DE10003082A1 - Verfahren zur Herstellung einer Helix-Antennenstruktur - Google Patents

Abstract

Herstellen einer Helix-Antennenstruktur aus streifenförmigen, ebenen Antennenelementen, indem diese Antennenelemente zuerst vorgebogen werden und anschließend mittels eines kombinierten Biege- und Streckvorgangs in ihre endgültige konvexe Form gebracht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung einer Helix-Antennenstruktur mit ersten und zweiten kon­ vex gebogenen streifenförmigen Antennenelementen, welche ab­ wechselnd derart angeordnet sind, dass die Biegung der ersten Antennenelemente entgegengesetzt zu der Biegung der zweiten Antennenelemente ist, und dass jeweils benachbarte Enden von benachbart angeordneten ersten und zweiten Antennenelementen über einen in Längsrichtung der Antenne verlaufenden Steg derart verbunden sind, dass die ersten und zweiten Anten­ nenelemente in Reihe geschaltet sind.

Eine Antenne, bei welcher eine derartige Helix-Antennenstruk­ tur Verwendung findet, ist z. B. in der deutschen Patentanmel­ dung 199 18 060.1 vorgeschlagen worden. Eine derartige Anten­ nenstruktur lässt sich einerseits einfach und kostengünstig herstellen und bietet andererseits viel Spielraum bei der Ge­ staltung des äußeren Designs.

Da bei dem Federkörper einer derartigen Helix-Antennenstruk­ tur ungefähr 40 Biegestellen hintereinander in die gleiche Richtung angeordnet sind, ist ein Auffedern der einzelnen Biegestellen nicht akzeptabel, da dies zu einer erheblichen Erschwernis bei der Bestückung einer derartigen Helix-Anten­ nenstruktur führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah­ ren der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem eine Helix-Antennenstruktur erzeugt wird, bei welcher das Auffe­ dern innerhalb sehr kleiner Toleranzen gehalten wird.

Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Verfahren da­ durch gelöst, dass die folgenden Schritte ausgeführt werden.

Zuschneiden einer im wesentlichen mäanderförmigen Platine aus einem Blechstreifen,
Festklemmen der Platine an einer ihrer Längsseiten,
Vorbiegen der ersten und zweiten Antennenelemente mittels in­ einanderfahrender Kämme,
Festklemmen der vorgebogenen Form an beiden Längsseiten, und
Kombiniertes Biegen und Strecken der ersten und zweiten An­ tennenelemente in die endgültige Form, wobei das Biegen und Strecken bis in den Grenzbereich der Dehnung des Materials erfolgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach dem ersten Ver­ fahrensschritt, in welchem die ersten und zweiten Anten­ nenelemente gebogen werden, ein weiterer Schritt eingeführt, in welchem ein kombiniertes Biegen und Streckrichten statt­ findet, bei dem die beim Biegen entstandene Spannung gleich­ gerichtet wird.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren des kombinierten Bie­ gens und Streckrichtens wird das Auffedern innerhalb eines für die Bestückung notwendigen sehr geringen Toleranzbereichs gehalten.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfol­ genden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei auf die beigeführte Zeichnung Bezug genommen wird.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Antenne bei welcher eine Helix-Antennenstruktur, welche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, Verwendung findet,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine aus einem Blechstreifen her­ ausgestanzte Platine,

Fig. 3 eine Seitenansicht dieses die spätere Helix-Antennen­ struktur bildenden Platinenteils,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Platine von Fig. 2, nachdem die ersten und zweiten Antennenelemente vorgebogen worden sind,

Fig. 5 einen Querschnitt der vorgebogenen Helix-Antennen­ struktur,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Platine von Fig. 2 nach Durchführung des kombinierten Biege- und Streckvorgangs, und

Fig. 7 einen Querschnitt der endgültigen Helix-Antennen­ struktur.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Antenne, bei welcher eine Helix-Antennenstruktur, welche gemäß dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, Verwendung findet. Diese in Fig. 1 gezeigte Antenne besitzt eine helix­ förmige Grundstruktur. Diese helixförmige Grundstruktur ist dadurch realisiert, das konvex gebogene Antennenelemente 1, 2 mit zueinander entgegengesetzten Biegungen bzw. Krümmungen abwechselnd derart angeordnet sind, dass ein nach unten gebo­ genes Antennenelement 2 auf ein nach oben gebogenes Anten­ nenelement 1 folgt und umgekehrt. Die benachbart angeordneten Enden von zwei benachbarten Antennenelementen 1, 2 sind über vorzugsweise gerade und in Längsrichtung der Antenne bzw. der Helix verlaufende Stege 3, 4 derart miteinander verbunden, dass sich eine Reihenschaltung der einzelnen Antennenelemente 1, 2 ergibt und die in Fig. 1 gezeigte Helix-Struktur gebil­ det wird.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Antenne ist zu der oben be­ schriebenen helixförmigen Grundstruktur ein weiteres Anten­ nenelement 6 parallel geschaltet, welches am unteren Längsen­ de der Antenne mit einem Ende des in Antennenlängsrichtung ersten Antennenelements 1 sowie einer Antennenkontaktfeder 5 verbunden ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Helix-Antenne kann einfach durch ei­ nen Stanz- und Biegeprozess hergestellt werden. Hierzu müssen aus einem Metall oder Blechteil B (siehe Fig. 2, 4, 6) le­ diglich die streifenförmigen und vorzugsweise zueinander par­ allel verlaufenden Antennenelemente 1, 2 sowie die benachbar­ ten Enden der die Antennenelemente 1, 2 verbindenden Stege 3, 4 gestanzt und die Antennenelemente 1 und 2 abwechselnd gemäß Fig. 1 gebogen werden. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die einzelnen Elemente dieser Helix-Antennenstruktur derart ange­ ordnet sind, dass sie sich - in Längsrichtung der Antenne be­ trachtet - an keiner Stelle überlappen, was ansonsten des Stanzprozess behindern oder sogar unmöglich machen würde.

Die Biegeradien der einzelnen konvex gebogenen Antennenele­ mente 1 und 2 sind vorzugsweise identisch, so dass sich eine gleichmäßige Helixstruktur ergibt. Desweiteren empfiehlt es sich aus Designgründen, die Antennenelemente 1 und 2 ellip­ tisch zu biegen. Die als Halbringe ausgebildeten Antennenele­ mente 1 und 2 können jedoch grundsätzlich in gewissen Grenzen beliebig geformt sein, um ein bestimmtes Design zu realisie­ ren.

Mit der oben beschriebenen Antennenstruktur ist vorzugweise am unteren Längsende eine Antennenkontaktfeder 5 einteilig ausgebildet, welche dazu dient, die eigentliche Antenne mit der Elektronik des damit zu betreibenden Geräts, vorzugweise eines Mobilfunkgeräts zu verbinden. Die Antennenkontaktfeder 5 kann ebenfalls einfach durch entsprechendes Stanzen und nachfolgenden Biegen desselben Metallteils hergestellt wer­ den. Gemäß Fig. 1 ist die Antennenkontaktfeder 5 einfach durch einen länglichen Abschnitt gebildet, welcher anschlie­ ßend in eine gewünschte Form gebogen wird. Die Form dieses Abschnitts kann beliebig gewählt werden, solange die Länge des Abschnitts nicht zu groß wird.

Das weitere Antennenelement 6 verläuft insbesondere in der­ selben Ebene wie die Verbindungsstege 3, 4 parallel zu der helixförmigen Grundstruktur der Antenne und ist ebenso derart angeordnet, dass keine Überlappungen entstehen. Somit kann auch dieses weitere Antennenelement 6 aus demselben Stanzteil wie der Rest der Antenne hergestellt werden.

Nachfolgend werden nun die einzelnen Verfahrensschritte an­ hand der Fig. 2 bis 7 beschrieben.

Zuerst wird, wie in Fig. 2 dargestellt ist, aus einem Blech­ streifen B eine entsprechende Platine, in welcher die einzel­ nen Antennenelemente ausgebildet sind, ausgestanzt. Dieses Ausstanzen erfolgt derart, dass eine Anbindung des die zu­ künftige Helix-Antennenstruktur bildenden Platinenteils an dem Blechstreifen über Stege besteht. Die Platine weist nach dem Stanzen eine ebene Form auf.

Danach wird die einzelne Platine auf einer ihrer Seiten, bei dem hier dargestellten Verfahren auf ihrer linken Seite, wel­ che das zusätzliche Antennenelement 6 aufweist, eingespannt bzw. festgeklemmt. Nach diesem einseitigen Einklemmen wird die Platine über die Kontur von zwei ineinanderfahrenden Käm­ men gezogen, wobei das Material von einer Seite nachfliessen kann. Bei dem hier dargestellten Verfahren fließt das Materi­ al auf der rechten Seite der im wesentlichen meanderförmigen Platine nach, wie ein Vergleich der Fig. 2 und 4 ergibt.

In diesem Schritt wird die Antennenbreite, d. h. die Breite der Helix-Antennenstruktur von der Aussenkante eines auf ei­ ner Seite angeordneten Stegs bis zur Aussenkante eines auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Stegs, bestimmt. Desweiteren wird in diesem Schritt die Ausgangslänge der Fe­ derwindungen bestimmt, d. h. des eigentlichen gebogenen Teils, d. h. der Antennenelemente 1 und 2.

In einem weiteren Schritt findet ein beidseitiges Einklemmen der vorgebogenen Platine statt, wodurch während des nächsten Verfahrensschritts ein Nachfließen des Materials verhindert wird und somit die Breite der Helix-Antennenstruktur erhalten bleibt. In diesem Schritt findet ein kombiniertes Biegen und Streckrichten statt, um die beim Biegen entstehenden Spannun­ gen gleichzurichten. Dabei vollzieht sich das Strecken bis an die Streckgrenze des Materials. Diese soll, um Rißbildungen zu vermeiden, jedoch nicht erreicht werden. Aus diesem Grund wird ein spezielles Material verwendet, welches gleichmäßig über den ganzen Bereich verteilt enge Toleranzen hinsichtlich der Festigkeit und Dehnung aufweist.

Liegt die Streckgrenze des verwendeten Materials z. B. bei 9%, so muß die Länge der ersten und zweiten Antennenelemente nach dem Schritt, in welchem das Vorbiegen dieser Elemente erfolgt ungefähr 9% unter der endgültigen Länge der Anten­ nenelemente 1 und 2 liegen.

Damit der Helixkörper beim Aufspulen des Blechstreifens und zum Veredeln mehr Stabilität besitzt, bleiben die einzelnen Antennenelemente und Stege 3, 4 bis kurz vor der eigentlichen Bestückung der Antenne angebunden und werden erst dann frei­ gestanzt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer Helix-Antennenstruktur mit einer ersten und zweiten konvex gebogenen Ssreifenförmigen Antennenelementen, welche abwechselnd derart angeordnet sind, dass die Biegung der ersten Antennenelemente entgegengesetzt zu der Biegung der zweiten Antennenelemente ist, und dass je­ weils benachbarte Enden von benachbart angeordneten ersten und zweiten Antennenelementen über einen in Längsrichtung der Antenne verlaufenden Steg derart verbunden sind, dass die er­ sten und zweiten Antennenelemente in Reihe geschaltet sind, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Zuschneiden einer im wesentlichen mäanderförmigen Platine aus einem Blechstreifen,
Festklemmen der Platine an einer ihrer Längsseiten,
Vorbiegen der ersten und zweiten Antennenelemente mittels in­ einanderfahrender Kämme,
Festklemmen der vorgebogenen Form an beiden Längsseiten, und
Kombiniertes Biegen und Strecken der ersten und zweiten An­ tennenelemente in die endgültige Form, wobei das Biegen und Strecken bis in den Grenzbereich der Dehnung des Materials erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass ein Material mit einer durchgehenden konstanten Zugfestigkeit und Dehnungseigenschaft verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Abmessungen der ersten und zweiten Anten­ nenelemente für die Platine entsprechend der geforderten Breite der Trennstruktur und der Zugfestigkeit und Dehnungs­ eigenschaft des verwendeten Materials ausgewählt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt eine Nachkalibrierung vorgenommen wird.