Kommunikationseinrichtung

Abstract

 Es wird eine Kommunikationseinrichtung, umfassend einen Transceiver und eine Antenne beschrieben.
Der Transceiver umfasst eine Leiterplatte (20), auf der Leiterbahnen und elektronische Bauelemente angeordnet sind. Die Antenne ist als Dipol mit zwei Strahlerelementen oder als Monopol mit einem Strahlerelement und einem Gegengewicht ausgebildet. Ein Strahlerelement des Dipols oder das Strahlerelement des Monopols besteht aus leitfähigen Komponenten des Transceivers selbst. Ein weiteres Strahlerelement des Dipols oder das Gegengewicht des Monopols besteht aus leitfähigen Komponenten einer weiteren elektronischen Schaltung besteht, die auf einer weiteren separaten Leiterplatte (22) angeordnet ist und ebenfalls Leiterbahnen und elektronische Bauelemente umfasst, und/oder aus einem leitfähigen Gehäuse oder Gehäuseteil (24).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kommunikationseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Kommunikationseinrichtungen als Bestandteil einer Zugangskontrolle übertragen u. a. Identinformationen über kurze Entfernungen. Eine stationäre Kommunikationseinrichtung wird bevorzugt in vorhandenen Komponenten einer Handhabe oder einem Schließblech einer zu sichernden Tür untergebracht, um in einem Hohlraum der vorhandenen Komponenten diese als Gehäuse zur Befestigung an einer Tür und zum Schutz gegen äußere Einwirkungen zu nutzen.

[0003] Aufgrund der geringen mechanischen Abmessungen und des üblicherweise metallischen Werkstoffes des Gehäuses ist eine Integration von Antennen für den UHF-Frequenzbereich, vornehmlich in einem Frequenzbereich über 400 MHz, schwer auszuführen und lässt nur einen geringen Antennenwirkungsgrad erwarten.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikationseinrichtung dahingehend auszugestalten, dass unter Berücksichtigung der mechanischen Abmessungen und des metallischen Werkstoffes des Gehäuses ein guter Antennenwirkungsgrad erzielt wird.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einer Kommunikationseinrichtung. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale dieses Anspruchs gelöst.

[0006] Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0007] Während üblicherweise an Antennenanschlüsse eines Transceivers eine Antenne mit separaten Strahlerelementen angeschlossen wird, werden bei der erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung keine separaten Strahlerelemente benötigt. Vielmehr bestehen die Strahlerelemente aus ohnehin vorhandenen elektrisch leitfähigen Komponenten. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden daher leitfähige Komponenten der Leiterplatte des Transceivers gleichzeitig als Strahlerelemente eines Dipols oder Monopols genutzt. Leitfähige Komponenten sind Leiterbahnen, damit kontaktierte passive und aktive elektrische und elektronische Bauelemente sowie leitende Montageteile. Ein weiteres Strahlerelement des Dipols oder Gegengewicht des Monopols sind analog leitfähige Komponenten wenigstens einer weiteren Leiterplatte und/oder eines Gehäuses oder Gehäuseteils. Durch den gegenüber einer drahtförmigen Ausführung des Strahlerelements größeren Kapazitätsbelag der leitfähigen Komponenten der Leiterplatten und/oder des Gehäuses oder Gehäuseteils bei gleichen Längenabmessungen wird das Strahlerelement bereits durch seine größere flächige Ausdehnung elektrisch verlängert, so dass für eine Abstimmung auf die Resonanzfrequenz dann geringere zusätzliche Maßnahmen für eine Impedanzanpassung erforderlich sind. Darüber hinaus kann darauf verzichtet werden, gesonderte Strahlerelemente nachmals auf Abstand von den leitfähigen Komponenten der Leiterplatte zu halten, um eine zu große Dämpfung und Verstimmung der Antenne zu vermeiden.

[0008] Die Pole des Antennenaus- und -eingangs des Transceivers sind mit den jeweiligen leitfähigen Komponenten wenigstens hochfrequent gekoppelt. Die hochfrequente Kopplung ist nötig, um hochfrequente elektrische Energie zwischen dem Transceiver und der Antenne zu übertragen. Dazu bedarf es nicht zwingend einer mechanischen oder galvanischen Verbindung.

[0009] Die Abmessungen der Antenne können kleiner als ¼ der Wellenlänge sein und der Transceiver mit der Antenne über eine Impedanzanpassung gekoppelt sein.

[0010] Dadurch lässt sich der Transceiver reflexionsfrei an die Antenne anpassen.

[0011] Vorzugsweise umfasst die Impedanzanpassung eine Induktivität.

[0012] Diese ermöglicht, eine niedrige Eingangs- und Ausgangsimpedanz des Transceivers an eine mechanisch gegenüber der Resonanzwellenlänge kurze Antenne anzupassen. Außerdem wird ein kapazitiver Anteil der Antenne kompensiert und durch die Tiefpasseigenschaft ein Oberwellenanteil gedämpft.

[0013] Die Impedanzanpassung kann unmittelbar auf der Leiterplatte angeordnet sein, auf der sich der Transceiver befindet, und/oder auf der Leiterplatte, auf der das weitere Strahlerelement oder das Gegengewicht angeordnet sind.

[0014] Durch die Anordnungsmöglichkeiten kann die für einen maximalen Antennenwirkungsgrad günstigste Position und Bemessung der Komponenten der Impedanzanpassung gewählt werden. Ferner kann der Transceiver auf einer standardisierten Leiterplatte mit einheitlicher Auslegung der Impedanzanpassungskomponente angeordnet werden und durch eine zusätzliche Impedanzanpassanordnung auf der zweiten Leiterplatte können unterschiedliche Geometrien der zweiten Leiterplatte und des Gehäuses kompensiert werden.

[0015] Gemäß einer Weiterbildung kann die Leiterplatte steckbar mit einer weiteren Leiterplatte oder einem Strahler oder einem Gegengewicht verbunden sein.

[0016] Dadurch werden Montage-, Reparatur- und Wartungsarbeiten erleichtert.

[0017] Das weitere Strahlerelement kann galvanisch oder kapazitiv mit dem leitfähigen Gehäuse verbunden sein.

[0018] Dadurch wird das Gehäuse mit seinem großen Kapazitätsbelag als weitere strahlende Komponente mit in eines der Strahlerelemente einbezogen.

[0019] Die mit leitfähigen Komponenten der Leiterplatte verbundenen oder gekoppelten Bauteile sind sowohl elektronische und elektrische als auch mechanische elektrisch leitende Bauteile sind und damit Bestandteilen der Strahlerelemente.

[0020] Bei einer elektronischen Steuerung eines Türschlosses können die Leiterplatte des Transceivers und die weitere Leiterplatte in einem Knauf eines Türbeschlags befestigt sein, wobei die Leiterplatte des Transceivers nahe einer Innenseite einer Stirnfläche des Knaufs an dessen dem Türschloss abgewandten freien Ende angeordnet ist, und die weitere Leiterplatte, die eine elektronische Schaltung zur Steuerung des Türschlosses trägt, zwischen der Leiterplatte des Transceivers und dem Türschloss angeordnet ist, wobei die Stirnfläche des Knaufs aus einem für elektromagnetische Wellen durchlässigen Fenster besteht und der übrige Teil des Knaufs das elektrisch leitfähige Gehäuseteil ist.

[0021] Alternativ kann die Leiterplatte des Transceivers und die weitere Leiterplatte in einem Schild oder einer Rosette eines Türbeschlags befestigt sein, wobei die Leiterplatte des Transceivers nahe einer Innenseite eines für elektromagnetische Wellen durchlässigen Fensters im Schild oder in der Rosette angeordnet ist und der übrige Teil des Schilds oder der Rosette das elektrisch leitfähige Gehäuseteil ist.

[0022] In beiden Ausführungsformen ist eine elektrische Antenne realisiert, deren Strahlerelemente im Knauf, im Schild oder in der Rosette eines Türbeschlags integriert sind. Da bei einer elektrischen Antenne im Gegensatz zu einer magnetischen Antenne die elektrischen Feldanteile des elektromagnetischen Feldes in der Nähe der Strahlerelemente überwiegen, darf keine vollständige Abschirmung vorhanden sein. Mittels eines durchlässigen Fensters wird ein mechanischer Schutz mit einer Unterbrechung der Abschirmung kombiniert, so dass das Strahlerelement hochfrequente elektrische Energie abstrahlen und empfangen kann.

[0023] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, dass in der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:

Fig. 1 zeigt ein Ersatzschaltbild der Erfindung,

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine zylindrische Handhabe und

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Schließblech.

[0024] In Fig. 1 ist ein Ersatzschaltbild einer Kommunikationseinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Ein UHF-Transceiver 10 ist mit seinem einen Antennenanschlusspol, dem Masseanschluss an ein Strahler Elementelement 16 und mit seinem anderen Antennenanschlusspol 12 über eine Impedanzanpassung aus einer ersten Induktivität 14 und einer zweite Induktivität 15 an ein Gegengewicht 18 einer Monopolantenne angeschlossen. Durch die Aufteilung der Impedanzanpassung in zwei Induktivitäten 14 und 15 kann der Transceiver mit seiner ersten Induktivität 14 auf einer standardisierten ersten Leiterplatte 20 angeordnet werden und durch eine zusätzliche Induktivität 15 auf der zweiten Leiterplatte 22 können unterschiedliche Geometrien der zweiten Leiterplatte 22 und des Gehäuses 24 kompensiert werden. Die Antenne bildet eine komplexe Last, die als der Serienschaltung eines ohmschen Eingangswiderstandes RE und einer kapazitiven Last CE aufgefasst werden kann.

[0025] Die kapazitive Last CE ist dabei durch eine Kapazität C1 zwischen zwei Leiterplatten 20, 22 gebildet, und jeweils einer kapazitiven Last C2, C3 zwischen der jeweiligen Leiterplatte 20, 22 und einem Gehäuse 24. Eine unmittelbar an einem für hochfrequente elektromagnetische Felder durchlässigen Fenster des Gehäuses 24 liegende Leiterplatte 20 weist gegenüber dem Gehäuse 24 die Kapazität C2 auf und eine tiefer im Gehäuse 24 befindliche Leiterplatte 22 weist gegenüber dem Gehäuse 24 die Kapazität C3 auf. Dabei ist C3 sowohl größer als C1 als auch größer als C2. Anstelle der Kapazität C3 ist auch eine galvanische Verbindung 23 möglich.

[0026] Bei der Ausführung nach Fig. 2 handelt es sich um eine Handhabe zur Betätigung einer Schließung und bei der Ausführung nach Fig. 3 um ein flaches Gehäuse, z. B. ein Schild. In beiden Ausführungen befindet sich der Transceiver mit seinen aktiven und passiven Bauelementen auf einer ersten Leiterplatte 20 nahe einem Fenster 26 im Gehäuse 24 und eine Auswerteschaltung mit aktiven und passiven Bauelementen auf einer zweiten Leiterplatte 22. Die erste Leiterplatte 20 mit Leiterbahnen, aktiven und passiven Bauelementen und leitenden Befestigungsmitteln bildet einen Strahler 16 und die zweite Leiterplatte 22 mit ebenfalls Leiterbahnen, aktiven und passiven Bauelementen und leitenden Befestigungsmitteln bildet ein Gegengewicht 18. Dieses Gegengewicht wird kapazitiv durch C3 oder durch eine galvanische Verbindung 23 noch durch das Gehäuse 24 selbst vergrößert.

[0027] Untereinander sind die Leiterplatten 20, 22 durch Steckverbindungen 28, Leiter 30 und passive Bauelemente miteinander niederfrequenzmäßig gekoppelt, aber hochfrequenzmäßig entkoppelt. Eine Ausnahme bildet der Ausgang des Transceivers, der niederfrequenzmäßig entkoppelt und hochfrequenzmäßig gekoppelt ist.

Ansprüche

1. Kommunikationseinrichtung, umfassend einen Transceiver (10) und eine Antenne, wobei der Transceiver (10) eine erste Leiterplatte (20) umfasst, auf der Leiterbahnen und elektronische Bauelemente angeordnet sind, und die Antenne eine elektrische Antenne ist, die als Dipol mit zwei Strahlerelementen oder als Monopol mit einem Strahlerelement und einem Gegengewicht ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlerelement (16) des Dipol oder das Strahlerelement (16) des Monopols aus leitfähigen Komponenten des Transceivers (10) selbst, nämlich dessen Leiterbahnen und elektronischen Bauelementen auf der ersten Leiterplatte (20) besteht, und dass ein weiteres Strahlerelement (18) des Dipols oder das Gegengewicht (18) des Monopols aus leitfähigen Komponenten einer weiteren elektronischen Schaltung besteht, die auf einer weiteren separaten Leiterplatte (22) angeordnet ist und ebenfalls Leiterbahnen und elektronische Bauelemente umfasst, und/oder aus einem leitfähigen Gehäuse (24) oder Gehäuseteil besteht, wobei ein erster Pol des Antennenausgangs des Transceivers (10) mit dessen leitfähigen Komponenten und ein zweiter Pol (12) des Antennenausgangs des Transceivers (10) mit den leitfähigen Komponenten der weiteren elektronischen Schaltung auf der weiteren Leiterplatte (22) bzw. dem Gehäuse (24) oder Gehäuseteil jeweils wenigstens hochfrequent gekoppelt ist.

2. Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Strahlerelemente (16,18) der Antenne kleiner als ¼ der Wellenlänge sind und dass der Transceiver (10) mit den Strahlerelementen (16, 18) und /oder dem Gegengewicht (18) der Antenne über eine Impedanzanpassung gekoppelt ist.

3. Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzanpassung eine Induktivität (14) umfasst.

4. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzanpassung entweder unmittelbar auf der Leiterplatte (20) angeordnet ist, auf der sich der Transceiver (10) befindet, oder auf der Leiterplatte (22), auf der das weitere Strahlerelement (18) oder das Gegengewicht (18) angeordnet sind.

5. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzanpassung teils unmittelbar auf der Leiterplatte (20) angeordnet ist, auf der sich der Transceiver (10) befindet, und zusätzlich auf der Leiterplatte (22), auf der das weitere Strahlerelement (18) oder das Gegengewicht (18) angeordnet sind.

6. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (20) steckbar mit einer weiteren Leiterplatte (22) oder einem Strahler oder einem Gegengewicht verbunden ist.

7. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Strahlerelement galvanisch oder kapazitiv mit dem leitfähigen Gehäuse verbunden ist.

8. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit leitfähigen Komponenten der Leiterplatte (20, 22) verbundene oder gekoppelte Bauteile sowohl elektronische und elektrische als auch mechanische elektrisch leitende Bauteile sind und damit Bestandteilen der Strahlerelemente sind.

9. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche Bestandteil einer elektronischen Steuerung eines Türschlosses ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (20) des Transceivers und die weitere Leiterplatte (22) in einem Knauf eines Türbeschlags befestigt sind, wobei die Leiterplatte (20) des Transceivers nahe einer Innenseite einer Stirnfläche des Knaufs an dessen dem Türschloss abgewandten freien Ende angeordnet ist, und die weitere Leiterplatte (22), die eine elektronische Schaltung zur Steuerung des Türschlosses trägt, zwischen der Leiterplatte (20) des Transceivers (10) und dem Türschloss angeordnet ist, wobei die Stirnfläche des Knaufs aus einem für elektromagnetische Wellen durchlässigen Fenster (26) besteht und der übrige Teil des Knaufs das elektrisch leitfähige Gehäuseteil (24) ist.

10. Kommunikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche Bestandteil einer elektronischen Steuerung eines Türschlosses ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (20) des Transceivers und die weitere Leiterplatte (22) in einem Schild oder einer Rosette eines Türbeschlags befestigt sind, wobei die Leiterplatte (20) des Transceivers nahe einer Innenseite eines für elektromagnetische Wellen durchlässigen Fensters (26) im Schild oder in der Rosette angeordnet ist und der übrige Teil des Schilds oder der Rosette das elektrisch leitfähige Gehäuseteil (24) ist.

Zeichnung