SE519385C2 - Kontaktdonsanordning, antennanordning samt bärbar radiokommunikationsanordning innefattande sådana - Google Patents

Description

519 385 2 sålunda denna hoptryckning oönskade variationer av RF-karaktä- ristiken. Dessutom sätter användningen av en skruvfjäder en nedre gräns på kontaktdonsanordningens längd.

En annan nackdel med vissa kända lösningar är att kontaktdons- anordningen upptar utrymme som i annat fall skulle användas som en effektiv, strålande area av ett strålande element.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en kontaktdonsanordning för användning i en bärbar radiokommunika- tionsanordning, vid vilken kontaktpunkten mellan kontaktdonet och ett kontakterat föremål är väldefinierad och kontaktdonet är inrättat för bra RF-signalöverföring.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en kontaktdonsanordning, som är enkel och billig att tillverka och montera.

Uppfinningen baseras på insikten att ovannämnda ändamål kan uppnås genom att man åstadkommer ett kontaktstift med ett fjä- derelement anordnat vid en änddel av denna.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes en kontaktdonsanord- ning, såsom definierad i det bifogade patentkravet 1.

I en annan aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommes en antennanordning, såsom definierad i bifogade patentkravet 18.

I ännu en annan aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommes en bärbar radiokommunikationsanordning, såsom definierad i bifogade patentkravet 20.

Med den uppfinningsenliga kontaktdonsanordningen elimineras eller åtminstone minskas ovannämnda nackdelar vid känd teknik.

Kontaktdonsanordningen enligt föreliggande uppfinning, såsom definierad av bifogade patentkrav, åstadkommer en kontaktdons- anordning som är enkel att tillverka och montera och som ger en 519 385 3 väldefinierad väg för RF-signaler som passerar mellan två före- mål, såsom ett strålande element och ett tryckt kretskort hos en mobiltelefon.

De underordnade patentkraven definierar ytterligare föredragna utföringsformer av RF-kontaktdonet enligt uppfinningen.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas, såsom exempel, med hän- visning till bifogade ritningar, på vilka: fig. 1 är en perspektivvy av en första utföringsform av en kon- taktdonsanordning enligt uppfinningen; fig. 2 är en förstorad vy av den nedre änddelen av kontaktdons- anordningen visad i fig. 1; fig. 3 och 4 är sido- respektive frontvyer av kontaktdonsanord- ningen som visas i fig. l; fig. 5 är en sprängvy av kontaktdonet visat i fig. 1; fig. 6 är en perspektivvy av en andra utföringsform av en kon- taktdonsanordning enligt uppfinningen; fig. 7 är en förstorad vy av den nedre änddelen av kontaktdons- anordningen visad i fig. 6; fig. 8 och 9 är sido- respektive frontvy av kontaktdonet visat i fig. s; fig. 10 är en detaljerad vy av ett fjäderelement som används med kontaktdonet visat i fig. 6; fig. ll är en perspektivvy av kontaktdonet visat i fig. l som används med en första utföringsform av ett kontaktdonsstöd; fig. 12 är en detaljerad vy av stödet visat i fig. ll; 519 385 4 fig. 13 är en vy av en andra utföringsform av ett kontaktdons- stöd före montering; och fig. 14 är en detaljerad vy av stödet visat i fig. 13.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen I det följande kommer en detaljerad beskrivning av två ut- föringsformer av en kontaktdonsanordning enligt uppfinningen att ges. I beskrivningen kommer, i förklarande och ej begräns- ande syfte, specifika detaljer att beskrivas, såsom specifik hårdvara, tillämpningar, tekniker etc. för att ge en grundlig förståelse av föreliggande uppfinning. Fackmannen inom teknik- området inser dock att föreliggande uppfinning kan användas vid andra utföringsformer som avviker från dessa specifika detal- jer. I andra fall utelämnas detaljerade beskrivningar av väl- kända metoder, anordningar och kretsar för att ej fördunkla beskrivningen av föreliggande uppfinning med onödiga detaljer.

En första utföringsform av en kontaktdonsanordning enligt upp- finningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till fig. 1-5.

Ett kontaktdon, allmänt betecknat 1, innefattar ett långsträckt stiftelement 10 med cirkulärt tvärsnitt med en diameter av exempelvis 1 millimeter. Stiftelementet är tillverkat av ett elektriskt ledande material, såsom koppar, en kopparlegering eller rostfritt stål eller kan det vara försett med en pläte- ring av lämpligt material, såsom guld eller lämplig korrosions- beständig legering. Eftersom stiftelementet 10 fungerar som ledare för RF-signaler, är hög konduktivitet av betydelse.

Stiftelementet innefattar sålunda en långsträckt kropp 12, vars övre änddel 16 är inrättad att fästas till ett strålande antennelement 20 på lämpligt sätt, såsom genom lödning, nitning eller svetsning eller medelst ett s.k. stjärnlåsningsarrangemang. I denna utföringsform och den nedan beskrivna utföringsformen beskrivs det strålande elementet som ett plant, ledande element tillverkat av exempelvis plåt och 519 385 5 med väsentligen kvadratisk eller rektangulär form. Det inses dock att i praktiken kan det strålande elementet anta många olika former, och den rektangulära formen som visas i figurerna är bara en allmän kontur av formen hos det strålande elementet. Även om det strålande elementet företrädesvis är tillverkat av en plåt, är även andra lösningar möjliga, såsom ett plaststöd med en ledande flexfilm fäst därtill som fungerar som antennmönster.

Stiftelementets 10 utformning möjliggör montering till det strålande elementet som ger effektivt utnyttjande av det strå- lande elementets area, d.v.s. fästarean innefattande t.ex. en nit upptar ej en stor area som skulle kunna användas för det strålande elementet själv, såsom i fallet med vissa kända lös- ningar.

Stiftelementet 10 är försett med ett runtomgående spår, som skapar en midjedel 14 nära stiftelementets 10 nedre änddel 18, se fig. 5. Funktionen för denna midjedel 14 kommer att beskri- vas nedan.

Kontaktdonsanordningen 1 innefattar även en fjäderklämma 30 med en form som allmänt liknar ett "U" vridet 90°. Fjäderklämman uppvisar sålunda en övre skänkeldel 32 och nedre skänkeldel 34 med ett typiskt inbördes avstånd "d" av ca 1 millimeter, se fig. 3. Den övre skänkeldelen 32 är försedd med en utskuren del 36, se fig. 5, med en bredd som väsentligen motsvarar midjede- lens 14 diameter. Vid montering införs midjedelen 14 helt i den övre skänkeldelens 32 utskurna del 36, varigenom fjäderklämman 30 fästs till stiftelementet 10. Den utskurna delen 36 är före- trädesvis smalare vid sin yttre ände som har en bredd som är något mindre än diametern hos stiftselementets midjedel, var- igenom midjedelen hålls i ett fixerat läge.

Den nedre skänkeldelen 34 är på undersidan försedd med ett väsentligen cirkulärt utsprång 38. Utsprånget 38 fungerar som kontaktpunkt till ett underliggande substrat, såsom ett tryckt 519 385 6 kretskort (PCB) 40 hos en mobiltelefon 50, vars allmänna kontu- rer anges med streckade linjer, se fig. 3 och 4. På nämnda PCB 40 finns en kontaktkudde av något ledande material (ej visat), varigenom en väg till RF-elektronik på nämnda PCB upprättas.

Kudden har typiskt en area av 2 x 2 mm, även om storleken kan variera.

Såsom tydligt framgår av fig. 3 och 4, är utsprånget 38 place- rat på stiftelementets 10 centrumaxel. Detta är särskilt för- delaktigt eftersom krafterna som utövas av kontaktdonsanord- ningen är riktade i en riktning vinkelrätt mot antennelementets 20 och PCB:ets 40 plan. Detta eliminerar varje radiell kraft som eventuellt kan ändra läget på utsprånget på nämnda PCB, varigenom signalvägens RF-karaktäristik ändras.

Utsprånget skapas exempelvis medelst en stansningsprocess, ets- ning eller fräsning. Alternativt kan utsprånget 38 vara anord- nat som en del av en guldpläterad tråd eller liknande som är svetsad på den undre skänkeldelens 34 undersida. Anordnandet av utsprånget 38 tillförsäkrar sålunda en väldefinierad anslutning mellan kontaktdonsanordningen 1 och nämnda PCB 40, en viktig aspekt vid RF-tillämpningar.

Vidare är signalvägen genom fjäderklämman relativt kort, vilket tillförsäkrar bra RF-karaktäristik för kontaktdonsanordningen.

Anordnandet av en separat fjäderklämma är fördelaktig då man beaktar tillverknings- och lagringsaspekter, eftersom endast en typ av fjäderklämma måste tillverkas och lagras. Stiftelementet 10 tillverkas då i olika längder som typiskt sträcker sig från 4 till 12 millimeter, även om kortare eller längre stiftelement också är möjliga. Detta modulkoncept minskar tillverkningskost- nader och ger också en lösning där mindre lagringsutrymme krävs.

Den beskrivna kontaktdonsanordningen kan göras mycket kort; till stiftkroppens 12 längd läggs endast avståndet mellan 519 385 7 stiftelementets nedre änddel 18 och fjäderklämmans 30 nedre skänkeldel 34, som typiskt är mindre än 1 millimeter. Detta avstånd varierar i mycket liten grad, vilket tillförsäkrar väldefinierade elektriska karaktäristiker för kontaktdonsan- ordningen.

En andra utföringsform av en kontaktdonsanordning enligt upp- finningen kommer nu att beskrivas under hänvisning till fig. 6-10, som väsentligen motsvarar den första utföringsformens fig. 1-5. Samma delar i de två utföringsformerna ges samma hän- visningssiffra. I fig. 6 visas sålunda en perspektivvy av en kontaktdonsanordning, allmänt betecknad l'. Kontaktdonsanord- ningen 1' innefattar ett stiftelement 10 som är identiskt med det som beskrivits under hänvisning till den första utförings- formen och som är fäst till ett strålande antennelement 20.

Den andra utföringsformens fjäderklämma 130 skiljer sig dock från den i den första utföringsformen. Fjäderklämman 130 inne- fattar en övre del 132 med en utskuren del 136 som motsvarar den utskurna delen 36 vid den första utföringsformen. Den är sålunda utformad att samverka med stiftelementets 10 midjedel 14.

Fjäderklämmans 130 övre del 132 övergår till två skänklar 134a, l34b som väsentligen bildar en vinkel a på ca 45° med den övre delens plan, se fig. 10, och vilka uppvisar en respektive änd- del 135a, l35b som är väsentligen parallell med den övre delen 132. Änddelarna l35a, l35b är försedda med ett respektive utsprång l38a, 138b som motsvarar den första utföringsformens utsprång 38.

Fjäderklämman 138 är sålunda försedd med två väldefinierade kontaktpunkter som kan användas för att upprätta elektrisk kon- takt med ett underliggande substrat, såsom ett PCB 140, se fig. 8 och 9 som visar en front- respektive sidovy av kontaktdonsan- ordningen 1' ansluten till ett PCB. I detta fall kontakterar de två utsprången l38a, 138b en enda kudde eller två olika kuddar 519 385 8 (ej visade) på nämnda PCB, beroende på tillämpningen. I båda fallen tillförsäkrar fjäderklämmans 130 symmetriska utformning ett jämnt kontakttryck på de två kontaktpunkterna.

I beskrivningen ovan har stiftelementet 10 beskrivits som ett självstödjande element fäst till det strålande elementet 20.

Det inses dock att det även är möjligt att tillhandahålla en stödkonstruktion eller en extra styrdel som företrädesvis är tillverkad av plast. I fig. ll visas ett stödelement, allmänt betecknat 200, som används tillsammans med ett kontaktdon av den typ som beskrivits under hänvisning till fig. 1-5. Kontakt- donet är fäst till ett antennelement 20 monterat i en antenn- bärare 210, av vilken två väggar 212, 214 visas i fig. 11.

Antennbäraren 210 är i sin tur monterad i ett telefonchassi, allmänt betecknat 220.

Stödelementet har en längd som är något kortare än den för stiftelementet 10 och är försett med ett genomgående hål 202 med en diameter anpassad för mottagning av stiftelementet 10.

Stödelementet 200 är också försett med en laxstjärtdel 204 inrättad att samverka med en motsvarande urtagning i antenn- bäraren 210. Medelst laxstjärtarrangemanget fästs stödelementet 200 fast till antennbärarens 210 vägg 214.

Då man monterar det i fig. ll visade arrangemanget fästs stift- elementet 10 till antennelementet 20 på lämpligt sätt, såsom redan beskrivits ovan. Därefter träs stödelementet 200 på stiftelementet. Slutligen fästs fjäderklämman 30 till stift- elementet 10.

Vid en alternativ utföringsform tillhandahålles stödelementet i två halvor, se fig. 13 och 14. Sålunda bildar två delar 302, 304 tillsammans ett stödelement 300 med en form, såsom den som visas i fig. 11 och 12. Delarna 302, 304 hålls samman medelst ett vulst- och hålarrangemang innefattande fyra vulster anord- nade på delen 302, av vilka tre vulster 306a-c visas i fig. 13, inrättade att samarbeta med motsvarande hål 308a-d i delen 304, 519 385 9 se fig. 14. Med detta alternativa stödelement 300 kan fjäder- klämman 30 fästas till stiftelementet 10 innan det monteras i stödelementet 300.

I det fall en stödstruktur används, såsom visas i fig. ll-14, är det också möjligt att anordna en fjäderklämma vid båda änd- delarna 16, 18 av stiftelementet.

Föredragna utföringsformer av ett kontaktdon enligt uppfinning- en har beskrivits. Fackmannen inom teknikområdet inser att des- sa kan varieras inom ramen för bifogade patentkrav. Sålunda kan formerna hos de olika delarna som visas i figurerna naturligt- vis anpassas till olika behov.

Inga antennmönster har visats i figurerna men uppfinningsidén är tillämpbar på strålande element för många typer av antenner, såsom en konventionell eller modifierad PIFA, mikrostrip, patch eller meanderantenn.

Vid de ovan beskrivna utföringsformerna är ett antennelement anslutet till ett PCB hos en mobiltelefon. Det är också möjligt att sammankoppla t.ex. två antennelement medelst kontaktdons- anordningen enligt uppfinningen.

Vid den utföringsform som beskrivits under hänvisning till fig. 6-10 bildar de två skänklarna l34a, l34b en vinkel d på ca 45° med den övre delens 132 plan. Det inses dock att andra vinklar även är möjliga, såsom varje vinkel mellan 15 och 75° eller ännu hellre mellan 20 och 505 Även om fjäderklämman visad i fig. 1-5 har skänkeldelar 32, 34 med ett typiskt inbördes avstånd "d" av ca l millimeter är and- ra avstånd möjliga, såsom mellan 0,5 och 5 millimeter, även om längre eller kortare avstånd är möjliga.

I hela denna beskrivning har termen strålande element använts.

Det skall inses att denna term täcker varje antennelement inrättat att motta eller sända elektromagnetiska vågor.

Claims (20)

519 385 10 PATENTKRAV

1. l. Kontaktdonsanordning för användning i en bärbar radiokommu- nikationsanordning, vilket kontaktdon tillhandahåller elektrisk förbindelse mellan ett första föremål (20) och ett andra före- mål (40; 140), vilken kontaktdonsanordning innefattar: - ett ledande långsträckt element (10) med en längdaxel och med en första (16) och en andra (18) änddel, varvid nämnda långsträckta element är inrättat att fästas till nämnda första föremål (20) vid nämnda första änddel (16), och - ett ledande fjäderelement (30; 130), k ä n n e t e c k n a d a v att - nämnda fjäderelement (30; 130) är en separat del fäst vid nämnda andra änddel (18) och är inrättad att utöva en fjäderkraft direkt på nämnda andra föremål väsentligen i nämnda längdaxels riktning.

2. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 1, vid vilken nämnda långsträckta element (10) är försett med en midjedel (14) vid nämnda andra änddel (18).

3. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 1 eller 2, vid vil- ken nämnda fjäderelement (30) är väsentligen U-format med en första (32) och en andra (34) skänkeldel.

4. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 3, vid vilken nämnda första skänkeldel (32) av nämnda fjäderelement (30) är försedd med en utskuren del (36) inrättad att motta nämnda midjedel (14) av nämnda långsträckta element (10).

5. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 3 eller 4, vid vil- ken nämnda första (32) och andra (34) skänkeldelar har ett inbördes avstånd (d) av 0,5-5 millimeter och ännu hellre ca 1 millimeter. 519 585 11

6. Kontaktdonsanordning enligt något av patentkraven 3-5, vid vilken en ytteryta av nämnda andra skänkeldel (34) är försedd med ett utsprång (38).

7. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 6, vid vilken nämnda utsprång (38) är placerat på nämnda längdaxel av nämnda lång- sträckta element (10).

8. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 1 eller 2, vid vil- ken nämnda fjäderelement (30) innefattar två skänkeldelar (134a, l34b) sammanbundna med en fästdel (132) inrättad att fästas till nämnda långsträckta element (10).

9. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 8, vid vilken nämnda fästdel (132) är väsentligen plan.

10. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 8 eller 9, vid vil- ken nämnda fästdel (132) är försedd med en utskuren del (136) inrättad att motta nämnda midjedel (14) av nämnda långsträckta element (10).

11. Kontaktdonsanordning enligt något patentkraven 8-10, vid vilken nämnda skänkeldelar (134a, l34b) bildar en respektive vinkel (u) med nämnda fästdel (132) på 15-75° och företrädesvis 20-50°.

12. Kontaktdonsanordning enligt något patentkraven 8-11, vid vilken nämnda skänkeldelar (134a, l34b) slutar i en respektive änddel (135a, 135b) som är väsentligen parallell med nämnda fästdel (132).

13. Kontaktdonsanordning enligt patentkrav 12, vid vilken nämnda änddelar (135a, 135b) av nämnda skänkeldelar (134a, l34b) är försedda med ett respektive utsprång (138a, 138b).

14. Kontaktdonsanordning enligt något av patentkraven 1-13, innefattande ett stödelement (200; 300) som uppstödjer nämnda långsträckta element (10). 519 385 12

15. Kontaktdonsanordning enligt något av patentkraven 1-14, innefattande ett ytterligare fjäderelement vid nämnda första änddel (16).

16. Kontaktdonsanordning enligt något av patentkraven 1-15, vid vilken ett av nämnda första (20) och andra (40; 140) före- mål är ett antennelement och det andra är ett tryckt kretskort.

17. Kontaktdonsanordning enligt något av patentkraven 1-15, vid vilken nämnda första (20) och andra (40; 140) föremål är antennelement.

18. Antennanordning för användning i en bärbar radiokommunika- tionsanordning, vilken antennanordning innefattar: - ett antennelement (20), - ett ledande, långsträckt element (10) med en längdaxel och vilket uppvisar en första (16) och en andra (18) änddel, varvid nämnda långsträckta element är fäst till nämnda antennelement (20) vid nämnda första änddel (16), och - ett ledande fjäderelement (30; 130), k ä n n e t e c k n a d a v att - nämnda fjäderelement (30; 130) är en separat del fäst till nämnda andra änddel (18) och är inrättad att utöva en fjäderkraft direkt på ett föremål (40; 140) i nämnda bärbara radiokommunikationsanordning väsentligen i nämnda längdaxels riktning.

19. Antennanordning enligt patentkrav 17, varvid nämnda antennelement (20) är anordnat på en antennbärare (210) och nämnda långsträckta element (10) uppstöds av ett stödelement (200; 300) fäst till nämnda antennbärare. 519 385 13

20. Bärbar radiokommunikationsanordning innefattande en kon- taktdonsanordning (1, l') enligt något av patentkraven 1-17 och en antennanordning enligt patentkravet 18 eller 19.