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Die
Erfindung betrifft eine Steckverbindung mit einem ersten Steckverbindungselement,
das eine federnd gelagerte Kontaktnadel aufweist und einem mit dem
ersten Steckverbindungselement verbindbaren zweiten Steckverbindungselement,
insbesondere zur Kontaktierung einer Antenneneinspeisung in einer
mobilen Funkeinheit, wenn diese über
eine Zusatzeinrichtung mit einer externen Antenne betrieben werden.
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Bei
derzeitigen mobilen Funkeinheiten, beispielsweise im Mobilfunk,
werden an den Kontaktierungsstellen Steckverbinder eingesetzt, die
auf der einen Seite aus männlichen
und auf der anderen Seite aus weiblichen Verbindungen bestehen und
ineinander gesteckt werden müssen.
Derartige Verbindungen sind einerseits kostenintensiv und andererseits
konstruktiv sehr aufwendig, da sie nur geringe Toleranzen zulassen.
Ferner wurde bisher im speziellen Anwendungsfall bei mobilen Funkeinheiten Hochfrequenzsignale
von/zu einer externen Antenneneinrichtung aus konstruktiven Gründen an
der Unterseite des Geräts
kontaktiert und zugeführt.
Die interne Leitungsführung
der Hochfrequenzsignale im Gerät
ist allerdings mit Verlusten behaftet und beeinflußt die Gerätekenndaten
negativ.
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Eine
Schnittstelle zum Kontaktieren und Zuführen eines externen Hochfrequenzsignals,
wobei die Schnittstelle eine Zuführseite
und eine Geräteseite
aufweist und bei der die Kontaktierung mittels Hochfrequenz-Kontaktnadeln
erfolgt, ist aus
DE
38 01 222 C2 bekannt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenz-Schnittstelle
insbesondere für
mobile Funkeinheiten zu schaffen, die kostengünstig ist und einen konstruktiven
Aufwand minimiert.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Durch
die erfindungsgemäßen Steckverbindungen
sind Schnittstellen zur Kontaktierung und Zuführung externer Hochfrequenzsignale
geschaffen, wobei die Schnittstellen eine Zuführseite und eine Geräteseite
aufweisen und die Kontaktierung mittels Kontaktnadeln erfolgt. Unter
Zuführseite
wird hier die Seite der Schnittstelle verstanden, die die externen Hochfrequenzsignale
zuführt,
und die Geräteseite
ist die Seite beispielsweise einer mobilen Funkeinheit. Eine derartige
Kontaktnadel ist erfindungsgemäß federnd
ausgelegt und weist beispielsweise einen mit einer Kontaktspitze
versehenen Innenleiterstift auf, der von einer als Außenleiter
dienenden federnden Hülse
umgeben sein kann, die bei dem Kontaktiervorgang einfedert und die
Kontaktierung, d.h. die Masseverbindung zur Hochfrequenz-Abschirmung, sicherstellt.
Der Innenleiterstift kann ebenfalls federnd ausgelegt sein.
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Vorzugsweise
ist die Kontaktnadel auf der Zuführseite
angeordnet. Insbesondere bei dem Betrieb einer mobilen Funkeinheit
mit einer externen Antenne ist die Kontaktnadel in einer sogenannten Gerätehalterung
angeordnet.
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Ferner
kann ein geräteseitiges
Kontaktelement der Steckverbindung einen Rußenleiteranschluß und einen
darin isoliert angeordneten Innenleiteranschluß (Signalweg) aufweisen, wobei
das Kontaktelement federnd angeordnet ist und bei einem Kontaktieren
durch Einfedern des geräteseitigen
Kontaktelements die Verbindung mit Leiterbahnen für den Massekontakt
und das Innenleitersignal hergestellt wird.
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Eine
Anordnung des geräteseitigen
federnden Kontaktelements in einer Führung bietet eine verbesserte
Kontaktierung.
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Die
Leiterbahnen für
den Massekontakt und das Innenleitersignal können auf einer Leiterplatte angeordnet
und als Kontaktflecken zum Kontaktieren mit dem eingefederten geräteseitigen
Kontaktelement ausgebildet sein.
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Das
geräteseitige
Kontaktelement kann ferner durch einen nicht federnden Außenleiter-Kontakt, im
folgenden als geräteseitiger
Massekontakt bezeichnet, sowie eine darin angeordnete federnde Abdeckung
ausgebildet sein, wobei unterhalb der Abdeckung ein Kontaktflecken
für das
Innenleitersignal (Nutzsignal) angeordnet ist, der im Verbindungsfall von
dem Innenleiterstift kontaktiert wird, und der geräteseitige
Massekontakt fest mit einer Masseleiterbahn verbunden ist.
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Beispielsweise
wird die Abdeckung durch eine HF-dichte federnde Klappe gebildet.
Die Klappe ist leitend bzw. metallisiert und ist im geschlossenen Fall
mit Masse, d.h. dem geräteseitigen
Massekontakt verbunden. Diese Klappe wird beim Kontaktieren von
dem Innenleiterstift geöffnet
und zur Seite gedrückt,
so daß der
Innenleiterstift durch Federkraft mit dem darunter angeordneten
Kontaktflecken für das
Hochfrequenzsignal kontaktiert.
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Ferner
kann die geräteseitige
Kontakteinheit direkt auf einer Leiterplatte angeordnet werden und wird
durch entsprechende Kontaktflecken gebildet, die in Kontakt mit
der Kontaktnadel treten.
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Erfindungsgemäße Steckverbindungen
werden beispielsweise in einer mobilen Funkeinheit mit einer Gerätehalterung
verwendet.
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Zusammenfassend
liegen die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösungen darin begründet, daß der Kontakt
einfach durch federnde Kontaktnadeln hergestellt wird, wobei die
Gegenseite einfach beispielsweise durch einen Layoutpunkt Z-richtig
realisiert wird. Es erfolgt eine Einsparung der Stecker und der Buchse
wie bei den bekannten HF-Verbindungen. Ferner muß der HF-Flecken im Gerät nicht schwimmend
realisiert sein, mechanische Toleranzen sind zulässig, es ergibt sich eine verlustarme HF-Verbindung,
da der HF-Kontakt dort angeordnet wird, wo er benötigt wird,
und der konstruktive Aufwand ist gering. Ferner ist die Schnittstelle
geräteseitig
staubdicht und HF-dicht.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht einer zuführseitigen Kontakteinheit einer
Steckverbindung,
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2 zeigt
einen Querschnitt durch eine geräteseitige
Kontakteinheit gemäß einer
ersten erfindungsgemäßen Lösung,
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3 zeigt
einen Querschnitt durch eine geräteseitige
Kontakteinheit gemäß einer
zweiten erfindungsgemäßen Lösung,
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4 zeigt
einen Querschnitt durch eine geräteseitige
Kontakteinheit gemäß einer
dritten erfindungsgemäßen Lösung und
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5 zeigt
die geräteseitigen
Kontakteinheiten gemäß 2 und 4 in
der Draufsicht.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht des zuführseitigen
Teils einer HF-Schnittstelle gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. In einer Gerätehalterung
einer mobilen Funkeinheit, wie beispielsweise einem Mobiltelefon
nach dem Stand der Technik, hier schematisch bestehend aus einer
Vorderseite 2 und einer Rückseite 3, ist eine
zuführseitige
Kontakteinheit 4 angeordnet. Die Kontakteinheit 4 weist
eine in einer Führung 5 angeordnete
HF-Kontaktnadel 6 auf. Derartige HF-Kontaktnadeln 6 sind aus der
Prüftechnik
bekannt und sind in diversen Ausführungsformen erhältlich,
so daß hier
auf eine detaillierte Darstellung einer HF-Kontaktnadel verzichtet werden
kann. Eine derartige Kontakteinheit 4 umfaßt als wesentliche Elemente
innen mit einer Spitze versehenen Innenstift 7, der zum
Leiten des Nutzsignals dient und eine äußere, den Innenstift 7 umgebende
und von diesem isolierte Hülse 8,
die zur Abschirmung und Masseverbindung dient. Beide Elemente, nämlich der
Innenstift 7 und die Hülse 8 sind üblicherweise
federnd ausgebildet, wobei beide Elemente 7 und 8 in
die Kontaktnadel 6 einfedern können. Die Federkraft des Innenstiftes 7 wird
entsprechend dem notwendigen Kontaktdruck ausgelegt. In der vorliegenden
Ausführungsform
ist die Kontaktnadel 6 in einer Halterung 9 der
Rückseite 3 der
Zuführseite
gelagert. Die Halterung 9 weist eine Zuführung 10 auf,
durch die eine HF-Leitung 11 verläuft, die mit der Kontaktnadel 6 verbunden
ist, wobei das Nutzsignal auf den als Innenleiter dienenden Innenstift 7 und
die Masse auf die als Außenleiter
dienende Hülse 8 geführt wird. Die
HF-Leitung 11 ist beispielsweise bei Mobiltelefonen, die
innerhalb eines Kraftfahrzeugs betrieben werden, mit einem externen
Antennensignal beaufschlagt.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch den geräteseitigen
Teil einer Steckverbindung gemäß einer ersten
erfindungsgemäßen Lösung. Ein
Gerätegehäuse 20,
beispielsweise einer mobilen Funkeinheit bzw. eines Mobiltelefons,
weist eine Öffnung 21 auf, die
zur Aufnahme des zuführseitigen
Teils der HF-Schnittstelle,
d.h. Der HF-Kontaktnadel 6 der zuführseitigen Kontakteinheit 4 dient
(nicht dargestellt). In der Öffnung 21 ist
die geräteseitige
Kontakteinheit 22 angeordnet. Die geräteseitige Kontakteinheit 22 weist
einen leitfähigen
Außenleiter-Kontakt 23 auf, der
mit Masse verbunden ist und innerhalb dem ein Innenleiter-Kontakt 24 angeordnet
ist. Das Layout der geräteseitigen
Kontakteinheit 22 ist schematisch in 5 dargestellt.
Der Außenleiter-Kontakt 23 und der
Innenleiter-Kontakt 24 sind
in der geräteseitigen Kontakteinheit 22 voneinander
isoliert. Weiterhin ist die Kontakteinheit 22 innerhalb
des Gerätegehäuses 20 angeordnet
und weist eine Isolierung 25 auf, so daß die Kontakteinheit 22 im
nichtkon taktierenden Zustand gegen die Innenseite des Gerätegehäuses 20 abdichtet.
Dadurch wird erreicht, daß das
Gerät staubdicht
und HF-dicht ist, wenn die mobile Funkeinheit mit der internen Antenne
betrieben wird. Im Fall eines Kontakts der Schnittstelle drückt der
Innenstift 7 der Kontaktnadel 6 sowie die Hülse 8 die
geräteseitige
Kontakteinheit 22 gegen die Kraft einer oder mehrerer Federn 26 in
das Innere des Gerätegehäuses 20.
Die geräteseitige
Kontakteinheit 22 wird dabei von einer Führung 27 geführt, die
Bestandteil des Gerätegehäuses 20 ist.
Im Endpunkt, d.h. wenn der Kontakt der Schnittstelle hergestellt
ist, ist der Außenleiter-Kontakt 23 der
geräteseitigen
Kontakteinheit 22 mit einer entsprechenden Leiterbahn 30 einer Leiterplatte 28 sowie
der Kontakt-Innenleiter 24 der geräteseitigen Kontakteinheit mit
einer entsprechenden Leiterbahn 29 einer unterhalb des
Gerätegehäuses angeordneten
Leiterplatte 28 verbunden.
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3 zeigt
einen Querschnitt durch den geräteseitigen
Teil einer Steckverbindung gemäß einer zweiten
erfindungsgemäßen Lösung. Das
Gerätegehäuse 20 weist
eine Öffnung 21 zum
Kontaktieren mit der in 1 dargestellten zuführseitigen
Kontakteinheit 4 auf. Der geräteseitige Außenleiter-Kontakt 32 ist
als Plattierung, Metallisierung oder metallische Hülse um die Öffnung 21 das
Gerätegehäuses 20 herum
angeordnet. Die Öffnung 21 ist
im nicht kontaktierten Zustand von einer als Klappe ausgeführten Abdeckung 33 verschlossen,
die gegen eine Federkraft (nicht dargestellt) in Richtung einer
im Gerätegehäuse angeordneten
Leiterplatte 35 bewegt bzw. um eine Drehachse 38 gedreht
werden kann. Die Klappe 33 ist außen nicht leitend, weist aber
an ihrer Unterseite eine Metallisierung auf, wobei die Unterseite
auf Masse gelegt ist, um ein Lecken von HF zu verhindern. Ferner
ist die Klappe 33 durch eine Abdichtung 34 gegen
die Innenwand des Gerätegehäuses 20 abgedichtet,
um das Eindringen von Staub im geschlossenen Zustand zu verhindern.
Der Kontakt der Schnittstelle erfolgt, indem die Hülse 8 der
zuführseitigen
Kontakteinheit 4 auf die äußere leitende Fläche des
Außenleiter-Kontakts 32 der
geräteseitigen
Kontakteinheit 31 aufsetzt. Der Innenstift 7 drückt gegen
die Klappe 33, wodurch diese geöffnet wird und in das Gerätegehäuse 20 eindringt,
bis der Innenstift 7 einen Kontaktflecken 37 für das Innenleitersignal
kontaktiert, die auf einer Leiterplatine 35 angeordnet
ist. Eine dauernde Verbindung 39 stellt den Kontakt zwischen
dem geräteseitigen
Außenleiter-Kontakt 32 und
einem auf der Leiterplatte 35 angeordneten Kontaktflecken 36 für das Außenleitersignal,
d.h. Masse, her.
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4 zeigt
einen Querschnitt durch den geräteseitigen
Teil einer Steckverbindung gemäß einer dritten
erfindungsgemäßen Lösung. Diese
Lösung
ist mit dem geringsten konstruktiven geräteseitigen Aufwand verbunden.
Die geräteseitige
Kontakteinheit 40 wird hier durch die Anordnung eines inneren
Kontaktflecken 42 für
das Innenleitersignal und einen äußeren Kontaktflecken 43 für das Außenleitersignal
geschaffen, wobei der äußere Kontaktflecken 43 um den
inneren Kontaktflecken 42 angeordnet ist. Beide Kontaktflecken 42, 43 sind
direkt auf einer Leiterplatte 41 in der Öffnung 21 des
Gerätegehäuses 20 realisiert.
Ferner ist die Leiterplatte 41 direkt unterhalb der Innenwand
des Gerätegehäuses 20 in
einem geringen Abstand angeordnet. Zur Abdichtung der geräteseitigen
Kontakteinheit 40 sind zwischen der Leiterplatte 41 und
dem Gerätegehäuse 20 Abdichtungen 45 vorgesehen.
Der Kontakt der HF-Schnittstelle wird bewirkt, indem die Hülse 8 der
zuführseitigen Kontakteinheit 4 der 1 auf
den äußeren Kontaktfleck 43 das
Außenleitersignal
aufsetzt und der Innenstift 7 der zuführseitigen Kontakteinheit 4 der 1 den
inneren Kontaktfleck 42 für das Innenleitersignal kontaktiert.
Ferner kann der innere Kontaktfleck 42 für das Innensignal
(Nutzsignal) eine Durchkontaktierung 44 aufweisen.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf das Layout der geräteseitigen Kontakteinheit 22 nach 2. Dasselbe
Layout wird auch für
die geräteseitige
Kontakteinheit 40 nach 4 verwendet
Daher sind in der 5 zwei Sätze von Bezugszeichen aufgeführt.
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Um
einen inneren Innenleiter-Kontakt 24 der geräteseitigen
Kontakteinheit 22 sind Außenleiter-Kontakte 23 angeordnet,
die den Innenleiter-Kontakt 24 teilweise umfassen. Die
Form der Außenleiter-Kontakte 23 sind
durch die Hülse 8 der
zuführseitigen
Kontaktnadel 6 bedingt. Um die Außenleiter-Kontakte 23 ist
eine Abdichtung 25 auf der Kontakteinheit aufgebracht.
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5 kann
auch zur Erläuterung
der Kontakteinheit 40 nach 4 dienen.
Auf der Leiterplatte 41 ist ein innerer Kontaktfleck 44 aufgebracht,
der zumindest teilweise von äußeren Kontaktflecken 43 umgeben
ist. Isoliert von den äußeren Kontaktflecken 43 ist
diese umgreifend eine Abdichtung 45 angeordnet, die zur
HF-Abdichtung und Staubabdichtung dient.