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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Techniken zur Erdung und
Befestigung von Antennen und im Besonderen auf die Befestigung und
Erdung von Antennen in mobilen Geräten.
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Um
den Signalempfang zu maximieren und das Rauschen zu minimieren,
ist für
Antennen eine gute Erdung erforderlich. Bedauerlicherweise wird bei
vielen mobilen Geräten,
deren Antenne in eingefahrenem Zustand verwahrt wird, keine ordnungsgemäße Erdung
erreicht. Dies ist im Allgemeinen die Folge eines unzureichenden
Kontakts zwischen dem Kontaktblock der Antenne und einer Erdung
in der Antennenrohrvorrichtung.
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Des
Weiteren ist selbst dann, wenn eine Antenne in vollständig eingefahrenem
Zustand geerdet ist, diese Erdung in vielen Fällen unwirksam, wenn die Antenne
nicht vollständig
eingefahren ist. Dies kann vorkommen, wenn ein Benutzer die Antenne nicht
vollständig
in ihre Befestigung hineindrückt, sondern
teilweise ausgefahren lässt.
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Ein
weiteres Problem mit derzeitigen Erdungstechniken tritt bei der
Montage der Antenne auf, wenn sich die Befestigungsröhre in Axialrichtung verschieben
kann. Durch diese axiale Verschiebung verändert sich die vollständig eingefahrene
Position der Antenne, was zur Wirkungslosigkeit der Erdung führt, wenn
eine vollständig
eingefahrene Position der Antenne Voraussetzung für deren
ordnungsgemäße Erdung
ist.
JP06097712 offenbart
eine Antennenvorrichtung für
Funkausrüstungen
mit einer Funkantenne, die ausgefahren und verwahrt werden kann.
US6064341 offenbart die
Verwendung vom Oberflächenmontage-Klammern.
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Ein
weiteres Problem mit einfahrbaren Antennen besteht darin, dass Wasser
in das Antennenrohr gelangen kann, wenn die Antennen von einem ausgefahrenen
Zustand in einen eingefahrenen Zustand gebracht werden, insbesondere
wenn das mobile Gerät
bei Regen benutzt wird.
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ALLGEMEINES
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Durch
die vorliegende Erfindung gemäß der Definition
in Anspruch 1 werden die Unzulänglichkeiten
nach dem bisherigen Stand der Technik beseitigt, indem eine überlegene
Kombination aus Antennenrohr und Halterungsklemme für eine Antenne
bereitgestellt wird. Im Besonderen beinhaltet die vorliegende Erfindung
eine Klemme, die in das Ende eines Antennenrohrs eingeführt wird.
Die Klemme kann mindestens einen Kontaktstift enthalten, der sich
in Axialrichtung entlang des Antennenrohrs erstreckt und eine vergrößerte Fläche für einen
Kontaktblock der Antenne bereitstellt, sodass ein Kontakt hergestellt wird,
wenn sich der Kontaktblock in einem eingefahrenen Zustand befindet.
Die Länge
des Kontaktbereichs ermöglicht
einen Kontakt auch dann, wenn die Antenne nicht vollständig eingefahren
ist.
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Weitere
elastische Kräfte
in der Kontaktklemme sorgen dafür,
dass ein guter Kontakt mit dem Kontaktblock der Antenne hergestellt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet darüber hinaus einen Flansch an
einem Ende der Befestigungsröhre,
durch den die Möglichkeit
einer axialen Verschiebung während
der Fertigung erheblich verringert wird. Dieser Flansch passt in
eine Einkerbung, die sich auf der gedruckten Leiterplatte (Printed
Circuit Board, PCB) befindet. Der Flansch und die Einkerbung können mit
hoher Genauigkeit hergestellt werden, sodass für eine konstante Position für den vollständig eingefahrenen
Zustand der Antenne nach Befestigung der Röhre auf dem PCB gesorgt ist. Ohne
diese Einkerbung und diesen Flansch kann eine geringfügige axiale
Verschiebung der Röhre dazu
führen,
dass sich die Kontaktstelle für
eine vollständig
eingefahrene Antenne in Richtung einer Befestigung am Gehäuse des
Geräts,
an dem die Antenne angebracht ist, oder davon weg bewegt. Durch einen
konstanten Kontaktabstand zwischen der Gehäusebefestigung und der vollständig eingefahrenen Position
vereinfacht sich die Erdung.
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Die
vorliegende Erfindung kann darüber
hinaus eine einfache Möglichkeit
zur Abdichtung der Antenne gegen Wasser bieten, indem sie eine Kunststoffröhre vorsieht,
die innerhalb der Antennenrohrvorrichtung befestigt wird und Wasser abfängt, das durch
Einfahren der Antenne in die Rohrvorrichtung gelangt. Die Verwendung
einer Kappe am anderen Ende der Röhre stellt sicher, dass kein
Wasser von diesem Ende her eindringen kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt somit eine Antenne-Erdungsvorrichtung
für ein
Mobilfunktelefon bereit, wobei die Erdungsvorrichtung umfasst: eine Antenne
mit einem Antennenschaft, der sich zwischen einem Erdungsblock und
einem Schutzmantel befindet und mit diesen verbunden ist; ein Antennenrohr,
das für
die Befestigung innerhalb des Mobilfunktelefons ausgelegt ist und
die Antenne festhält,
wobei das Antennenrohr ein geflanschtes oberes Ende, durch das der
Antennenschaft aus- und eingefahren wird, und ein inneres Ende aufweist,
das sich an der dem oberen Ende entgegengesetzten Seite befindet; eine
Erdungsklammer, die im inneren Ende des Anntennenrohrs angebracht
ist; und eine gedruckte Leiterplatte, die eine Einkerbung aufweist,
wobei das Antennenrohr mit Oberflächenmontage-Klammern auf der
gedruckten Leiterplatte angebracht wird und das geflanschte Ende
in die Einkerbung passt, sodass die Axialbewegung des Antennenrohrs
eingeschränkt
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus Antennenrohr und
Befestigung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Querschnitt der Vorrichtung aus Antennenrohr und Befestigung;
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3 ist
ein Querschnitt des Kontaktendes des Antennenrohrs und der Befestigung;
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4 ist
ein Aufriss der Rückseite
der Erdungsklammer entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine perspektivische Draufsicht der Erdungsklammer aus 4;
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6 ist
eine perspektivische Unteransicht der Erdungsklammer;
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7 ist
eine Draufsicht der Erdungsklammer;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht der Vorderseite der Erdungsklammer;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht der linken Seite der Erdungsklammer;
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10 ist
ein Teilquerschnitt des Rohrs und der Erdungsklammer entsprechend
der vorliegenden Erfindung;
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11 ist
ein Teilquerschnitt des Rohrs und der Erdungsklammer entsprechend
der vorliegenden Erfindung, in dem größere Teile des Rohrs zu sehen sind;
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12 ist
ein Teilquerschnitt des Rohrs und der Erdungsklammer aus 11 mit
einem anderen Drehwinkel;
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13 ist
eine Ansicht des Rohrs und der Erdungsklammer aus 11 vom
Ende her;
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14 ist
ein Teilquerschnitt des Rohrs und der Erdungsklammer entsprechend
der vorliegenden Erfindung;
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15 ist
ein schematischer Teilquerschnitt des Rohrs und der Erdungsklammer
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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16 ist
eine schematische Draufsicht eines alternativen Kontaktstifts für die Erdungsklammer
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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17 ist
eine schematische Draufsicht eines weiteren alternativen Kontaktstifts
für die
Erdungsklammer entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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18 ist
ein Querschnitt der Vorrichtung aus Flansch und Einkerbung entsprechend
der vorliegenden Erfindung; und
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19 ist
ein schematischer Querschnitt der Rohrvorrichtung entsprechend der
vorliegenden Erfindung mit Komponenten zur Wasserabdichtung.
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BESCHREIBUNG VORTEILHAFTER
AUSFÜHRUNGEN
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Im
Weiteren wird nun Bezug auf die 1 und 2 genommen.
Die 1 und 2 zeigen eine Rohrvorrichtung
(10) für
eine einfahrbare Antenne (25). Die Rohrvorrichtung (10)
enthält
eine äußere Metallwand
(12), die auf einen genauen Innendurchmesser hin geformt
ist, sodass eine sehr geringe Abweichung gewährleistet ist.
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Die
Rohrvorrichtung (10) ist mit Oberflächenmontage-Klammern (16;
Surface Mount Technology, SMT) auf einer gedruckten Leiterplatte
(14; Printed Circuit Board, PCB) befestigt. Die SMT-Klammern stellen
einen elektrischen Kontakt zwischen der Rohrvorrichtung (10)
und dem PCB (14) her.
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Die
Antenne (25) enthält
einen äußeren Schutzmantel
(30) an der äußeren Spitze
der Antenne, einen Antennenschaft (32) und einen Kontaktblock
(34; in 3 besser sichtbar). Die Antenne (25)
wird am oberen Ende des Schafts durch eine Befestigung (36)
am Mobilfunktelefon gehalten. Die Befestigung (36) verleiht
der Antenne (25) eine gewisse Stabilität und sorgt zudem für einen
gewissen Witterungsschutz der Rohrvorrichtung (10) zur
Minderung des Eindringens von Wasser.
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Ein
Benutzer kann die Antenne (25) durch Ziehen des äußeren Schutzmantels
(30) in Auswärtsrichtung
bezüglich
des Mobilfunktelefons ausfahren. Dies bewirkt, dass der Antennenschaft
(32) die Befestigung (36) durchläuft, wobei
er den Kontaktblock der Antenne (34) mit sich zieht. Der
Kontaktblock (34) verschiebt sich von einer Position nahe
dem inneren Ende (18) der Rohrvorrichtung (10)
in eine Position in Richtung des äußeren Endes (20) der
Rohrvorrichtung (10).
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In ähnlicher
Weise erfolgt das Einfahren, indem der äußere Schutzmantel (30)
in Richtung des Mobilfunktelefons gedrückt wird, wodurch sich der Kontaktblock
der Antenne (34) in Richtung des inneren Endes (18)
der Rohrvorrichtung (10) verschiebt.
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Zur
Vereinfachung der Erdung sieht die vorliegende Erfindung eine leitende
und für
gewöhnlich metallische
Erdungsklammer (40) vor. Die Erdungsklammer (40)
ist am besten in den 3 bis 15 zu
sehen.
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Die
Klammer (40) besteht aus mindestens einem, vorzugsweise
jedoch zwei elastisch verformbaren Kontaktstiften (42),
die mit einem Basisring (44) verbunden oder integral mit
diesem geformt sind.
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Im
Betrieb wird die Erdungsklammer (40) im inneren offenen
Ende (18) der Rohrvorrichtung (10) angebracht.
Die Rohrvorrichtung (10) wird mit einer in Umfangrichtung
verlaufenden Einkerbung (46) geformt, die dazu dient, die
Erdungsklammer (40) festzuhalten. Im Besonderen kann die
Klammer (40) so weit in das Rohr (10) eingeführt werden,
dass der Basisring (44) fest in den Zwischenraum zwischen
der Einkerbung (46) und der nach innen gekrümmten Umrandung
des Rohrs (48) einrastet, wobei sowohl das Einführen der
Klammer als auch erforderlichenfalls deren Entfernen durch abgewinkelte
Laschen (41) am inneren und äußeren Ende des Basisrings (44)
vereinfacht wird.
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Das
Ende der Rohrvorrichtung (10) ist vorzugsweise zu einer
angeschrägten
Umrandung (48) geformt. Die Klammer (40) wird
anschließend
im Zwischenraum zwischen der Einkerbung (46) und der Umrandung
(48) angebracht, wobei eine elastische Verformung der Klammer
dafür sorgt,
dass diese über
die Umrandung (48) passt. Zum Einführen wird hierbei vorzugsweise
eine kleine Spannvorrichtung verwendet. Die Erdungsklammer (40)
wird auf diese Weise zwischen der angeschrägten Umrandung (48) der
Rohrvorrichtung (10) und der Einkerbung (46) festgestellt.
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Jeder
Kontaktstift (42) weist eine im Wesentlichen geknickte
Form auf, sodass ein Abstand zwischen dem jeweiligen Stift und der
Einkerbung (46) besteht und der längere Abschnitt (43)
jedes Stifts sich vom Scheitelpunkt (52) des Knicks aus
zur Lasche (50) hin verjüngen kann, die so ausgelegt
ist, dass sie an der Innenfläche
des Rohrs (10) anliegt. Die Oberfläche (55) jedes Stiftabschnitts
(43) zwischen dem Scheitelpunkt (52) und der Lasche
(50) ist ein flexibler Kontaktbereich zur Herstellung eines elektrischen
Kontakts zwischen der Klammer (40) und dem Kontaktblock
(34) am inneren Ende des Antennenschafts bei vollständig oder
teilweise eingefahrener Antenne.
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Im
Weiteren wird nun Bezug auf 15 genommen. 15 zeigt,
dass sich der Kontaktstift (42) im physikalischen und elektrischen
Kontakt mit dem Kontaktblock der Antenne (34) befindet,
wenn der Kontaktblock der Antenne (34) eine Position zwischen
den Stellen 54 und 56 des Kontaktbereichs (55)
einnimmt. Der Kontaktstift (42) ist vorzugsweise innerhalb
dieses Bereichs vergoldet, um einen optimalen Kontakt und somit
eine optimale Erdung zu gewährleisten.
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Die
Erdungsklammer (40) wird vorzugsweise durch ein Folgestanzwerkzeug
geformt. Hierdurch wird eine sehr genaue Einhaltung der Größentoleranzen
für die
Klemme gewährleistet,
sodass diese passgenau in jeder Rohrvorrichtung (10) angebracht werden
kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Stifte (42)
reproduziergenaue Positionen im Vergleich einer Rohrvorrichtung
(10) mit einer anderen haben.
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Die
Neigung zwischen den Stellen 54 und 56 ist so
ausgelegt, dass sich ein optimaler Kontaktbereich ergibt. Dies wird
erreicht, indem sichergestellt wird, dass der Kontaktbereich (55)
möglichst
lang und der Kontaktstift (42) elastisch verformbar ist.
Diese Vorrichtung sorgt für
einen langen Kontaktbereich (55) und somit für eine erhöhte Wahrscheinlichkeit der
Erdung der Antenne (25). Insbesondere braucht die Antenne
(25) nicht vollständig
in das Rohr eingefahren zu werden, um eine ordnungsgemäße Erdung zu
erreichen.
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In
einer bevorzugten Ausführung
enthält
die Klammer (40) zwei Kontaktstifte (42). Durch
die Verwendung zweier Stifte wird sichergestellt, das ein ordnungsgemäßer Kontakt
mit dem Kontaktblock der Antenne (34) gewahrt bleibt, indem
eine Erdung über drei
Kontakte hergestellt wird. Die ersten beiden Kontaktstellen befinden
sich zwischen dem Block (34) und den beiden Kontaktbereichen
(55) auf den Kontaktstiften (42). Des Weiteren
sorgen die von den Kontaktstiften (42) auf den Kontaktblock
der Antenne (34) ausgeübten
Federkräfte
dafür,
dass ein Kontakt des Kontaktblocks der Antenne (34) mit
der Innenseite der Rohrvorrichtung (10) hergestellt wird,
sodass ein dritter Erdungspunkt entsteht, wie dies in 15 am
deutlichsten zu erkennen ist. In der optimalen Anordnung der Kontaktstifte
(42) sind diese nicht diametral entgegengesetzt, sondern
sie befinden sich in einem Winkel zwischen 90 und 120 Grad zueinander.
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Für Fachleute
ist ersichtlich, dass auch andere Anordnungen der Kontaktstifte
(42) möglich sind.
Beispielsweise kann ein einzelner Kontaktstift verwendet werden,
sofern dieser ausreichend stabil ist, um einen guten Kontaktbereich
(55) bereitzustellen. Im Weiteren wird nun Bezug auf die 16 und 17 genommen,
die alternative Anordnungen für den
Kontaktstift (42) zeigen. 16 zeigt
einen Kontaktstift (42) mit gegabeltem Ende (43).
Das gegabelte Ende (43) ist ausreichend stabil, um sicherzustellen,
dass der Kontaktstift (42) sich nicht verschiebt, wenn
der Kontaktblock der Antenne (34) eingefahren wird.
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Ersatzweise
kann der Kontaktstift (42) gekrümmt sein, wie in 17 dargestellt. 17 zeigt
einen Kontaktstift (42) mit einer einzelnen Kontaktstelle
(55) an einem Ende. Der Kontaktbereich (55) ist
jedoch gekrümmt,
sodass er um den Kontaktblock der Antenne (34) passt und
somit sichergestellt ist, dass der Kontaktstift (42) sich
nicht auf die Seite des Kontaktblocks der Antenne (34)
verschiebt, wenn die Antenne (25) eingefahren wird.
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Durch
Befestigung der Rohrvorrichtung (10) auf dem PCB (14)
wird die Erdung zusätzlich
erleichtert. Wie bereits ausgeführt,
wird die Rohrvorrichtung (10) mit Oberflächenmontage-Klammern
(16) auf dem PCB (14) befestigt. Es werden zwei
SMT-Klammern (16) verwendet, und diese Klammern (16)
verbinden sich mit zugehörigen
Klammern auf dem PCB (14). Die Klammern (16) halten
die Rohrvorrichtung (10) in X- und Y-Richtung. Durch die
Kombination von zwei Klammern wird die Drehung entlang der X- und Y-Achse
beschränkt.
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Im
Weiteren wird nun Bezug auf 18 genommen.
Die vorliegende Erfindung sieht im Weiteren einen radial vorstehenden
Flansch (60) am vorderen oder oberen Ende der Rohrvorrichtung
(10) vor. Der Flansch (60) passt in eine in das
PCB (14) geschnittene Einkerbung (62). Die Kombination
aus Flansch (60) und Einkerbung (62) sorgt dafür, dass sich
die Rohrvorrichtung (10) nicht in Axialrichtung des Rohrs
verschieben kann.
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Die
oben beschriebene Befestigungstechnik hat unter anderem den Vorteil
eines verbesserten Kontaktverhaltens. Könnte sich das Rohr in Axialrichtung
verschieben, wäre
die eingefahrene Position des Kontaktblocks der Antenne (34)
veränderlich, wodurch
eine präzise
Erdung schwerer zu erreichen wäre.
Durch Verwendung des Flansches (60) und der Einkerbung
(62), die jeweils mit hoher Genauigkeit gefertigt werden
können,
wird gewährleistet,
dass das Antennenrohr (10) stets richtig in Axialrichtung befestigt
wird. Diese Befestigungstechnik lässt eine Drehung nur um die
Achse der Rohrvorrichtung (10) zu. Der Kontakt der eingefahrenen
Antenne (25) wird hierdurch nicht beeinträchtigt,
sodass auch das Erdungsverhalten nicht beeinträchtigt wird.
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Wie
für Fachleute
ersichtlich ist, tragen nach vollständiger Befestigung des Rohrs
auch Kunststoffkomponenten im Gehäuse dazu bei, die Rohrvorrichtung
(10) in der richtigen Position zu halten.
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Die
vorliegende Erfindung sieht des Weiteren eine verbesserte Wasserabdichtung
durch eine Röhre
(70) innerhalb der Rohrvorrichtung (10) vor. Beim
Einfahren der Antenne (25) kann Wasser von der Befestigung
(36) in die Rohrvorrichtung (10) eindringen. Dies
wird durch die Kunststoffröhre
(70) und die Kappe (72) unterbunden.
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Im
Weiteren wird Bezug auf 19 genommen.
Die Röhre
(70) wird vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt und an
der Befestigung (36) angebracht. Die Röhre (70) erstreckt
sich von der Befestigung (36) zum Kontaktbereich (55).
Vorzugsweise ist zwischen der Röhre
(70) und der Rohrvorrichtung (10) eine kleine
Lücke vorhanden,
die das Einführender
Kunststoffröhre
(70) in die Rohrvorrichtung (10) erleichtert.
Darüber
hinaus kann auch nach dem Schließen des Gehäuses des mobilen Geräts die Kunststoffröhre (70)
unter Verwendung der Öffnung für die Befestigung
(36) in die Rohrvorrichtung (10) eingeführt werden.
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Im
Betrieb kann sich Wasser am Schaft (30) ansammeln, da beim
Einfahren der Antenne (25) Regenwasser in die Befestigung
(36) gedrückt
werden kann. Dieses Wasser kommt nicht mit der Seite der Rohrvorrichtung
(19) in Berührung,
sondern verbleibt in der Röhre
(70).
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Eine
weitere Wasserabdichtung wird durch Hinzufügen einer Kappe (72)
am Ende der Rohrvorrichtung (10) erreicht. Die Kappe (72)
kann aus Metall oder Kunststoff bestehen und passt genau über das Ende
der Rohrvorrichtung (10), sodass sie als Verschluss fungiert.
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Die
vorstehend beschriebenen Ausführungen
der vorliegenden Erfindung sind zur Veranschaulichung der bevorzugten
Ausführungen
bestimmt.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Befestigung und Erdung
einer Antenne in einem mobilen Gerät.