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Dokumentenidentifikation DE602005000563T2 22.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001641074
Titel Antennenanordnung
Anmelder ALPS Electric Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Sasaki, Kazuhiro, Ota-ku, Tokyo 145-9501, JP;
Shikata, Masaru, Ota-ku, Tokyo 145-9501, JP;
Konno, Yasuhiro, Ota-ku, Tokyo 145-9501, JP
Vertreter Klunker, Schmitt-Nilson, Hirsch, 80797 München
DE-Aktenzeichen 602005000563
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.08.2005
EP-Aktenzeichen 050189083
EP-Offenlegungsdatum 29.03.2006
EP date of grant 14.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse H01Q 9/04(2006.01)A, F, I, 20060309, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung und betrifft im Spezielleren eine Antennenvorrichtung, bei der eine Leiterplatte mit einer rauscharmen Verstärkungsschaltung usw. darauf und ein Antennenelement verwendet werden.

2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik

In der letzten Zeit ist der Bedarf für diesen Typ von Antennenvorrichtung rasch angestiegen, beispielsweise als Antenne für ein ETC (Electronic Toll Collection System bzw. elektronisches Gebühreneinzugssystem), das an einem sich bewegenden Gegenstand, wie z.B. einem Fahrzeug, angebracht ist, oder als Antenne für ein GPS (globales Positioniersystem) usw.

11 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer herkömmlichen Antennenvorrichtung (siehe z.B. ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-88444 (Ansprüche 2 und 3, 5)). Die in 11 dargestellte Antennenvorrichtung besteht in erster Linie aus einer Leiterplatte 20, an deren unterer Oberfläche verschiedene elektronische Komponenten 21 angebracht sind, aus einer auf der Leiterplatte 20 angebrachten dielektrischen Antenne 22, aus einem Abschirmgehäuse 23 aus Metallblech, das zum Abschirmen der elektronischen Komponenten 21 an der Leiterplatte 20 angebracht ist, sowie aus einem Gehäuse (Radom) zum Aufnehmen von Teilen des vorstehend genannten Hauptkörpers. Ein Erdungsmuster 24 ist in etwa auf der gesamten oberen Oberfläche der Leiterplatte 20 vorgesehen. Ferner ist ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) auf der unteren Oberfläche der Leiterplatte 20 vorgesehen, und eine rauscharme Verstärkungsschaltung ist an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 20 durch Verbinden der elektronischen Komponenten 21 mit dem Verdrahtungsmuster gebildet.

Da die dielektrische Antenne 22 als Patchantenne bezeichnet wird, ist eine Patchelektrode 26, bei der es sich um einen Strahlungsleiter handelt, auf dem dielektrischen Substrat 25 vorgesehen, und ein oberes Ende eines Speisestifts 27, der sich durch das dielektrische Substrat 26 hindurch erstreckt, ist mit einer Speisestelle der Patchelektrode 26 verlötet. Da ein unteres Ende des Speisestifts 27 mit dem Verdrahtungsmuster verlötet ist, steht die Patchelektrode 26 in elektrischer Verbindung mit der rauscharmen Verstärkungsschaltung. Die untere Oberfläche der dielektrischen Antenne 22 ist an dem Erdungsmuster 24 der Leiterplatte 20 durch doppelseitiges Klebeband angebracht. Ferner ragt eine Mehrzahl von Verriegelungsstücken 23a von dem äußeren Umfang des Abschirmgehäuses 23 weg. Jedes der Verriegelungsstücke 23a wird in eine jeweilige Öffnung eingesetzt, die durch die Leiterplatte 20 hindurch ausgebildet sind, wonach das äußere Ende von diesen umgebogen wird. Anschließend wird dieses äußere Ende mit dem Erdungsmuster 24 verlötet. Es ist zwar nicht dargestellt, jedoch ist ein Signalkabel, wie z.B. ein Koaxialkabel, mit dem Verdrahtungsmuster derart verbunden, dass Signale durch das Signalkabel hindurch zu einer externen Empfangsschaltung gesendet werden.

Wenn ein vorbestimmtes Hochfrequenzsignal der Patchelektrode 26 durch die rauscharme Verstärkungsschaltung zugeführt wird, strahlt die herkömmliche Antennenvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion eine elektrische Welle, wie z.B. eine zirkular polarisierte Welle oder eine linear polarisierte Welle, von der Patchelektrode 26 ab. Wenn die Signalwelle durch die Patchelektrode 26 empfangen wird, wird ferner das elektrische Signal über die rauscharme Verstärkungsschaltung und das Signalkabel zu der externen Empfangsschaltung abgegeben. Wenn die elektronischen Komponenten 21 der rauscharmen Verstärkungsschaltung wie die Antennenvorrichtung mit dem Abschirmgehäuse 23 bedeckt sind, ergibt sich eine beträchtliche Reduzierung der Möglichkeit, dass die Eigenschaften einer Antenne beeinträchtigt werden und eine Störwelle von außen aufgrund einer von der rauscharmen Verstärkungsschaltung abgestrahlten unerwünschten elektronischen Welle einen nachteiligen Einfluss auf die rauscharme Verstärkungsschaltung hat. Auf diese Weise lässt sich ein hohes Maß an Zuverlässigkeit in einfacher Weise gewährleisten.

Da jedoch bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Antennenvorrichtung das relativ teure dielektrische Substrat 25 bei der Antennenvorrichtung verwendet wird, bei der die dielektrische Antenne 22 an dem Schaltungssubstrat 20 angebracht ist, lassen sich die Kosten für die Komponenten nur schwer reduzieren. Ferner ist bei einem Herstellungsvorgang zum Herstellen der Antennenvorrichtung ein Vorgang zum Anbringen der dielektrischen Antenne 22 an der Leiterplatte 20 erforderlich, nachdem die Verriegelungsstücke 23a des Abschirmgehäuses 23 durch Verlöten unter Wiederverflüssigung an dem Erdungsmuster 24 der Leiterplatte 20 angebracht sind, wobei ferner ein Vorgang zum Anbringen des Speisestifts 27 an der Speisestelle der Patchelektrode 26 durch Verlöten unter Wiederverflüssigung erforderlich ist. Da die Montagearbeiten somit kompliziert sind, lassen sich die Montagekosten nur schwer reduzieren. Ein Problem besteht somit darin, dass sich die Antennenvorrichtung nur schwer in kostengünstiger Weise herstellen lässt.

Obwohl die Verwendung einer Metallblechantenne mit der Patchantennenkonstruktion (eine sogenannte Metallblech-Patchantenne) anstatt der dielektrischen Antenne ins Auge gefasst werden kann, lässt sich die Metallblech-Patchantenne unter Verwendung eines Wellenlängenverkürzungseffekts nur schwer miniaturisieren. Ein weiteres Problem besteht somit darin, dass die Größe der Antennenvorrichtung insgesamt zunimmt.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Antennenvorrichtung, die sich in kostengünstiger und miniaturisierter Weise herstellen lässt.

Zum Erreichen dieses Ziels beinhaltet eine Antennenvorrichtung gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung eine Leiterplatte, die im Wesentlichen auf ihrer gesamten einen Oberfläche mit einem Erdungsmuster versehen ist und die auf ihrer anderen Oberfläche mit einem Verdrahtungsmuster und einer Mehrzahl von Lötanschlussflächen gegenüber von dem Erdungsmuster versehen ist, elektronische Komponenten, die an der anderen Oberfläche der Leiterplatte angebracht sind und mit dem Verdrahtungsmuster verbunden sind, ein Abschirmgehäuse, das aus Metallblech gebildet ist und mit dem Erdungsmuster verlötet ist, so dass die elektronischen Komponenten überdeckt sind; und eine Strahlungsleiterplatte, die aus Metallblech gebildet ist und auf der Leiterplatte derart angeordnet ist, dass sie der einen Oberfläche der Leiterplatte zugewandt gegenüberliegt. Einspeisebereiche der Strahlungsleiterplatte sind mit dem Verdrahtungsmuster verbunden, eine Mehrzahl von Befestigungsschenkeln, die durch Umbiegen der Strahlungsleiterplatte in Richtung auf die Leiterplatte gebildet sind, ist in anderen Bereichen der Strahlungsleiterplatte als dem Zentrum von dieser vorgesehen, und die Mehrzahl der Befestigungsschenkel ist mit den Lötanschlussflächen verlötet.

Da die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung als Metallblech-Patchantenne betrieben werden kann, indem die aus Metallblech gebildete Strahlungsleiterplatte auf der Leiterplatte derart angeordnet wird, dass sie der einen Oberfläche der Leiterplatte unter Ausbildung eines Luftraums mit einer vorbestimmten Dicke dazwischen gegenüberliegt, lassen sich die Kosten der Komponenten im Vergleich zu einer dielektrischen Antenne reduzieren. Da bei der Metallblech-Patchantenne die Lötanschlussflächen, mit denen die Befestigungsschenkel der Strahlungsleiterplatte verlötet sind, dem Erdungsmuster unter Zwischenanordnung der Leiterplatte gegenüberliegen, wird zwischen den Lötanschlussflächen und dem Erdungsmuster zusätzliche Kapazität gebildet. Als Ergebnis hiervon wird eine Resonanzfrequenz vermindert, so dass man eine Metallblech-Patchantenne erhält, die sich in einfacher Weise miniaturisieren lässt. Da außerdem die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Größe und der Anordnung der Mehrzahl der Lötanschlussflächen variiert, ist es auch in einfacher Weise möglich, eine Feineinstellung der Resonanzfrequenz vorzunehmen und die Bandbreite der Resonanzfrequenz breiter zu machen.

Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion ist es bevorzugt, dass jeder der Befestigungsschenkel mit einer ersten Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung in der Leiterplatte versehen ist und der Außenumfang des Abschirmgehäuses mit einer zweiten Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung in der Leiterplatte versehen ist. Das heißt, wenn bei dem Montagevorgang der Antennenvorrichtung die Strahlungsleiterplatte durch die erste Verriegelungseinrichtung der Befestigungsschenkel in selbsttragender Weise an der Leiterplatte angebracht ist und das unter Wiederverflüssigung des Lötmaterials erfolgende Verlöten des Abschirmgehäuses an der Leiterplatte in einem Zustand erfolgt, in dem das Abschirmgehäuse durch eine zweite Verriegelungseinrichtung selbsttragend angebracht ist, erfolgen ein Lötvorgang zum Verlöten der Befestigungsschenkel mit den Lötanschlussflächen sowie ein Lötvorgang zum Verlöten des Abschirmgehäuses mit dem Erdungsmuster in einem Durchgang. Auf diese Weise lassen sich die Montagekosten durch Reduzieren der Anzahl der Arbeitsvorgänge vermindern.

Den Lötanschlussflächen zugewandten Durchgangsöffnungen sind in der Leiterplatte vorgesehen, und jeder der Endbereiche der Befestigungsschenkel ist mit einem elastischen Haken als erste Verriegelungseinrichtung versehen. Wenn jeder Befestigungsschenkel durch Presseinpassen eines jeweiligen elastischen Hakens in eine jeweilige Durchgangsöffnung mit der Leiterplatte in Eingriff gebracht ist, lässt sich die Strahlungsleiterplatte in einfacher Weise und mit Genauigkeit vorübergehend an der Leiterplatte fixieren, bevor der Lötvorgang unter Wiederverflüssigung des Lötmaterials erfolgt. Wenn eine Mehrzahl von Kerben bzw. Aussparungen an dem Außenumfang der Leiterplatte gebildet ist und eine Mehrzahl elastischer Verriegelungsstücke, die in Richtung auf die Leiterplatte ragen, an dem Außenumfang des Abschirmgehäuses als zweite Verriegelungseinrichtung vorhanden ist und jedes der elastischen Verriegelungsstücke in Schnappeingriff mit einer jeweiligen Kerbe gebracht wird, lässt sich das Abschirmgehäuse vor der Ausführung des unter Wiederverflüssigung erfolgenden Lötvorgangs in einfacher und genauer Weise vorübergehend an der Leiterplatte fixieren, wie dies bevorzugt ist.

Weiterhin kann die vorstehend beschriebene Antennenvorrichtung vorzugsweise ein Radom bzw. ein Haubenelement, das zum Überdecken der Strahlungsleiterplatte und der Leiterplatte angeordnet ist, sowie eine reflektierende Platte beinhalten, die der Leiterplatte unter Zwischenanordnung des Abschirmgehäuses gegenüberliegend angeordnet ist. Vorzugsweise ist die reflektierende Platte aus einem Metallblech gebildet, das größer ist als die Strahlungsleiterplatte, und ist ein Gehäuse durch Passen des Radoms auf die reflektierende Platte gebildet. Auf diese Weise erhält die Antennenvorrichtung Staubbeständigkeit sowie wasserdichte Eigenschaften, indem die reflektierende Platte, die Leiterplatte und das Abschirmgehäuse in dem Gehäuse aufgenommen sind, und es ist möglich, die Verstärkung durch Reflektieren der elektrischen Welle mittels der reflektierenden Platte zu verbessern, um dadurch die Strahlung der elektrischen Welle in einer unerwünschten Richtung zu kontrollieren. Wenn die Antennenvorrichtung hierbei einen Magneten beinhaltet, der an der dem Abschirmgehäuse entgegengesetzten Oberfläche der reflektierenden Platte angebracht ist, lässt sich die Antennenvorrichtung an einem beliebigen Bereich eines Fahrzeugs in einfacher Weise anbringen, wobei es sich z.B. um einen Bereich handeln kann, in dem Metall versenkt ist, oder aber um einen Bereich, an dem Metall freiliegt.

Weiterhin ist es bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion bevorzugt, dass das Abschirmgehäuse eine der anderen Oberfläche der Leiterplatte gegenüberliegende ebene Platte sowie eine Mehrzahl von Seitenwänden aufweist, die von dem Umfang der ebenen Platte umgebogen sind. Hierbei ist es bevorzugt, dass eine der Seitenwände mit einem im Wesentlichen U-förmigen Kabelhalteteil versehen ist, dass das Kabelhalteteil von der ebenen Platte weg ragt, indem ein Bereich des Kabelhalteteils durch spanende Bearbeitung und Umbiegen von einer von mehreren Freiraumöffnungen gebildet ist, die in der ebenen Platte gebildet sind, und dass ein äußerer Leiter eines Koaxialkabels mit dem Kabelhalteteil verlötet ist. Da somit eine für den Lötvorgang erforderliche Fläche (Lötbereich) in dem Kabelhalteteil gewährleistet ist, lässt sich die Höhe des Abschirmgehäuses kontrollieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Gesamtkonstruktion einer Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

2 eine Perspektivansicht der Antennenvorrichtung bei Betrachtung von der Bodenseite von dieser;

3 eine Perspektivansicht unter Darstellung eines Zustands, in dem eine reflektierende Platte von 2 entfernt ist;

4 eine Perspektivansicht unter Darstellung eines in der Antennenvorrichtung angebrachten Dichtungselements;

5 eine Perspektivansicht unter Darstellung eines Hauptkörpers der Antennenvorrichtung;

6 eine auseinandergezogene Perspektivansicht unter Darstellung des Hauptkörpers;

7 eine Perspektivansicht unter Darstellung eines in dem Hauptkörper enthaltenen Abschirmgehäuses, gesehen von der Rückseite von diesem;

8 eine Perspektivansicht unter Darstellung eines Lötbereichs zwischen dem Abschirmgehäuse und einem Koaxialkabel;

9 eine Schnittdarstellung des Hauptkörpers entlang der Linie A-A in 5;

10 eine vergrößerte Darstellung eines in 5 gezeigten Bereichs B; und

11 eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen Antennenvorrichtung.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Gesamtkonstruktion einer Antennenvorrichtung (Antenneneinheit) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 zeigt eine Perspektivansicht der Antennenvorrichtung, gesehen von der Bodenseite von dieser her, 3 zeigt eine Perspektivansicht unter Darstellung eines Zustands, in dem eine reflektierende Platte von 2 entfernt ist, 4 zeigt eine Perspektivansicht unter Darstellung eines in der Antennenvorrichtung angebrachten Dichtungselements, 5 zeigt eine Perspektivansicht unter Darstellung eines Hauptkörpers der Antennenvorrichtung, 6 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Hauptkörpers, 7 zeigt eine Perspektivansicht eines in dem Hauptkörper enthaltenen Abschirmgehäuses, gesehen von der Rückseite von diesem, 8 zeigt eine Perspektivansicht unter Darstellung eines Lötbereichs zwischen dem Abschirmgehäuse und einem Koaxialkabel, 9 zeigt eine Schnittdarstellung des Hauptkörpers entlang der Linie A-A in 5, und 10 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines in 5 gezeigten Bereichs B.

Die in diesen Zeichnungen dargestellte Antennenvorrichtung beinhaltet in erster Linie ein Gehäuse 1, das durch Anbringen eines als oberes Gehäuseteil dienenden Radoms 2 an einer als unteres Gehäuseteil dienenden reflektierende Platte 3 gebildet ist, ein Dichtungselement 4, das an dem Passbereich 1a zwischen dem Radom 2 und der reflektierenden Platte 3 angebracht ist, einen Magneten 5, der an der unteren Oberfläche der reflektierenden Platte 3 angebracht ist, einen Hauptkörper 6, der in dem Innenraum des Gehäuses 1 aufgenommen ist, sowie ein Koaxialkabel 7 zum elektrischen Verbinden des Hauptkörpers 6 mit einer externen Schaltung (Aufnahmeschaltung usw.), die nicht dargestellt ist. Hierbei ist der Hauptkörper 6 gebildet aus einer Leiterplatte 8 mit einer elektronischen Schaltungseinheit, wie z.B. einer rauscharmen Verstärkungsschaltung, einem Antennenelement 9, das als Metallblech-Patchantenne dient, sowie aus einem Abschirmgehäuse 10 aus Metallblechmaterial (siehe 6). Dabei sind ein Erdungsmuster 11, das im Wesentlichen auf der gesamten oberen Oberfläche der Leiterplatte 8 vorgesehen ist, und eine Strahlungsleiterplatte 12 des Antennenelements 9 einander mit einer vorbestimmten Beabstandung zugewandt gegenüberliegend angeordnet. Ferner ist ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 vorgesehen, und verschiedene mit dem Verdrahtungsmuster verbundene elektronische Komponenten 13 sind an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 angebracht. Hierbei bilden diese elektronischen Komponenten 13 und das Verdrahtungsmuster die elektronische Schaltungseinheit an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8.

Bei dem als oberes Gehäuseteil dienenden Radom 2 handelt es sich um einen Gegenstand aus Kunstharz mit einer unteren Öffnung zum Überdecken des Hauptkörpers 6. Die als unteres Gehäuseteil dienende reflektierende Platte 3 ist durch Pressen von Metallblech gebildet, und die reflektierende Platte 3 überdeckt die untere Öffnung des Radoms 2. Die reflektierende Platte 3 hat eine Vertiefung 3a, die im Zentrum der unteren Oberfläche von dieser gebildet ist, und der Magnet 5 ist in der Vertiefung 3a angebracht (wobei der Magnet 5 in 2 jedoch weggelassen ist). Die reflektierende Platte 3 ist derart ausgebildet, dass sie größer ist als die Strahlungsleiterplatte 12 des Antennenelements 9. Das Gehäuse 1 wird dadurch zusammengebaut, dass das Radom 2 auf die reflektierende Platte 3 gepasst wird, wobei der im Wesentlichen mit einer quadratischen Rahmenform ausgebildete Passbereich 1a und eine dem Passbereich 1a benachbarte Kabelaustrittsöffnung 1b in dem Radom 2 und der reflektierenden Platte 3 gebildet sind. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein zwischen dem Passbereich 1a und der Kabelaustrittsöffnung 1b gebildeter Spalt durch Anbringen eines ringförmigen Befestigungsteils 4a des Dichtungselements 4 in dem Passbereich 1a sowie durch Anbringen eines Kabeleintrittsteils 4b des Dichtungselements 4 in der Kabelaustrittsöffnung 1b abgedichtet.

Bei dem Dichtungselement 4 handelt es sich um ein Formteil aus einem elastischen Material, wie z.B. Elastomer, und das ringförmige Befestigungsteil 4a sowie das Kabeleintrittsteil 4b des Dichtungselements 4 sind in integraler Weise mit einer Formgebung ausgebildet, wie diese in 4 vor der Montage des Dichtungselements 4 in dem Gehäuse 1 dargestellt ist (unbelasteter Zustand). Das heißt, das ringförmige Befestigungsteil 4a ist mit einer im Wesentlichen rechteckigen Rahmenform ausgebildet, die der Formgebung des Passbereichs 1a ähnlich ist. Ferner ist das Kabeleintrittsteil 4b derart ausgebildet, dass ein konvexer Körper mit einer Erscheinungsform zum Einpassen in die Kabelaustrittsöffnung 1b eine Eintrittsöffnung 4c aufweist, wobei die Axialrichtung der Eintrittsöffnung 4c mit dem ringförmigen Befestigungsteil 4a übereinstimmt. Da das ringförmige Befestigungsteil 4a mit einem Rand des Kabeleintrittsteils 4b gekoppelt ist, kann in der in 4 durch einen Pfeil C dargestellten Weise das Kabeleintrittsteil 4b entlang einer Ebene verschwenkt werden, die im Wesentlichen orthogonal zu der Erstreckungsrichtung eines Bereichs des ringförmigen Befestigungsteils 4a ist, der dem Kabeleintrittsteil 4b benachbart ist. Ferner wird die Eintrittsöffnung 4c des Kabeleintrittsteils 4b zum Einführen des Koaxialkabels 7 durch diese verwendet. Bei Anbringung des Dichtungselements 4 in dem Gehäuse 1 wird nach dem Einführen des Koaxialkabels 7 in die Eintrittsöffnung 4c das Kabeleintrittsteil 4b in der Kabelaustrittsöffnung 1b in einem Zustand angebracht, in dem das Kabeleintrittsteil 4b in der Richtung des Pfeils C elastisch um 90° verschwenkt ist, und das ringförmige Befestigungsteil 4a wird in dem Passbereich 1a angebracht. Wie in 3 gezeigt ist, gestaltet sich die Führung des Koaxialkabels 7 einfach, da die Axialrichtung der Eintrittsöffnung 4c im Wesentlich rechtwinklig zu der des ringförmigen Befestigungsteils 4a angeordnet werden kann (in Richtung der Höhe des Gehäuses 1).

Im Folgenden wird der Hauptkörper 6 der Antennenvorrichtung beschrieben. Ein zentraler Leiter 7a des Koaxialkabels 7 ist mit dem Verdrahtungsmuster verlötet, das auf der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 gebildet ist, und von dem Verdrahtungsmuster elektrisch unabhängige Lötmaterialflächen bzw. Lötanschlussflächen 14 (siehe 9) sind an vier Stellen an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 vorgesehen. Wie in 6 gezeigt ist, sind ferner Durchgangsöffnungen 8a an mehreren Stellen, einschließlich den den jeweiligen Lötanschlussflächen 14 entsprechenden Stellen an der Leiterplatte 8 vorgesehen, und eine Mehrzahl von Aussparungskerben 8b ist am Außenumfang der Leiterplatte 8 ausgebildet.

Das Antennenelement 9 beinhaltet eine Strahlungsleiterplatte 12, die dem Erdungsmuster 11 mit einem Luftraum vorbestimmter Dicke zugewandt gegenüberliegt, Befestigungsschenkel 15, die durch Biegen von vier anderen Bereichen der Strahlungsleiterplatte 12 als den zentralen Bereichen von dieser in Richtung auf die Leiterplatte 8 gebildet sind, sowie Energiezuführsegmente 16, die durch Biegen von zwei Bereichen nahe dem Zentrum der Strahlungsleiterplatte 12 in Richtung auf die Leiterplatte 8 gebildet sind. Die vier Befestigungsschenkel 15 und die beiden Energiezuführsegmente 16 werden jeweils in die entsprechenden Durchgangsöffnungen 8a eingesetzt und anschließend an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 verlötet. Dabei werden die Befestigungsschenkel 15 mit den jeweiligen Lötanschlussflächen 14 verbunden, und die Energiezuführsegmente 16 werden mit dem Verdrahtungsmuster verbunden. Wie in 9 gezeigt ist, ist ferner ein elastischer Haken 15a an jedem der äußeren Enden der Befestigungsschenkel 15 ausgebildet, und jeder der Befestigungsschenkel 15 ist durch Presseinpassen des jeweiligen elastischen Hakens 15a in die jeweilige Durchgangsöffnung 8a an der Leiterplatte 8 festgehalten. Als Ergebnis hiervon kann das Antennenelement 9 durch das Presseinpassen der elastischen Haken 15a in die jeweiligen entsprechenden Durchgangsöffnungen 8a in einfacher und genauer Weise an der Leiterplatte 8 vorübergehend fixiert werden. Auf diese Weise wird das Antennenelement 9 durch Verlöten des selbsttragenden Antennenelements 9 unter Verwendung eines Wiederverflüssigungsofens an der Leiterplatte 8 angebracht.

Das Abschirmgehäuse 10 überdeckt die elektronischen Komponenten 13 der rauscharmen Verstärkungsschaltung, so dass die Möglichkeit einer Beeinträchtigung der Antenne sowie eines nachteiligen Einflusses einer Störwelle von außen auf die rauscharme Verstärkungsschaltung aufgrund einer von der rauscharmen Verstärkungsschaltung abgestrahlten unerwünschten elektronischen Welle beträchtlich vermindert ist. Auf diese Weise lässt sich in einfacher Weise eine hohe Zuverlässigkeit gewährleisten. Das Abschirmgehäuse 10 besitzt eine ebene Platte, die der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 zugewandt ist, sowie eine Mehrzahl von Seitenwänden, die von dem Umfang der ebenen Platte umgebogen sind, und ferner ist die ebene Platte mit einer Mehrzahl von von Freiraumöffnungen 10a versehen, die den Lötbereichen der unteren Oberfläche der Leiterplatte 8 gegenüberliegen. Außerdem ragt eine Mehrzahl elastischer Verriegelungsstücke 10b an den Seitenwänden des Abschirmgehäuses 10 nach oben. Diese elastischen Verriegelungsstücke 10b werden durch Schnappeingriff in den entsprechenden Aussparungen 8b angebracht, die im Umfang der Leiterplatte 8 vorgesehen sind, und sodann mit dem auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte 8 ausgebildeten Erdungsmuster 11 verlötet. Da auch in diesem Fall das Abschirmgehäuse 10 in einfacher und exakter Weise vorübergehend an der Leiterplatte 8 fixiert werden kann, indem die jeweiligen elastischen Verriegelungsstücke 10b durch Schnappeingriff in den entsprechenden Aussparungen 8b angebracht werden, wird das Abschirmgehäuse 10 durch Verlöten des selbsttragenden Abschirmgehäuses 10 unter Verwendung eines Wiederverflüssigungsofens an der Leiterplatte 8 angebracht. Ferner ist ein im Wesentlichen U-förmiges Kabelhalteteil 10c zum Halten des Koaxialkabels 7 in einer Seitenwand des Abschirmgehäuses 10 ausgebildet, und das untere Ende des Kabelhalteteils 10c ragt von der ebenen Platte nach unten, und zwar durch spanende Bearbeitung und Umbiegen des unteren Endes (des oberen Endes in 7) des Kabelhalteteils 10c in Richtung nach unten von einer der Freiraumöffnungen 10a. Wie in 8 gezeigt ist, kann beim Verlöten eines äußeren Leiters 7b des Koaxialkabels 7 mit dem Kabelhalteteil 10c aufgrund der Tatsache, dass eine für den Lötvorgang erforderliche Fläche (Lötbereich) in dem Kabelhalteteil 10c gewährleistet ist, die Höhe des Abschirmgehäuses 10 kontrolliert werden. Da das untere Ende des Kabelhalteteils 10c durch spanende Bearbeitung und Biegen nach unten von der Freiraumöffnung 10a gebildet ist, ergibt sich eine Vergrößerung der Größe der Freiraumöffnung 10a durch die spanende Bearbeitung und das Umbiegen des unteren Endes des Kabelhalteteils 10c zum Verlöten des zentralen Leiters 7a des Koaxialkabels 7, der sich durch die Freiraumöffnung 10a hindurch zu dem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 8 erstreckt. Als Ergebnis hiervon ist die Ausführung der Lötarbeiten zum Verlöten des zentralen Leiters 7a in einfacher Weise möglich.

Die Antennenvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion lässt sich als Antenne mit zirkular polarisierten Wellen betreiben, indem eine Einspeisung an zwei Stellen zu der Strahlungsleiterplatte 12 durch die beiden mit dem Verdrahtungsmuster der Leiterplatte 8 verbundenen Energiezuführsegmente 16 erfolgt. Das heißt, wenn der Strahlungsleiterplatte 12 durch die rauscharme Verstärkungsschaltung ein vorbestimmtes Hochfrequenzsignal zugeführt wird, wird eine elektrische Welle, wie z.B. eine zirkular polarisierte Welle, von der Strahlungsleiterplatte 12 abgestrahlt. Wenn die Signalwelle dann von der Strahlungsleiterplatte 12 empfangen wird, wird dann das elektrische Signal über die rauscharme Verstärkungsschaltung und das Koaxialkabel 7 an die externe Empfangsschaltung abgegeben.

Da ferner bei der Antennenvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Hauptkörper 6, der die Leiterplatte 8 und die Strahlungsleiterplatte 12 beinhaltet, in dem Gehäuse 1 aufgenommen ist und das Dichtungselement 4 in dem Passbereich 1a des Gehäuses 1 und in der Kabelaustrittsöffnung 1b angebracht ist, lassen sich ferner Staubbeständigkeit und wasserdichte Eigenschaften gewährleisten. Da das ringförmige Befestigungsteil 4a, das in dem Passbereich 1a angebracht ist, sowie das Kabeleintrittsteil 4b, das in der Kabelaustrittsöffnung 1b angebracht ist, in integraler Weise an dem Dichtungselement 4 ausgebildet sind, lassen sich die Montagearbeiten zum Montieren des Dichtungselements 4 im Vergleich zu einem Fall, in dem das Dichtungselement 4 unter Verwendung von zwei separaten Dichtungselementen montiert wird, in einfacher Weise ausführen. Da ferner kein Spalt zwischen dem ringförmigen Befestigungsteil 4a und dem Kabeleintrittsteil 4b vorhanden ist, wird auch die Dichtungswirkung an der Kabelaustrittsöffnung 1b verbessert. Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Dichtungskonstruktion lassen sich somit die Montagekosten der Antennenvorrichtung reduzieren sowie die Staubbeständigkeit und die wasserdichten Eigenschaften von dieser verbessern. Da ferner die Axialrichtung der Einführöffnung 4c des Dichtungselements 4 im unbelasteten Zustand mit der Axialrichtung des ringförmigen Befestigungsteils 4a von diesem übereinstimmt, handelt es sich bei einer Formöffnungsrichtung um die gleiche wie diese Axialrichtung, so dass beim Formen des Dichtungselements 4 keine verschiebbaren Kerne usw. in der Form erforderlich sind. Dadurch ist es möglich, das Dichtungselement 4 unter Verwendung einer Form mit einer einfachen Konstruktion in kostengünstiger Weise herzustellen. Bei Montage des Dichtungselements 4 in dem Gehäuse 1 wird ferner das Kabeleintrittsteil 4b in der Kabelaustrittsöffnung 1b in einem Zustand angebracht, in dem das Kabeleintrittsteil 4b elastisch verschwenkt ist. Als Ergebnis hiervon lässt sich die Axialrichtung der Einführöffnung 4c im Wesentlichen rechtwinklig zu der Axialrichtung des ringförmigen Befestigungsteils 4a anordnen (in Richtung der Höhe des Gehäuses 1), so dass sich die Führung des Koaxialkabels 7 einfach gestaltet.

Da bei der Antennenvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Lötanschlussflächen 14, mit denen die Befestigungsschenkel 15 der Strahlungsleiterplatte 12 verlötet werden, unter Zwischenanordnung der Leiterplatte 8 dem Erdungsmuster 11 zugewandt gegenüberliegen, ist zwischen den Lötanschlussflächen 14 und dem Erdungsmuster 11 zusätzliche Kapazität vorhanden. Dadurch wird eine Resonanzfrequenz verringert, so dass eine Miniaturisierung des Antennenelements 9 einfach ist. Da die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Größe und der Anordnung der Mehrzahl der Lötanschlussflächen 14 variiert, ist es ferner auch einfach, eine Feineinstellung der Resonanzfrequenz vorzunehmen und die Bandbreite der Resonanzfrequenz breiter zu machen. Da die Antennenvorrichtung die reflektierende Platte 3 als unteres Gehäuseteil aus Metall verwendet, ist ferner eine Verbesserung der Verstärkung möglich, indem die elektrische Welle mittels der reflektierenden Platte 3 reflektiert wird, um eine Strahlung der elektrischen Welle in einer unerwünschten Richtung zu kontrollieren. Da ferner der Magnet 5 in der Vertiefung 3a angebracht ist, die an der unteren Oberfläche der reflektierenden Platte 3 ausgebildet ist, lässt sich die Antennenvorrichtung in einfacher Weise an einem beliebigen Bereich eines Fahrzeugs anbringen, wie z.B. in einem Bereich, in dem Metall versenkt vorgesehen ist, oder in einem Bereich, an dem Metall freiliegt.

Da außerdem bei der Antennenvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Antennenelement 9 vor dem Lötvorgang in selbsttragender Weise an der Leiterplatte 8 angebracht werden kann, indem die jeweiligen elastischen Haken 15a der Befestigungsschenkel 15 im Presssitz in den jeweiligen Durchgangsöffnungen 8a angebracht werden, und da das Abschirmgehäuse 10 vor dem Lötvorgang in selbsttragender Weise an der Leiterplatte 8 angebracht werden kann, indem die jeweiligen elastischen Verriegelungsstücke 10b in Schnappeingriff mit den jeweiligen Aussparungen 8b gebracht werden, besteht die Möglichkeit das unter Wiederverflüssigung erfolgende Verlöten des Antennenelements 9 und des Abschirmgehäuses 10 in einem Durchgang auszuführen. Das heißt, bei dem Montagevorgang der Antennenvorrichtung werden nach dem Aufbringen von Lötpaste auf vorbestimmte Stellen der Leiterplatte 8, mit denen die Befestigungsschenkel 15, die Energiezuführsegmente 16, die elastischen Verriegelungsstücke 10b usw. verlötet werden, das Antennenelement 9 und das Abschirmgehäuse 10 an der Leiterplatte 8 angebracht. Da hierbei das Antennenelement 9 an der Leiterplatte 8 durch die Presseinpassung der elastischen Haken 15a vorübergehend fixiert ist und das Abschirmgehäuse 10 durch den Schnappeingriff der elastischen Verriegelungsstücke 10b an der Leiterplatte 8 vorübergehend fixiert ist, ist es somit möglich, das unter Wiederverflüssigung von Lötmaterial erfolgende Verlöten des Antennenelements 9 und des Abschirmgehäuses 10 in einem Durchgang auszuführen, und zwar in einem Zustand, in dem das Antennenelement 9 und das Abschirmgehäuse 10 in selbsttragender Weise an der Leiterplatte 8 gehaltert sind. Da bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion die Anzahl der Vorgänge im Vergleich zu dem Fall vermindert ist, in dem der unter Wiederverflüssigung erfolgende Lötvorgang an dem Antennenelement 9 und dem Abschirmgehäuse 10 separat erfolgen, lassen sich die Montagekosten in großem Umfang senken. Da außerdem bei der Antennenvorrichtung das Antennenelement 9 in Form einer Metallblech-Patchantenne vorliegt, versteht es sich von selbst, dass die Kosten der Komponenten im Vergleich zu einer dielektrischen Antenne reduziert werden können.

Die Formgebung oder das Einspeisesystem oder dergleichen des Antennenelements 9 lassen sich in geeigneter Weise auswählen, wobei die Erfindung beispielsweise auch bei einer Antennenvorrichtung verwendet werden kann, die ein Einspeisesystem mit einer Einspeisestelle für eine linear polarisierte Welle aufweist.

Da die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung als Metallblech-Patchantenne betrieben werden kann, lassen sich die Kosten der Komponenten im Vergleich zu einer dielektrischen Antenne reduzieren. Da außerdem zusätzliche Kapazität zwischen den Lötstellen, mit denen die Befestigungsschenkel der Strahlungsleiterplatte verlötet werden, und dem Erdungsmuster gebildet ist, das an der einen Oberfläche der Leiterplatte gebildet ist, wird eine Resonanzfrequenz verringert, so dass eine Miniaturisierung der Antennenvorrichtung insgesamt in einfacher Weise möglich ist.

Wenn bei der Antennenvorrichtung weiterhin die Strahlungsleiterplatte durch erste Verriegelungseinrichtungen der Befestigungsschenkel in selbsttragender Weise an der Leiterplatte angebracht wird und der unter Wiederverflüssigung erfolgende Lötvorgang des Abschirmgehäuses an der Leiterplatte in einem Zustand erfolgt, in dem das Abschirmgehäuse durch zweite Verriegelungseinrichtungen in selbsttragender Weise angebracht ist, lassen sich die Lötarbeiten zum Verlöten der Befestigungsschenkel mit den Lötanschlussflächen sowie die Lötarbeiten zum Verlöten des Abschirmgehäuses mit dem Erdungsmuster in einem Durchgang ausführen. Durch Reduzieren der Anzahl der Arbeitsvorgänge lassen sich somit die Montagekosten vermindern.


Anspruch[de]
Antennenvorrichtung, aufweisend:

eine Leiterplatte (8), die im Wesentlichen auf ihrer gesamten einen Oberfläche mit einem Erdungsmuster (11) versehen ist und die auf ihrer anderen Oberfläche mit einem Verdrahtungsmuster und einer Mehrzahl von Lötanschlussflächen (14) gegenüber von dem Erdungsmuster (11) versehen ist;

elektronische Komponenten (13), die an der anderen Oberfläche der Leiterplatte (8) angebracht sind und mit dem Verdrahtungsmuster verbunden sind;

ein Abschirmgehäuse (10), das aus Metallblech gebildet ist und mit dem Erdungsmuster (11) verlötet ist, so dass die elektronischen Komponenten (13) überdeckt sind; und

eine Strahlungsleiterplatte (12), die aus Metallblech gebildet ist und auf der Leiterplatte (8) derart angeordnet ist, dass sie der einen Oberfläche der Leiterplatte (8) zugewandt gegenüberliegt,

dadurch gekennzeichnet, dass Einspeisebereiche der Strahlungsleiterplatte (12) mit dem Verdrahtungsmuster verbunden sind, dass eine Mehrzahl von Befestigungsschenkeln (15), die durch Umbiegen der Strahlungsleiterplatte (12) in Richtung auf die Leiterplatte (8) gebildet sind, in anderen Bereichen der Strahlungsleiterplatte (12) als dem Zentrum von dieser vorgesehen sind und dass die Mehrzahl der Befestigungsschenkel (15) mit den Lötanschlussflächen (14) verlötet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Befestigungsschenkel (15) mit einer ersten Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung in der Leiterplatte (8) versehen ist und ein Außenumfang des Abschirmgehäuses (10) mit einer zweiten Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung mit der Leiterplatte (8) versehen ist. Antennenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Lötanschlussflächen (14) zugewandte Durchgangsöffnungen (8a) in der Leiterplatte (8) vorgesehen sind, dass die Endbereiche der Befestigungsschenkel (15) jeweils mit einem elastischen Haken (15a) als erste Verriegelungseinrichtung versehen sind, und dass die Befestigungsschenkel (15) jeweils durch Presseinpassen jedes elastischen Hakens (15a) in eine jeweilige Durchgangsöffnung (8a) mit der Leiterplatte (8) in Eingriff gebracht sind. Antennenvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Kerben (8b) an dem Außenumfang der Leiterplatte (8) gebildet ist, dass eine Mehrzahl elastischer Verriegelungsstücke (10b), die in Richtung auf die Leiterplatte (8) vorstehen, an dem Außenumfang des Abschirmgehäuses (10) als zweite Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist, und dass die elastischen Verriegelungsstücke (10b) jeweils im Schnappeingriff in einer jeweiligen Kerbe (8b) angeordnet sind. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin aufweisend:

ein Radom (2), das die Strahlungsleiterplatte (12) und die Leiterplatte (8) überdeckend angeordnet ist; und

eine reflektierende Platte (3), die unter Zwischenanordnung des Abschirmgehäuses (10) der Leiterplatte (8) gegenüberliegend angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Platte (3) aus einem Metallblech gebildet ist, das größer ist als die Strahlungsleiterplatte (12), und dass ein Gehäuse (1) durch Passen des Radoms (2) auf die reflektierende Platte (3) gebildet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin aufweisend:

einen Magneten (2), der an der dem Abschirmgehäuse (10) entgegengesetzten Oberfläche der reflektierenden Platte (3) angebracht ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmgehäuse (10) eine ebene Platte, die der anderen Oberfläche der Leiterplatte (8) gegenüberliegt, sowie eine Mehrzahl von Seitenwänden aufweist, die von dem Umfang der ebenen Platte umgebogen sind, dass eine der Seitenwände mit einem im Wesentlichen U-förmigen Kabelhalteteil (10c) versehen ist, dass das Kabelhalteteil (10c) von der ebenen Platte weg ragt, indem ein Bereich des Kabelhalteteils (10c) geschnitten und von einer von mehreren Freiraumöffnungen (10a) umgebogen ist, die in der ebenen Platte gebildet sind, und dass ein äußerer Leiter (7b) eines Koaxialkabels (7) mit dem Kabelhalteteil (10c) verlötet ist.






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