SE522874C2

SE522874C2 - Antenna device comprising an antenna connector and a thin frame support structure supporting a circuit board

Info

Publication number: SE522874C2
Application number: SE0000633A
Authority: SE
Inventors: Viktor Kronestedt; Volker Rombach
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2004-03-16
Also published as: EP1258053A1; SE0000633D0; WO2001063692A1; SE0000633L; AU2001232597A1

Abstract

The invention relates to a coaxial RF antenna connector for electronic devices having a thin frame construction. The coaxial RF antenna socket, which supports a swivelling antenna, are snap mounted on a frame and consists of a plastic body with integrated contacts that interconnect the antenna socket and pads on a PCB. A solder-free interconnection is established through the three contacts.

Description

4,! 522 374 2 -== vilket medför dålig förmåga att motstå laster och böjmoment som överförs från antennen. 4 ,! 522 374 2 - == which results in poor ability to withstand loads and bending moments transmitted from the antenna.

I stället för att fästa antennkontakten vid PCB-elementet fästs ett elastiskt uttag på metallramen. Uttaget är kopplat till jordpotentialen via ramen. Antennsignalen kopplas till ett kontaktstift och leds till kretsarna på PCB-elementet.Instead of attaching the antenna connector to the PCB element, an elastic socket is attached to the metal frame. The socket is connected to the earth potential via the frame. The antenna signal is connected to a contact pin and routed to the circuits on the PCB element.

Följande dokument visar några bra exempel på lösningar enligt teknikens ståndpunkt. US,A,5 907 817 (D1) anger ett antennkontaktdon för en radiotelefon som innehåller tre kontakter - två jordkontakter (131 och 133) belägna på motstáende sidor av en "live centre"-kontakt 132. I dokumentet D2, US,A,5 293 177 visas ett antennkontaktdon som innefattar ett första hölje 20 för mottagning av en ände hos en koaxialkabel och ett andra hölje 30 för mottagning av det första höljet. Höljena är hopkopplade med ett par matningsskivor 61,61' på PCB-elementet. I dokumentet D3, US,A,5 929 815 beskrivs ett antennkontaktdon som är fästat vid en ram medelst ett gängat fästdon 77 och fästat vid PCB-elementet genom att ledande fästa de ett eller flera jordstiften och stiftdelen vid PCB-elementet.The following documents show some good examples of solutions according to the state of the art. US, A, 5,907,817 (D1) discloses an antenna connector for a radiotelephone containing three contacts - two ground contacts (131 and 133) located on opposite sides of a "live center" contact 132. In document D2, US, A, 5,293,177 discloses an antenna connector comprising a first housing 20 for receiving one end of a coaxial cable and a second housing 30 for receiving the first housing. The housings are connected with a pair of feed disks 61.61 'on the PCB element. Document D3, US, A, 5,929,815 discloses an antenna connector which is attached to a frame by means of a threaded fastener 77 and attached to the PCB element by conductively securing the one or more ground pins and the pin part to the PCB element.

PCB-elementet löds, hårdlöds eller fästs på annat sätt ledande vid jordstiften 83.The PCB element is soldered, brazed or otherwise attached conductively to the ground pins 83.

KORT BEKSRIVNING AV UPPFINNINGEN Det föreligger en avsevärd risk att antennen kommer att utsättas för en kraft medförande ett böjmoment.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION There is a considerable risk that the antenna will be subjected to a force resulting in a bending moment.

Antennkontaktdonet kan förstöras och den tunna elektroniska anordningen blir totalt oanvändbar även vid en mycket liten böjmomentamplitud.The antenna connector can be destroyed and the thin electronic device becomes totally unusable even with a very small bending moment amplitude.

Risken för kollaps kommer att öka allteftersom de tunna elektroniska anordningarna, såsom PC-kort, minskar i storlek. Tjockleken hos kortramen kommer att vara 5 mm u o n ' ' ,. f; nu ﬁ " ' no o , n u. u n , , . n , , . v . 3 z n' ' ' ﬂ 2 : II I :"',. z nn z : . _ . . f f . = = * = :.. ... .- ; . = - -- ' .:. - - - c a . n: ü .n H " Q U i eller mindre medförande en liten tillåten materialtjocklek för att stödja antennkontaktdonen. Allteftersom det möjliga utrymmet för ett antennkontaktdon minskar mäste antennkontaktdonets storlek minska.The risk of collapse will increase as the thin electronic devices, such as PC cards, decrease in size. The thickness of the card frame will be 5 mm u o n '',. f; nu ﬁ "'no o, n u. u n,,. n,,. v. 3 z n' '' ﬂ 2: II I:" ',. z nn z:. _. . f f. = = * =: .. ... .-; . = - - '.:. - - - c a. n: ü .n H "Q U i or less entail a small allowable material thickness to support the antenna connectors. As the possible space for an antenna connector decreases, the size of the antenna connector must decrease.

Syftet med föreliggande uppfinning är att konstruera en ny antennfixtur som övervinner de tidigare nämnda nackdelarna hos antennkontakter enligt teknikens ståndpunkt.The object of the present invention is to construct a new antenna fixture which overcomes the previously mentioned disadvantages of antenna contacts according to the prior art.

Uppfinningen utgörs av ett antennkontaktdon för snäppmontering av antennkontaktdonet i en ramkonstruktion.The invention consists of an antenna connector for snap-fitting the antenna connector in a frame construction.

Det består av en plastkropp med integrerade kontakter som sammankopplar antennuttaget och dynor pà ett PCB-element.It consists of a plastic body with integrated connectors that connect the antenna socket and pads on a PCB element.

En lödningsfri sammankoppling upprättas genom de tre kontakterna.A solder-free connection is established through the three contacts.

Mera i detalj är uppfinningen ett antennkontaktdon för elektroniska anordningar innefattande en tunn ramstödkonstruktion med en antennuttagsförsänkning och nämnda antennkontaktdon innefattar ett uttagshölje med åtminstone en snäpplåsanordning för montering av kontaktdonet i antennuttagsförsänkning.In more detail, the invention is an antenna connector for electronic devices comprising a thin frame support structure with an antenna socket recess and said antenna connector comprising a socket housing with at least one snap lock device for mounting the connector in antenna socket recess.

Uppfinningen har ett flertal fördelar i förhållande till teknikens ståndpunkt. Den har en robust konstruktion som klarar stora belastningar och plasthöljet har en kompakt konstruktion. Den spar plats pá ett PCB-element eftersom den monteras avsides PCB-elementet. Uppfinningen är lödfri och inget lim krävs för att fästa höljet eller kontakterna.The invention has a number of advantages over the prior art. It has a robust construction that can withstand large loads and the plastic housing has a compact construction. It saves space on a PCB element because it is mounted away from the PCB element. The invention is solder-free and no glue is required to attach the housing or contacts.

Lätt att producera och tillämpa vid olika väggtjocklek hos ett utrymme. Om en vridantenn används klarar kontaktdonet av fler vridningscykler än tidigare kända PCB-monterade kontaktdon.Easy to produce and apply at different wall thicknesses of a space. If a rotating antenna is used, the connector can handle more rotation cycles than previously known PCB-mounted connectors.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 är en vy uppifrån av en ramstödkonstruktion. ,s22 874 4 gßggf Fig. 2 är en antennsidovy av samma ramstödkonstruktion som i fig. 1.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a top view of a frame support structure. Fig. 2 is an antenna side view of the same frame support structure as in Fig. 1.

Fig. 3 visar en frontvy av en utföringsform av ett antennkontaktdon enligt uppfinningen.Fig. 3 shows a front view of an embodiment of an antenna connector according to the invention.

Fig. 4 visar en vy uppifrån av en utföringsform av ett antennkontaktdon enligt uppfinningen.Fig. 4 shows a top view of an embodiment of an antenna connector according to the invention.

Fig. 5 visar en sidovy av en utföringsform av ett antennkontaktdon enligt uppfinningen.Fig. 5 shows a side view of an embodiment of an antenna connector according to the invention.

Fig. 6 är en vy uppifrån av en schematisk elektronisk anording.Fig. 6 is a top view of a schematic electronic device.

Fig. 7 är en frontsidovy av samma anordning.Fig. 7 is a front side view of the same device.

DETALJERAD BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFöRINGsFommR Ett exempel på en ramkonstruktion 10 framgår av fig. 1 och fig. 2. Fig. 1 är en vy uppifrån och fig. 2 är en antennsidovy. Ramen 12 är tunn och rektangulär med fyra väggar, två kortändar 22a, 22b, och tvâ långsidor 24a, 24b, men skulle kunna ha en annan form. Ramkonstruktionen 10 är utförd med en antennkontaktdonsförsänkning 14 för införing av ett antennkontaktdon. Frontsidan 22a, även kallad antennsidan, har en antennöppning 16 ledande till antennkontaktdonsförsänkningen 14. Den andra kortänden, införingssidan 22b, har en kontaktförsänkning 18. Insidan 28 av ramväggarna har en PCB-list 20. Ett PCB-element kan vila på och fästas vid nämnda list 20.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS An example of a frame structure 10 is shown in Fig. 1 and Fig. 2. Fig. 1 is a top view and Fig. 2 is an antenna side view. The frame 12 is thin and rectangular with four walls, two short ends 22a, 22b, and two long sides 24a, 24b, but could have a different shape. The frame structure 10 is formed with an antenna connector recess 14 for insertion of an antenna connector. The front side 22a, also called the antenna side, has an antenna opening 16 leading to the antenna connector recess 14. The other short end, the insertion side 22b, has a contact recess 18. The inside 28 of the frame walls has a PCB strip 20. A PCB element can rest on and be attached to said list 20.

Fig. 3 visar en frontvy, fig. 4 en vy uppifrån och fig. 5 visar en sidovy av en utföringsform av ett antennkontaktdon 30 enligt uppfinningen. Integrerade, dolda detaljer visas med streckade linjer. Antennkontaktdonet innefattar ett 522 874 ' S uttagshölje 32 och olika elektriska kontaktdelar såsom antennuttaget 34. Uttagshöljet 32 är gjutet i plastmaterial.Fig. 3 shows a front view, Fig. 4 a top view and Fig. 5 shows a side view of an embodiment of an antenna connector 30 according to the invention. Integrated, hidden details are shown with dashed lines. The antenna connector comprises a 522 874's socket housing 32 and various electrical contact members such as the antenna socket 34. The socket housing 32 is molded of plastic material.

Vid denna utföringsform av uppfinningen har höljet 32 en översida 46a, en undersida 46b, två sidoväggar 48a, 48b, en kontaktdonsframsida 50a och en kontaktdonsbaksida 50b.In this embodiment of the invention, the housing 32 has an upper side 46a, a lower side 46b, two side walls 48a, 48b, a connector front side 50a and a connector back side 50b.

Antennförsänkningens 14 väggar skall ha den allmänna formen hos antennkontaktdonet 30 eller med andra ord är försänkningen 14 företrädesvis allmänt komplementär i fråga om form till antennkontaktdonets 30 form så att antennkontaktdonet 30 lätt kan insättas i och uttagas från försänkningen 14.The walls of the antenna recess 14 should have the general shape of the antenna connector 30 or in other words, the recess 14 is preferably generally complementary in shape to the shape of the antenna connector 30 so that the antenna connector 30 can be easily inserted into and removed from the recess 14.

Uttagshöljet 32 har åtminstone en snäpplásanordning 36 och åtminstone en stoppfläns 38 som står ut från höljet 32 för fastgöring av höljet 32 i ramkonstruktionen 10. En snäpplásanordning 36 innefattar en böjlig fjäderarm 40 med en armfläns 42 och en armförsänkning 44. Armflänsen 42 och fjäderarmen 40 måste pressas in i armförsänkningen 44 bakom fjäderarmen 42 under införing av antennkontaktdonet 30 i antennkontaktdonsförsänkningen 14 hos ramen 12.The socket housing 32 has at least one snap lock device 36 and at least one stop flange 38 projecting from the housing 32 for securing the housing 32 in the frame structure 10. A snap lock device 36 includes a flexible spring arm 40 with an arm flange 42 and an arm recess 44. The arm flange 42 and the spring arm 40 must is pressed into the arm recess 44 behind the spring arm 42 during insertion of the antenna connector 30 into the antenna connector recess 14 of the frame 12.

Antennkontaktdonet 30 är helt infört när den böjliga fjäderarmen 40 fjädrar eller snäpper ur pà grund av att armflänsen 42 och sidostoppflänsarna 38 har nått sina låslägen. Vid denna utföringsform är làslägena de motstàende kanterna, i antennkontaktdonsinförings- riktningen, hos antennförsänkningens 14 innervâgg.The antenna connector 30 is fully inserted when the flexible spring arm 40 springs or snaps out due to the arm flange 42 and the side stop flanges 38 having reached their locking positions. In this embodiment, the locking positions are the opposite edges, in the direction of antenna contact insertion direction, of the inner wall of the antenna recess 14.

Avståndet mellan dessa kanter skulle kunna vara lika med eller mindre än tjockleken hos ramen. Det är därför möjligt att modifiera sträckan D mellan flänsarna 38,42.The distance between these edges could be equal to or less than the thickness of the frame. It is therefore possible to modify the distance D between the flanges 38,42.

Antennuttagshöljet 32 innehåller en anordning 34 för att mekaniskt fästa antennen i höljet och tillhandahålla god elektrisk koppling. Denna anordning kännetecknas som ett antennuttag 34. Kontaktdonet 30 har åtminstone tvâ kontaktelement - åtminstone ett signalkontaktelement 52 för antennsignalen och åtminstone ett jordningskontaktelement 54 för jordning av antennen.The antenna socket housing 32 contains a device 34 for mechanically attaching the antenna to the housing and providing good electrical connection. This device is characterized as an antenna socket 34. The connector 30 has at least two contact elements - at least one signal contact element 52 for the antenna signal and at least one ground contact element 54 for grounding the antenna.

Vid denna utföringsform används en ledande hylsa 34 som antennuttag 34 med en innerradie r och en ytterradie R.In this embodiment, a conductive sleeve 34 is used as the antenna socket 34 with an inner radius r and an outer radius R.

Antennuttaget 34 har en frontände 56 för mottagning av antennen och en andra bakre ände 58 pà den motstàende sidan. Åtminstone en del 60 av antennuttagets yttre område är i direkt kontakt med uttagshöljet 32 och denna fästdel 30 håller och säkrar uttaget 34. Den andra delen av det yttre uttagsomràdet är ett fritt område 62 och det föreligger ett avstånd d mellan uttaget 34 och uttagshöljet 32.The antenna socket 34 has a front end 56 for receiving the antenna and a second rear end 58 on the opposite side. At least a part 60 of the outer area of the antenna socket is in direct contact with the socket housing 32 and this fastening part 30 holds and secures the socket 34. The other part of the outer socket area is a free area 62 and there is a distance d between the socket 34 and the socket housing 32.

Två elektriska kontaktelement 52,54 är kopplade till antennuttaget 34 och sticker ut bakåt i samma riktning som antennen införs, dvs. införingsriktningen. En signalkontakt 50 är belägen i centrum av uttagets 34 andra ände.Two electrical contact elements 52,54 are connected to the antenna socket 34 and protrude backwards in the same direction as the antenna is inserted, i.e. the direction of insertion. A signal contact 50 is located in the center of the other end of the terminal 34.

Antennuttaget 34 är kopplat till jord via jordningskontakter 54a,54b. Vid denna utföringsform står kontakterna i lödningsfri kontakt med jordpotentialdynor pà ett tryckkretskort. Jordningskontakterna 54 och signalkontakten 52 är böjliga och vid montering på PCB- elementet kommer kontakternas ändar att förskjutas vinkelrätt mot PCB-elementet. Kontaktarmarna 64a-c kommer att böjas och ändarna 66a-c kommer att pressas mot dynorna 86 (se fig. 6).The antenna socket 34 is connected to earth via earth contacts 54a, 54b. In this embodiment, the contacts are in solder-free contact with ground potential pads on a pressure circuit board. The ground contacts 54 and the signal contact 52 are flexible and when mounted on the PCB element, the ends of the contacts will be displaced perpendicular to the PCB element. The contact arms 64a-c will bend and the ends 66a-c will be pressed against the pads 86 (see Fig. 6).

Vid en utföringsform är den ledande hylsan böjlig och dess fria område 62 är uppdelat genom parallella slitsar 58 frán framkanten 56. Hylsan kan expandera nämnda sträcka d när en antennkontakt tvingas in i hylsan 34. En utstående antennlásningsflänsdel 70, konstruerad avsmalnande, minskar radien hos hylsans innerradie r. Avsmalningen 70 är 522 e74 7 ¿;g¿; ringformad och belägen på ett lämpligt avstånd från framkanten 56.In one embodiment, the conductive sleeve is flexible and its free area 62 is divided by parallel slots 58 from the leading edge 56. The sleeve can expand said distance d when an antenna contact is forced into the sleeve 34. A protruding antenna locking flange portion 70, designed to taper, reduces the radius of the sleeve inner radius r. The taper 70 is 522 e74 7 ¿; g¿; annular and located at a suitable distance from the leading edge 56.

Fig. 5 är en sidovy av antennen 72 och antennkontaktdonet 30. Antennen har en antennkontakt 74 innefattande ett centralt kontaktelement 76 och ett koaxialkontaktelement 78.Fig. 5 is a side view of the antenna 72 and the antenna connector 30. The antenna has an antenna connector 74 including a central contact member 76 and a coaxial contact member 78.

Antennen 72 har en motsvarande làsflänsförsänkningsdel 80 på ett lämpligt ställe pà antennkontakten 74. Den utstående delen 70 och fördjupade delen 80 kommer att förenas, under låsning och fasthàllande av antennen 72 pà plats när antennen införs helt. Lâsflänsen 70 skulle kunna konstrueras på olika sätt beroende på slaget avi antennuttag. Hylsan 34 tillåter antennen att vrida sig i uttaget. Denna antenntyp benämns ofta vridantenn. När antennen är införd i uttaget, såsom visas i figurerna F och G, kommer det centrala kontaktelementet 76 att kopplas till signalkontaktelementet 52.The antenna 72 has a corresponding locking flange recess portion 80 at a suitable location on the antenna connector 74. The protruding portion 70 and the recessed portion 80 will join, locking and holding the antenna 72 in place when the antenna is fully inserted. The locking flange 70 could be constructed in different ways depending on the type of antenna socket. The sleeve 34 allows the antenna to rotate in the socket. This type of antenna is often called a rotating antenna. When the antenna is inserted into the socket, as shown in Figures F and G, the central contact element 76 will be connected to the signal contact element 52.

Fig. 6 är en vy uppifrån av en schematisk elektronisk anordning 90 försedd med en tunn ramkonstruktion enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, uppvisande en antenn 72 fästad vid den men med ett borttaget topplock.Fig. 6 is a top view of a schematic electronic device 90 provided with a thin frame structure according to an embodiment of the present invention, having an antenna 72 attached to it but with a top cap removed.

Fig. 7 är en vy framifrån av samma anordning 90 visande vissa dolda detaljer såsom PCB-elementet och de elektroniska komponenterna med streckade linjer. Nämnda elektroniska anordning kommer hädanefter att benämnas kort.Fig. 7 is a front view of the same device 90 showing certain hidden details such as the PCB element and the electronic components with dashed lines. Said electronic device will hereinafter be referred to briefly.

Ett PC-kort utgör ett exempel på en sådan konstruktion. Det visade kortet är rektangulärt med en införingssida och en motstàende framsida (jfr. fig. 1). Ett antennuttag 34 är lätt åtkomligt på framsidan. När antennen 72 monteras i antennuttaget 34 är kortet klart för sändning av en radiosignal från en intern källa. På liknande sätt är kortet lämpat att mottaga en radiosignal från en extern radiokälla. Ett kopplingselement 82 är fast fästat på införingssidan 22b för koppling av kretsarna och a" komponenterna 88 som är monterade på ett PCB-element 84 inuti kortet till en annan elektronisk anordning såsom en PC.A PC card is an example of such a construction. The card shown is rectangular with an insertion side and an opposite front side (cf. Fig. 1). An antenna socket 34 is easily accessible at the front. When the antenna 72 is mounted in the antenna socket 34, the card is ready to transmit a radio signal from an internal source. Similarly, the card is adapted to receive a radio signal from an external radio source. A connector 82 is securely attached to the insertion side 22b for coupling the circuits and a "components 88 mounted on a PCB member 84 within the board to another electronic device such as a PC.

Signalkontaktelementet 52 och jordningskontaktelementen 54, som står ut från antennkontaktdonet 30 står i lödningsfri kontakt med kontaktdynorna 86 på PCB-elementet 84.The signal contact element 52 and the ground contact elements 54 projecting from the antenna connector 30 are in solder-free contact with the contact pads 86 on the PCB element 84.

Vridantennen kan vridas fritt runt sin kontaktaxel. En kraft som verkar på antennen 72 kommer att överföras till ramstödkonstruktionen. PCB-elementet kommer ej att utsättas för någon kraft och det kommer ej att finnas någon risk för skada pà PCB-elementet som resultat av en sådan kraft.The rotating antenna can be rotated freely around its contact axis. A force acting on the antenna 72 will be transmitted to the frame support structure. The PCB element will not be subjected to any force and there will be no risk of damage to the PCB element as a result of such a force.

Uppfinningen skulle kunna användas i olika elektroniska anordningar, såsom mobilradiokommunikationsterminaler, utrustade med en stödjande ramkonstruktion och en antenn.The invention could be used in various electronic devices, such as mobile radio communication terminals, equipped with a supporting frame structure and an antenna.

Claims

10 Ü 20 25 30 0 3 l l 0 6G: \ P \ 2 8 7 4 E r i c s s owbïP \ 03â1§t <2; kontaktd0n \ P2874003 2_03 1 106_Kraven_slutföreläggande_till PRV.doc ax '“i PATENTKRÄV

An antenna device for an electrical device (30) which carries a circuit board, comprising an antenna connector and a thin (12), is arranged in a housing of the electrical device, frame support structure as characterized in that (30) (32) having at least one snap-lock device (36) The antenna connector comprises a socket for mounting (14) wherein electrical contact of the antenna connector in an antenna connector recess (12) is established between the antenna connector and the circuit board. at the frame support structure

The antenna device of claim 1, wherein comprises a flexible spring arm (44). the snap-lock device (36) (40), an arm flange (42) and arm recess

An antenna device according to any one of claims 1 or 2, wherein the antenna connector (30) also comprises an antenna socket (34) and a signal contact element (52) integrated in the socket housing (32).

An antenna device according to claim 3, wherein (34) is configured to be connected is an electrically conductive sleeve (34), (74). the antenna socket as to an antenna connector whereby one (34).

Antenna device according to claim 4, rotating antenna (72) is releasably attached to the sleeve

An antenna device according to claim 5, wherein at least a part (60) of the antenna socket (34) contacts the socket housing (32) and this mounting part and secures the antenna socket to the socket housing (32). outer area is in direct (60) holds O 3 1 1 O 6G: \ P \ 2 8 7 4 E r i c s s on i 2_ k taktdon \ P28740032_03l l06_Kraven_slutföreläggande_tíll PRV.doc EK * MB 2? ... / Ö

Antenna device according to Claim 3, characterized in that the signal contact element (52) is pressed only against a pad (86) on a circuit board element (84).