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(11) | EP 0 669 672 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Tragbares Funkgerät |
| (57) Das Funkgerät umfasst eine Schlitzantenne (10), die als rechteckiges Blechteil (11)
mit einem länglichen Schlitz (12) ausgebildet ist. Das Blechteil (11) ist doppel-L-förmig
gebogen. Die beiden Schenkel (22, 23) sind kürzer als das Mittelteil (21). Dieses
ist durch zwei Rippen (29, 30) mechanisch versteift und mittels eines Knicks (32)
sehr leicht V-förmig gebogen. Das Blechteil (11) ist stirnseitig auf die Leiterplatte
(17) des Funkgerätes federnd und so aufgesteckt, dass der Schlitz (12) mittig zur
Stirnkante (19) der Platte (17) liegt. Im zusammengebauten Zustand wird das Blechteil
(11) weiter durch das Innere des Gehäuses fix gehalten und über Federkontakte (13,
14) am einen Ende des Schlitzes (12) mit der Leiterplatte (17) elektrisch kontaktiert.
Dieser Aufbau ermöglicht es, die Antenne (10) vollständig in Inneren des Funkgeräte-Gehäuses
unterzubringen. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein in der Hand zu tragendes Funkgerät entsprechend dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
[0002] In der Hand zu tragende Funkgeräte sind bekannt, beispielsweise als Handgerät eines Schnurlostelefons oder als Mobilfunk-Telefon. Im allgemeinen weisen sie eine aus dem Gehäuse herausragende, stabförmige Antenne auf, deren Länge von der verwendeten Wellenlänge abhängt. Bei den heute üblichen hohen Frequenzen kann die Länge auf wenige Zentimeter zusammengeschrumpft sein. Trotzdem bildet eine solche Antenne einen verletzlichen Bestandteil des Funkgerätes. Für kleine Funkgeräte sind aus dem letzteren Grund auch Teleskopantennen bekannt, die bei Nichtbenutzung in das Innere des Gehäuses einschiebbar sind.
[0003] Aus den erwähnten Gründen besteht der generelle Wunsch, die Dimension der Antenne so weit zu reduzieren, dass diese bei der alltäglichen Handhabung der Funkgeräte nicht mehr stört und/oder verletzt werden kann.
[0004] Aus der Schrift DE 32 14 449 A1 ist ein sehr kleiner Funkempfänger bekannt, bei dem die Arme bzw. die beiden Hälften einer Dipolantenne mit der Leiterplatte des Empfängers eng verbunden sind. Auf diese Weise kann die Antenne gleich wie die Elektronik vom zugehörigen Gehäuse vollständig umschlossen werden.
[0005] Aus der Publikation H. Kuboyama, K. Fujimoto, K. Hirasawa, (UHF Bent-Slot Antenna System for Portable Equipment - I), IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. VT.36, No.2, May 1987 ist eine theoretische Arbeit bekannt, die die Verwendung einer Schlitzantenne für tragbare Funkgeräte behandelt. Die Untersuchungen gehen davon aus, dass die Schlitzantenne einen Teil der Gehäusewandung bildet, und dass das Gehäuse entweder aus Metall gefertigt oder als zumindest teilweise metallisiertes Kunststoffteil ausgebildet ist. Die Schlitzantenne ist dabei an einer Stirnseite des Gehäuses angeordnet und bevorzugt als doppelLförmig geknickte Antenne ausgebildet, die die Stirnseite und zusätzlich zwei Seitenflächen des Gehäuses berührt.
[0006] Aus der Schrift J. Rasinger, A.L. Scholtz, W. Pichler, E. Bonek, (A New Enhanced-Bandwidth Internal Atenna for Portable Communication Systems), CH2846-4/90/0000-0007 $1.00 Copyright 1990 IEEE ist eine weitere theoretische Arbeit bekannt, die sich mit der Problematik und den Eigenschaften einer Antenne befasst, die in das Gehäuse eines tragbaren Funkgerätes integriert ist. Hierbei handelt es sich um eine strahlungsgekoppelte, doppel-L-förmige Zungenantenne.
[0007] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine praktisch realisierbare, preiswerte Antenne für ein in der Hand zu tragendes Funkgerät anzugeben, die nicht über das Gehäuse des Geräts hinausragt, jedoch alle Anforderungen bezüglich Leistung und StrahlungsCharakteristik eines Funkgerätes zumindest ausreichend erfüllt.
[0008] Die Lösung dieser Aufgabe ist durch den kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs gegeben. Die abhängigen Ansprüche geben Einzelheiten und technische Ausgestaltungen an.
[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand von fünf Figuren beispielsweise beschrieben. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 - Ansicht einer Schlitzantenne (Stand der Technik),
Fig. 2 bis 4 - Perspektivische Ansicht, Explosionsdarstellung bzw. Aufsicht auf die inneren Elemente eines in der Hand zu tragenden Funkgerätes,
Fig.5 - Seitenansicht auf die inneren Elemente eines zweiten Funkgerätes.
[0010] Fig. 1 zeigt eine an sich bekannte Schlitzantenne 10. Diese besteht vor allem aus einem ebenen Blechteil 11 bzw. aus einer Platte aus Metall oder einem andern elektrisch gut leitenden Material, wobei in der Mitte ein länglicher, im allgemeinen rechteckiger Schlitz 12 herausgenommen ist. Die Länge L des allseitig von Blech umgebenen Schlitzes 12 entspricht dabei (im einfachsten Fall) in etwa der halben Wellenlänge der von der Antenne 10 abgestrahlten elektromagnetischen Welle. Die Breite B des Schlitzes 12 ist klein gegenüber der Länge L. Weitere Anforderungen sind nicht notwendig; jedoch beeinflussen die Grössen L und B sowie weitere Faktoren wie z.B. die genaue Form des Schlitzes 12 die speziellen Eigenschaften der jeweiligen Antenne. Die Anspeisung bzw. die Auskopplung der Antenne 10 erfolgt über zwei Anschlusspunkte 13, 14, die sich an den Längskanten des Schlitzes 12 im wesentlichen einander gegenüberliegen. Sind die Anschlusspunkte 13, 14 etwa in der Mitte der Längskanten angeordnet (wie in Fig. 1 gezeigt), so erfolgt die An- bzw Auskopplung relativ hochohmig. Sind die Anschlusspunkte dagegen an den Rand der Längskanten gerückt, so erfolgt die An- bzw. Auskopplung wesentlich weniger hochohmig.
[0011] Es ist weiter an sich bekannt, dass eine Schlitzantenne 10 in doppel-L-förmiger Weise gefaltet bzw. geknickt sein kann, was eine bessere räumliche Abstrahlungscharakteristik als bei ebenen Antennen ergibt.
[0012] Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht den Aufbau der inneren Elemente eines in der Hand zu tragenden Funkgerätes, insbesondere des Handgerätes eines Schnurlostelefons. Bei einem solchen batteriebetriebenen Handgerät kann die gesamte Elektronik auf einer einzigen, z.B. beidseitig bestückten, rechteckigen Leiterplatte 17 untergebracht sein. An der einen Stirnseite 19 der Platte 17 ist nun eine doppel-L-förmige Schlitzantenne 10 aus einem elektrisch gut leitenden, mechanisch elastischen Metallblech 11 (z.B. Neusilber) aufgesteckt. Dieses Blechteil 11 bzw. die Schlitzantenne 10 wird der besseren Übersicht halber in Fig. 3 nochmals in Explosionsdarstellung gezeigt.
[0013] Die Schlitzbreite B der Antenne 10 entspricht etwa der Dicke der Leiterplatte 17. Der Schlitz 12 der Antenne 10 ist mit seinem Mittelteil 21 bei vergleichsweise geringem Abstand, z.B. 1 mm, mittig vor der Stirnkante 19, d.h. der dünnen Stirnfläche der Leiterplatte 17 angeordnet. Die beiden Schenkel 22, 23 des Blechteils 11 liegen seitlich an den Seitenkanten 25, 26 der Leiterplatte 17 ebenfalls mit geringem Abstand an. Hierbei wird die Antenne 10 durch die Federeigenschaft des Blechteils 11 lose gehalten.
[0014] Zur Unterstützung der Federeigenschaften und zur Einhaltung der genannten geringen Abstände zwischen der Antenne 10 und den Leiterplattenkanten 19, 25, 26 weist die Antenne in ihrem Mittelteil 21 ober- und unterhalb des Schlitzes 12 durchgehende Versteifungsrippen 29, 30 auf. Weiter ist das Mittelteil 21 durch z.B. einen Knick 32 sehr geringfügig V-förmig aus seiner eigentlichen Ebene herausgebogen. Die gleiche Wirkung ergibt sich durch einen sehr flachen, U-förmigen Bogen des Mittelteils 21.
[0015] Der eine Schenkel 22 des Blechteils 11 ist deutlich länger als der andere Schenkel 23 ausgebildet. Der Schlitz 12 befindet sich durchgehend auf der gesamten Länge des Mittelteils 21, zu wesentlichem Teil im längeren Schenkel 22 und nur zu einem sehr geringen Teil im kürzeren Schenkel 23.
[0016] Die Anschlusspunkte 13, 14 befinden sich im Endbereich des Schlitzes 12 im längeren Schenkel 22. Sie sind als Federkontakte ausgebildet, die bei der Fertigung des Schlitzes 12 aus (Schlitzmaterial) gebildet werden. Im montierten Zustand von Leiterplatte 17 und Schlitzantenne 10 kontaktieren sie mit zugeordneten Kontakten auf der Leiterplatte 17. Hierbei können diese Kontakte entweder beide auf der gleichen Seite der Platte 17 angeordnet sein oder einzeln auf den beiden Seiten der Platte 17.
[0017] Aus hochfrequenztechnischen Gründen weist die Leiterplatte 17 eines Funkgerätes der beschriebenen Art im allgemeinen eine Massefläche 18 auf. Diese überdeckt einen wesentlichen Teil der Plattenfläche, z.B. bildet die Massefläche 18 eine eigene Schicht einer mehrschichtigen Platte 17. Fig. 4 zeigt in Aufsicht die Leiterplatte 17 mit der genannten Massefläche 18 sowie die aufgesteckte Antenne 10. Der Randbereich der Platte 17 ist dabei im zur Schlitzantenne 10 benachbarten Bereich 20 im wesentlichen von der Massefläche 18 frei. Der eine der genannten Kontakte der Leiterplatte 17 befindet sich dann an der Stelle einer verbliebenen Massefläche im genannten Randbereich und bildet damit einen Massepunkt.
[0018] Die Schlitzantenne 10 und die Leiterplatte 17 sind weiter aufeinander und an das nicht gezeigte, diese genannten Teile vollständig umschliessende Gehäuse des Funkgerätes grössenmässig und mechanisch abgestimmt. Dies bedeutet, die Abstimmung ist so, dass im montierten Zustand insgesamt alle inneren Teile sowohl elektrisch als auch mechanisch stabil miteinander verbunden sind bzw. gehalten werden. Für die Leiterplatte 17 heisst das, dass sie durch zugeordnete Halteelemente im Gehäuse fixiert ist. Und es bedeutet für die Antenne 10, dass sie orthogonal und stirnseitig zur Leiterplatte 17 an mehreren Stellen durch mechanische Elemente geführt und damit lagestabil gehalten wird. Der Knick 32 und die Versteifungsrippen 29, 30 sorgen dabei elastisch für gleichbleibende, wohldefinierte Abstände zwischen der Antenne 10 und den dielektrischen Materialien des Gehäuses und der Platte 17.
[0019] Fig.5 zeigt die Seitenansicht auf die inneren Elemente eines zweiten Funkgerätes der hier behandelten Art. Bei diesem Gerät ist die Elektronik auf zwei parallel zueinander angeordnete Leiterplatten 16, 17 verteilt.
[0020] Der Schlitz 12 der Antenne 10 befindet sich hierbei mit Vorteil mittig und parallel zwischen den beiden Platten 16, 17. Das Blechteil 11 bzw. die Antenne 10 lehnt sich dicht an die Stirnkanten 19 der beiden Platten 16, 17 an.
[0021] Der Aufbau ist generell so, dass die Antenne 10 mit ihren Flächen im wesentlichen orthogonal zu den Flächen der einen oder der zwei Leiterplatte(n) 16, 17 angeordnet ist.
[0022] Insgesamt gesehen, ist der Aufbau aus einer oder zwei Leiterplatte(n) 16, 17, Antenne 10 und Gehäuse sehr einfach und damit preiswert herstellbar. Die Antenne 10 ist vollständig in das Innere des Gehäuses verlegt und damit nicht verletzbar. Dies sind entscheidende Faktoren im heutigen Markt für z.B. Schnurlostelefone. Im Zusammenhang hiermit steht weiter, das beim Gestalten des ästhetischen Äusseren des Gerätes im wesentlichen keine Rücksicht mehr auf die Antenne genommen werden muss.
[0023] Im folgenden werden einige Varianten und Ergänzungen der Erfindung angegeben:
- Das Blechteil 11 der Schlitzantenne 10 kann symmetrisch mit zwei gleichlangen Schenkeln 22, 23 ausgebildet sein. Es ist desgleichen auch - wie gezeigt - ein unsymmetrischer Aufbau mit ungleichlangen Schenkeln möglich.
- Der Aufbau der Schlitzantenne 10 kann anstatt durch ein selbsttragendes Blechteil 11 auch anders erfolgen. So kann die Antenne 11 als gedruckte Leiterplatte ausgebildet sein, wobei eine dünne Metallschicht durch das Substrat bzw. das Trägermaterial mechanisch stabil gehalten wird. Der Schlitz 12 kann dabei durch Wegätzen der Metallschicht gebildet sein oder durch Ausstanzen zusammen mit dem Substrat. Das Substrat selbst kann steif oder auch flexibel sein.
- Die Länge L des Schlitzes 12 ist der wesentlichste Faktor für die Resonanzfrequenz der Antenne 10. Es ist nun möglich, durch Überkleben des Schlitzes 12 des Blechteils 11 mit einer dielektrischen Folie, insbesondere einem Selbstklebstreifen, die Resonanzfrequenz der Antenne 10 bis zu etwa 10 % zu variieren. Damit kann die Antenne bei gleichbleibender Form bequem auf eine jeweilige, gewünschte Arbeitsfrequenz abgestimmt werden. Die Wirkung der Überklebung ist im Mittelteil 21 der Antenne 10 am grössten. Gegen die Schenkel hin nimmt die Wirkung ab, was eine Feinabstimmung ermöglicht. Die Wirkung hängt weiter von der Art und Dicke des Dielektrikums und von anderen Parametern ab. Ist die Antenne 10 als gedruckte Platte ausgebildet, entspricht das dielektrische Trägermaterial bereits einer (Überklebung). In diesem Fall kann die Abstimmung durch Wegnahme des Trägermaterials aus dem Schlitzbereich erfolgen
- Die Form der Antenne 10 bzw. des Blechteils 11 erlaubt zahlreiche Abweichungen von der genannten, bevorzugten Rechteckform. Insbesondere können im wesentlichen problemlos vom Aussenrand her Positionierungsschlitze angebracht und Verformungen des Blechteils 11 vorgenommen werden. Weiter muss der Antennenschlitz 12 keine konstante Breite B aufweisen, sondern kann Verbreiterungen und/oder Verengungen aufweisen.
- Die Antenne 11 kann mechanisch starr mit der bzw. den Leiterplatte(n) 16, 17 verbunden sein, z.B. durch Verklebung.
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Antenne (10) als Schlitzantenne ausgebildet ist, die aus einem im wesentlichen ebenen, rechteckigen Blechteil (11) besteht, in das ein ebenfalls im wesentlichen rechteckiger, länglicher Schlitz (12) als allseitig umschlossene Öffnung eingefügt ist,
- dass das Blechteil (11) doppel-L-förmig gebogen ist mit einem im wesentlichen geradlinigen Mittelteil (21) und mit zwei vergleichsweise kürzeren, ebenfalls im wesentlichen geradlinigen Schenkeln (22, 23),
- dass der Schlitz (12) durchgehend dem Mittelteil (21) und den Schenkeln (22, 23) zugeordnet ist,
- dass zwei Anschlusspunkte (13, 14) am einen Schenkel (22) nahe dem einen Ende des Schlitzes (12) und an dessen Seitenkanten einander gegenüberliegend vorgesehen sind,
- dass das Blechteil (11) federnd und mit seiner Ausrichtung im wesentlichen orthogonal zu den Flächen der Leiterplatte-(n) (16, 17) auf die Stirnkante (19) wenigstens einer Leiterplatte (16 17) aufgesteckt ist,
- dass die Anschlusspunkte (13, 14) mit zugeordneten Kontakten auf einer Leiterplatte (16, 17) kontaktieren, und
- dass das Blechteil (11) im zusammengebauten Zustand des Funkgerätes durch die Leiterplatte(n) (16, 17) und das Gehäuse mechanisch stabil im Inneren des Gehäuses gehalten ist.
dadurch gekennzeichnet,
- dass eine einzige Leiterplatte (17) vorgesehen ist, und
- dass der Schlitz (12) im wesentlichen mittig vor der Stirnkante (19) und den Seitenkanten (25, 26) der Leiterplatte (17) liegt.
dadurch gekennzeichnet,
- dass zwei Leiterplatten (16, 17) vorgesehen sind, und
- dass der Schlitz (12) im wesentlichen mittig zwischen und parallel zu den Stirnkanten (19) und den Seitenkanten (25, 26) der beiden Leiterplatten (16, 17) liegt.
dadurch gekennzeichnet,
- dass im Mittelteil (21) des Blechteils (11) und im wesentlichen parallel zum Schlitz (12) zwei Versteifungsrippen (29, 30) vorgesehen sind, und
- dass das Mittelteil (21) sehr leicht U-oder V-förmig gebogen ist.
dadurch gekennzeichnet,
- dass jede Leiterplatte (16, 17) eine Massefläche (18) aufweist, die umfangmässig einem erheblichen Teil der Gesamtfläche der Platte (17) entspricht, und
- dass der zum Blechteil (11) benachbarte Bereich der Platte(n) (16, 17) im wesentlichen von der Massefläche (18) frei ist.
dadurch gekennzeichnet.
dass die Schenkel (22, 23) des Blechteils (11) gleich lang sind.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schenkel (22, 23) des Blechteils (11) ungleich lang sind, und
dass die zwei Anschlusspunkte (13, 14) am längeren Schenkel (22) angeordnet sind.
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schlitz (12) zum Zwecke der Frequenzabstimmung wenigstens teilweise mit einer nichtleitenden, dielektrischen Schicht überdeckt ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Blechteil (11) selbsttragend ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Blechteil (11) nicht selbsttragend und deshalb auf einem tragenden, nichtleitenden Trägermaterial angeordnet ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trägermaterial flexibel ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass die zwei Anschlusspunkte (13, 14) als Federkontakte ausgebildet sind, die im zusammengebauten Zustand des Funkgerätes mit den zugeordneten Kontakten auf der einen Leiterplatte (16, 17) federnd kontaktieren.