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Die Erfindung betrifft eine Antenneneinrichtung zum Empfangen und/oder Übertragen von Funksignalen, umfassend eine Antenne und einen diese tragenden Halter.
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Antenneneinrichtungen kommen überall dort zum Einsatz, wo Daten oder Informationen per Funk empfangen bzw. übertragen werden sollen. Ein Einsatzbeispiel ist die drahtlose Kommunikation von Messeinrichtungen wie Wasser-, Gas- oder Energiezähler, oder Mobiltelefone etc. Die Antenneneinrichtung ist am oder im jeweiligen Gerät angeordnet und mit einer entsprechenden Empfangs- und/oder Sendeelektronik verbunden, um die Funksignale zu empfangen respektive zu übertragen.
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Bekannt ist es die Antenne schraubenförmig zu wickeln, das heißt, dass die Antenne eine Helixform aufweist, wobei die Windungen zumeist in Längsrichtung der Antenne gesehen voneinander beabstandet sind. Eine solche schrauben- oder helixförmige Antenne ist entweder nicht gestützt, es handelt sich dann um eine Luftspule, oder mittels eines Halters fixiert, wobei der Halter lösbare seitliche Stützen aufweist, die in die innenliegenden Windungen eingeclipst werden. Mittels eines solchen Halters ist es zwar möglich, die Antenne mechanisch stabil und formtechnisch genau zu fixieren. Jedoch ist es sehr aufwändig, die seitlichen Stützen an der Antenne durch Einclipsen der Windungen zu fixieren.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Antenneneinrichtung anzugeben, die demgegenüber verbessert ist.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Antenneneinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die vorgefertigte, schraubenförmig gewickelte Antenne in eine an der Außenseite des Halters ausgebildete Haltestruktur, deren Geometrie der schraubenförmigen Geometrie der Windungen der Antenne entspricht, eingeschraubt ist.
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Die erfindungsgemäße Antenneneinrichtung weist einen einteiligen Halter auf, der in die vorgefertigte schraubenförmig gewickelte Antenne eingeschraubt bzw. auf den die Antenne aufgeschraubt wird. An der Außenseite des Halters ist eine entsprechende, bevorzugt nutförmige Haltestruktur mit einer schraubenförmigen Geometrie ausgebildet, in der die Windungen der Antenne fixiert werden. Da, wie erfindungsgemäß ferner vorgesehen ist, die Geometrie der Haltestruktur der schraubenförmigen Geometrie der Windungen entspricht ist es somit möglich, die schraubenförmig vorgefertigte Antenne auf den Halter aufzuschrauben, wobei während dieser Aufschraubbewegung die Windungen in eine Zwangsposition gelenkt und fixiert werden, das heißt, sie folgen der Geometrie der Haltestruktur. Die Windungsstruktur bleibt hierbei unverändert, so dass sich die Antennengeometrie trotz Fixierung an dem Halter nicht ändert.
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Die Antenneneinrichtung ist äußerst einfach konzipiert, da sie letztlich lediglich aus der vorgewickelten Antenne und dem Halter besteht, die auf einfach Weise durch Verschrauben aneinander fixiert werden. Das umständliche Einclipsen der seitlichen Stützen auf die Windungen und die Fixierung der Stützen an dem Halter, auf den die Antenne gesteckt ist, ist bei der erfindungsgemäßen Antenneneinrichtung nicht mehr gegeben. Der Halter der erfindungsgemäßen Antenneneinrichtung ist mit hoher Präzision herstellbar, so dass die Antenne, wenn auf dem Halter fixiert, eine exakte, durch die halterseitige Haltestruktur definierte Geometrie aufweist. Damit können in reproduzierbarer Weise gleichartige Antenneneinrichtungen aufgebaut werden.
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Der Halter weist bevorzugt eine sternförmige Geometrie mit wenigstens drei von einem Zentrum nach außen abstehenden Armen auf, wobei die Haltestruktur an den freien Enden der Arme abgebildet ist. Mit einer solchen sternförmigen Geometrie ist der Halter relativ leicht konzipiert, da er lediglich das Zentrum und die davon abstehenden Arme aufweist. Bevorzugt sind drei Arme vorgesehen, je nach Größe der Antenne können aber auch vier oder mehr Arme vorgesehen sein.
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Die Haltestruktur ist bevorzugt in Form von Nuten, die auf einer gemeinsamen schraubenförmigen Linie liegen, ausgeführt. In diesen Nuten sind die Windungen während des Aufschraubvorgangs sicher geführt und, wenn die Antenne vollständig aufgeschraubt ist, auch sicher fixiert.
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Alternativ zur sternförmigen Geometrie ist es auch denkbar, dass der Halter eine zylindrische Außenform aufweist, wobei die Haltestruktur als umlaufende schraubenförmige Nut ausgebildet ist. Hier wird also die Antenne auf den zylindrischen Halter aufgeschraubt, der hierzu eine entsprechende schraubenförmige Haltenut aufweist. Zur Reduzierung des Haltergewichts ist es bevorzugt, wenn der Halter hohlzylindrisch ausgeführt ist.
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Eine weitere geometrische Halteralternative sieht vor, den Halter mit einer dreieckigen, viereckigen oder mehreckigen Grundform mit abgerundeten oder abgeschrägten Kanten, an denen die Haltstruktur ausgebildet ist, auszubilden. Auch hier ist die Haltestruktur bevorzugt in Form von Nuten, die auf einer gemeinsamen schraubenförmigen Linie liegen, ausgeführt. Die Windungen sind auch hier nur lokal in den Nuten aufgenommen und liegen an den ebenen Flächen der Haltestruktur frei, sind also, vergleichbar mit der sternförmigen Geometrie, nur punktuell fixiert. Zur Gewichtsreduzierung kann auch hier der Halter hohl ausgeführt sein.
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Die Nut oder die Nuten selbst weisen bevorzugt einen dreieckigen oder trapezförmigen oder rundlichen Querschnitt auf. Sie sind so dimensioniert, dass die Windungen sicher und spielfrei darin aufgenommen sind. Dies wird durch die dreieckige, trapezförmige oder rundliche Geometrie sichergestellt, ein Verrutschen der Windungen innerhalb der Nuten ist in diesem Fall ausgeschlossen.
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In Weiterbildung der Erfindung können am Halter Befestigungselemente zum Befestigen an einem Drittgegenstand wie beispielsweise an einer Platine eines Messgeräts oder eines Mobiltelefons oder dergleichen vorgesehen sein. Das heißt, dass über dem Halter auch eine einfache Befestigung der Antenneneinrichtung möglich ist.
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Diese Befestigungselemente können als Klemm-, Clips- oder als Steck-Rast-Elemente ausgeführt sein. All diese Befestigungsarten lassen ein einfaches Fixieren des Halters samt aufgeschraubter Antenne an einem Drittgegenstand zu.
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Bevorzugt sind die Befestigungselemente an in Längsrichtung des Halters abstehenden Befestigungsfüßen angeordnet. Dies ermöglicht es, die Antenne in einem definierten Abstand zum Drittgegenstand, also beispielsweise der Platine, anzuordnen.
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Der Halter selbst ist wie beschrieben bevorzugt ein einstückiges Bauteil aus Kunststoff. Das heißt, dass am eigentlichen Antennenkörper auch die Befestigungselemente respektive die diese tragenden Befestigungsfüße, sofern vorgesehen, angeformt sind. Bevorzugt ist der Halter aus Kunststoff, was seine einfache Herstellung im Rahmen eines Spritzgussverfahrens ermöglicht. Verwendet werden kann hierzu jeder geeignete Kunststoff, der einerseits hinreichend stabil ist und andererseits etwaige dielektrische Verluste, die aus der Kontaktfläche der Antenne zum Halter resultieren können, möglichst weitgehend reduziert. Diesem Ziel tragen insbesondere die Ausgestaltungen, bei denen die Antenne nur punktuell am Halter fixiert ist, Rechnung.
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Neben der Antenneneinrichtung betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Antenneneinrichtung. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die schraubenförmig gewickelte Antenne auf den Halter in dessen Haltestruktur aufgeschraubt wird. Im Rahmen der Herstellung wird also die schraubenförmig vorgewickelte, also vorgefertigte Antenne zur Fixierung auf dem Halter in dessen schraubenförmige Haltestruktur geschraubt, worüber die sichere Fixierung der Antenne in der über die Haltestruktur definierten Geometrie erreicht wird.
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Nach einer ersten Alternative kann ein Halter verwendet werden, der eine sternförmige Geometrie mit wenigstens drei von einem Zentrum nach außen abstehenden Armen aufweist, wobei die Haltestruktur an den freien Enden der Arme ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Haltestruktur in Form von Nuten, die auf einer gemeinsamen schraubenförmigen Linie liegen, ausgeführt ist.
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Alternativ hierzu kann ein Halter verwendet wird, der eine zylindrische Außenform aufweist, wobei die Haltestruktur der vorzugsweise hohlzylindrischen Halters als umlaufende schraubenförmige Nut ausgeführt ist.
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Schließlich kann als weitere Alternative ein, vorzugsweise hohler, Halter verwendet werden, der einen dreieckige, viereckige oder mehreckige Grundform mit abgerundeten oder abgeschrägten Kanten, an denen die Haltestruktur ausgebildet ist, aufweist, wobei vorzugsweise die Haltestruktur in Form von Nuten, die auf einer gemeinsamen schraubenförmigen Linie liegen, ausgeführt ist.
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Der verwendete Halter kann eine Nut oder Nuten mit einem dreieckigen oder trapezförmigen oder rundlichen Querschnitt aufweisen.
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Zweckmäßig ist es, wenn ein Halter verwendet wird, an dem Befestigungselemente, insbesondere Klemm-, Clips- oder Steck-Rast-Elemente, zum Befestigen an einem Drittgegenstand vorgesehen sind, wobei bevorzugt die Befestigungselemente an in Längsrichtung des Halters abstehenden Befestigungsfüßen angeordnet sind.
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Schließlich sollte der verwendete Halter ein einstückiges Bauteil, insbesondere aus Kunststoff, sein, was seine Herstellung vereinfacht und kostengünstig macht.
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Die zur Antenneneinrichtung beschriebenen Eigenschaften und Vorteile gelten gleichermaßen für das Verfahren, und umgekehrt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Antenneneinrichtung einer ersten Ausführungsform,
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2 eine Perspektivdarstellung der Antenneneinrichtung aus 1,
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3 eine Perspektivansicht eines Halters einer zweiten Ausführungsform,
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4 eine Aufsicht auf eine Antenneneinrichtung mit dem Halter gemäß 3,
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5 eine Perspektivansicht eines Halters einer dritten Ausführungsform, und
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6 eine Aufsicht auf die Antenneneinrichtung umfassend einen Halte raus 5.
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1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Antenneneinrichtung 1, umfassend eine Antenne 2 sowie einen Halter 3, der der Fixierung der Antenne 2 dient, so dass diese in eine exakte, definierte Geometrie gebracht und in dieser dauerhaft gehaltert ist.
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Die Antenne 2, üblicherweise aus einem geeigneten Draht, ist schrauben- oder helixförmig gewickelt, das heißt, sie besteht aus einer schraubenförmigen Abfolge einzelner Windungen 4, die sich bis zum Antenennende hochschrauben. Sie ist bereits vorgefertigt, also in die schraubenförmige Geometrie vorgewickelt, bevor sie mit dem Halter 3 verbunden wird.
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Der einteilige, aus Kunststoff gefertigte Halter 3 ist bei dieser Ausgestaltung mit einer sternförmigen Geometrie ausgeführt. Vom Zentrum 5 stehen bei dieser Ausgestaltung drei Arme 6 radial zur Seite hin ab. Der Halter 3 weist eine Haltstruktur 7 auf, die hier an den freien Enden der Arme 6 in Form von Nuten 8 ausgebildet ist. Diese Nuten 8 der drei Arme 6 ergänzen sich geometrisch zueinander, das heißt, sie liegen auf einer schraubenförmigen Linie. Die Gesamtgeometrie dieser schraubenförmigen Linie definiert die Endgeometrie der Antenne 4, wenn sie am Halter 3 fixiert ist. Hierzu ist es erforderlich, die Antenne 2 respektive die Windungen 4 in die Nuten 8 einzubringen. Dies geschieht dadurch, dass die Antenne 2 mit ihren Windungen 4 auf den Halter 3 aufgeschraubt wird. Hierbei greift die Antennen respektive die vorlaufende erste Windung in die entsprechenden Nuten 8 ein. Beim weiteren Aufschrauben folgen die Windungen der schraubenförmigen Linie, die über die Nuten 8 definiert wird, so dass die Antenne 2 in der Endposition, siehe hierzu 2, zur Gänze auf den Halter 3 aufgeschraubt ist. Die einzelnen Windungen 4 sind lokal in den entsprechenden Nuten 8 an den Armen 6 fixiert.
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Die Nuten 8 weisen eine dreieckige, trapezförmige oder rundliche Querschnittsgeometrie auf, so dass sichergestellt ist, dass die einzelnen Windungen 4 sicher und spielfrei am Nutgrund aufgenommen sind.
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Der Halter 3 weist am unteren Ende jedes Armes 6 einen Befestigungsfuß 9 auf, an dessen unterem Ende jeweils ein Klemm-, Clips- oder Steck-Rast-Element 10 vorgesehen ist. Mit diesem Befestigungselement kann der Halter 3 samt aufgeschraubter Antenne 2 an einem Drittgegenstand, beispielsweise einer Platine, fixiert werden. Er ist hierzu lediglich mit den Klemm-, Clips- oder Steck-Rast-Elementen 10 in entsprechende Aufnahmen an der Platine einzuclipsen. Die Antenne 2 kann hiernach mit ihrem Kontaktende ohne weiteres mit der zugeordneten Sende- und/oder Empfangselektronik verbunden werden.
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3 zeigt eine Teilperspektivansicht eines Halters 3 einer zweiten Ausführungsform. Dieser ist hier im Querschnitt viereckig ausgeführt, er kann aber auch dreieckig ausgeführt sein. Die Kanten 11 des Halters 3 sind abgerundet oder abgeschrägt ausgeführt und tragen jeweils die Haltestruktur 7, auch hier wiederum in Form einzelner Nuten 8, die sich auch hier zu einer schraubenförmigen Linie ergänzen respektive eine solche definieren. Der Halter 3 ist hohl, weist also eine zentrale Ausnehmung oder Durchgangsbohrung 12 auf.
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Zur Montage wird auch hier die Antenne 4, die hier nicht näher gezeigt ist, die aber gleichwohl schraubenförmig gewickelt ist, auf den auch hier einstückigen und aus Kunststoff gefertigten Halter 3 aufgeschraubt. Es ergibt sich eine Aufsichtsgeometrie wie in 4 gezeigt. Wiederum liegen die Windungen 4 der Antenne 2 lokal und spielfrei in den dreieckigen, trapezförmigen oder rundlichen Nuten 8.
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Wenngleich nicht näher dargestellt, kann der Halter 3 aus 3, 4 ebenfalls mit Befestigungsfüßen 9 nebst Klemm-, Clips- oder Steck-Rast-Elementen 10 versehen sein.
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5 zeigt ein drittes Beispiel eines Halters 3, der hier als zylindrisches Bauteil ausgeführt ist. An seiner zylindrischen Außenseite 13 ist die Haltestruktur 7 ausgebildet, jedoch in Form einer einzigen, schraubenförmig umlaufenden und im Querschnitt dreieckigen, trapezförmigen oder rundlichen Nut 8, die sich vom unteren bis zum oberen Ende des Halters 3 erstreckt. Der Halter weist eine zentrale Bohrung 12 auf, ist also hohlzylindrisch.
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Auf den auch hier einstückigen und aus Kunststoff gefertigten Halter 3 wird die helix- oder schraubenförmig gewickelte Antenne 2 wiederum aufgeschraubt, wie in 6 gezeigt ist. Auch bei dieser Ausgestaltung sind die einzelnen Windungen 4 hochpräzise und spielfrei in der halterseitigen Haltestruktur 7 fixiert.
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Auch bei dieser Ausgestaltung kann der hohlzylindrische Halter 3 mit Befestigungsfüßen 9 und an deren Enden entsprechenden Klemm-, Clips- oder Steck-Rast-Elementen versehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antenneneinrichtung
- 2
- Antenne
- 3
- Halter
- 4
- Windung
- 5
- Zentrum
- 6
- Arm
- 7
- Haltestruktur
- 8
- Nut
- 9
- Befestigungsfuß
- 10
- Klemm-, Clips, oder Steck-Rast-Element
- 11
- Kante
- 12
- Durchgangsbohrung
- 13
- Außenseite