EP2225797B1 - Antennenvorrichtung für funkbasierte elektronische geräte - Google Patents

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EP2225797B1
EP2225797B1 EP08864196.4A EP08864196A EP2225797B1 EP 2225797 B1 EP2225797 B1 EP 2225797B1 EP 08864196 A EP08864196 A EP 08864196A EP 2225797 B1 EP2225797 B1 EP 2225797B1
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Oliver Spiess
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Gigaset Communications GmbH
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Gigaset Communications GmbH
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • Antenna device for radio-based electronic devices The invention relates to an antenna device according to the preamble of claim 1.
  • the publication US2006 / 0017645 A1 U.S. Patent No. 5,476,160 describes an antenna device including a printed circuit board, a conductive shield, a first connecting portion, and a second connecting portion.
  • the circuit board has a feed point and a ground plane isolated from the feed point.
  • the conductive shield surrounds the circuit board.
  • the first connection portion is substantially perpendicular to the circuit board and connects the feed point to the conductive shield.
  • the second connection portion is substantially perpendicular to the circuit board and electrically connects the ground plane to the conductive shield.
  • the publication WO 02/47200 A1 describes an antenna in the form of an inverted E antenna, in which over the surface of a printed circuit board, a bracket in the form of an inverted E is arranged.
  • the bracket may also be formed flat.
  • the publication GB 2 301 485 A describes a slot antenna in which a plate-shaped conductor is arranged perpendicular to the upper surface of a metallic housing and has a square recess in the form of a slot whose length is equal to half a wavelength with respect to a user frequency.
  • the slot antenna is excited by a coaxial conductor and excites by capacitive coupling a rod-shaped conductor half wavelength.
  • the plate and the rod-shaped conductor can assume different non-linear shapes.
  • the publication JP S57103406 A describes a slot antenna in which a plate-shaped conductor is arranged parallel to a metallic housing. In this case, the edges of the plate-shaped conductor are grounded with the exception of a slot on the front side of the housing in order to obtain a cavity resonator.
  • the length of the slot is about ⁇ / 2 and the length in the longitudinal direction of the cavity is set to about ⁇ / 4, whereby the resonance of the antenna corresponds to the resonance of a slot antenna.
  • Object of the present invention is to provide an antenna device of the type mentioned, which is functional despite a shielding effect of an electrically conductive frame or an electrically conductive housing outside the antenna device around.
  • Such an antenna device has the advantage that it can be used, even if or just because the mantle surface of the housing of a respective radio-based electronic device is at least partially metallized or metallic.
  • the separated resonance space between the above-mentioned first and second location on a radio path which is adapted to half the wavelength of the operating frequency of the underlying radio-based electronic device.
  • This adaptation is important for obtaining the desired parallel resonance in the relevant resonance chamber.
  • the high-frequency energy to be radiated or to be received via the antenna device can be coupled in or out of the said separated resonance space in an advantageous manner in conventional technology, galvanically, inductively or capacitively.
  • the antenna device can be used to creatively design completely new radio-based electronic devices.
  • FIG. 2 a radio-based electronic communication terminal 1 is shown with respect to the invention a basic view into the interior of the communication terminal. 1
  • the communication terminal 1 has a housing 2, which includes a jacket surface 3, which is metallic or metallized.
  • this metallization can be realized for example by a chrome plating.
  • the relevant part or the relevant piece of the housing 2 is solid metallic, for example, by a metallic diecasting formed.
  • the metallized or solid metallic housing 2 forms an electrically conductive frame 5, which encloses an inner housing volume 6 of the device 1.
  • an electrically conductive connection 7 is made from a first to a second location 8, 9 of the metallized or metallic mantle surface 3 through the encased housing volume 6.
  • Said first and second place 8, 9 are selected together in such a way that within the encased housing volume 6 by the electrically conductive connection 7 a radio-frequency resonant space 10 is separated with a radio parallel resonance at an operating frequency of the electronic device.
  • the separated resonance space 10 between the first and the second location 8, 9 a radio pathway 11 (for the sake of simplicity, only in the FIGS. 3 to 5 shown), which corresponds to half the wavelength of the operating frequency of the device 1.
  • FIGS. 1 to 5 is schematically shown in each case a connection of an antenna cable 12 with respect to the respectively separated resonance chamber 10.
  • FIG. 3 a connection possibility in a galvanic way
  • FIG. 4 a connection possibility in inductive way
  • FIG. 5 a connection possibility in capacitive way.
  • the electrically conductive connection 7 between said first and said second location 8, 9 is according to the invention by an electrically conductive surface ( FIG. 2 ) of a printed circuit board 13 be realized.
  • the addressed area may be, for example, a copper layer of the printed circuit board 13.
  • a radio frequency energy to be radiated or to be received can be galvanically, inductively or capacitively coupled in or out of the separated resonance chamber (10) via the antenna device specially formed on the basis of the measures described above.

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Description

  • Antennenvorrichtung für funkbasierte elektronische Geräte Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist bekannt, die Gehäusen von funkbasierten elektronischen Geräten, beispielsweise von mobilen beziehungsweise mobil zu verwendenden Kommunikationsendgeräten, als Kunststoffteil zu fertigen.
  • Die Druckschrift US2006/0017645 A1 , beschreibt eine Antennenvorrichtung, die eine Leiterplatte, eine leitende Abschirmung, einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt umfasst. Die Leiterplatte verfügt über einen Speisepunkt und eine vom Speisepunkt isolierte Masseebene. Die leitende Abschirmung umgibt die Leiterplatte. Der erste Verbindungsabschnitt steht im Wesentlichen senkrecht zu der Leiterplatte und verbindet den Speisepunkt mit der leitenden Abschirmung. Der zweite Verbindungsabschnitt steht im Wesentlichen senkrecht zu der Leiterplatte und verbindet die Masseebene elektrisch mit der leitenden Abschirmung.
  • Die Druckschrift WO 02/47200 A1 beschreibt eine - Antenne in Form einer Inverted E-Antenne, bei welcher über der Fläche einer Leiterplatte ein Bügel in Form eines invertierten E angeordnet ist. Dabei kann der Bügel auch flächig ausgebildet sein.
  • Die Druckschrift GB 2 301 485 A beschreibt eine Schlitzantenne, bei welcher ein plattenförmiger Leiter senkrecht auf der oberen Oberfläche eines metallischen Gehäuses angeordnet ist, und die eine quadratischen Aussparung in Form eines Schlitzes aufweist, deren Länge gleich einer halben Wellenlänge in Bezug auf eine Benutzerfrequenz ist. Die Schlitzantenne wird durch einen Koaxialleiter angeregt und regt durch kapazitive Kopplung einen stabförmigen Leiter halber Wellenlänge an. Dabei können die Platte und der stabförmige Leiter verschiedene nicht-lineare Formen annehmen.
  • Die Druckschrift JP S57103406 A beschreibt eine Schlitzantenne, bei welcher ein plattenförmiger Leiter parallel zu einem metallischen Gehäuse angeordnet ist. Dabei sind die Kanten des plattenförmigen Leiters mit Ausnahme eines Schlitzes an der Stirnseite des Gehäuses geerdet, um einen Hohlraum-Resonator zu erhalten. Die Länge des Schlitzes ist auf ca. λ/2 und die Länge in Längsrichtung des Hohlraumresonators wird auf etwa λ/4 eingestellt, wodurch die Resonanz der Antenne der Resonanz einer Schlitzantenne entspricht.
  • Werden metallisierte beziehungsweise metallische Gehäusen verwendet, oder Gehäusen, die wenigstens zum Teil metallisiert beziehungsweise metallisch sind, besteht das Problem, dass eine Antennenvorrichtung, die innerhalb des Gehäuses platziert ist, eine Abschirmwirkung erfährt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antennenvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die trotz einer abschirmenden Wirkung eines elektrisch leitenden Rahmens beziehungsweise eines elektrisch leitenden Gehäuses außen um die Antennenvorrichtung herum funktionsfähig ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antennenvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
  • Eine solche Antennenvorrichtung hat den Vorteil, dass sie verwendbar ist, auch wenn beziehungsweise gerade weil die Manteloberfläche des Gehäuses eines betreffenden funkbasierten elektronischen Gerätes wenigstens zum Teil metallisiert beziehungsweise metallisch ausgebildet ist.
  • Danach weist der abgetrennte Resonanzraum zwischen der oben angesprochenen ersten und zweiten Stelle eine funktechnische Weglänge auf, die an die halbe Wellenlänge der Arbeitsfrequenz des zu Grunde liegenden funkbasierten elektronischen Gerätes angepasst ist.
  • Diese Anpassung ist wichtig für den Erhalt der gewünschten Parallelresonanz im betreffenden Resonanzraum.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Die über die Antennenvorrichtung abzustrahlende beziehungsweise zu empfangende Hochfrequenzenergie kann in den beziehungsweise aus dem besagten abgetrennten Resonanzraum in vorteilhafter Weise in herkömmlicher Technik galvanisch, induktiv oder kapazitiv ein- beziehungsweise ausgekoppelt werden. Letztlich lassen sich mit der Antennenvorrichtung gestalterisch völlig neue funkbasierte elektronische Geräte herstellen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • Figur 1 ein Beispiel einer Antenne in schematischer, dreidimensionaler Darstellung,
    • Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer, dreidimensionaler Darstellung,
    • Figur 3 ein erstes Ankopplungsbeispiel für ein Antennenkabel bei einer Antenne gemäß der Figur 1,
    • Figur 4 ein zweites Ankopplungsbeispiel für ein Antennenkabel bei einer Antenne gemäß der Figur 1, und
    • Figur 5 ein drittes Ankopplungsbeispiel für ein Antennenkabel bei einer Antenne gemäß der Figur 1.
  • In Figur 2 ist ein funkbasiertes elektronisches Kommunikationsendgerät 1 gezeigt mit bezogen auf die Erfindung einem grundsätzlichen Blick in das Innere des Kommunikationsendgerätes 1.
  • Für alle Darstellungen gemäß den Figuren 1 bis 5 gilt, dass das Kommunikationsendgerät 1 ein Gehäuse 2 aufweist, das eine Manteloberfläche 3 umfasst, die metallisch oder metallisiert ist.
  • Gemäß der Erfindung ist zu Grunde gelegt, dass die gesamte Manteloberfläche 3 des Gehäuses 2 metallisch oder metallisiert ist.
  • Soweit eine Metallisierung vorliegt, kann diese Metallisierung beispielsweise durch ein Verchromen realisiert sein. Soweit eine metallische Ausbildung vorliegt, ist das betreffende Teilstück oder das betreffende Stück des Gehäuses 2 massiv metallisch, zum Beispiel durch ein metallisches Druckgussteil, ausgebildet.
  • Das metallisierte oder das massiv metallische Gehäuse 2 bildet einen elektrisch leitenden Rahmen 5, der ein inneres Gehäusevolumen 6 des Gerätes 1 einmantelt.
  • Innerhalb des eingemantelten Gehäusevolumens 6 ist durch das eingemantelte Gehäusevolumen 6 hindurch eine elektrisch leitende Verbindung 7 von einer ersten zu einer zweiten Stelle 8, 9 jeweils der metallisierten oder metallischen Manteloberfläche 3 hergestellt.
  • Die besagte erste und zweite Stelle 8, 9 sind zusammen in der Weise gewählt, dass innerhalb des eingemantelten Gehäusevolumens 6 durch die elektrisch leitende Verbindung 7 ein funktechnischer Resonanzraum 10 abgetrennt ist mit einer funktechnischen Parallelresonanz auf einer Arbeitsfrequenz des elektronischen Gerätes 1.
  • Hierzu weist der abgetrennte Resonanzraum 10 zwischen der ersten und der zweiten Stelle 8, 9 eine funktechnische Weglänge 11 auf (der Einfachheit wegen nur in den Figuren 3 bis 5 gezeigt), die der halben Wellenlänge der Arbeitsfrequenz des Gerätes 1 entspricht.
  • In den jeweiligen Figuren 1 bis 5 ist schematisch jeweils eine Anbindung eines Antennenkabels 12 in Bezug auf den jeweils abgetrennten Resonanzraum 10 gezeigt.
  • Dabei zeigt jeweils insbesondere die Figur 3 eine Anbindungsmöglichkeit auf galvanische Art, die Figur 4 eine Anbindungsmöglichkeit auf induktive Art und die Figur 5 eine Anbindungsmöglichkeit auf kapazitive Art.
  • Die elektrisch leitende Verbindung 7 zwischen der besagten ersten und der besagten zweiten Stelle 8, 9 ist gemäß der Erfindung durch eine elektrisch leitende Fläche (Figur 2) einer Leiterplatte 13 realisiert sein.
  • Die angesprochene Fläche kann beispielsweise eine Kupferlage der Leiterplatte 13 sein.
  • Mit Hilfe der angesprochenen Anbindungsmöglichkeiten des Antennenkabels 12 kann über die auf Grund der oben beschriebenen Maßnahmen speziell gebildeten Antennenvorrichtung eine abzustrahlende beziehungsweise zu empfangende Hochfrequenzenergie in den beziehungsweise aus dem abgetrennten Resonanzraum (10) galvanisch, induktiv oder kapazitiv ein- beziehungsweise ausgekoppelt werden.

Claims (3)

  1. Funkbasiertes elektronisches Gerät (1) mit einer Antennenvorrichtung, einem die Antennenvorrichtung beherbergenden Gehäuse (2) und einem funktechnischen Resonanzraum (10), in welchem sich eine elektromagnetische Welle ausbilden kann, in der Art, dass sich eine Parallelresonanz auf einer Arbeitsfrequenz des elektronischen Gerätes (1) bildet, wobei das Gehäuse (2) des Gerätes (1) einen elektrische leitenden Rahmen (5) und eine vordere und eine hintere Fläche aufweist, und wobei der Rahmen (5) eine Manteloberfläche (3) bildet, die ein inneres Gehäusevolumen (6) des Gehäuses (2) einmantelt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des eingemantelten inneren Gehäusevolumens (6) durch das eingemantelte Gehäusevolumen (6) hindurch eine elektrisch leitende Verbindung (7) von einer ersten Stelle (8) zu einer zweiten gegenüberliegenden Stelle (9) des elektrisch leitenden Rahmens (5) hergestellt ist, wobei die erste Stelle (8) und die zweite Stelle (9) in der Weise an zwei gegenüberliegenden Seiten des elektrisch leitenden Rahmens (5) angebracht sind, dass innerhalb des eingemantelten Gehäusevolumens (6) durch die elektrisch leitende Verbindung (7) zwischen der ersten und der zweiten Stelle (8, 9) der funktechnische Resonanzraum (10) abgetrennt ist, und wobei der abgetrennte Resonanzraum (10) eine funktechnische Weglänge (11) zwischen der ersten und der zweiten Stelle (8, 9) aufweist, die an die halbe Wellenlänge der Arbeitsfrequenz des Gerätes (1) angepasst ist; und die elektrisch leitende Verbindung (7) zwischen der ersten Stelle (8) und der zweiten Stelle (9) durch eine elektrisch leitende Fläche einer Leiterplatte (13) realisiert ist wobei die Leiterplatte (13) parallel zu der vorderen Fläche und der hinteren Fläche des Gehäuses (2) angeordnet ist.
  2. Funkbasiertes elektronisches Gerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine über die Antennenvorrichtung abzustrahlende beziehungs
    weise zu empfangende Hochfrequenzenergie in den beziehungsweise aus dem abgetrennten Resonanzraum (10) galvanisch, induktiv oder kapazitiv ein- beziehungsweise auskoppelbar ist.
  3. Funkbasiertes elektronisches Gerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Gerät (1) für die Ein-, beziehungsweise Auskoppelung der abzustrahlenden, beziehungsweise einzuspeisenden Hochfrequenzenergie aus dem abgetrennten Resonanzraum (10) ein Antennenkabel (12) aufweist.
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