt, bedingt die Ausführungsform gemäß den 1 und 2 eine Werkzeugart zur Herstellung der Strahlungsvorrichtung 5, beispielsweise ein Stanzwerkzeug, welches solche Änderungen zu angemessenen Kosten nicht erlaubt.
Die Strahlungsvorrichtung 5 bei der Ausführungsform gemäß den 3 und 4 weicht des Weiteren von der Strahlungsvorrichtung gemäß den 1 und 2 darin ab, dass ihre Kontaktvorrichtung 15 aus einem V-förmig gebogenen Abschnitt 21 des verwendeten Metalldrahts besteht. Bei der Strahlungsvorrichtung 5 liegt ihre Kontaktvorrichtung 15 an der Spitze oder am Scheitel dieses V.
Auch bei den Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 ist das Material der Strahlungsvorrichtung in einer Vertiefung oder in einer umlaufenden Nut 22 auf der Außenseite des Trägers 4 versenkt. Analog zu dem, was für die Ausführungsform gemäß den 1 und 2 gilt, ist diese Nut 22 nahe dem der Schaltungsplatte 1 abgewandten Ende des Trägers 4 angeordnet. Aus 4 wird deutlich, dass die Enden 23 und 24 der Schäfte 16 und 17 versetzt sind, so dass sie nicht auf gleicher Linie liegen. Das Versetzen der Enden 23 und 24 erfolgt hier in Einführrichtung in dem Träger 1 für den Verankerungsabschnitt 3 der Schaltungsplatte, wobei in diesem Fall der lange Schaft 17 am weitesten entfernt von der Schaltungsplatte liegen muss, weil der lange Schaft mit der größten Wellenlänge arbeitet und deshalb, anhand der Anzahl der Wellenlängen gemessen, näher an der Schaltungsplatte als an dem kurzen Schaft 16 angeordnet ist. Dieses Versetzen führt dazu, dass die elektrische Verbindung zwischen den Enden der Schäfte 16 und 17 angepasst werden kann.
Es sind ebenfalls Ausführungsformen denkbar, bei denen die Schäfte 16 und 17 so lang sind, dass sie überlappen. Auch bei einer derartigen Ausführungsform sollte der längste Schaft am weitesten entfernt von der Schaltungsplatte 1 angeordnet sein.
Aus 6 wird des Weiteren deutlich, dass der Träger 4 auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Öffnung 20 hat, die der oben beschriebenen Öffnung in dem Träger in dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 vollständig entspricht. Der Unterschied liegt jedoch darin, dass die Öffnung 20 breiter dimensioniert ist, um auch das breiteste Teilstück des V-förmig gebogenen Abschnitts 21 der Strahlungsvorrichtung 5 aufnehmen zu können.
Bei dieser Ausführungsform wird auch von der eigenen Federkraft in der Strahlungsvorrichtung 5 Gebrauch gemacht, um den erforderlichen Kontaktdruck zwischen der Kontaktvorrichtung 15 und der auf dem Verankerungsabschnitt auf der Schaltungsplatte 1 angeordneten Anschlussfläche herzustellen.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, eine größere elektrische Länge in beiden herausragenden Schäften 16 und 17 dadurch zu realisieren, dass diese mäanderförmig ausgebildet sind. Alternativ kann diese größere elektrische Länge dazu benutzt werden, die äußere Gesamtabmessung bei beiden, der Strahlungsquelle 5 und dem Träger 4, zu verringern.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist es möglich, zwei Strahlungsvorrichtungen einzusetzen, einerseits die mit der Bezugszahl 5 bezeichnete Strahlungsvorrichtung und andererseits zusätzliche Strahlungsvorrichtungen, zum Beispiel für Bluetooth Anwendungen. Aufgrund ihrer höheren Frequenz, sollte die Bluetooth Antenne zwischen der Strahlungsvorrichtung 5 und der Schaltungsplatte 1 angeordnet sein und über eigene Versorgungsmittel verfügen.
Zusammenfassung
Eine Antenneneinrichtung für ein tragbares Radiokommunikationsgerät, ein sogenanntes CELL- oder Mobiltelefon, weist einen Träger (24) auf, der aus elektrisch isolierendem und nicht-magnetischem Material hergestellt ist. Der Träger (4) ist auf einer Schaltungsplatte, einem Schaltkreis bzw. einer Circuitcard (1) im Mobiltelefon befestigbar und stützt eine Strahlungsvorrichtung (5) bzw. einen Radiator ab. Dieser weist eine Kontaktvorrichtung (15) zum Kontakt mit einer entsprechenden Kontakteinrichtung auf der Schaltungsplatte (1) auf. Der Träger (4) besitzt einen Aufnahmebereich (10), in dem ein Verankerungsabschnitt (3) auf der Schaltungsplatte (1) einsetzbar und befestigbar ist. Die Strahlungsvorrichtung (5) ist an dem von der Schaltungsplatte (1) abgewandten Ende des Trägers (4) angeordnet.
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Claims

Antennenvorrichtung für ein tragbares Radiokommunikationsgerät, ein so genanntes CELL- oder Mobiltelefon, das einen Träger (4) umfasst, der aus elektrisch isolierendem und nicht-magnetischen Material hergestellt ist, wobei der Träger auf einer Schaltungsplatte (1) in dem Mobiltelefon befestigt werden kann und eine Strahlungsvorrichtung (5) mit einer Kontaktvorrichtung (15) zum Verbinden mit einer entsprechenden Kontaktvorrichtung auf der Schaltungsplatte stützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) einen Aufnahmebereich (10) hat, in den ein Verankerungsabschnitt (3) der Schaltungsplatte (1) einführbar und fixierbar ist; und dass sich die Strahlungsvorrichtung (5) auf dem der Schaltungsplatte abgewandten Ende des Trägers (4) befindet.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verankerungsabschnitt (3) außerhalb des Abschnitts (2) der mit einer elektrisch leitenden Schicht versehenen Schaltungsplatte (1) erstreckt.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) einen Umfangsrahmen mit einer ersten Wand (7) hat, die so ausgebildet ist, dass sie an den Verankerungsabschnitt (3) anstößt, und eine zweite gegenüberliegende Wand (6), die eine Anzahl Vorsprünge (13) aufweist, welche auf die erste Wand ausgerichtet sind, mit Randflächen (14), die so angeordnet sind, dass sie an den Verankerungsabschnitt (3) anstoßen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wand (7) federnde Schnappteile (11) hat, die mit den entsprechenden Teilen (12) auf dem Verankerungsabschnitt zusammenwirken.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappteile (11) Verriegelungsabsätze haben, und dass die entsprechenden Teile des Verankerungsabschnitts (3) Öffnungen (12) in dem Verankerungsabschnitt (12) enthalten, wobei die Verriegelungsabsätze in die Öffnungen einschnappen können.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung (5) auf der Außenseite des Trägers (4) angeordnet ist, und dass sie sich um den Träger erstreckt und ihre Längsrichtung schräg zur Einführungsrichtung des Verankerungsabschnitts (3) in dem Träger verläuft.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung (5) in einer umlaufenden, äußeren Nut oder Ausnehmung (18) in dem Träger (4) angeordnet ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung (5) im ausgedehnten, ebenen Zustand etwa die Form eines T hat, wobei der Fuß des T die Kontaktvorrichtung (15) darstellt.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich herausragenden Schäfte (16, 17) des T unterschiedlich lang sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand der Strahlungsvorrichtung (5) auf dem Träger (4), ein Raum (19) zwischen den Enden (23, 24) der seitlich herausragenden, aufeinander gerichteten Schäfte (16 bzw. 17) des T vorgesehen ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (23, 24) der Schäfte (16, 17) in Einführungsrichtung der Schaltungsplatte (1) in den Träger (4) zueinander versetzt sind, wobei der längste Schaft (17) am weitesten entfernt von der Schaltungsplatte angeordnet ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäfte (16, 17) so lang sind, dass sie sich überlappen, wobei der längste Schaft am weitesten entfernt von der Schaltungsplatte (1) angeordnet ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass, zusätzlich zu der am Ende des Trägers (4) angeordneten Strahlungsvorrichtung (5), eine zweite Strahlungsvorrichtung vorgesehen ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlungsvorrichtung zwischen der Strahlungsvorrichtung (5) am Ende des Trägers (4) und der Schaltungsplatte (1) angeordnet ist.