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HINTERGRUND
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Der IPC/JEDEC J-STD_0202C und die IEC-Standardnorm 60068 beschreiben Abstands- oder Zwischenraumanordnungen (engl. Spacing) und Pin-Anordnungen für ein an einer Leiterplatte (PCB) befestigbares Anschlussteil, welches im Bereich der Automobilelektronik allgemein bekannt ist als ”FAKRA” oder ”Fakra”. 1 ist eine potentielle Ansicht eines typischen Fakra-Anschlussteils 10 des Standes der Technik. Das Anschlussteil 10 ist vorzugsweise durch Formen eines Dielektrikums, wie Kunststoff, Keramik oder Glas in einer in 1 gezeigte Form ausgebildet.
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Das Anschlussteil 10 in 1 weist einen ersten geraden kreisförmigen (engl. right circular) und zylindrisch geformten Abschnitt 12 auf, welcher sich von einem im Wesentlichen kubisch oder kastenförmig geformten (engl. cubic-shaped) Leiterplatten-Befestigungsabschnitt 14 erstreckt, in dessen Mitte sich ein elektrischer Leiter als Signalträger befindet, nicht dargestellt in 1. Der zylindrische Abschnitt ist derart dimensioniert, geformt und angeordnet, um in einer passenden Anschlussbuchse (engl. female receptacle connector), nicht dargestellt, aufgenommen zu werden. Der zylindrische Abschnitt 12 weist eine Arretierung 13 (engl. detent) oder Sperre auf, welche eine passende Anschlussbuchse mit dem in 1 gezeigten Anschlussteil verbindet oder verriegelt. Der an einer Leiterplatte befestigbare Anschlussabschnitt ist mit vier in den Ecken angeordneten Befestigungspfosten 16 versehen, wovon zwei in 1 sichtbar sind.
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2 ist eine rechte Seitenansicht des Anschlussteils 10, wie es in 1 gezeigt ist. Der erste, zylindrisch geformte Abschnitt 12 und der kubisch oder kastenförmig geformte Befestigungsabschnitt 14 für das Anschlussteil sind derart ausgebildet, dass der Befestigungsabschnitt 12 für das Anschlussteil sich nach außen und weg von der Kante einer Leiterplatte erstreckt, welche in 1 oder 2 nicht gezeigt ist. Die zwei in 2 gezeigten an den Ecken angeordneten Befestigungspfosten 16 erstrecken sich nach unten und senkrecht zu der im Wesentlichen ebenen Unterseite 15 des kubisch geformten Leiterplatten-Befestigungsabschnitts 14 oder Befestigungsabschnitts 14 zur Befestigung an einer Leiterplatte. Eine Signalleitung ist in 2 als zwischen den beiden Befestigungspfosten dargestellt gezeigt. Die Signalleitung 18 erstreckt sich außerdem senkrecht nach unten von dem Leiterplatten-Befestigungsabschnitt 14.
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3 ist eine Unteransicht des Anschlussteils wie es in 1 und 2 gezeigt ist. 3 zeigt die vier in den Ecken angeordneten Befestigungspfosten 16 relativ zueinander und die mittige Anordnung der Signalleitung 18. Die Geometrie der Befestigungspfosten 16 relativ zueinander und die Anordnung der Signalleitung 18 stimmen mit den vorgenannten Fakra-Standards überein. Sie bestimmen daher, ob das Anschlussteil 10 ein Fakra-Anschlussteil ist oder nicht.
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Das in den 1, 2 und 3 gezeigte Fakra-Anschlussteil ist dem Fachmann allgemein bekannt als ein Fahrzeugelektronik-Industriestandard-Anschlussteil. Es wird häufig dazu verwendet, um ein Koaxialkabel zwischen einer drahtlosen, am Fahrzeug befestigten Kommunikationsvorrichtung, wie einem Funk- oder Mobiltelefon und einem globalen Positionsbestimmungssystem(GPS)-Empfänger, und einer Antenne zu verbinden, die auf oder in einer Fahrzeugscheibe oder einer Fahrzeugaußenfläche angeordnet ist.
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Eine Schwierigkeit des Befestigens einer Antenne auf einer Fahrzeugfläche oder in einer Fahrzeugscheibe liegt darin, dass solche Antennen häufig anfällig für Diebstahl und Vandalismus sind. Jede Art von Kommunikationsvorrichtung oder GPS-Empfänger wird daher nutzlos, wenn die externe Antenne für diese Vorrichtung entweder beschädigt oder gestohlen wird. Das Verbergen oder neu Positionieren der Antennen, die solche Vorrichtungen benötigen, wo sie nicht sichtbar oder Vandalismus ausgesetzt sind, würde verhindern oder die Wahrscheinlichkeit reduzieren, dass die Vorrichtung funktionsunfähig gemacht wird. Eine Antenne die weniger anfällig oder immun gegen Diebstahl oder Vandalismus ist, würde eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellen, insbesondere wenn sie im Zusammenhang mit Fahrzeugen genutzt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Perspektivansicht eines Fakra konformen Anschlussteils;
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2 ist eine rechte Seitenansicht des in 1 gezeigten Anschlussteils;
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3 ist eine Unteransicht des in 1 gezeigten Anschlussteils;
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4 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Fakra konformen oder kompatiblen Antenne;
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5 ist eine rechte Seitenansicht der in 4 gezeigten Antenne;
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6 ist eine Unteransicht der in 4 gezeigten Antenne;
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7 stellt die Verwendung eines Fakra konformen oder kompatiblen Anschlussteils oder der Fakra konformen oder kompatiblen Antenne mit einer Leiterplatte auf einer elektronischen Kommunikationsvorrichtung dar;
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8 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Fakra konformen oder kompatiblen Antenne, die auf einer Leiterplatte befestigt ist;
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9 zeigt noch eine andere alternative Ausführungsform einer Fakra konformen oder kompatiblen Antenne; und
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10 ist ein Blockdiagramm einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, welche eine Fakra konforme oder kompatible Antenne verwendet, wie die die in den 4, 8 oder 9 gezeigt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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4 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Fakra konformen oder Fakra verträglichen Antenne 50. Wie mit dem Anschlussteil 10 in den 1–3 gezeigt ist, weist die in 4 gezeigte Antenne 50 einen im Wesentlichen kubisch oder kastenförmig geformten Leiterplatten-Befestigungsabschnitt 14 oder Befestigungsabschnitt 14 zur Befestigung an einer Leiterplatte auf, der mit einem oder mehreren Lokalisierungspfosten (engl. locating posts) versehen ist, die sich senkrecht von der Unterseite 15 des Leiterplatten-Befestigungsabschnitts 14 erstrecken. Eine Signalleitung, nicht gezeigt in 4, erstreckt sich ebenfalls nach unten und senkrecht zu der Unterseite 15 des Leiterplatten-Befestigungsabschnitts 14, vergleichbar zu der oben in den 2 und 3 gezeigten Signalleitung. Anders als das in den 1–3 gezeigte Anschlussteil 10, ist die Arretierung (engl. detent), welche in den 1–3 gezeigt ist, von dem zylindrischen Abschnitt 12 entfernt.
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Der Leiterplatten-Befestigungsabschnitt 14 und der zylindrische Abschnitt 12 sind vorzugsweise als ein monolithischer Block aus einem dielektrischen Material, wie Kunststoff, Glas oder Keramik gebildet. Der Leiterplatten-Befestigungsabschnitt 14 und der zylindrische Abschnitt 12 halten oder unterstützen eine weiter unten beschriebene Antenne, welche eine Leitung 54 einer vorbestimmten Länge aufweist, welche um die Außenseite des zylindrischen Abschnitts 12 gewickelt ist, um eine Spule (engl. inductor) zu bilden, die in wenigstens einem Betriebsfrequenzband einer Funkkommunikationsvorrichtung, nicht dargestellt in 4, resonant ist. Da der Leiterplatten-Befestigungsabschnitt 14 und der zylindrische Abschnitt 12 die Antenne halten oder unterstützen, die durch die um den zylindrischen Abschnitt 12 gewundene Leitung gebildet wird, werden sie hierin als Haltestruktur oder Substrat für die Funkfrequenzwandler- oder Funkfrequenztransducer-Antenne 54 (engl. radio frequenz-transducer antenna) bezeichnet. Die Begriffe Leitung, Antenne und Spule werden im Folgenden austauschbar verwendet und sind gemeinsam durch das Bezugszeichen 54 bezeichnet.
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Außer den relativ kurzen Abschnitten an gegenüberliegenden Enden der Leitung 54, ist die um den zylindrischen Abschnitt 12 gewundene Leitung mit einem isolierenden oder nicht leitenden Material beschichtet. In einer Ausführungsform ist der nicht beschichtete Abschnitt eines Endes der Leitungsspule 54 elektrisch mit der mittig angeordneten Signalleitung 18 verbunden, die sich von der Unterseite des Leiterplatten-Befestigungsabschnitts 14 erstreckt, während das gegenüberliegende, zweite Ende der Leitungsspule 54 freigelassen oder potentialfrei (engl. floating) ist. In einer anderen Ausführungsform ist der nicht beschichtete Abschnitt des zweiten Endes der Spule entweder mit einem leitenden Material (nicht dargestellt) auf der Oberseite oder Oberfläche des Substrats (12 und 14) verbunden oder zu einem Masseanschluss (engl. ground plane) hin verlängert, der auf der Unterseite 15 des Leiterplatten-Befestigungsabschnitts 14 ausgebildet oder darauf angebracht ist. Keines der Enden der Spule 54 ist in 4 sichtbar.
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5 ist eine Seitenansicht der in 4 gezeigten Antenne 50. Diese Ansicht zeigt das erste Ende 53 der Spule 54, das sich über die Unterseite erstreckt und elektrische mit der vorgenannten Signalleitung 18 verbunden ist. 6 ist eine Unteransicht der in den 4 und 5 gezeigten Antenne 50, und zeigt die Verbindung des ersten Endes 53 der Spule 54 mit der zuvor genannten mittig angeordneten Signalleitung. Das zweite Ende 56 der Spule/Antenne 54 kann entweder potentialfrei oder mit der zuvor genannten leitenden Schicht verbunden sein, über das Material aus dem das Substrat gebildet ist, welches in den Figuren nicht dargestellt ist.
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Die Leitung, die verwendet wird um die Spule 54 zu bilden, weist eine physikalische Länge auf, die so gewählt ist, dass die Länge der Leitung um den zylindrischen Abschnitt 52 windbar ist, wobei die Zahl der Windungen (engl. turns) und der Durchmesser der Windungen die Spule 54 mit elektrischen Charakteristiken ausstattet oder versieht (engl. imbue), welche die Spule 54 in wenigstens einem Betriebsfrequenzband resonant machen, welches von einer Kommunikationsvorrichtung, die mit der Antenne 50 gekoppelt ist, genutzt wird.
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Wie aus 6 entnommen werden kann ist der Leiterplatten-Befestigungsabschnitt 14 mit vier Ausrichtungsstiften oder -Pins 16 versehen, wobei jeder an einer korrespondierenden Ecke des kubisch oder kastenförmig geformten Leiterplatten-Befestigungsabschnitts 14 angeordnet ist. Die Signalleitung 18 ist in der Mitte des Leiterplatten-Befestigungsabschnitts 14 angeordnet. Alternative Ausführungsformen verwenden ein, zwei oder drei Befestigungspins 18, wobei wenigstens einer einen Masseanschlussverbindungspin (engl. ground pin connection) für den vorgenannten Masseanschluss auf der Unterseite 15 bildet oder für eine elektrisch leitende oder leitfähige Beschichtung auf den Außenflächen des Substrats (12 oder 14).
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Bezug nehmend nun auf 7 ist eine Leiterplatte 70 gezeigt, an welcher verschiedene elektronische Komponenten 72 befestigt sind, die aufweisen oder Betriebskomponenten einer Kommunikationsvorrichtung bilden, wie einem globalen Positionsbestimmungssystem(GPS)-Empfänger, einem Bluetooth-Empfänger (engl. Bluetooth transceiver) und/oder einem Funk- oder Mobiltelefon (engl. cellular Telefone), wie einem GSM oder CDMA-Telefon. Die Leiterplatte 70 weist einen quadratisch geformten Bereich (engl. square-shaped area) oder Boden 74 (engl. land) auf, welcher die Positionen für das zuvor genannte Fakra-ISO-Standard-Befestigungslochmuster 76 auf der Leiterplatte 70 bestimmt. Da das Befestigungslochmuster 76 mit dem vorgenannten Fakra-Standard konform oder verträglich ist, werden dem entsprechend ein oder mehrere Ausrichtungspins 16 und die Signalleitung 18 in der zuvor genannten Fakra-Antenne 50 akzeptiert. Das Befestigungslochmuster 76 akzeptiert oder nimmt ein Fakra-Verbindungsteil (engl. Fakra connector) auf, wie das in den 1, 2 und 3 gezeigt Verbindungsteil 10. Die Leiterplatte 70 ermöglicht somit einer oder mehreren Kommunikationsvorrichtungen auf der Leiterplatte 70 befestigt zu werden, um RF-Signale zu empfangen und/oder zu übertragen durch jede externe Antenne (welche das zuvor genannte Verbindungsteil 10 verwendet) oder eine leiterplattenbefestigte Fakra konforme Antenne 50, wie in den 4–6 gezeigt ist. Wie in 7 dem Fachmann gezeigt ist, kann die Wahl und die Verwendung von jedem Fakra konformen oder verträglichen Verbindungssteil 10 oder der leiterplattenbefestigten Fakra konformen oder verträglichen Antenne 50 zum Zeitpunkt der Montage oder des Zusammenbaus der Leiterplatte 70 durchgeführt werden, wobei die Auswahl eine Designauswahl ist.
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Die 8 und 9 zeigen zwei alternative Ausführungsformen der Fakra konformen oder verträglichen Antennen. Die in 8 gezeigte Antenne 80 ist auch eine leiterplattenbefestigte Fakra konforme Antenne 80 und ist in Verwendung mit der in 7 gezeigten Leiterplatte 70 dargestellt, und damit mit derselben Art von Kommunikationsvorrichtungen, die aus der Vielzahl der elektronischen Komponenten 72 gebildet ist, die für solche Vorrichtungen benötigt werden, welche alle dem Fachmann bekannt sind. Die Fakra konforme oder verträgliche Antenne 80 wie sie in 8 gezeigt ist, weist einen Fußabdruck auf, d. h. einen Bereich den sie benötigt, der größer ist als der Bereich oder der Fußabdruck des Fakra ISO-konformen Lochmusters 76.
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9 zeigt eine andere Ausführungsform eines Fakra konformen oder verträglichen Verbindungsteils 90, welches eine Spule aufweist, die aus einer Leitung 92 ausgebildet ist, auf einem zylindrischen aber aufrechten Abschnitt 94. Wie bei den in den 4–8 gezeigten Antennen, weist die Antenne 90 von 9 ebenfalls Fakra konforme Ausrichtungspins 16 und eine Fakra konforme Signalleitung 18 auf einem Leiterplatten-Befestigungsabschnitt 93 auf, die der Antenne 90 erlaubt in einem Fakra konformen oder verträglichen Lochmuster auf jeder Leiterplatte befestigt zu werden. Anders als die beiden in 4–8 gezeigten Ausführungsformen passt die Fakra konforme oder verträgliche Antenne 90, wie in 9 gezeigt ist, vollständig oder völlig in den Fußabdruck eines Fakra konformen oder verträglichen Befestigungslochmusters.
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Schließlich und aus Gründen der Vollständigkeit zeigt 10 ein schematisches Diagramm einer Kommunikationsvorrichtung 100, welche von Funkempfängern 102 umfasst ist, wobei die funktionell notwendigen Komponenten davon dem Fachmann im Bereich der Kommunikationstechnik allgemein bekannt sind. Der Empfänger 102 (engl. transceiver) ist betrieblich verbunden mit und gesteuert durch eine Steuerung 104 (engl. controller), wie eine Mikrosteuerung oder einen Mikroprozessor, welche selbst mit einer Benutzerschnittstelle 106, wie einer Tastatur und einer Flüssigkristall-Displayvorrichtung, verbunden ist. Ein Sprecher 108 und ein Mikrofon 110 sind mit dem Empfänger gekoppelt, um Audiosignalen zu erlauben zwischen dem Empfänger und einem Benutzer der Vorrichtung 100 übertragen zu werden. In einer Ausführungsform ist die Kommunikationsvorrichtung 100 als ein Funk- oder Mobiltelefon ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Kommunikationsvorrichtung 100 entweder ein Bluetooth Empfänger, ein GPS Empfänger oder eine RF-Lokalisierungsvorrichtung (engl. RF location device) zum Nachverfolgen und/oder Lokalisieren von gestohlenen Fahrzeugen.
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Die Komponenten der in 10 dargestellten Kommunikationsvorrichtung 100 sind vorzugweise auf einer oder mehreren Leiterplatten befestigt. Jedermann weis, dass solche Leiterplatten wiederum selbst in einem geeigneten Gehäuse vorgesehen sind, welches aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt ist. 10 zeigt eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung wie ein Funk- oder Mobiltelefon, einen GPS Empfänger oder eine Bluetooth-Vorrichtung, deren Betrieb möglich ist, durch die Verwendung jeder der leiterplattenbefestigten Fakra konformen Antennen oder einer mit der Vorrichtung verbundenen externen Antenne, durch ein leiterplattenbefestigtes Fakra-Verbindungsteil, wie ein Verbindungsteil 10 das in den 1–3 gezeigt ist.
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Es soll davon ausgegangen werden, dass die in den 4–9 gezeigten Antennen Einzelband-Funkfrequenz Transducer (engl. single band radio frequency transducers) sind womit gemeint ist, dass die Antennen resonant in einem Band, wie einem 800 Mhz Band, sind, das gewöhnlich durch Funk- oder Mobiltelefone verwendet wird. Alternative Ausführungsformen der hierin offenbarten Antenne umfassen Multiband-Antennen, welche in einer Vielzahl verschiedener Bänder resonant sind, welche, ohne darauf beschränkt zu sein, die 800, 900, 1200 und 1800 Mhz Bänder umfassen. Solche Antennen können durch Wickeln von zusätzlichen Spulen über die in den Figuren gezeigten ausgebildet werden oder wahlweise die elektrische Länge (engl. electrical length) der Spule 54 derart gewählt werden, dass diese eine Vielzahl von bei harmonischen Frequenzen ansässigen oder gängigen Frequenzen (engl. resident frequencies) davon aufweist.
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Die hierin beschriebenen Ausführungsformen dienen zum Zwecke der Erläuterung und der Illustration. Sie sollen nicht so verstanden werden, dass sie die Erfindung beschränken oder definieren. Die Erfindung wird durch den Schutzumfang der zugehörigen Ansprüche definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEC-Standardnorm 60068 [0001]
