EP3016201A1

EP3016201A1 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: EP3016201A1
Application number: EP14190924.2A
Authority: EP
Inventors: Matthias Lungwitz
Original assignee: Gigaset Communications GmbH
Current assignee: Gigaset Communications GmbH
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: EP3016201B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung (1) mit zumindest zwei Schlitzantennen (2), (3) zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen einer Wellenlänge », wobei jede Schlitzantenne (2), (3) eine metallisch leitende Fläche (4) aufweist, in der ein Schlitz (5), insbesondere mit einer Länge von »/2, ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Flächen (4) mit einem Abstand d kleiner als »/10 parallel zueinander angeordnet sind, die Schlitze (5) in den metallisch leitenden Flächen (4) gleichförmig ausgebildet sind, die gleichförmigen Schlitze (5) deckungsgleich zueinander angeordnet sind und wobei zumindest eine Schlitzantenne (2), (3) als erste Schlitzantenne (2) ausgebildet ist, die zumindest einen Signalanschluss (7) aufweist, über den sie elektrisch anregbar ist, und zumindest eine Schlitzantenne (2), (3) als zweite Schlitzantenne (3) ausgebildet ist, die keinen Signalanschluss (7) aufweist, wobei die zweite Schlitzantenne (3) von der ersten Schlitzantenne (2) elektromagnetisch anregbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Funkvorrichtung (100) mit einer derartigen Antennenvorrichtung (1), einen Schlüssselanhänger (200) mit einer derartigen Antennenvorrichtung (1) sowie ein Verfahren zu Herstellung einer Ausgestaltungsform einer derartigen Antennenvorrichtung (1).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Antennentechnik. Sie betrifft eine Antennenvorrichtung mit zumindest zwei Schlitzantennen zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen einer Wellenlänge λ, wobei jede Schlitzantenne eine metallisch leitende Fläche aufweist, in der ein Schlitz, insbesondere mit einer Länge von λ/2, ausgebildet ist.
Desweiteren betrifft die Erfindung eine Funkvorrichtung mit einer derartigen Antennenvorrichtung sowie einen Schlüsselanhänger, der eine derartige Funkvorrichtung aufweist.
Bei der Entwicklung von Funkanwendungen mit einem metallischen Gehäuse und einer integrierten Antenne besteht der bekannte Konflikt, dass das elektromagnetische Feld der Antennenvorrichtung durch das metallische Gehäuse der Funkanwendung zumindest partiell abgeschirmt wird. Dies hat in der Regel eine Veränderung der Abstrahlcharakteristik zur Folge. Diese kann in bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft dazu genutzt werden, eine gewünschte Richtwirkung der Antennenvorrichtung zu erzielen. In anderen Anwendungsfällen, insbesondere bei mobilen Funkanwendungen, ist aufgrund einer beliebigen Ausrichtbarkeit der Funkanwendung im Bezug zu einem Funkpartner eine eher kugelförmige Abstrahlcharakteristik wünschenswert.
In diesem Anwendungsfall stellt die abschirmende Wirkung des metallischen Gehäuses ein Problem dar. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antennenvorrichtung anzugeben, die eine Ausbildung einer Funkanwendung mit einem metallischen Gehäuse und einer annähernd kugelförmigen Abstrahlcharakteristik ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine Antennenvorrichtung mit zumindest zwei Schlitzantennen zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen einer Wellenlänge λ, wobei jede Schlitzantenne eine metallisch leitende Fläche aufweist, in der ein Schlitz, insbesondere mit einer Länge von λ/2, ausgebildet ist, wobei die Flächen mit einem Abstand d kleiner als λ/10 parallel zueinander angeordnet sind, so dass zwischen zwei Flächen ein flacher Zwischenraum ausgebildet ist, der flache Zwischenraum zumindest teilweise durch zumindest eine metallische leitende seitliche Fläche abgeschlossen ist, die metallisch leitenden Flächen über zumindest die eine metallisch leitende seitliche Fläche elektrisch leitend miteinander verbunden sind, die Schlitze in den metallisch leitenden Flächen gleichförmig ausgebildet sind, die gleichförmigen Schlitze deckungsgleich zueinander angeordnet sind und wobei zumindest eine Schlitzantenne als erste Schlitzantenne ausgebildet ist, die einen Signalanschluss aufweist, über den sie elektrisch anregbar ist, und zumindest eine Schlitzantenne als zweite Schlitzantenne ausgebildet ist, die keinen Signalanschluss aufweist, wobei die zweite Schlitzantenne von der ersten Schlitzantenne elektromagnetisch anregbar ist.
Eine derartige Antennenvorrichtung weist den Vorteil auf, dass die zumindest zwei Schlitzantennen zusammenwirken und zusammen eine annähernd symmetrische, annähernd kugelförmige Abstrahlcharakteristik aufweisen. Dabei wird die zweite Schlitzantenne in Resonanz zur ersten Schlitzantenne betrieben.
In einer anschaulichen Betrachtungsweise kann das von der ersten Schlitzantenne abgegebene elektromagnetische Feld im Bezug zur ihrer Fläche als zu beiden Seiten der Fläche abgestrahlt angesehen werden. Dabei wird im Weiteren diejenige Seite der Fläche, die in Richtung der zweiten Schlitzantenne angeordnet ist, als innen liegend, und diejenige Seite der Fläche, die der zweiten Schlitzantenne abgewandt angeordnet ist, als außen liegend bezeichnet. Das gleiche gilt für die Seiten der Fläche der zweiten Schlitzantenne. Das von der Innenseite der ersten Schlitzantenne abgestrahlte Feld regt die zweite Schlitzantenne von ihrer Innenseite heran. Die derart angeregte zweite Schlitzantenne gibt ihr elektromagnetisches Feld ihrerseits derart zur Innen- wie zur Außenseite ab, dass auf beiden Seiten der Schlitzantenne im Wesentlichen gleich starke Felder ausgebildet werden. Ist der von den Flächen der Schlitzantennen und der seitlichen Fläche umschlossene Zwischenraum elektromagnetisch vollständig abgedichtet, so dass Energie in Form des elektromagnetischen Feldes ausschließlich durch die Schlitze abgegeben werden kann, wird die von der ersten Schlitzantenne nach innen abgegebene Energie zum überwiegenden Teil durch die zweite Schlitzantenne nach außen abgegeben. Die Außenseiten der Flächen strahlen quasi gemeinsam ein elektromagnetisches Feld ab, welches dem eines Dipols entspricht und somit annähernd kugelförmig ist.
Vorteilhaft wird dabei durch die erste Schlitzantenne, durch die zweite Schlitzantenne und die zumindest eine metallisch leitende seitliche Fläche ein Gehäuse ausgebildet, dass zur Einhausung einer elektrischen Schaltung, insbesondere einer Funkschaltung eingerichtet ist. Auf diese Weise ist die Gestaltung eines metallischen Gehäuses möglich, welches zur Aufnahme von Funkanwendungen, beispielsweise eines Funkschlüssels, eines Signalgebers oder dergleichen geeignet ist, welches eine integrierte Antenne aufweist und dessen Antenne eine nahezu kugelförmige Abstrahlcharakteristik aufweist. Dabei sind sowohl quaderförmige als auch runde, beispielsweise zylindrische Gehäuse ausbildbar. Desweiteren können die seitliche Fläche sowie die Fläche einer Schlitzantenne derart aneinander angrenzen oder ineinander übergehen, dass diese quasi als eine einzige, beispielsweise konkave Fläche ausgebildet sind. Vorteilhaft weist das Gehäuse beispielsweise eine Linsenform auf. Weiterhin vorteilhaft ist das Gehäuse durch die erste und die zumindest eine zweite Schlitzantenne vollständig abgeschlossen, so dass aus dem Inneren des Gehäuses Energie in elektromagnetischer Form ausschließlich über die Schlitze der Schlitzantennen abgebbar ist, die das Gehäuse ausbilden. Weiterhin vorteilhaft ist durch das ausgebildete Gehäuse ein äußeres Gehäuse ausbildbar. Ein äußeres metallisches Gehäuse bietet besondere Möglichkeiten hinsichtlich einer gewünschten Gestaltung, insbesondere eines Look & Feels.
Vorteilhaft weist die erste Schlitzantenne eine Leiterplatte auf, deren metallische Fläche die metallisch leitende Fläche bildet und wobei der Schlitz als Ausnehmung in der metallischen Fläche der Leiterplatte ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine sehr einfache und effiziente Herstellung der ersten Schlitzantenne, insbesondere wenn auf derselben Leiterplatte eine elektrische Schaltung angeordnet ist, durch welche die erste Schlitzantenne anregbar ist. Vorteilhaft ist die elektrische Schaltung zumindest teilweise auf der Leiterplatte angeordnet und mit dem Signalanschluss der ersten Schlitzantenne elektrisch verbunden. Der Signalanschluss kann beispielsweise über eine symmetrische oder unsymmetrische Leitung mit beispielsweise einem oder mehreren Einspeisepunkten erfolgen.
Damit die zweite Schlitzantenne von der ersten Schlitzantenne in ihrer Resonanz anregbar ist, weisen die erste und die zweite Schlitzantenne vorteilhaft denselben Verkürzungsfaktor auf. Um dieses zu erreichen weisen die erste und die zweite Schlitzantenne vorteilhaft dieselben Baumaße und die Schlitze dieselben Dielektrika auf. Der Schlitz in der ersten Schlitzantenne kann durch eine Ausnehmung in der leitenden Schicht oder den leitenden Schichten einer Leiterplatte ausgebildet sein. Vorteilhaft ist der flache Zwischenraum im Bereich der Schlitzantenne zur Erzielung eines einheitlichen Verkürzungsfaktors mit einer Masse gefüllt ist, die die Dielektrizitätskonstante der Leiterplatte aufweist. Durch die Ausgestaltung des flachen Zwischenraums mit Materialien gleicher Dielektrizitätskonstante kann eine konstante Wellenlänge innerhalb der Antennenvorrichtung erreicht werden, so dass für die erste und die zweite Schlitzantenne derselbe Verkürzungsfaktor gilt. Die Ausgestaltung des flachen Zwischenraumes mit Materialien gleicher Wellenlänge kann durch den Einsatz eines oder mehrerer Kunststoffelemente erfolgen, die zwischen Leiterplatte und Gehäuse eingesetzt werden. Alternativ kann der Zwischenraum mit einer dielektrischen Masse ausgespritzt sein. Dadurch kann der Schlitz zugleich auch mechanisch nach außen verschlossen werden.
Vorteilhaft weisen Bauteile der elektrischen Schaltung in der Flächenebene der Leiterplatte zu dem Schlitz in der Leiterplatte wenigstens einen Abstand von einem Fünftel des Abstands d der Flächen der Schlitzantennen zueinander auf, insbesondere wenigstens einen Abstand von einem Millimeter. Durch einen Mindestabstand der Bauelemente zu dem Schlitz in der Leiterplatte sind Wechselwirkungen zwischen dem Feld der Schlitzantenne und dem elektrischen Bauteil reduzierbar. Aus dem gleichen Grund ist der flache Zwischenraum zwischen den Schlitzen der Schlitzantennen vorteilhaft frei von einem potentiellen Überhang eines Bauteils.
Weiterhin vorteilhaft ist der Schlitz im Randbereich der Fläche angeordnet. Eine Positionierung des Schlitzes im Randbereich der Fläche der Schlitzantenne ermöglicht eine gute Ausnutzung des flachen Zwischenraumes, insbesondere zur Anordnung größerer Bauteile wie beispielsweise einer flächigen Batteriezelle.
In einer Ausführungsform weist die Antennenvorrichtung vorteilhaft zwei zweite Schlitzantennen und eine erste Schlitzantenne auf, wobei die zweiten Schlitzantennen zusammen mit der zumindest einen seitlichen Fläche einen Hohlraum ausbilden und in dem Hohlraum die erste Schlitzantenne angeordnet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform wird durch die erste Schlitzantenne zu beiden Seiten nach dem bereits beschriebenen Prinzip eine zweite Schlitzantenne angeregt. Sofern der Hohlraum abgesehen von den Schlitzen elektromagnetisch geschlossen ist, erfolgt eine Abstrahlung ausschließlich über die zwei zweiten Schlitzantennen. Vorteilhaft wird durch die symmetrische Anordnung eine kugelförmige Abstrahlcharakteristik unterstützt. Darüber hinaus bietet eine derartige Ausführungsform den Vorteil, dass sie robust und zugleich sehr einfach herstellbar ist. So ist beispielsweise der Hohlraum vorteilhaft durch ein metallisch leitendes Strangprofil, insbesondere auf Basis eines Rechteck-Profils ausbildbar. Bei einem metallisch leitenden, rechteckigen Strangprofil sind die Längs- und Querflächen des Strangprofils elektrisch leitend miteinander verbunden. Ferner sind durch die Längsflächen des Strangprofils die Flächen der zweiten Schlitzantennen und durch die Querflächen des Strangprofils zwei seitliche Flächen ausbildbar. Die Enden des Strangprofils sind durch Kappen, Deckel oder Einsätze, insbesondere in metallischer Ausführung, abschließbar.
Vorteilhaft ist die erste Schlitzantenne in den Hohlraum ein- /ausführbar. Dabei ist die erste Schlitzantenne beispielsweise in Nuten, die in den seitlichen Flächen angeordnet werden können, einschiebbar. Eine derartige Ausführungsform, insbesondere bei der Ausbildung der Schlitzantenne aus einer Leiterplatte, bietet den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit. Darüber hinaus bietet ein derartiges Schubladen- oder Schachtelprinzip die Möglichkeit, die Schlitzantenne zu entnehmen, um beispielsweise eine auf derselben Leiterplatte angeordnete Batterie zu wechseln.
Zur Ausbildung einer mit derjenigen eines Dipols vergleichbaren, annähernd kugelförmigen Abstrahlcharakteristik ist das Gehäuse vorteilhaft vollständig metallisch leitend und vollständig abgeschlossen, so dass aus dem Inneren des Gehäuses Energie in elektromagnetischer Form ausschließlich über die Schlitze der Schlitzantennen abgebbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsform bildet zumindest die Fläche einer zweiten Schlitzantenne in Kombination mit einer seitlichen Fläche eine insgesamt runde, konkave Fläche aus. Diese ist in Form einer Haube geeignet, eine erste, gegebenenfalls ebene Schlitzantenne zu überdecken. Ergänzend ist durch eine zweite, ebenfalls konkav gestaltete zweite Schlitzantenne die erste Schlitzantenne auf ihrer zweiten Seite überdeckbar, so dass insgesamt eine linsenförmige Anordnung ausbildbar ist. Dabei sind die Ränder der konkaven Flächen zur elektromagnetischen Abdichtung sowie zur Herstellung einer elektrischen Verbindung miteinander verpressbar.
Weiterhin vorteilhaft ist in dem flachen Zwischenraum ein Leuchtmittel, insbesondere eine Lumineszenz-Diode, angeordnet, von dem Licht durch zumindest einen der Schlitze von der Antennenvorrichtung nach außen abstrahlbar ist. Eine derartige Ausführungsform bietet den Vorteil einer doppelten Nutzung des Schlitzes. Durch die Abgabe eines elektromagnetischen Funksignals ist der Schlitz zum Senden und/oder Empfangen eines Funksignals zur Kommunikation mit einem Funkpartner geeignet. Gleichzeitig ist der Schlitz durch Abgabe eines optischen Signals zur Übermittlung einer Information an beispielsweise einen menschlichen Benutzer geeignet. In umgekehrter Richtung weist der flache Zwischenraum weiterhin vorteilhaft ein lichtsensitives Bauteil, insbesondere einen Fotowiderstand oder eine Fotodiode auf, von der durch zumindest einen der Schlitze in die Antennenvorrichtung einfallendes Licht erfassbar ist. Vorteilhaft ist die Form der Schlitze in den Flächen der Schlitzantennen an die äußere Kontur der Fläche angepasst. In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weisen die metallischen Flächen eine zumindest teilweise runde Form auf, wobei die Schlitze eine Bogenform oder eine C-Form aufweisen. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform weisen die metallischen Flächen eine rechteckige Form auf, wobei die Schlitze eine L-Form oder eine I-Form aufweisen.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ferner eine Funkvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung nach einer der zuvor beschrieben Ausgestaltungsformen, bei der die Funkvorrichtung eine als Funkschaltung ausgebildete elektrische Schaltung und eine Energiequelle aufweist, die in dem flachen Zwischenraum angeordnet sind, und wobei die elektrische Schaltung mit dem Signalanschluss der Antennenvorrichtung elektrisch verbunden ist. Eine derartige Funkanwendung weist ein metallisches Gehäuse mit einer integrierten Antennenvorrichtung und einer annähernd kugelförmigen Abstrahlcharakteristik auf. Dabei ist die Funkvorrichtung vorteilhaft derart ausgebildet, dass die erste Schlitzantenne aus einer Leiterplatte ausgebildet ist und die Energiequelle auf der Leiterplatte angeordnet ist.
Weiterhin vorteilhaft weist die Funkvorrichtung einen Wake Up - Mechanismus auf, über den sie ohne elektrische Kontaktierung in Betrieb genommen werden kann. Vorteilhaft ist die Funkvorrichtung beispielsweise derart ausgestaltet, dass die zumindest eine metallisch leitende seitliche Fläche oder mehrere metallisch leitende seitliche Flächen den flachen Zwischenraum vollständig umschließen und die Funkschaltung einen Reedkontakt aufweist, über den sie magnetisch ansteuerbar ist. Eine derartige Ausgestaltungsform bietet den Vorteil, dass die Funkschaltung trotz eines geschlossenen, metallisch leitenden Gehäuses über das Anlegen eines Magnetfelds in Betrieb genommen werden kann.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ferner ein Schlüsselanhänger, wobei der Schlüsselanhänger eine Funkvorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungsformen aufweist und die Antennenvorrichtung das Gehäuse des Schlüsselanhängers ausbildet.
Vorteilhaft weist der Schlüsselanhänger einen Durchgang, insbesondere zur Angliederung eines Schlüsselrings auf, wobei der Durchmesser 2r des Durchgangs mit 2r<< λ deutlich unter der Wellenlänge λ liegt.
Weiterhin vorteilhaft weisen die metallischen Flächen der Schlitzantennen jeweils in einem ersten Randbereich den Schlitz und jeweils in einem zweiten Randbereich den Durchgang auf, wobei der erste Randbereich dem zweiten Randbereich auf der Fläche gegenüber angeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltungsform weist den Vorteil auf, dass sie, wie nachfolgend beschrieben, in der Praxis zu einer Verbesserung der Antenne führt.
Bei einer Verwendung des Schlüsselanhängers in Verbindung mit metallischen Schlüsseln besteht die Gefahr, dass ein Schlitz oder beide Schlitze der Antennenvorrichtung durch einen oder mehrere Schlüssel abgedeckt und somit die Antenneneigenschaften des Schlüsselanhängers verschlechtert werden. Diese Gefahr wird erhöht, sofern Schlüsselanhänger und Schlüssel nebeneinander auf denselben Schlüsselring aufgezogen werden.
Geläufige Schlüssel weisen einen Schlüsselkopf mit einem Loch bzw. Durchgang sowie einem Schlüsselbart auf. Werden Schlüssel und Schlüsselanhänger gemeinsam auf einem Schlüsselring angeordnet, so wird ihre Ausrichtung aufgrund der Ausrichtung ihrer Durchgänge durch den Schlüsselring sowie der Ausrichtung des Schlüsselbartes aufgrund der Schwerkraft häufig synchronisiert. Dies führt dazu, dass die Köpfe mehrerer Schlüssel oder auch ein Schlüsselkopf und der Schlüsselanhänger häufig direkt nebeneinander bzw. aufeinander zu liegen kommen.
Weist der Schlüsselanhänger die zuvor beschriebene Ausgestaltungsform auf und ist der Durchmesser eines beispielsweise runden Schlüsselanhängers größer als derjenige eines durchschnittlichen Schlüssels, kann die Gefahr einer Verdeckung eines Schlitzes durch die Anordnung des Schlitzes in dem Durchgang gegenüber liegenden Randbereich deutlich reduziert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist der Schlüsselanhänger ein Leuchtmittel, insbesondere eine Lumineszenzdiode auf, von der Licht durch zumindest einen der Schlitze von der Antennenvorrichtung nach außen abstrahlbar ist. Damit ist beispielsweise einem Benutzer optisch signalisierbar, dass der Schlüsselanhänger ein bestimmtes Signal empfangen hat. Weist der Schlüsselanhänger eine schlitzabdeckende Kunststofffolie oder eine dielektrische Masse auf, so ist diese vorteilhaft transparent ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Schlüsselanhänger zumindest einen Lichtleiter auf. Dabei ist der zumindest eine Lichtleiter derart angeordnet, dass durch den zumindest einen Lichtleiter Licht von der Lumineszenzdiode zu zumindest einem Schlitz übertragbar ist.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Herstellung der ersten Schlitzantenne, insbesondere durch das Herstellen einer Ausnehmung in der metallischen Fläche einer Leiterplatte.
Aufbringen einer dielektrischen Masse auf die erste Schlitzantenne, insbesondere durch ein Spritzverfahren.
Aufbringen der zweiten Schlitzantenne auf die dielektrische Masse, insbesondere über ein Laserdirektstrukturierungsverfahren

Gegenüber einem Verfahren, welches beispielsweise ein Ausspritzen des von der Antennenvorrichtung ausbildbaren Gehäuses mit einer dielektrischen Masse vorsieht, bietet das vorgenannte Verfahren den Vorteil, dass ein schichtweiser Aufbau der Antennenvorrichtung erfolgt, welcher einer Reihe fertigungstechnischer Vorteile mit sich bringt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Funkvorrichtung auf Basis eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung;
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung;
Fig. 3: eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlüsselanhängers auf Basis eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung;
Fig. 4: einen Vertikalschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlüsselanhängers auf Basis eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung;
Fig. 5: die Abstrahlcharakteristik eines Musters eines Schlüsselanhängers gemäß Fig. 3 in der vertikalen Ebene;
Fig. 6: die Abstrahlcharakteristik eines Musters eines Schlüsselanhängers gemäß Fig. 3 in der horizontalen Ebene.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Funkvorrichtung 100 auf Basis eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung 1.
Die Antennenvorrichtung 1 aus Fig. 1 umfasst zwei Schlitzantennen 2, 3 zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen einer Wellenlänge λ, wobei jede Schlitzantenne 2, 3 eine metallisch leitende Fläche 4 aufweist, in der ein Schlitz 5, insbesondere mit einer Länge von λ/2, ausgebildet ist. Dabei sind die Flächen 4 mit einem Abstand d kleiner als λ/10 parallel zueinander angeordnet, so dass zwischen zwei Flächen 4 ein flacher Zwischenraum ausgebildet ist. Der flache Zwischenraum ist umlaufend durch mehrere metallisch leitende seitliche Flächen 6 abgeschlossen. Dabei sind die metallisch leitenden Flächen 4 über die metallisch leitenden seitlichen Flächen 6 elektrisch leitend miteinander verbunden.
Die Schlitze 5 in den metallisch leitenden Flächen 4 sind gleichförmig ausgebildet, wobei die gleichförmigen Schlitze 5 deckungsgleich zueinander angeordnet sind. Dabei ist eine Schlitzantenne 2, 3 als erste Schlitzantenne 2 ausgebildet, indem sie einen Signalanschluss 7 aufweist, über den sie elektrisch anregbar ist. Eine weitere Schlitzantenne 2, 3 ist als zweite Schlitzantenne 3 ausgebildet, indem sie keinen Signalanschluss 7 aufweist. Die zweite Schlitzantenne 3 ist derart parallel zu der ersten Schlitzantenne 2 angeordnet, dass sie von dieser elektromagnetisch anregbar ist.
Durch die erste Schlitzantenne 2, durch die zweite Schlitzantenne 3 und die metallisch leitenden seitlichen Flächen 6 wird ein äußeres Gehäuse einer Funkschaltung 100 ausgebildet, welches eine elektrische Schaltung 8, eine Energiequelle 9 und eine LED 10 einhaust.
Das Gehäuse ist durch die erste Schlitzantenne 2, die zweite Schlitzantenne 3 und die metallisch leitenden seitlichen Flächen 6 abgeschlossen, so dass aus dem Inneren des Gehäuses Energie in elektromagnetischer Form über die Schlitze 5 der Schlitzantennen 2, 3 abgebbar ist.
Die erste Schlitzantenne 2 ist aus einer Leiterplatte ausgebildet, deren metallische Fläche die metallisch leitende Fläche 4 bildet und wobei der Schlitz 5 durch eine Ausnehmung in der metallischen Fläche der Leiterplatte ausgebildet ist. Dabei ist der Signalanschluss 7 der Schlitzantenne 2 ebenfalls aus einer, gegebenenfalls derselben metallischen Fläche der Leiterplatte ausgebildet. Er verbindet die erste Schlitzantenne 2 mit der elektrischen Schaltung 8, die auf derselben Leiterplatte angeordnet ist. Ebenso sind die Energiequelle 9 in Form einer Knopfzelle sowie die LED 10 auf derselben Leiterplatte angeordnet. Die Bauteile der elektrischen Schaltung 8, die Energiequelle 9 sowie die LED 10 weisen in der Flächenebene der Leiterplatte zu dem Schlitz 5 in der Leiterplatte einen Abstand von mehr als einem Fünftel des Abstands d der Flächen 4 der Schlitzantennen 2, 3 zueinander auf.
Der zwischen der ersten Schlitzantenne 2 und der zweiten Schlitzantenne 3 liegende Zwischenraum ist, in der Zeichnung nicht ersichtlich, mit einer Masse gefüllt, die dieselbe Dielektrizitätskonstante wie die Leiterplatte aufweist. Eine elektromagnetische Welle wird daher an dem Übergang zwischen Leiterplatte und Zwischenraum nicht gebrochen, die Wellenlänge nicht verändert. Die erste Schlitzantenne 2 und die zweite Schlitzantenne 3 weisen die gleichen Baumaße auf. Gleichzeitig verschließt die Masse den Schlitz 5 der ersten Schlitzantenne 2. Die Masse ist durchsichtig ausgebildet, sodass Licht der LED 10 durch die Schlitze 5 von der Antennenvorrichtung 1 bzw. der Funkeinrichtung 100 nach außen abstrahlbar ist.
Optional ist die Funkanordnung 100 lackiert. Damit ist der Schlitz 5 in der zweiten Schlitzantenne 3 nicht ersichtlich. Dabei ist eine Lackschicht oder eine Kunststoffschicht vorteilhaft derart ausgeführt, dass sie zumindest teilweise lichtdurchlässig ist.
Weiterhin ist der Schlitz 5 im Randbereich der metallisch leitenden Fläche 4 angeordnet, so dass in dem flachen Zwischenraum die Anordnung größerer Bauteile wie beispielsweise der Energiequelle 9 in Form einer flächigen Batteriezelle erfolgen konnte, ohne den Mindestabstand zu den Schlitzen 5 zu verletzen. Ferner ist die Form der Schlitze 5 in den Flächen 4 der Schlitzantennen 2, 3 an die äußere Kontur der Fläche 4 angepasst. Ein Durchgang 11 zur Angliederung der Funkanordnung 100 an einen Schlüsselring weist einen Durchmesser 2r auf, welcher mit 2r << λ deutlich unter der Wellenlänge λ liegt. Die Schlitze 5 der Schlitzantennen 2, 3 sind jeweils in einem ersten Randbereich der Flächen 4 angeordnet, der jeweils einem zweiten Randbereich, in dem der Durchgang 11 angeordnet ist, auf den Flächen 4 gegenüber liegt.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung 1.
Das zweite Ausführungsbeispiel einer Antennenvorrichtung 1 entspricht derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, mit dem Unterschied, dass die Antennenvorrichtung 1 zwei zweite Schlitzantennen 3 und eine erste Schlitzantenne 2 aufweist, wobei die zweiten Schlitzantennen 3 zusammen mit metallisch seitlichen Flächen 6 einen Hohlraum ausbilden, und in dem Hohlraum die erste Schlitzantenne 2 angeordnet ist. Dabei ist die erste Schlitzantenne 2 in Richtung 12 aus dem Hohlraum ausführbar, bzw. entgegen der Richtung 12 in den Hohlraum 12 einführbar.
Die erste Schlitzantenne 2 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel aus einer Leiterplatte ausgebildet. Damit bietet ein derartiges Schubladen- oder Schachtelprinzip die Möglichkeit, die erste Schlitzantenne 2 zu entnehmen, um beispielsweise eine auf derselben Leiterplatte angeordnete Energiequelle 9, d.h. beispielsweise eine Batterie, zu wechseln.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Abstrahlung über die zweiten Schlitzantennen 3, die gleichermaßen von der ersten, mittig dazwischenliegenden Schlitzantenne 2 anregbar sind. Die Symmetrie der Anordnung unterstützt die annähernd kugelförmige Abstrahlcharakteristik.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlüsselanhängers 200 auf Basis eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung 1. Dabei entspricht der Aufbau der Antennenvorrichtung derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Der Durchgang 11 des Schlüsselanhängers 200 ist jeweils in einem Randbereich der Schlitzantennen 2, 3 angeordnet, welcher jeweils einem anderen Randbereich, in dem jeweils der Schlitz 5 angeordnet ist, auf der Fläche 4 der Schlitzantenne 2, 3 gegenüber liegt.
In Fig. 3 weisen die metallischen Flächen 4 eine zumindest teilweise runde Form auf, wobei die Schlitze 5 eine Bogenform oder eine C-Form aufweisen. Auch hier beträgt die Länge der Schlitze 5 die Hälfte der Wellenlänge λ/2. Die Figuren 5 und 6 zeigen beispielhaft die Abstrahlcharakteristik eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 in der Horizontalsowie der Vertikal-Ebene.
Figur 4 zeigt einen Vertikalschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlüsselanhängers 200 auf Basis eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung 1. Dabei bilden die Flächen 4 der zweiten Schlitzantennen 3 in Kombination mit den seitlichen Flächen 6 eine insgesamt runde, konkave Fläche aus. Die Kombination aus der metallisch leitenden Fläche 4 sowie der in diesem Fall ringförmigen metallisch leitenden seitlichen Fläche 6 bildet jeweils die Form einer Haube aus. Diese Haube kann auch einteilig ausgeführt sein. Durch die Haube wird eine erste, ebene Schlitzantenne 2 von beiden Seiten überdeckt, so dass sich insgesamt eine linsenförmige Anordnung ergibt. In seiner Struktur und Wirkungsweise entspricht der Schlüsselanhänger 200 dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Funkanordnung 100. Aus Sicht der Axialachse 13 entspricht das äußere Erscheinungsbild dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Figur 5 zeigt die die Abstrahlcharakteristik eines Musters eines Schlüsselanhängers gemäß Fig. 3 in der vertikalen Ebene. Dabei ist eine zu den Achsen eines kartesischen Koordinatenkreuzes annähernd symmetrische Abstrahlung und radial insgesamt eine grob gleichförmige Abstrahlung ersichtlich.
Figur 6 zeigt die die Abstrahlcharakteristik eines Musters eines Schlüsselanhängers gemäß Fig. 3 in der horizontalen Ebene. Dabei ist um 30° leicht verdreht die erwartete Abstrahlcharakteristik eines Dipols ersichtlich.

Bezugszeichenliste

Antennenvorrichtung	1
Erste Schlitzantenne	2
Zweite Schlitzantenne	3
Metallisch leitende Fläche	4
Abstand	d
Schlitz	5
Metallisch leitende seitliche Fläche	6
Signalanschluss	7
Elektrische Schaltung	8
Energiequelle	9
Lumineszenz-Diode, LED	10
Durchgang	11
(Ausschub-) Richtung	12
Axialachse	13
Funkvorrichtung	100
Schlüsselanhänger	200

Claims

Antennenvorrichtung (1) mit zumindest zwei Schlitzantennen (2), (3) zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen einer Wellenlänge λ, wobei jede Schlitzantenne (2), (3) eine metallisch leitende Fläche (4) aufweist, in der ein Schlitz (5), insbesondere mit einer Länge von λ/2, ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Flächen (4) mit einem Abstand d kleiner als λ/10 parallel zueinander angeordnet sind, so dass zwischen zwei Flächen (4) ein flacher Zwischenraum ausgebildet ist,
der flache Zwischenraum zumindest teilweise durch zumindest eine metallische leitende seitlich Fläche (6) abgeschlossen ist,
die metallisch leitenden Flächen (4) über zumindest die eine metallisch leitende seitliche Fläche (6) elektrisch leitend miteinander verbunden sind,
die Schlitze (5) in den metallisch leitenden Flächen (4) gleichförmig ausgebildet sind,
die gleichförmigen Schlitze (5) deckungsgleich zueinander angeordnet sind und
wobei zumindest eine Schlitzantenne (2), (3) als erste Schlitzantenne (2) ausgebildet ist, die einen Signalanschluss (7) aufweist, über den sie elektrisch anregbar ist, und
zumindest eine Schlitzantenne (2), (3) als zweite Schlitzantenne (3) ausgebildet ist, die keinen Signalanschluss (7) aufweist,
wobei die zweite Schlitzantenne (3) von der ersten Schlitzantenne (2) elektromagnetisch anregbar ist.
Antennenvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erste Schlitzantenne (2), durch die zweite Schlitzantenne (3) und die zumindest eine metallisch leitende seitlich Fläche (6) ein Gehäuse ausgebildet ist, dass zur Einhausung einer elektrischen Schaltung (8), insbesondere einer Funkschaltung eingerichtet ist.
Antennenvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schlitzantenne (2) eine Leiterplatte aufweist, deren metallische Fläche die metallisch leitende Fläche (4) bildet und der Schlitz (5) als Ausnehmung in der metallischen Fläche der Leiterplatte ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung (8) zumindest teilweise auf der Leiterplatte angeordnet und mit dem Signalanschluss (7) der ersten Schlitzantenne (2) elektrisch verbunden ist.
Antennenvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der flache Zwischenraum im Bereich der Schlitzantenne (2), (3) zur Erzielung eines einheitlichen Verkürzungsfaktors mit einer Masse gefüllt ist, die die Dielektrizitätskonstante der Leiterplatte aufweist.
Antennenvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile der elektrischen Schaltung (8) in der Flächenebene der Leiterplatte zu dem Schlitz (5) in der Leiterplatte wenigstens einen Abstand von einem Fünftel des Abstands d der Flächen der Schlitzantennen (2), (3) zueinander aufweisen.
Antennenvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (5) im Randbereich der Fläche (4) angeordnet ist.
Antennenvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenvorrichtung (1) zwei zweite Schlitzantennen (3) und eine erste Schlitzantenne (2) aufweist, die zweiten Schlitzantennen (3) zusammen mit der zumindest einen seitlichen Fläche (6) einen Hohlraum ausbilden, und in dem Hohlraum die erste Schlitzantenne (2) angeordnet ist.
Antennenvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schlitzantenne (2) in den Hohlraum ein- /ausführbar ist.
Antennenvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem flachen Zwischenraum ein Leuchtmittel (10), insbesondere eine Lumineszenz-Diode, angeordnet ist, von dem Licht durch zumindest einen der Schlitze (5) von der Antennenvorrichtung (1) nach außen abstrahlbar ist.
Funkvorrichtung (100) mit einer Antennenvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Funkvorrichtung (100) eine als Funkschaltung ausgebildete elektrische Schaltung (8) und eine Energiequelle (9) aufweist, die in dem flachen Zwischenraum angeordnet sind, wobei die elektrische Schaltung (8) mit dem Signalanschluss (7) der Antennenvorrichtung (1) elektrisch verbunden ist.
Funkvorrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenvorrichtung (1) nach Anspruch 3 ausgebildet und die Energiequelle (8) auf der Leiterplatte angeordnet ist.
Funkvorrichtung (100) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine metallisch leitende seitliche Fläche oder mehrere metallisch leitende seitliche Flächen (6) den flachen Zwischenraum vollständig umschließen und die Funkschaltung einen Reedkontakt aufweist, über den sie magnetisch ansteuerbar ist.
Schlüsselanhänger (200), dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüsselanhänger (200) eine Funkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11-13 aufweist und die Antennenvorrichtung (1) das Gehäuse des Schlüsselanhängers (200) ausbildet.
Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung (1) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Schritte:
- Herstellung der ersten Schlitzantenne (2), insbesondere durch das Herstellen einer Ausnehmung in der metallischen Fläche einer Leiterplatte.

- Aufbringen einer dielektrischen Masse auf die erste Schlitzantenne (2), insbesondere durch ein Spritzverfahren.

- Aufbringen der zweiten Schlitzantenne (3) auf die dielektrische Masse, insbesondere über ein Laserdirektstrukturierungsverfahren