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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung
und betrifft im Spezielleren eine Antennenvorrichtung, bei der eine
Leiterplatte mit einer rauscharmen Verstärkungsschaltung usw. darauf
und ein Antennenelement verwendet werden.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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In
der letzten Zeit ist der Bedarf für diesen Typ von Antennenvorrichtung
rasch angestiegen, beispielsweise als Antenne für ein ETC (Electronic Toll
Collection System bzw. elektronisches Gebühreneinzugssystem), das an
einem sich bewegenden Gegenstand, wie z.B. einem Fahrzeug, angebracht ist,
oder als Antenne für
ein GPS (globales Positioniersystem) usw.
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11 zeigt
eine Schnittdarstellung zur Erläuterung
einer herkömmlichen
Antennenvorrichtung (siehe z.B. ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2004-88444 (Ansprüche
2 und 3, 5)). Die in 11 dargestellte
Antennenvorrichtung besteht in erster Linie aus einer Leiterplatte 20,
an deren unterer Oberfläche
verschiedene elektronische Komponenten 21 angebracht sind,
aus einer auf der Leiterplatte 20 angebrachten dielektrischen
Antenne 22, aus einem Abschirmgehäuse 23 aus Metallblech, das
zum Abschirmen der elektronischen Komponenten 21 an der
Leiterplatte 20 angebracht ist, sowie aus einem Gehäuse (Radom)
zum Aufnehmen von Teilen des vorstehend genannten Hauptkörpers. Ein Erdungsmuster 24 ist
in etwa auf der gesamten oberen Oberfläche der Leiterplatte 20 vorgesehen.
Ferner ist ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) auf der unteren
Oberfläche
der Leiterplatte 20 vorgesehen, und eine rauscharme Verstärkungsschaltung
ist an der unteren Oberfläche
der Lei terplatte 20 durch Verbinden der elektronischen
Komponenten 21 mit dem Verdrahtungsmuster gebildet.
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Da
die dielektrische Antenne 22 als Patchantenne bezeichnet
wird, ist eine Patchelektrode 26, bei der es sich um einen
Strahlungsleiter handelt, auf dem dielektrischen Substrat 25 vorgesehen,
und ein oberes Ende eines Speisestifts 27, der sich durch das
dielektrische Substrat 26 hindurch erstreckt, ist mit einer
Speisestelle der Patchelektrode 26 verlötet. Da ein unteres Ende des
Speisestifts 27 mit dem Verdrahtungsmuster verlötet ist,
steht die Patchelektrode 26 in elektrischer Verbindung
mit der rauscharmen Verstärkungsschaltung.
Die untere Oberfläche
der dielektrischen Antenne 22 ist an dem Erdungsmuster 24 der
Leiterplatte 20 durch doppelseitiges Klebeband angebracht.
Ferner ragt eine Mehrzahl von Verriegelungsstücken 23a von dem äußeren Umfang des
Abschirmgehäuses 23 weg.
Jedes der Verriegelungsstücke 23a wird
in eine jeweilige Öffnung
eingesetzt, die durch die Leiterplatte 20 hindurch ausgebildet
sind, wonach das äußere Ende
von diesen umgebogen wird. Anschließend wird dieses äußere Ende mit
dem Erdungsmuster 24 verlötet. Es ist zwar nicht dargestellt,
jedoch ist ein Signalkabel, wie z.B. ein Koaxialkabel, mit dem Verdrahtungsmuster
derart verbunden, dass Signale durch das Signalkabel hindurch zu
einer externen Empfangsschaltung gesendet werden.
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Wenn
ein vorbestimmtes Hochfrequenzsignal der Patchelektrode 26 durch
die rauscharme Verstärkungsschaltung
zugeführt
wird, strahlt die herkömmliche
Antennenvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion
eine elektrische Welle, wie z.B. eine zirkular polarisierte Welle
oder eine linear polarisierte Welle, von der Patchelektrode 26 ab. Wenn
die Signalwelle durch die Patchelektrode 26 empfangen wird,
wird ferner das elektrische Signal über die rauscharme Verstärkungsschaltung
und das Signalkabel zu der externen Empfangsschaltung abgegeben.
Wenn die elektronischen Komponenten 21 der rauscharmen
Verstärkungsschaltung
wie die Antennenvorrichtung mit dem Abschirmgehäuse 23 bedeckt sind,
ergibt sich eine beträchtliche
Reduzierung der Möglichkeit,
dass die Eigenschaften einer Antenne beeinträchtigt werden und eine Störwelle von
außen
aufgrund einer von der rauscharmen Verstärkungsschaltung abgestrahlten
unerwünschten elektronischen
Welle einen nachteili gen Einfluss auf die rauscharme Verstärkungsschaltung
hat. Auf diese Weise lässt
sich ein hohes Maß an
Zuverlässigkeit in
einfacher Weise gewährleisten.
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Da
jedoch bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Antennenvorrichtung
das relativ teure dielektrische Substrat 25 bei der Antennenvorrichtung
verwendet wird, bei der die dielektrische Antenne 22 an
dem Schaltungssubstrat 20 angebracht ist, lassen sich die
Kosten für
die Komponenten nur schwer reduzieren. Ferner ist bei einem Herstellungsvorgang
zum Herstellen der Antennenvorrichtung ein Vorgang zum Anbringen
der dielektrischen Antenne 22 an der Leiterplatte 20 erforderlich,
nachdem die Verriegelungsstücke 23a des
Abschirmgehäuses 23 durch
Verlöten
unter Wiederverflüssigung an
dem Erdungsmuster 24 der Leiterplatte 20 angebracht
sind, wobei ferner ein Vorgang zum Anbringen des Speisestifts 27 an
der Speisestelle der Patchelektrode 26 durch Verlöten unter
Wiederverflüssigung erforderlich
ist. Da die Montagearbeiten somit kompliziert sind, lassen sich
die Montagekosten nur schwer reduzieren. Ein Problem besteht somit
darin, dass sich die Antennenvorrichtung nur schwer in kostengünstiger
Weise herstellen lässt.
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Obwohl
die Verwendung einer Metallblechantenne mit der Patchantennenkonstruktion
(eine sogenannte Metallblech-Patchantenne) anstatt der dielektrischen
Antenne ins Auge gefasst werden kann, lässt sich die Metallblech-Patchantenne
unter Verwendung eines Wellenlängenverkürzungseffekts
nur schwer miniaturisieren. Ein weiteres Problem besteht somit darin,
dass die Größe der Antennenvorrichtung insgesamt
zunimmt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Zum
Lösen der
vorstehend geschilderten Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung
in der Schaffung einer Antennenvorrichtung, die sich in kostengünstiger
und miniaturisierter Weise herstellen lässt.
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Zum
Erreichen dieses Ziels beinhaltet eine Antennenvorrichtung gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung eine Leiterplatte, die im Wesentlichen auf
ihrer gesamten einen Oberfläche
mit einem Erdungsmuster versehen ist und die auf ihrer anderen Oberfläche mit
einem Verdrahtungsmuster und einer Mehrzahl von Lötanschlussflächen gegenüber von dem
Erdungsmuster versehen ist, elektronische Komponenten, die an der
anderen Oberfläche
der Leiterplatte angebracht sind und mit dem Verdrahtungsmuster
verbunden sind, ein Abschirmgehäuse, das
aus Metallblech gebildet ist und mit dem Erdungsmuster verlötet ist,
so dass die elektronischen Komponenten überdeckt sind; und eine Strahlungsleiterplatte,
die aus Metallblech gebildet ist und auf der Leiterplatte derart
angeordnet ist, dass sie der einen Oberfläche der Leiterplatte zugewandt
gegenüberliegt.
Einspeisebereiche der Strahlungsleiterplatte sind mit dem Verdrahtungsmuster
verbunden, eine Mehrzahl von Befestigungsschenkeln, die durch Umbiegen
der Strahlungsleiterplatte in Richtung auf die Leiterplatte gebildet
sind, ist in anderen Bereichen der Strahlungsleiterplatte als dem
Zentrum von dieser vorgesehen, und die Mehrzahl der Befestigungsschenkel
ist mit den Lötanschlussflächen verlötet.
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Da
die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung
als Metallblech-Patchantenne betrieben werden kann, indem die aus
Metallblech gebildete Strahlungsleiterplatte auf der Leiterplatte
derart angeordnet wird, dass sie der einen Oberfläche der
Leiterplatte unter Ausbildung eines Luftraums mit einer vorbestimmten
Dicke dazwischen gegenüberliegt,
lassen sich die Kosten der Komponenten im Vergleich zu einer dielektrischen
Antenne reduzieren. Da bei der Metallblech-Patchantenne die Lötanschlussflächen, mit
denen die Befestigungsschenkel der Strahlungsleiterplatte verlötet sind,
dem Erdungsmuster unter Zwischenanordnung der Leiterplatte gegenüberliegen,
wird zwischen den Lötanschlussflächen und dem
Erdungsmuster zusätzliche
Kapazität
gebildet. Als Ergebnis hiervon wird eine Resonanzfrequenz vermindert,
so dass man eine Metallblech-Patchantenne erhält, die sich in einfacher Weise
miniaturisieren lässt.
Da außerdem
die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit
von der Größe und der
Anordnung der Mehrzahl der Lötanschlussflächen variiert,
ist es auch in einfacher Weise möglich,
eine Feineinstellung der Resonanzfrequenz vorzunehmen und die Bandbreite
der Resonanzfrequenz breiter zu machen.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Konstruktion ist es bevorzugt, dass
jeder der Befestigungsschenkel mit einer ersten Verriegelungseinrichtung zur
Verriegelung in der Leiterplatte versehen ist und der Außenumfang
des Abschirmgehäuses
mit einer zweiten Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung in der
Lei terplatte versehen ist. Das heißt, wenn bei dem Montagevorgang
der Antennenvorrichtung die Strahlungsleiterplatte durch die erste
Verriegelungseinrichtung der Befestigungsschenkel in selbsttragender
Weise an der Leiterplatte angebracht ist und das unter Wiederverflüssigung
des Lötmaterials
erfolgende Verlöten
des Abschirmgehäuses
an der Leiterplatte in einem Zustand erfolgt, in dem das Abschirmgehäuse durch
eine zweite Verriegelungseinrichtung selbsttragend angebracht ist,
erfolgen ein Lötvorgang
zum Verlöten
der Befestigungsschenkel mit den Lötanschlussflächen sowie
ein Lötvorgang zum
Verlöten
des Abschirmgehäuses
mit dem Erdungsmuster in einem Durchgang. Auf diese Weise lassen
sich die Montagekosten durch Reduzieren der Anzahl der Arbeitsvorgänge vermindern.
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Den
Lötanschlussflächen zugewandten Durchgangsöffnungen
sind in der Leiterplatte vorgesehen, und jeder der Endbereiche der
Befestigungsschenkel ist mit einem elastischen Haken als erste Verriegelungseinrichtung
versehen. Wenn jeder Befestigungsschenkel durch Presseinpassen eines
jeweiligen elastischen Hakens in eine jeweilige Durchgangsöffnung mit
der Leiterplatte in Eingriff gebracht ist, lässt sich die Strahlungsleiterplatte
in einfacher Weise und mit Genauigkeit vorübergehend an der Leiterplatte
fixieren, bevor der Lötvorgang
unter Wiederverflüssigung
des Lötmaterials
erfolgt. Wenn eine Mehrzahl von Kerben bzw. Aussparungen an dem Außenumfang
der Leiterplatte gebildet ist und eine Mehrzahl elastischer Verriegelungsstücke, die
in Richtung auf die Leiterplatte ragen, an dem Außenumfang
des Abschirmgehäuses
als zweite Verriegelungseinrichtung vorhanden ist und jedes der
elastischen Verriegelungsstücke
in Schnappeingriff mit einer jeweiligen Kerbe gebracht wird, lässt sich
das Abschirmgehäuse
vor der Ausführung
des unter Wiederverflüssigung
erfolgenden Lötvorgangs
in einfacher und genauer Weise vorübergehend an der Leiterplatte
fixieren, wie dies bevorzugt ist.
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Weiterhin
kann die vorstehend beschriebene Antennenvorrichtung vorzugsweise
ein Radom bzw. ein Haubenelement, das zum Überdecken der Strahlungsleiterplatte
und der Leiterplatte angeordnet ist, sowie eine reflektierende Platte
beinhalten, die der Leiterplatte unter Zwischenanordnung des Abschirmgehäuses gegenüberliegend
angeordnet ist. Vorzugsweise ist die reflektierende Platte aus einem
Metallblech gebildet, das größer ist
als die Strahlungsleiterplatte, und ist ein Gehäuse durch Passen des Radoms
auf die reflektierende Platte gebildet. Auf diese Weise erhält die Antennenvorrichtung
Staubbeständigkeit
sowie wasserdichte Eigenschaften, indem die reflektierende Platte,
die Leiterplatte und das Abschirmgehäuse in dem Gehäuse aufgenommen
sind, und es ist möglich,
die Verstärkung
durch Reflektieren der elektrischen Welle mittels der reflektierenden Platte
zu verbessern, um dadurch die Strahlung der elektrischen Welle in
einer unerwünschten
Richtung zu kontrollieren. Wenn die Antennenvorrichtung hierbei
einen Magneten beinhaltet, der an der dem Abschirmgehäuse entgegengesetzten
Oberfläche
der reflektierenden Platte angebracht ist, lässt sich die Antennenvorrichtung
an einem beliebigen Bereich eines Fahrzeugs in einfacher Weise anbringen,
wobei es sich z.B. um einen Bereich handeln kann, in dem Metall
versenkt ist, oder aber um einen Bereich, an dem Metall freiliegt.
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Weiterhin
ist es bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion bevorzugt,
dass das Abschirmgehäuse
eine der anderen Oberfläche
der Leiterplatte gegenüberliegende
ebene Platte sowie eine Mehrzahl von Seitenwänden aufweist, die von dem
Umfang der ebenen Platte umgebogen sind. Hierbei ist es bevorzugt,
dass eine der Seitenwände
mit einem im Wesentlichen U-förmigen
Kabelhalteteil versehen ist, dass das Kabelhalteteil von der ebenen
Platte weg ragt, indem ein Bereich des Kabelhalteteils durch spanende
Bearbeitung und Umbiegen von einer von mehreren Freiraumöffnungen
gebildet ist, die in der ebenen Platte gebildet sind, und dass ein äußerer Leiter
eines Koaxialkabels mit dem Kabelhalteteil verlötet ist. Da somit eine für den Lötvorgang
erforderliche Fläche
(Lötbereich)
in dem Kabelhalteteil gewährleistet
ist, lässt
sich die Höhe
des Abschirmgehäuses
kontrollieren.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung
der Gesamtkonstruktion einer Antennenvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht der Antennenvorrichtung bei Betrachtung von der
Bodenseite von dieser;
-
3 eine
Perspektivansicht unter Darstellung eines Zustands, in dem eine
reflektierende Platte von 2 entfernt
ist;
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4 eine
Perspektivansicht unter Darstellung eines in der Antennenvorrichtung
angebrachten Dichtungselements;
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5 eine
Perspektivansicht unter Darstellung eines Hauptkörpers der Antennenvorrichtung;
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6 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht unter Darstellung des Hauptkörpers;
-
7 eine
Perspektivansicht unter Darstellung eines in dem Hauptkörper enthaltenen
Abschirmgehäuses,
gesehen von der Rückseite
von diesem;
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8 eine
Perspektivansicht unter Darstellung eines Lötbereichs zwischen dem Abschirmgehäuse und
einem Koaxialkabel;
-
9 eine
Schnittdarstellung des Hauptkörpers
entlang der Linie A-A in 5;
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10 eine
vergrößerte Darstellung
eines in 5 gezeigten Bereichs B; und
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11 eine
Schnittdarstellung einer herkömmlichen
Antennenvorrichtung.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
beschrieben. 1 zeigt eine Schnittdarstellung
zur Erläuterung
der Gesamtkonstruktion einer Antennenvorrichtung (Antennenein heit)
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, 2 zeigt eine Perspektivansicht
der Antennenvorrichtung, gesehen von der Bodenseite von dieser her, 3 zeigt
eine Perspektivansicht unter Darstellung eines Zustands, in dem
eine reflektierende Platte von 2 entfernt
ist, 4 zeigt eine Perspektivansicht unter Darstellung
eines in der Antennenvorrichtung angebrachten Dichtungselements, 5 zeigt
eine Perspektivansicht unter Darstellung eines Hauptkörpers der
Antennenvorrichtung, 6 zeigt eine auseinandergezogene
Perspektivansicht des Hauptkörpers, 7 zeigt
eine Perspektivansicht eines in dem Hauptkörper enthaltenen Abschirmgehäuses, gesehen
von der Rückseite
von diesem, 8 zeigt eine Perspektivansicht
unter Darstellung eines Lötbereichs
zwischen dem Abschirmgehäuse
und einem Koaxialkabel, 9 zeigt eine Schnittdarstellung
des Hauptkörpers
entlang der Linie A-A in 5, und 10 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
eines in 5 gezeigten Bereichs B.
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Die
in diesen Zeichnungen dargestellte Antennenvorrichtung beinhaltet
in erster Linie ein Gehäuse 1,
das durch Anbringen eines als oberes Gehäuseteil dienenden Radoms 2 an
einer als unteres Gehäuseteil
dienenden reflektierende Platte 3 gebildet ist, ein Dichtungselement 4,
das an dem Passbereich 1a zwischen dem Radom 2 und
der reflektierenden Platte 3 angebracht ist, einen Magneten 5,
der an der unteren Oberfläche
der reflektierenden Platte 3 angebracht ist, einen Hauptkörper 6,
der in dem Innenraum des Gehäuses 1 aufgenommen
ist, sowie ein Koaxialkabel 7 zum elektrischen Verbinden
des Hauptkörpers 6 mit
einer externen Schaltung (Aufnahmeschaltung usw.), die nicht dargestellt
ist. Hierbei ist der Hauptkörper 6 gebildet
aus einer Leiterplatte 8 mit einer elektronischen Schaltungseinheit, wie
z.B. einer rauscharmen Verstärkungsschaltung, einem
Antennenelement 9, das als Metallblech-Patchantenne dient,
sowie aus einem Abschirmgehäuse 10 aus
Metallblechmaterial (siehe 6). Dabei
sind ein Erdungsmuster 11, das im Wesentlichen auf der
gesamten oberen Oberfläche der
Leiterplatte 8 vorgesehen ist, und eine Strahlungsleiterplatte 12 des
Antennenelements 9 einander mit einer vorbestimmten Beabstandung
zugewandt gegenüberliegend
angeordnet. Ferner ist ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) an
der unteren Oberfläche
der Leiterplatte 8 vorgesehen, und verschiedene mit dem
Verdrahtungsmuster verbundene elektronische Komponenten 13 sind
an der unteren Oberfläche
der Leiterplatte 8 angebracht. Hierbei bilden diese elektronischen
Komponenten 13 und das Verdrahtungsmuster die elektronische
Schaltungseinheit an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8.
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Bei
dem als oberes Gehäuseteil
dienenden Radom 2 handelt es sich um einen Gegenstand aus Kunstharz
mit einer unteren Öffnung
zum Überdecken
des Hauptkörpers 6.
Die als unteres Gehäuseteil
dienende reflektierende Platte 3 ist durch Pressen von
Metallblech gebildet, und die reflektierende Platte 3 überdeckt
die untere Öffnung
des Radoms 2. Die reflektierende Platte 3 hat
eine Vertiefung 3a, die im Zentrum der unteren Oberfläche von
dieser gebildet ist, und der Magnet 5 ist in der Vertiefung 3a angebracht
(wobei der Magnet 5 in 2 jedoch
weggelassen ist). Die reflektierende Platte 3 ist derart
ausgebildet, dass sie größer ist
als die Strahlungsleiterplatte 12 des Antennenelements 9.
Das Gehäuse 1 wird
dadurch zusammengebaut, dass das Radom 2 auf die reflektierende
Platte 3 gepasst wird, wobei der im Wesentlichen mit einer
quadratischen Rahmenform ausgebildete Passbereich 1a und
eine dem Passbereich 1a benachbarte Kabelaustrittsöffnung 1b in
dem Radom 2 und der reflektierenden Platte 3 gebildet
sind. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein zwischen
dem Passbereich 1a und der Kabelaustrittsöffnung 1b gebildeter
Spalt durch Anbringen eines ringförmigen Befestigungsteils 4a des
Dichtungselements 4 in dem Passbereich 1a sowie
durch Anbringen eines Kabeleintrittsteils 4b des Dichtungselements 4 in
der Kabelaustrittsöffnung 1b abgedichtet.
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Bei
dem Dichtungselement 4 handelt es sich um ein Formteil
aus einem elastischen Material, wie z.B. Elastomer, und das ringförmige Befestigungsteil 4a sowie
das Kabeleintrittsteil 4b des Dichtungselements 4 sind
in integraler Weise mit einer Formgebung ausgebildet, wie diese
in 4 vor der Montage des Dichtungselements 4 in
dem Gehäuse 1 dargestellt
ist (unbelasteter Zustand). Das heißt, das ringförmige Befestigungsteil 4a ist
mit einer im Wesentlichen rechteckigen Rahmenform ausgebildet, die
der Formgebung des Passbereichs 1a ähnlich ist. Ferner ist das
Kabeleintrittsteil 4b derart ausgebildet, dass ein konvexer
Körper
mit einer Erscheinungsform zum Einpassen in die Kabelaustrittsöffnung 1b eine
Eintrittsöffnung 4c aufweist,
wobei die Axialrichtung der Eintrittsöffnung 4c mit dem
ringförmigen
Befestigungsteil 4a übereinstimmt.
Da das ringförmige Befestigungsteil 4a mit
einem Rand des Kabeleintrittsteils 4b gekoppelt ist, kann
in der in 4 durch einen Pfeil C dargestellten Weise
das Kabeleintrittsteil 4b entlang einer Ebene verschwenkt
werden, die im Wesentlichen orthogonal zu der Erstreckungsrichtung
eines Bereichs des ringförmigen
Befestigungsteils 4a ist, der dem Kabeleintrittsteil 4b benachbart ist.
Ferner wird die Eintrittsöffnung 4c des
Kabeleintrittsteils 4b zum Einführen des Koaxialkabels 7 durch
diese verwendet. Bei Anbringung des Dichtungselements 4 in
dem Gehäuse 1 wird
nach dem Einführen
des Koaxialkabels 7 in die Eintrittsöffnung 4c das Kabeleintrittsteil 4b in
der Kabelaustrittsöffnung 1b in
einem Zustand angebracht, in dem das Kabeleintrittsteil 4b in
der Richtung des Pfeils C elastisch um 90° verschwenkt ist, und das ringförmige Befestigungsteil 4a wird
in dem Passbereich 1a angebracht. Wie in 3 gezeigt
ist, gestaltet sich die Führung
des Koaxialkabels 7 einfach, da die Axialrichtung der Eintrittsöffnung 4c im
Wesentlich rechtwinklig zu der des ringförmigen Befestigungsteils 4a angeordnet
werden kann (in Richtung der Höhe
des Gehäuses 1).
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Im
Folgenden wird der Hauptkörper 6 der
Antennenvorrichtung beschrieben. Ein zentraler Leiter 7a des
Koaxialkabels 7 ist mit dem Verdrahtungsmuster verlötet, das
auf der unteren Oberfläche
der Leiterplatte 8 gebildet ist, und von dem Verdrahtungsmuster
elektrisch unabhängige
Lötmaterialflächen bzw.
Lötanschlussflächen 14 (siehe 9)
sind an vier Stellen an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 vorgesehen.
Wie in 6 gezeigt ist, sind ferner Durchgangsöffnungen 8a an
mehreren Stellen, einschließlich
den den jeweiligen Lötanschlussflächen 14 entsprechenden
Stellen an der Leiterplatte 8 vorgesehen, und eine Mehrzahl
von Aussparungskerben 8b ist am Außenumfang der Leiterplatte 8 ausgebildet.
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Das
Antennenelement 9 beinhaltet eine Strahlungsleiterplatte 12,
die dem Erdungsmuster 11 mit einem Luftraum vorbestimmter
Dicke zugewandt gegenüberliegt,
Befestigungsschenkel 15, die durch Biegen von vier anderen
Bereichen der Strahlungsleiterplatte 12 als den zentralen
Bereichen von dieser in Richtung auf die Leiterplatte 8 gebildet
sind, sowie Energiezuführsegmente 16,
die durch Biegen von zwei Bereichen nahe dem Zentrum der Strahlungsleiterplatte 12 in
Richtung auf die Leiterplatte 8 gebildet sind. Die vier
Befestigungsschenkel 15 und die beiden Energiezuführsegmente 16 werden
jeweils in die entsprechenden Durchgangsöffnungen 8a eingesetzt
und anschließend
an der unteren Oberfläche der
Leiterplatte 8 verlötet.
Dabei werden die Befestigungs schenkel 15 mit den jeweiligen
Lötanschlussflächen 14 verbunden,
und die Energiezuführsegmente 16 werden
mit dem Verdrahtungsmuster verbunden. Wie in 9 gezeigt
ist, ist ferner ein elastischer Haken 15a an jedem der äußeren Enden
der Befestigungsschenkel 15 ausgebildet, und jeder der Befestigungsschenkel 15 ist
durch Presseinpassen des jeweiligen elastischen Hakens 15a in
die jeweilige Durchgangsöffnung 8a an
der Leiterplatte 8 festgehalten. Als Ergebnis hiervon kann
das Antennenelement 9 durch das Presseinpassen der elastischen Haken 15a in
die jeweiligen entsprechenden Durchgangsöffnungen 8a in einfacher
und genauer Weise an der Leiterplatte 8 vorübergehend
fixiert werden. Auf diese Weise wird das Antennenelement 9 durch Verlöten des
selbsttragenden Antennenelements 9 unter Verwendung eines
Wiederverflüssigungsofens an
der Leiterplatte 8 angebracht.
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Das
Abschirmgehäuse 10 überdeckt
die elektronischen Komponenten 13 der rauscharmen Verstärkungsschaltung,
so dass die Möglichkeit
einer Beeinträchtigung
der Antenne sowie eines nachteiligen Einflusses einer Störwelle von
außen
auf die rauscharme Verstärkungsschaltung
aufgrund einer von der rauscharmen Verstärkungsschaltung abgestrahlten
unerwünschten
elektronischen Welle beträchtlich
vermindert ist. Auf diese Weise lässt sich in einfacher Weise
eine hohe Zuverlässigkeit
gewährleisten.
Das Abschirmgehäuse 10 besitzt
eine ebene Platte, die der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 zugewandt
ist, sowie eine Mehrzahl von Seitenwänden, die von dem Umfang der
ebenen Platte umgebogen sind, und ferner ist die ebene Platte mit
einer Mehrzahl von von Freiraumöffnungen 10a versehen, die
den Lötbereichen
der unteren Oberfläche
der Leiterplatte 8 gegenüberliegen. Außerdem ragt
eine Mehrzahl elastischer Verriegelungsstücke 10b an den Seitenwänden des
Abschirmgehäuses 10 nach oben.
Diese elastischen Verriegelungsstücke 10b werden durch
Schnappeingriff in den entsprechenden Aussparungen 8b angebracht,
die im Umfang der Leiterplatte 8 vorgesehen sind, und sodann
mit dem auf der oberen Oberfläche
der Leiterplatte 8 ausgebildeten Erdungsmuster 11 verlötet. Da
auch in diesem Fall das Abschirmgehäuse 10 in einfacher und
exakter Weise vorübergehend
an der Leiterplatte 8 fixiert werden kann, indem die jeweiligen
elastischen Verriegelungsstücke 10b durch
Schnappeingriff in den entsprechenden Aussparungen 8b angebracht
werden, wird das Abschirmgehäuse 10 durch Verlöten des
selbsttragenden Abschirmgehäuses 10 unter
Verwendung eines Wieder verflüssigungsofens an
der Leiterplatte 8 angebracht. Ferner ist ein im Wesentlichen
U-förmiges
Kabelhalteteil 10c zum Halten des Koaxialkabels 7 in
einer Seitenwand des Abschirmgehäuses 10 ausgebildet,
und das untere Ende des Kabelhalteteils 10c ragt von der
ebenen Platte nach unten, und zwar durch spanende Bearbeitung und
Umbiegen des unteren Endes (des oberen Endes in 7)
des Kabelhalteteils 10c in Richtung nach unten von einer
der Freiraumöffnungen 10a.
Wie in 8 gezeigt ist, kann beim Verlöten eines äußeren Leiters 7b des
Koaxialkabels 7 mit dem Kabelhalteteil 10c aufgrund
der Tatsache, dass eine für
den Lötvorgang
erforderliche Fläche
(Lötbereich) in
dem Kabelhalteteil 10c gewährleistet ist, die Höhe des Abschirmgehäuses 10 kontrolliert
werden. Da das untere Ende des Kabelhalteteils 10c durch
spanende Bearbeitung und Biegen nach unten von der Freiraumöffnung 10a gebildet
ist, ergibt sich eine Vergrößerung der
Größe der Freiraumöffnung 10a durch die
spanende Bearbeitung und das Umbiegen des unteren Endes des Kabelhalteteils 10c zum
Verlöten des
zentralen Leiters 7a des Koaxialkabels 7, der sich
durch die Freiraumöffnung 10a hindurch
zu dem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 8 erstreckt.
Als Ergebnis hiervon ist die Ausführung der Lötarbeiten zum Verlöten des
zentralen Leiters 7a in einfacher Weise möglich.
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Die
Antennenvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion
lässt sich
als Antenne mit zirkular polarisierten Wellen betreiben, indem eine
Einspeisung an zwei Stellen zu der Strahlungsleiterplatte 12 durch
die beiden mit dem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 8 verbundenen
Energiezuführsegmente 16 erfolgt.
Das heißt,
wenn der Strahlungsleiterplatte 12 durch die rauscharme
Verstärkungsschaltung
ein vorbestimmtes Hochfrequenzsignal zugeführt wird, wird eine elektrische Welle,
wie z.B. eine zirkular polarisierte Welle, von der Strahlungsleiterplatte 12 abgestrahlt.
Wenn die Signalwelle dann von der Strahlungsleiterplatte 12 empfangen
wird, wird dann das elektrische Signal über die rauscharme Verstärkungsschaltung
und das Koaxialkabel 7 an die externe Empfangsschaltung abgegeben.
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Da
ferner bei der Antennenvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Hauptkörper 6,
der die Leiterplatte 8 und die Strahlungsleiterplatte 12 beinhaltet,
in dem Gehäuse 1 aufgenommen
ist und das Dichtungselement 4 in dem Passbereich 1a des
Gehäuses 1 und
in der Kabelaustrittsöffnung 1b an gebracht
ist, lassen sich ferner Staubbeständigkeit und wasserdichte Eigenschaften gewährleisten.
Da das ringförmige
Befestigungsteil 4a, das in dem Passbereich 1a angebracht
ist, sowie das Kabeleintrittsteil 4b, das in der Kabelaustrittsöffnung 1b angebracht
ist, in integraler Weise an dem Dichtungselement 4 ausgebildet
sind, lassen sich die Montagearbeiten zum Montieren des Dichtungselements 4 im
Vergleich zu einem Fall, in dem das Dichtungselement 4 unter
Verwendung von zwei separaten Dichtungselementen montiert wird,
in einfacher Weise ausführen.
Da ferner kein Spalt zwischen dem ringförmigen Befestigungsteil 4a und
dem Kabeleintrittsteil 4b vorhanden ist, wird auch die
Dichtungswirkung an der Kabelaustrittsöffnung 1b verbessert.
Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Dichtungskonstruktion
lassen sich somit die Montagekosten der Antennenvorrichtung reduzieren
sowie die Staubbeständigkeit
und die wasserdichten Eigenschaften von dieser verbessern. Da ferner
die Axialrichtung der Einführöffnung 4c des
Dichtungselements 4 im unbelasteten Zustand mit der Axialrichtung
des ringförmigen
Befestigungsteils 4a von diesem übereinstimmt, handelt es sich
bei einer Formöffnungsrichtung
um die gleiche wie diese Axialrichtung, so dass beim Formen des
Dichtungselements 4 keine verschiebbaren Kerne usw. in
der Form erforderlich sind. Dadurch ist es möglich, das Dichtungselement 4 unter
Verwendung einer Form mit einer einfachen Konstruktion in kostengünstiger
Weise herzustellen. Bei Montage des Dichtungselements 4 in dem
Gehäuse 1 wird
ferner das Kabeleintrittsteil 4b in der Kabelaustrittsöffnung 1b in
einem Zustand angebracht, in dem das Kabeleintrittsteil 4b elastisch verschwenkt
ist. Als Ergebnis hiervon lässt
sich die Axialrichtung der Einführöffnung 4c im
Wesentlichen rechtwinklig zu der Axialrichtung des ringförmigen Befestigungsteils 4a anordnen
(in Richtung der Höhe des
Gehäuses 1),
so dass sich die Führung
des Koaxialkabels 7 einfach gestaltet.
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Da
bei der Antennenvorrichtung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die Lötanschlussflächen 14,
mit denen die Befestigungsschenkel 15 der Strahlungsleiterplatte 12 verlötet werden,
unter Zwischenanordnung der Leiterplatte 8 dem Erdungsmuster 11 zugewandt
gegenüberliegen,
ist zwischen den Lötanschlussflächen 14 und
dem Erdungsmuster 11 zusätzliche Kapazität vorhanden.
Dadurch wird eine Resonanzfrequenz verringert, so dass eine Miniaturisierung
des Antennenelements 9 einfach ist. Da die Resonanzfrequenz
in Ab hängigkeit
von der Größe und der
Anordnung der Mehrzahl der Lötanschlussflächen 14 variiert,
ist es ferner auch einfach, eine Feineinstellung der Resonanzfrequenz
vorzunehmen und die Bandbreite der Resonanzfrequenz breiter zu machen.
Da die Antennenvorrichtung die reflektierende Platte 3 als
unteres Gehäuseteil
aus Metall verwendet, ist ferner eine Verbesserung der Verstärkung möglich, indem
die elektrische Welle mittels der reflektierenden Platte 3 reflektiert
wird, um eine Strahlung der elektrischen Welle in einer unerwünschten
Richtung zu kontrollieren. Da ferner der Magnet 5 in der
Vertiefung 3a angebracht ist, die an der unteren Oberfläche der
reflektierenden Platte 3 ausgebildet ist, lässt sich
die Antennenvorrichtung in einfacher Weise an einem beliebigen Bereich
eines Fahrzeugs anbringen, wie z.B. in einem Bereich, in dem Metall
versenkt vorgesehen ist, oder in einem Bereich, an dem Metall freiliegt.
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Da
außerdem
bei der Antennenvorrichtung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
das Antennenelement 9 vor dem Lötvorgang in selbsttragender
Weise an der Leiterplatte 8 angebracht werden kann, indem
die jeweiligen elastischen Haken 15a der Befestigungsschenkel 15 im
Presssitz in den jeweiligen Durchgangsöffnungen 8a angebracht
werden, und da das Abschirmgehäuse 10 vor
dem Lötvorgang
in selbsttragender Weise an der Leiterplatte 8 angebracht
werden kann, indem die jeweiligen elastischen Verriegelungsstücke 10b in
Schnappeingriff mit den jeweiligen Aussparungen 8b gebracht werden,
besteht die Möglichkeit
das unter Wiederverflüssigung
erfolgende Verlöten
des Antennenelements 9 und des Abschirmgehäuses 10 in
einem Durchgang auszuführen.
Das heißt,
bei dem Montagevorgang der Antennenvorrichtung werden nach dem Aufbringen
von Lötpaste
auf vorbestimmte Stellen der Leiterplatte 8, mit denen
die Befestigungsschenkel 15, die Energiezuführsegmente 16,
die elastischen Verriegelungsstücke 10b usw.
verlötet werden,
das Antennenelement 9 und das Abschirmgehäuse 10 an
der Leiterplatte 8 angebracht. Da hierbei das Antennenelement 9 an
der Leiterplatte 8 durch die Presseinpassung der elastischen
Haken 15a vorübergehend
fixiert ist und das Abschirmgehäuse 10 durch
den Schnappeingriff der elastischen Verriegelungsstücke 10b an
der Leiterplatte 8 vorübergehend
fixiert ist, ist es somit möglich,
das unter Wiederverflüssigung
von Lötmaterial
erfolgende Verlöten
des Antennenelements 9 und des Abschirmgehäuses 10 in
einem Durchgang auszuführen,
und zwar in einem Zustand, in dem das Antennenelement 9 und
das Abschirmgehäuse 10 in selbsttragender Weise
an der Leiterplatte 8 gehaltert sind. Da bei der vorstehend
beschriebenen Konstruktion die Anzahl der Vorgänge im Vergleich zu dem Fall
vermindert ist, in dem der unter Wiederverflüssigung erfolgende Lötvorgang
an dem Antennenelement 9 und dem Abschirmgehäuse 10 separat
erfolgen, lassen sich die Montagekosten in großem Umfang senken. Da außerdem bei
der Antennenvorrichtung das Antennenelement 9 in Form einer
Metallblech-Patchantenne vorliegt, versteht es sich von selbst,
dass die Kosten der Komponenten im Vergleich zu einer dielektrischen
Antenne reduziert werden können.
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Die
Formgebung oder das Einspeisesystem oder dergleichen des Antennenelements 9 lassen sich
in geeigneter Weise auswählen,
wobei die Erfindung beispielsweise auch bei einer Antennenvorrichtung
verwendet werden kann, die ein Einspeisesystem mit einer Einspeisestelle
für eine
linear polarisierte Welle aufweist.
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Da
die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung
als Metallblech-Patchantenne betrieben werden kann, lassen sich
die Kosten der Komponenten im Vergleich zu einer dielektrischen
Antenne reduzieren. Da außerdem
zusätzliche
Kapazität
zwischen den Lötstellen,
mit denen die Befestigungsschenkel der Strahlungsleiterplatte verlötet werden,
und dem Erdungsmuster gebildet ist, das an der einen Oberfläche der
Leiterplatte gebildet ist, wird eine Resonanzfrequenz verringert,
so dass eine Miniaturisierung der Antennenvorrichtung insgesamt
in einfacher Weise möglich
ist.
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Wenn
bei der Antennenvorrichtung weiterhin die Strahlungsleiterplatte
durch erste Verriegelungseinrichtungen der Befestigungsschenkel
in selbsttragender Weise an der Leiterplatte angebracht wird und
der unter Wiederverflüssigung
erfolgende Lötvorgang
des Abschirmgehäuses
an der Leiterplatte in einem Zustand erfolgt, in dem das Abschirmgehäuse durch
zweite Verriegelungseinrichtungen in selbsttragender Weise angebracht
ist, lassen sich die Lötarbeiten
zum Verlöten
der Befestigungsschenkel mit den Lötanschlussflächen sowie
die Lötarbeiten zum
Verlöten
des Abschirmgehäuses
mit dem Erdungsmuster in einem Durchgang ausführen. Durch Reduzieren der
Anzahl der Arbeitsvorgänge
lassen sich somit die Montagekosten vermindern.