DE202014100688U1

DE202014100688U1 - communicator

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Publication number: DE202014100688U1
Application number: DE201420100688
Authority: DE
Original assignee: Astra Gesellschaft fuer Asset Management mbH and Co KG
Current assignee: Astra Gesellschaft fuer Asset Management mbH and Co KG
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: EP2907945B1; EP2907945A1

Abstract

Kommunikationseinrichtung, umfassend einen Transceiver und eine Antenne, wobei die Antenne ein Dipol oder Monopol ist und der Transceiver auf einer Leiterplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass leitfähige Komponenten der Leiterplatte und der Transceiver selber ein Strahlerelement des Dipol oder Monopols sind und ein weiteres Strahlerelement des Dipols oder Gegengewicht des Monopols leitfähige Komponenten einer weiteren Leiterplatte und/oder eines Gehäuses oder Gehäuseteils sind und dass der Ausgang des Transceivers hochfrequent mit der weiteren Leiterplatte bzw. dem Gehäuse oder Gehäuseteil gekoppelt ist.Communication device comprising a transceiver and an antenna, the antenna being a dipole or monopole and the transceiver being arranged on a printed circuit board, characterized in that conductive components of the printed circuit board and the transceiver itself are a radiating element of the dipole or monopole and a further radiating element of the Dipoles or counterweight of the monopole are conductive components of a further printed circuit board and / or a housing or housing part and that the output of the transceiver is coupled to the further printed circuit board or the housing or housing part at a high frequency.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a communication device according to the preamble of claim 1.

Kommunikationseinrichtungen als Bestandteil einer Zugangskontrolle übertragen u. a. Identinformationen über kurze Entfernungen. Eine stationäre Kommunikationseinrichtung wird bevorzugt in vorhandenen Komponenten einer Handhabe oder einem Schließblech einer zu sichernden Tür untergebracht, um in einem Hohlraum der vorhandenen Komponenten diese als Gehäuse zur Befestigung an einer Tür und zum Schutz gegen äußere Einwirkungen zu nutzen. Transfer communication devices as part of an access control u. a. Identification information over short distances. A stationary communication device is preferably housed in existing components of a handle or a strike plate of a door to be secured in order to use in a cavity of the existing components, these as a housing for attachment to a door and for protection against external influences.

Aufgrund der geringen mechanischen Abmessungen und des üblicherweise metallischen Werkstoffes des Gehäuses ist eine Integration von Antennen für den UHF-Frequenzbereich, vornehmlich in einem Frequenzbereich über 400 MHz, schwer auszuführen und lässt nur einen geringen Antennenwirkungsgrad erwarten. Due to the small mechanical dimensions and the usually metallic material of the housing integration of antennas for the UHF frequency range, especially in a frequency range above 400 MHz, difficult to perform and can only expect a low antenna efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikationseinrichtung dahingehend auszugestalten, dass unter Berücksichtigung der mechanischen Abmessungen und des metallischen Werkstoffes des Gehäuses ein guter Antennenwirkungsgrad erzielt wird. The invention has for its object to design a communication device to the effect that, taking into account the mechanical dimensions and the metallic material of the housing, a good antenna efficiency is achieved.

Diese Aufgabe wird bei einer Kommunikationseinrichtung. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale dieses Anspruchs gelöst. This task is at a communication device. solved according to the preamble of claim 1 by the features of this claim.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further developments and advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden leitfähige Komponenten der Leiterplatte des Transceivers gleichzeitig als Antennenkomponente eines Dipols oder Monopols genutzt. Leitfähige Komponenten sind Leiterbahnen, damit kontaktierte passive und aktive elektrische und elektronische Bauelemente sowie leitende Montageteile. Dabei wird die Leiterplatte zusammen mit dem Transceiver selbst strahlendes Element. Ein weiteres Strahlerelement des Dipols oder Gegengewicht des Monopols sind leitfähige Komponenten wenigstens einer weiteren Leiterplatte und/oder eines Gehäuses oder Gehäuseteils. Es wird somit ohnehin vorhandenes leitfähiges Material statt gesonderter Antennenstrahler oder Gegengewichte einbezogen. Durch den gegenüber einer drahtförmigen Ausführung des Antennenstrahlers größeren Kapazitätsbelag der leitfähigen Komponenten der Leiterplatte bei gleichen Längenabmessungen wird der Antennenstrahler bereits durch seine größere flächige Ausdehnung elektrisch verlängert, so dass für eine Abstimmung auf die Resonanzfrequenz dann geringere zusätzliche Maßnahmen für eine Impedanzanpassung erforderlich sind. Darüber hinaus kann darauf verzichtet werden, gesonderte Antennenstrahler nachmals auf Abstand von den leitfähigen Komponenten der Leiterplatte zu halten, um eine zu große Dämpfung und Verstimmung der Antenne zu vermeiden. In the solution according to the invention, conductive components of the printed circuit board of the transceiver are simultaneously used as the antenna component of a dipole or monopole. Conductive components are printed conductors, passive and active electrical and electronic components and conductive assembly parts contacted with them. In this case, the printed circuit board together with the transceiver itself radiating element. Another emitter element of the dipole or counterweight of the monopole are conductive components of at least one further printed circuit board and / or a housing or housing part. Thus, any existing conductive material is included instead of separate antenna radiators or counterweights. By compared to a wire-shaped design of the antenna radiator larger capacitance of the conductive components of the circuit board with the same length dimensions of the antenna radiator is already electrically extended by its larger areal extent, so that then smaller additional measures for impedance matching are required for tuning to the resonant frequency. In addition, it can be dispensed with to keep separate antenna emitters at a distance from the conductive components of the circuit board in order to avoid excessive attenuation and detuning of the antenna.

Die Abmessungen der Antenne können kleiner als ¼ der Wellenlänge sein und der Transceiver mit der Antenne über eine Impedanzanpassung gekoppelt sein. The dimensions of the antenna may be less than 1/4 of the wavelength and the transceiver may be coupled to the antenna via impedance matching.

Dadurch lässt sich der Transceiver reflexionsfrei an die Antenne anpassen. This allows the transceiver to be matched to the antenna without reflections.

Vorzugsweise umfasst die Impedanzanpassung eine Induktivität. Preferably, the impedance matching comprises an inductance.

Diese ermöglicht, eine niedrige Eingangs- und Ausgangsimpedanz des Transceivers an eine mechanisch gegen der Resonanzwellenlänge kurze Antenne anzupassen. Außerdem wird ein kapazitiver Anteil der Antenne kompensiert und durch die Tiefpasseigenschaft ein Oberwellenanteil gedämpft. This enables a low input and output impedance of the transceiver to be matched to a mechanically short wavelength resonant antenna. In addition, a capacitive component of the antenna is compensated for and a harmonic component is damped by the low-pass characteristic.

Die Impedanzanpassung kann entweder unmittelbar auf der Leiterplatte angeordnet sein, auf der sich der Transceiver befindet, und/oder auf der Leiterplatte, auf der das weitere Strahlerelement oder das Gegengewicht angeordnet sind. The impedance matching can either be arranged directly on the printed circuit board on which the transceiver is located and / or on the printed circuit board on which the further radiating element or the counterweight are arranged.

Durch die Anordnungsmöglichkeiten kann die für einen maximalen Antennenwirkungsgrad günstigste Position und Bemessung der Komponenten der Impedanzanpassung gewählt werden. Ferner kann der Transceiver auf eine standardisierten Leiterplatte angeordnet werden und durch eine zusätzliche Impedanzanpassanordnung auf der zweiten Leiterplatte können unterschiedliche Geometrien der zweiten Leiterplatte und des Gehäuses kompensiert werden. The arrangement options allow the most favorable position and dimensioning of the components of the impedance matching to be achieved for maximum antenna efficiency. Furthermore, the transceiver can be arranged on a standardized printed circuit board and by means of an additional impedance matching arrangement on the second printed circuit board different geometries of the second printed circuit board and of the housing can be compensated.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Leiterplatte steckbar mit einer weiteren Leiterplatte oder einem Strahler oder einem Gegengewicht verbunden sein. According to a development, the printed circuit board can be pluggable connected to another circuit board or a radiator or a counterweight.

Dadurch werden Montage-, Reparatur- und Wartungsarbeiten erleichtert. This facilitates assembly, repair and maintenance.

Das weitere Strahlerelement kann galvanisch oder kapazitiv mit dem leitfähigen Gehäuse verbunden sein. The further radiator element can be galvanically or capacitively connected to the conductive housing.

Dadurch wird das Gehäuse mit seinem großen Kapazitätsbelag als weitere strahlende Komponente mit in eines der Strahlerelemente einbezogen. As a result, the housing with its large capacity coating is included as a further radiating component in one of the radiator elements.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, dass in der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen: The invention will be explained with reference to an embodiment that is shown in the drawing. Show:

1 zeigt ein Ersatzschaltbild der Erfindung, 1 shows an equivalent circuit diagram of the invention,

2 zeigt einen Längsschnitt durch eine zylindrische Handhabe und 2 shows a longitudinal section through a cylindrical handle and

3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Schließblech. 3 shows a longitudinal section through a strike plate.

In 1 ist ein Ersatzschaltbild einer Kommunikationseinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Ein UHF-Transceiver 10 ist mit seinem Masseanschluss an einen Strahler 16 und mit seinem gemeinsamen Ein- und Ausgang 12 über eine Impedanzanpassung aus einer ersten Induktivität 14 und einer zweite Induktivität 15 an ein Gegengewicht 18 einer Monopolantenne angeschlossen. Durch die Aufteilung der Impedanzanpassung in zwei Induktivitäten 14 und 15 kann der Transceiver mit seiner ersten Induktivität 14 auf einer standardisierten ersten Leiterplatte 20 angeordnet werden und durch eine zusätzliche Induktivität 15 auf der zweiten Leiterplatte 22 können unterschiedliche Geometrien der zweiten Leiterplatte 22 und des Gehäuses 24 kompensiert werden. Die Antenne bildet eine komplexe Last, die als der Serienschaltung eines ohmschen Eingangswiderstandes RE und einer kapazitiven Last CE aufgefasst werden kann. In 1 an equivalent circuit diagram of a communication device according to the invention is shown. A UHF transceiver 10 is with its ground connection to a spotlight 16 and with its common entrance and exit 12 via an impedance matching from a first inductance 14 and a second inductance 15 to a counterweight 18 connected to a monopole antenna. By dividing the impedance matching into two inductors 14 and 15 can the transceiver with its first inductance 14 on a standardized first circuit board 20 be arranged and by an additional inductance 15 on the second circuit board 22 can use different geometries of the second circuit board 22 and the housing 24 be compensated. The antenna forms a complex load, which can be considered as the series connection of an ohmic input resistance RE and a capacitive load CE.

Die kapazitive Last CE ist dabei durch eine Kapazität C1 zwischen zwei Leiterplatten 20, 22 gebildet, und jeweils einer kapazitiven Last C2, C3 zwischen der jeweiligen Leiterplatte 20, 22 und einem Gehäuse 24. Eine unmittelbar an einem für hochfrequente elektromagnetische Felder durchlässigen Fenster des Gehäuses 24 liegende Leiterplatte 20 weist gegenüber dem Gehäuse 24 die Kapazität C2 auf und eine tiefer im Gehäuse 24 befindliche Leiterplatte 22 weist gegenüber dem Gehäuse 24 die Kapazität C3 auf. Dabei ist C3 sowohl größer als C1 als auch größer als C2. Anstelle der Kapazität C3 ist auch eine galvanische Verbindung 23 möglich. The capacitive load CE is characterized by a capacitance C1 between two printed circuit boards 20 . 22 formed, and in each case a capacitive load C2, C3 between the respective circuit board 20 . 22 and a housing 24 , A directly on a permeable for high-frequency electromagnetic fields window of the housing 24 lying circuit board 20 points opposite to the housing 24 the capacity C2 on and a deeper in the housing 24 located circuit board 22 points opposite to the housing 24 the capacity C3 on. C3 is both larger than C1 and larger than C2. Instead of the capacitance C3 is also a galvanic connection 23 possible.

Bei der Ausführung nach 2 handelt es sich um eine Handhabe zur Betätigung einer Schließung und bei der Ausführung nach 3 um ein flaches Gehäuse, z. B. ein Schließblech. In beiden Ausführungen befindet sich der Transceiver mit seinen aktiven und passiven Bauelementen auf einer ersten Leiterplatte 20 nahe einem Fenster 26 im Gehäuse 24 und eine Auswerteschaltung mit aktiven und passiven Bauelementen auf einer zweiten Leiterplatte 22. Die erste Leiterplatte 20 mit Leiterbahnen, aktiven und passiven Bauelementen und leitenden Befestigungsmitteln bildet einen Strahler 16 und die zweite Leiterplatte 22 mit ebenfalls Leiterbahnen, aktiven und passiven Bauelementen und leitenden Befestigungsmitteln bildet ein Gegengewicht 18. Dieses Gegengewicht wird kapazitiv durch C3 oder durch eine galvanische Verbindung 23 noch durch das Gehäuse 24 selbst vergrößert. In the execution after 2 it is a handle for operating a closure and in the execution after 3 to a flat housing, for. B. a strike plate. In both versions, the transceiver with its active and passive components is located on a first printed circuit board 20 near a window 26 in the case 24 and an evaluation circuit with active and passive components on a second circuit board 22 , The first circuit board 20 with tracks, active and passive components and conductive fasteners forms a radiator 16 and the second circuit board 22 with also tracks, active and passive components and conductive fasteners forms a counterweight 18 , This counterweight becomes capacitive by C3 or by a galvanic connection 23 still through the case 24 even enlarged.

Untereinander sind die Leiterplatten 20, 22 durch Steckverbindungen 28, Leiter 30 und passive Bauelemente miteinander niederfrequenzmäßig gekoppelt, aber hochfrequenzmäßig entkoppelt. Eine Ausnahme bildet der Ausgang des Transceivers, der niederfrequenzmäßig entkoppelt und hochfrequenzmäßig gekoppelt ist. One behind the other are the circuit boards 20 . 22 through plug connections 28 , Ladder 30 and passive components coupled to each other in low frequency, but high frequency decoupled. An exception is the output of the transceiver, which is low-frequency decoupled and high-frequency coupled.

Claims

Communication device comprising a transceiver and an antenna, wherein the antenna is a dipole or monopole and the transceiver is arranged on a printed circuit board, characterized in that conductive components of the printed circuit board and the transceiver itself are a radiator element of the dipole or monopole and another radiator element of the Dipols or counterweight of the monopole are conductive components of another circuit board and / or a housing or housing part and that the output of the transceiver is radio frequency coupled to the other circuit board or the housing or housing part.

Communication device according to claim 1, characterized in that the dimensions of the antenna are smaller than ¼ of the wavelength and that the transceiver is coupled to the antenna via an impedance matching.

Communication device according to claim 2, characterized in that the impedance matching comprises an inductance.

Communication device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the impedance matching is arranged either directly on the circuit board on which the transceiver is located, or on the circuit board on which the further radiating element or the counterweight are arranged.

Communication device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the impedance matching is arranged directly on the circuit board on which the transceiver is located, and additionally on the circuit board on which the further radiating element or the counterweight are arranged.

Communication device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the circuit board is pluggable connected to another circuit board or a radiator or a counterweight.

Communication device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the further radiating element is galvanically or capacitively connected to the conductive housing.

Communication device according to one of claims 1 to 7, characterized in that connected to conductive components of the printed circuit board or coupled components are both electronic and electrical and mechanical electrically conductive components and thus become components of the radiating elements.