DE102020001696A1 - DIVE COMPUTER WITH COUPLED ANTENNA AND WATER CONTACT ARRANGEMENT - Google Patents
DIVE COMPUTER WITH COUPLED ANTENNA AND WATER CONTACT ARRANGEMENT Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wasserkontakt-Erfassungsanordnung zum Erfassen eines Unterwasserzustands in einer Vorrichtung und die Verwendung einer solchen Anordnung in Tauchcomputern. Die Anordnung umfasst ein Vorrichtungsgehäuse; eine am Gehäuse angebrachte Drucktasterkomponente, wobei die Komponente ein Tasterteil und ein hohles Führungsteil umfasst; wobei der Tasterteil aus einem Berührungsflächenabschnitt und einem Bolzenabschnitt besteht, wobei der Bolzenabschnitt so angeordnet ist, dass er innerhalb des hohlen Führungsteils gleitet, wenn der Tasterteil von einem Benutzer in Eingriff gebracht wird, und wobei das Führungsteil zumindest teilweise leitfähig ist und beim Eintauchen der Vorrichtung Wasser ausgesetzt werden kann; eine Clip-Unterlegscheibe, die vom Führungsteil aufgenommen wird, um sich an einem leitfähigen Abschnitt des Führungsteils zu verriegeln; wobei die Clip-Unterlegscheibe mit einem Verbinderelement versehen ist, das sich über einen Abstand von der Unterlegscheibe erstreckt, um eine elektrische Verbindung zu einem Kontaktbolzen in der Vorrichtung herzustellen.The invention relates to a water contact detection arrangement for detecting an underwater condition in a device and the use of such an arrangement in dive computers. The arrangement includes a device housing; a push button component attached to the housing, the component including a button portion and a hollow guide portion; wherein the button portion consists of a contact surface portion and a bolt portion, wherein the bolt portion is arranged to slide within the hollow guide portion when the button portion is engaged by a user, and wherein the guide portion is at least partially conductive and upon immersion of the device Can be exposed to water; a clip washer received by the guide member to lock onto a conductive portion of the guide member; wherein the clip washer is provided with a connector element extending a distance from the washer for electrical connection to a contact stud in the device.
Description
Hintergrundbackground
Technologisches GebietTechnological area
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen wie drahtlose oder tragbare Funkvorrichtungen und auf Verfahren zu deren Verwendung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Tauchcomputer und Wasserkontakt-Erfassungsanordnungen für dieselben.The present disclosure relates generally to electronic devices, such as wireless or handheld radios, and methods of using them. In particular, the present invention relates to dive computers and water contact sensing assemblies therefor.
Beschreibung der verwandten TechnologieDescription of the technology used
Antennen werden üblicherweise in den meisten modernen Funkvorrichtungen verwendet, z. B. in mobilen Computern, tragbaren Navigationsvorrichtungen, Mobiltelefonen, Smartphones, persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) oder anderen persönlichen Kommunikationsvorrichtungen (Personal Communication Devices, PCD). Typischerweise umfassen diese Antennen ein planares Strahlungselement mit einer Masseebene, die im Allgemeinen parallel zum planaren Strahlungselement angeordnet ist. Das planare Strahlungselement und die Masseebene sind typischerweise über einen Kurzschlussleiter miteinander verbunden, um die gewünschte Impedanzanpassung für die Antenne zu erreichen. Die Struktur ist so konfiguriert, dass sie bei der gewünschten Betriebsfrequenz als Resonator fungiert. In der Regel befinden sich diese internen Antennen auf einer Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) der Funkvorrichtung in einem Kunststoffgehäuse, das die Ausbreitung von Hochfrequenzwellen zu und von der (den) Antenne(n) ermöglicht.Antennas are commonly used in most modern radio equipment, e.g. In mobile computers, portable navigation devices, cell phones, smartphones, personal digital assistants (PDAs) or other personal communication devices (PCD). Typically these antennas comprise a planar radiating element with a ground plane which is arranged generally parallel to the planar radiating element. The planar radiation element and the ground plane are typically connected to one another via a short-circuit conductor in order to achieve the desired impedance matching for the antenna. The structure is configured to act as a resonator at the desired operating frequency. Typically, these internal antennas are located on a printed circuit board (PCB) of the radio device in a plastic housing that allows radio frequency waves to propagate to and from the antenna (s).
In jüngerer Zeit war es wünschenswert, dass diese Funkvorrichtungen einen Metallkörper oder eine äußere metallische Oberfläche aufweisen. Ein Metallgehäuse oder eine äußere Metalloberfläche kann aus einer Reihe von Gründen verwendet werden, z. B. um ästhetische Vorteile zu erzielen, wie um ein ansprechendes Erscheinungsbild der darunter liegenden Funkvorrichtung zu erzielen. Die Verwendung eines Metallgehäuses stellt die Implementierung von Hochfrequenzantennen jedoch vor neue Herausforderungen. Typische Antennenlösungen nach dem Stand der Technik sind häufig nicht für die Verwendung mit Metallgehäusen und/oder externen Metalloberflächen geeignet. Dies liegt an der Tatsache, dass das Metallgehäuse und/oder die äußere Metalloberfläche der Funkvorrichtung als HF-Abschirmung fungieren, die die Antennenleistung beeinträchtigt, insbesondere wenn die Antenne in mehreren Frequenzbändern arbeiten muss.Recently, it has been desirable that these radio devices have a metal body or an outer metal surface. A metal housing or outer metal surface can be used for a number of reasons, e.g. B. to achieve aesthetic advantages, such as to achieve an attractive appearance of the underlying radio device. However, the use of a metal housing poses new challenges for the implementation of radio frequency antennas. Typical prior art antenna solutions are often not suitable for use with metal housings and / or external metal surfaces. This is due to the fact that the metal housing and / or the outer metal surface of the radio device act as an RF shield which affects antenna performance, especially when the antenna has to operate in multiple frequency bands.
Bei Tauchcomputern besteht normalerweise mindestens ein Teil des Körpers aus einem nicht leitfähigen Polymermaterial. Um einen Unterwasserzustand in solchen Vorrichtungen zu erkennen, muss ein Wasserkontakt bereitgestellt werden. Diese bestehen normalerweise aus einigen Öffnungen im Körper, durch die Wasser in leitfähige Oberflächen gelangen kann, die mit einem Wassererfassungssschaltung im Gehäuse verbunden sind. Strom, der zwischen solchen leitfähigen Oberflächen durch das Wasser fließt, wird erfasst, und es kann ein Unterwasserzustand der Vorrichtung festgestellt werden. Die Vorrichtung kann dann entsprechend konfiguriert werden, z. B. in einen Tauchzustand versetzt werden. Der Tauchcomputer kann auch Informationen von anderen Sensoren, wie z. B. einem Drucksensor, sammeln, wenn er die richtige Vorgehensweise in einer Unterwassersituation ermittelt.In dive computers, at least part of the body is usually made of a non-conductive polymer material. In order to detect an underwater condition in such devices, water contact must be provided. These usually consist of a few openings in the body that allow water to enter conductive surfaces that are connected to a water detection circuit in the case. Current flowing through the water between such conductive surfaces is detected and an underwater condition of the device can be determined. The device can then be configured accordingly, e.g. B. be placed in a diving state. The dive computer can also receive information from other sensors, such as B. a pressure sensor, collect when it determines the correct course of action in an underwater situation.
Das Einrichten von Öffnungen oder Löchern im Gehäuse eines Tauchcomputers muss jedoch so weit wie möglich vermieden werden. Jedes Loch muss sorgfältig entworfen und abgedichtet werden, damit auch unter Bedingungen mit hohem Wasserdruck kein Wasser in das System eindringen kann.However, creating openings or holes in the housing of a dive computer must be avoided as much as possible. Each hole must be carefully designed and sealed to prevent water from entering the system, even under conditions of high water pressure.
Dementsprechend besteht ein ausgeprägter Bedarf nach einer Wassererfassungslösung zur Verwendung beispielsweise mit einer Tauchcomputervorrichtung, die weniger oder keine zusätzlichen Öffnungen oder Löcher im Körper benötigt.Accordingly, there is a strong need for a water sensing solution for use with, for example, a dive computing device that requires fewer or no additional openings or holes in the body.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Offenbarung erfüllt die vorstehenden Anforderungen, indem eine Wasserkontakt-Erfassungsanordnung bereitgestellt wird, die dafür ausgelegt ist, einen Unterwasserzustand zur Verwendung in einem Metall- oder Kunststoffgehäuse zu erfassen.The present disclosure fulfills the above needs by providing a water contact sensing arrangement that is configured to sense an underwater condition for use in a metal or plastic housing.
In einem ersten Aspekt ist eine Wasserkontakt-Erfassungsanordnung zum Erfassen eines Unterwasserzustands in einer Vorrichtung vorgesehen. Die Anordnung umfasst Folgendes:
- - ein Vorrichtungsgehäuse;
- - eine am Gehäuse angebrachte Drucktastenkomponente, wobei die Komponente ein Tastenteil und ein hohles Führungsteil umfasst; wobei der Tastenteil aus einem Berührungsflächenabschnitt und einem Bolzenabschnitt besteht, wobei der Bolzenabschnitt so angeordnet ist, dass er innerhalb des hohlen Führungsteils gleitet, wenn der Tastenteil von einem Benutzer in Eingriff gebracht wird, und wobei das Führungsteil zumindest teilweise leitfähig ist und beim Eintauchen der Vorrichtung Wasser ausgesetzt werden kann;
- - eine Clip-Unterlegscheibe, die vom Führungsteil aufgenommen wird, um sich an einem leitfähigen Abschnitt des Führungsteils zu verriegeln;
- - wobei die Clip-Unterlegscheibe mit einem Verbinderelement versehen ist, das sich über einen Abstand von der Unterlegscheibe erstreckt, um eine elektrische Verbindung zu einem Kontaktbolzen in der Vorrichtung herzustellen.
- - a device housing;
- a push button component attached to the housing, the component including a button portion and a hollow guide portion; wherein the key portion consists of a touch surface portion and a bolt portion, wherein the bolt portion is arranged to slide within the hollow guide part when the key part is engaged by a user, and wherein the guide part is at least partially conductive and when the device is immersed Can be exposed to water;
- a clip washer that is received by the guide member to lock onto a conductive portion of the guide member;
- - wherein the clip washer is provided with a connector element extending a distance from the washer for electrical connection to a contact stud in the device.
In einigen Ausführungsformen ist das Verbinderelement in die Clip-Unterlegscheibe integriert und erstreckt sich von derselben wie eine flexible Zunge.In some embodiments, the connector element is integrated with the clip washer and extends therefrom like a flexible tongue.
In einigen Ausführungsformen ist die Clip-Unterlegscheibe mittels scharfer Innenkanten des Clips, die beim Zusammenbau in das Material des Führungsteils schneiden, am Führungsteil verriegelt. In anderen Ausführungsformen kann die Clip-Unterlegscheibe mittels Innenkanten der Clip-Verriegelung mit einer Federkraft in einer Nut des Führungsteilmaterials am Führungsteil verriegelt sein.In some embodiments, the clip washer is locked to the guide part by means of sharp inside edges of the clip that cut into the material of the guide member when assembled. In other embodiments, the clip washer can be locked by means of inner edges of the clip lock with a spring force in a groove of the guide part material on the guide part.
In einigen Ausführungsformen stellt das Verbinderelement eine elektrische Verbindung zu einem Kontaktbolzen einer Wasserkontakt-Erfassungsschaltung bereit, die dafür ausgelegt ist, einen Unterwasserzustand der Vorrichtung zu erfassen.In some embodiments, the connector element provides an electrical connection to a contact post of a water contact sensing circuit configured to sense an underwater condition of the device.
In einigen Ausführungsformen befindet sich das Vorrichtungsgehäuse an der Öffnung, die mit der Drucktastenkomponente verbunden ist, die mit Nuten versehen ist, die Wasser zu einer Wasserkontaktfläche des Führungsteils spülen.In some embodiments, the device housing is located at the opening associated with the push button component that is grooved that flush water to a water contact surface of the guide member.
In einigen Ausführungsformen kann die Clip-Unterlegscheibe von dem Vorrichtungsgehäuse an einem Punkt getragen werden, der verhindert, dass sie sich um das Führungsteil dreht.In some embodiments, the clip washer can be carried by the device housing at a point that prevents it from rotating about the guide member.
Die Erfindung betrifft auch den Aspekt der Verwendung der erfindungsgemäßen Wasserkontakt-Erfassungsanordnung in einem Tauchcomputer.The invention also relates to the aspect of using the water contact detection arrangement according to the invention in a dive computer.
Weitere Merkmale der vorliegenden Offenbarung, ihre Beschaffenheit und verschiedene Vorteile werden aus den beigefügten Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher.Other features of the present disclosure, its nature, and various advantages will become more apparent from the accompanying drawings and the following detailed description.
FigurenlisteFigure list
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher, wobei:
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1 ein schematisches Diagramm ist, das die Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung detailliert beschreibt; -
2A eine perspektivische Ansicht der Unterseite einer Ausführungsform der gekoppelten Antennenvorrichtung einer Funkvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; -
2B eine Perspektive der gekoppelten Antennenvorrichtung von2A ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist; -
2C eine Explosionsansicht der gekoppelten Antennenvorrichtung der2A-2B ist, die verschiedene Komponenten der gekoppelten Antennenvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung detailliert; -
3 eine Ausführungsform einer gekoppelten Antennenvorrichtung zeigt; -
4 und4a Ausführungsformen einer gekoppelten Antennenvorrichtung zeigen, -
5 eine schematische Darstellung eines tragbaren Tauchcomputers zeigt, der in mindestens einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann; -
6 eine Drucktasterkonstruktion zeigt, die zumindest in einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann, -
7 eine Clip-Unterlegscheibe zeigt, die in mindestens einigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet werden kann, und -
8 einige wesentliche Teile einer erfindungsgemäßen Wasserkontakt-Erfassungsanordnung zeigt.
-
1 Fig. 3 is a schematic diagram detailing the antenna device according to an embodiment of the disclosure; -
2A Figure 4 is a perspective view of the bottom of one embodiment of the coupled antenna device of a radio device in accordance with the principles of the present disclosure; -
2 B a perspective of the coupled antenna device of FIG2A configured in accordance with an embodiment of the present disclosure; -
2C an exploded view of the coupled antenna device of FIG2A-2B Fig. 4 detailing various components of the coupled antenna device according to the principles of the present disclosure; -
3 Figure 3 shows an embodiment of a coupled antenna device; -
4th and4a Show embodiments of a coupled antenna device, -
5 Figure 12 is a schematic diagram of a portable dive computer that may be used in at least some embodiments of the invention; -
6th shows a push button construction that can be used in at least some embodiments of the invention, -
7th shows a clip washer that can be used in at least some embodiments of the inventive arrangement, and -
8th shows some essential parts of a water contact detection arrangement according to the invention.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDetailed description of the preferred embodiment
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen sich gleiche Ziffern durchgehend auf gleiche Teile beziehen.Reference is now made to the drawings in which like numerals refer to like parts throughout.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe „Antenne“ und „Antennenanordnung“ ohne Einschränkung auf jedes System, das ein einzelnes Element, mehrere Elemente oder eine oder mehrere Anordnungen von Elementen enthält, die ein oder mehrere Frequenzbänder elektromagnetischer Strahlung empfangen/senden und/oder ausbreiten. Die Strahlung kann von zahlreichen Arten sein, z. B. Mikrowellen-, Millimeterwellen-, Hochfrequenz-, digital modulierte, analoge, analog/digital codierte, digital codierte Millimeterwellenenergie oder dergleichen. Die Energie kann mithilfe von einer oder mehreren Repeater-Verbindungen von einem Ort zu einem anderen Ort übertragen werden, und ein oder mehrere Orte können mobil, stationär oder an einem Ort auf der Erde wie einer Basisstation befestigt sein.As used herein, the terms “antenna” and “antenna array” refer, without limitation, to any system that includes a single element, multiple elements, or one or more arrays of elements that receive / transmit and / or one or more frequency bands of electromagnetic radiation spread. The radiation can be of numerous types, e.g. B. microwave, millimeter wave, high frequency, digitally modulated, analog, analog / digital encoded, digitally encoded millimeter wave energy or the like. The energy can be transferred from one location to another using one or more repeater links, and one or more locations can be mobile, stationary, or fixed to a location on earth such as a base station.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe „Platte“ und „Substrat“ allgemein und ohne Einschränkung auf eine im Wesentlichen ebene oder gekrümmte Oberfläche oder Komponente, auf der andere Komponenten angeordnet werden können. Beispielsweise kann ein Substrat eine ein- oder mehrschichtige Leiterplatte (z. B. FR4), einen halbleitenden Chip oder Wafer oder sogar eine Oberfläche eines Gehäuses oder einer anderen Vorrichtungskomponente umfassen und kann im Wesentlichen starr oder alternativ zumindest etwas flexibel sein.As used herein, the terms “plate” and “substrate” refer generally, and without limitation, to a substantially planar or curved surface or component on which other components can be disposed. For example, a substrate may comprise a single or multilayer circuit board (e.g., FR4), a semiconducting chip or wafer, or even a surface of a housing or other device component, and may be substantially rigid or, alternatively, at least somewhat flexible.
Die Begriffe „Frequenzbereich“ und „Frequenzband“ beziehen sich ohne Einschränkung auf einen Frequenzbereich für die Kommunikation von Signalen. Solche Signale können gemäß einem oder mehreren Standards oder drahtlosen Luftschnittstellen übertragen werden.The terms "frequency range" and "frequency band" relate without restriction to a frequency range for the communication of signals. Such signals can be transmitted according to one or more standards or wireless air interfaces.
Wie hierin verwendet, umfassen die Begriffe „tragbare Vorrichtung“, „mobile Vorrichtung“, „Client-Vorrichtung“ und „Computervorrichtung“, ohne darauf beschränkt zu sein, Personal Computer (PCs) und Minicomputer, ob Desktop, Laptop oder andere Arten, Set-Top-Boxen, persönliche digitale Assistenten (PDAs), Handheld-Computer, persönliche Kommunikatoren, Tablet-Computer, tragbare Navigationshilfen, mit J2ME ausgestattete Vorrichtungen, Mobiltelefone, Smartphones, Tablet-Computer, integrierte Kommunikations- oder Unterhaltungsvorrichtungen, tragbare Navigationsvorrichtungen oder buchstäblich jede andere Vorrichtung, die Daten verarbeiten kann.As used herein, the terms “portable device,” “mobile device,” “client device,” and “computing device” include, but are not limited to, personal computers (PCs) and minicomputers, whether desktop, laptop, or other types, set -Top boxes, personal digital assistants (PDAs), handheld computers, personal communicators, tablets, portable navigational aids, J2ME-equipped devices, cell phones, smartphones, tablet computers, integrated communication or entertainment devices, portable navigational devices, or literally any other device that can process data.
Darüber hinaus beziehen sich die Begriffe „Strahler“, „Strahlungsebene“ und „Strahlungselement“, wie hierin verwendet, ohne Einschränkung auf ein Element, das als Teil eines Systems fungieren kann, das hochfrequente elektromagnetische Strahlung empfängt und/oder sendet; z. B. eine Antenne. Daher kann ein beispielhafter Strahler elektromagnetische Strahlung empfangen, elektromagnetische Strahlung senden oder beides.In addition, the terms “radiator”, “radiation plane” and “radiating element” as used herein refer, without limitation, to an element that can function as part of a system that receives and / or transmits high frequency electromagnetic radiation; z. B. an antenna. Therefore, an exemplary radiator can receive electromagnetic radiation, transmit electromagnetic radiation, or both.
Die Begriffe „Einspeisung“ und „HF-Einspeisung“ beziehen sich ohne Einschränkung auf Energieleiter und Kopplungselemente, die Energie übertragen, Impedanz transformieren, Leistungseigenschaften verbessern können und die Impedanzeigenschaften zwischen eingehenden/ausgehenden HF-Energiesignalen an die eines oder mehrerer Verbinderelemente, z. B. eines Strahlers, anpassen können.The terms “feed” and “HF feed” relate without restriction to energy conductors and coupling elements that transmit energy, transform impedance, improve performance characteristics and improve the impedance characteristics between incoming / outgoing HF energy signals to one or more connector elements, e.g. B. a spotlight can adjust.
Wie hierin verwendet, bezeichnen die Begriffe „oben“, „unten“, „Seite“, „hinauf”, „hinab“, „links“, „rechts“ und dergleichen lediglich eine relative Position oder Geometrie einer Komponente zu einer anderen und bedeuten in keiner Weise einen absoluten Bezugsrahmen oder eine erforderliche Orientierung. Beispielsweise kann sich ein „oberer“ Abschnitt einer Komponente tatsächlich unter einem „unteren“ Abschnitt befinden, wenn die Komponente an einer anderen Vorrichtung (z. B. an der Unterseite einer Leiterplatte) montiert ist.As used herein, the terms “up”, “down”, “side”, “up”, “down”, “left”, “right” and the like merely refer to and mean a relative position or geometry of one component to another in no way an absolute frame of reference or a required orientation. For example, a “top” section of a component may actually be below a “bottom” section when the component is mounted on another device (e.g., the bottom of a circuit board).
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „drahtlos“ jede drahtlose Signal-, Daten-, Kommunikations- oder andere Schnittstelle, einschließlich ohne Einschränkung Wi-Fi, Bluetooth, 3G (z. B. 3GPP, 3GPP2 und UMTS), HSDPA/HSUPA, TDMA, CDMA (z. B. IS-95A, WCDMA usw.), FHSS, DSSS, GSM, PAN/802.15, WiMAX (802.16), 802.20, Schmalband/FDMA, OFDM, PCS/DCS, Langzeitentwicklung (Long Term Evolution, LTE) oder LTE-Advanced (LTE-A), analogen Mobilfunk, CDPD, Satellitensysteme wie GPS und GLONASS und Millimeterwellen- oder Mikrowellensysteme.As used herein, the term "wireless" means any wireless signal, data, communication or other interface, including without limitation Wi-Fi, Bluetooth, 3G (e.g. 3GPP, 3GPP2 and UMTS), HSDPA / HSUPA, TDMA, CDMA (e.g. IS-95A, WCDMA etc.), FHSS, DSSS, GSM, PAN / 802.15, WiMAX (802.16), 802.20, narrowband / FDMA, OFDM, PCS / DCS, long-term evolution, LTE) or LTE-Advanced (LTE-A), analog cellular radio, CDPD, satellite systems such as GPS and GLONASS and millimeter wave or microwave systems.
Überblickoverview
In einem hervorstechenden Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung verbesserte Antennenvorrichtungen und Verfahren zur Verwendung und Abstimmung bereit. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Lösung der vorliegenden Offenbarung besonders für metallummantelte Anwendungen mit kleinem Formfaktor geeignet, die drahtlose Satellitenverbindungen (z. B. GPS) verwenden, und verwendet ein elektromagnetisches (z. B. kapazitives, in einer Ausführungsform) Einspeisungsverfahren, das ein oder mehrere separate Einspeisungselemente umfasst, die nicht galvanisch mit einem Strahlungselement der Antenne verbunden sind. Darüber hinaus bieten bestimmte Implementierungen der Antennenvorrichtung die Möglichkeit, mehr als ein Betriebsband für die Antenne zu übertragen.In a salient aspect, the present disclosure provides improved antenna devices and methods of use and tuning. In an exemplary embodiment, the solution of the present disclosure is particularly suitable for small form factor metal-clad applications that use wireless satellite links (e.g., GPS) and employs an electromagnetic (e.g., capacitive, in one embodiment) injection method that includes a or comprises several separate feed elements which are not galvanically connected to a radiating element of the antenna. In addition, certain implementations of the antenna device offer the possibility of transmitting more than one operating band for the antenna.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen Detaillierte Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen und Varianten der Vorrichtung und der Verfahren der Offenbarung werden nun bereitgestellt. Während die verschiedenen Vorrichtungen und Methoden hauptsächlich im Zusammenhang mit tragbaren Funkvorrichtungen wie Armbanduhren diskutiert werden, sind die hier diskutierten Vorrichtungen und Methoden nicht dahingehend eingeschränkt. Tatsächlich sind viele der hier beschriebenen Vorrichtungen und Methoden in einer beliebigen Anzahl von Vorrichtungen nützlich, einschließlich sowohl mobiler als auch stationärer Vorrichtungen, die von den hier beschriebenen gekoppelten Antennenvorrichtungen und -methoden profitieren können.Detailed Description of Exemplary Embodiments Detailed descriptions of the various embodiments and variants of the apparatus and methods of the disclosure are now provided. While the various devices and methods are discussed primarily in the context of portable radio devices such as wristwatches, the devices and methods discussed herein are not limited thereto. Indeed, many of the devices and methods described herein are useful in any number of devices, including both mobile and stationary devices, that can benefit from the coupled antenna devices and methods described herein.
Während die Ausführungsformen der gekoppelten Antennenvorrichtung von
Beispielhafte AntennenvorrichtungExemplary antenna device
Unter Bezugnahme auf
Wie in
Darüber hinaus versteht es sich, dass der Erdungspunkt auf Wunsch beseitigt werden kann, beispielsweise durch Platzieren eines Nebenschlussinduktors auf der Zuleitung. Die Platzierung des Einspeisungspunkts
Zum Beispiel werden in der beispielhaften Darstellung die Einspeisungs- und Grundlinienplatzierungen so gewählt, dass die RCHP-Verstärkung dominiert und die LHCP-Verstärkung unterdrückt wird (um die Empfindlichkeit gegenüber zirkular polarisierten GPS-Signalen zu verbessern). Wenn jedoch die Platzierungen der Einspeisungs- und der Erdungsleitung umgekehrt würden, würde die „Händigkeit“ der Antennenvorrichtung
Dementsprechend sieht die vorliegende Offenbarung, obwohl dies nicht dargestellt ist, Folgendes vor: (i) tragbare oder andere Vorrichtungen mit sowohl RHCP-dominanten als auch LHCP-dominanten Antennen, die im Wesentlichen unabhängig voneinander arbeiten können, und (ii) Varianten, bei denen der Empfänger abhängig von der Polarisation der empfangenen Signale zwischen den beiden wechseln kann.Accordingly, although not shown, the present disclosure contemplates: (i) portable or other devices having both RHCP-dominant and LHCP-dominant antennas that can operate substantially independently of one another; and (ii) variations in which the receiver can switch between the two depending on the polarization of the received signals.
Die gekoppelte Antennenvorrichtung
Fachleute werden angesichts der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass die obigen Abmessungen einer bestimmten Ausführungsform einer Antenne/Vorrichtung entsprechen, und basierend auf einer spezifischen Implementierung konfiguriert sind und daher lediglich die umfassenderen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Die Abstände
Konfigurationen der tragbaren FunkvorrichtungConfigurations of the portable radio device
Unter Bezugnahme auf
Jüngste Fortschritte bei den Herstellungsverfahren für LDS-Antennen haben den Bau von Antennen direkt auf einer ansonsten nicht leitfähigen Oberfläche ermöglicht (z. B. auf thermoplastischem Material, das mit einem Metalladditiv dotiert ist). Das dotierte Metalladditiv wird anschließend mittels eines Lasers aktiviert. LDS ermöglicht den Aufbau von Antennen auf komplexeren dreidimensionalen (3D) Geometrien. Zum Beispiel wird in verschiedenen typischen Smartphones, Armbanduhren und anderen Anwendungen für mobile Vorrichtungen das zugrunde liegende Vorrichtungsgehäuse und/oder andere Antennenkomponenten, auf denen die Antenne angeordnet werden kann, unter Verwendung eines LDS-Polymers mittels Standardspritzgussverfahren hergestellt. Mit einem Laser werden dann Bereiche des (thermoplastischen) Materials aktiviert, die anschließend plattiert werden. Typischerweise wird dann ein elektrolytisches Kupferbad gefolgt von aufeinanderfolgenden Additivschichten wie Nickel oder Gold hinzugefügt, um den Aufbau der Antenne zu vervollständigen.Recent advances in LDS antenna manufacturing processes have made it possible to build antennas directly on an otherwise non-conductive surface (e.g., thermoplastic material doped with a metal additive). The doped metal additive is then activated by means of a laser. LDS enables antennas to be built on more complex three-dimensional (3D) geometries. For example, in various typical smartphones, watches, and other mobile device applications, the underlying device housing and / or other antenna components on which the antenna may be placed are manufactured using an LDS polymer using standard injection molding techniques. A laser is then used to activate areas of the (thermoplastic) material, which are then plated. Typically, an electrolytic copper bath followed by successive layers of additive such as nickel or gold is then added to complete the structure of the antenna.
Zusätzlich können Tampondruck, leitfähiger Tintendruck, FPC, Blech, PCB-Verfahren in Übereinstimmung mit der Offenbarung verwendet werden. Es versteht sich, dass verschiedene Merkmale der vorliegenden Offenbarung vorteilhafterweise nicht an eine bestimmte Herstellungstechnologie gebunden sind und daher mit einer beliebigen Anzahl der vorgenannten weit verbreitet verwendet werden können. Während einige Technologien von Natur aus Einschränkungen hinsichtlich der Herstellung von beispielsweise 3D-geformten Strahlern und der Einstellung von Lücken zwischen Elementen aufweisen, kann die erfindungsgemäße Antennenstruktur unter Verwendung jeder Art von leitfähigen Materialien und Prozessen gebildet werden.In addition, pad printing, conductive ink printing, FPC, sheet metal, PCB processes can be used in accordance with the disclosure. It will be understood that various features of the present disclosure are advantageously not tied to a particular manufacturing technology and therefore can be widely used with any number of the foregoing. While some technologies have inherent limitations in manufacturing, for example, 3-D shaped radiators and adjusting gaps between elements, the antenna structure of the present invention can be formed using any type of conductive materials and processes.
Während die Verwendung von LDS beispielhaft ist, können jedoch andere Implementierungen verwendet werden, um die gekoppelte Antennenvorrichtung herzustellen, beispielsweise über die Verwendung einer flexiblen Leiterplatte (PCB), eines Blechs, gedruckter Strahler usw., wie oben angegeben. Die verschiedenen obigen Entwurfsüberlegungen können jedoch im Einklang mit beispielsweise der Beibehaltung eines gewünschten kleinen Formfaktors und/oder anderer Entwurfsanforderungen und - attribute gewählt werden. Beispielsweise werden in einer Variante die in
Die in
Unter Bezugnahme auf die 2A - 2C ist eine Ausführungsform einer gekoppelten Antennenvorrichtung
Zusätzlich ist in einer beispielhaften Ausführungsform ein mittleres Ringstrahlerelement
Während die vorgenannten Ausführungsformen im Allgemeinen eine einzelne gekoppelte Antennenvorrichtung umfassen, die in einem Host-Vorrichtungsgehäuse angeordnet ist, wird auch darauf hingewiesen, dass in einigen Ausführungsformen zusätzliche Antennenelemente zusätzlich zu beispielsweise der beispielhaften gekoppelten Antennenvorrichtung
Die gekoppelte Antennenvorrichtung
Darüber hinaus kann das Axialverhältnis (Axial Ratio, AR) der Antennenvorrichtung der vorliegenden Offenbarung beeinflusst werden, wenn die Antenneneinspeisungsimpedanz in Verbindung mit der Belastung des Benutzerkörpergewebes eingestellt wird (siehe vorherige Erörterung der Impedanzabstimmung basierend auf Erdungs- und Einspeisungsspurpositionen). Das Axialverhältnis (AR) ist ein wichtiger Parameter zur Definition der Leistung von zirkular polarisierten Antennen; ein optimales Axialverhältnis ist eins (1), was einem Zustand entspricht, in dem die Amplitude eines rotierenden Signals in allen Phasen gleich ist. Eine vollständig linear polarisierte Antenne hätte ein unendliches axiales Verhältnis, was bedeutet, dass ihre Signalamplitude auf Null reduziert wird, wenn die Phase um 90 Grad gedreht wird. Wenn mit einer vollständig linear polarisierten Antenne ein optimales zirkular polarisiertes Signal empfangen wird, tritt ein Signalverlust von 3 dB aufgrund einer Polarisationsfehlanpassung auf. Mit anderen Worten gehen 50% des einfallenden Signals verloren. In der Praxis ist es aufgrund von Asymmetrien bei mechanischen Konstruktionen usw. sehr schwierig, eine optimale Zirkularpolarisation (AR = 1) zu erreichen. Herkömmlich verwendete keramische GPS-Patchantennen haben normalerweise ein axiales Verhältnis von 1 bis 3 dB, wenn sie in tatsächlichen Implementierungen verwendet werden. Dies gilt als „Industriestandard“ und weist ein ausreichendes Leistungsniveau auf.In addition, the Axial Ratio (AR) of the antenna device of the present disclosure can be affected when adjusting the antenna feed impedance in conjunction with the stress on the user body tissue (see previous discussion of impedance matching based on ground and feed trace positions). The axial ratio (AR) is an important parameter in defining the performance of circularly polarized antennas; an optimal axial ratio is one (1), which corresponds to a state in which the amplitude of a rotating signal is the same in all phases. A fully linearly polarized antenna would have an infinite axial ratio, which means that its signal amplitude is reduced to zero when the phase is rotated 90 degrees. When an optimal circularly polarized signal is received with a fully linearly polarized antenna, there will be a signal loss of 3 dB due to polarization mismatch. In other words, 50% of the incoming signal is lost. In practice, it is very difficult to achieve optimal circular polarization (AR = 1) due to asymmetries in mechanical constructions etc. Commonly used ceramic GPS patch antennas typically have an axial ratio of 1 to 3 dB when used in actual implementations. This is considered an "industry standard" and shows a sufficient level of performance.
Weiterhin versteht es sich auch, dass die Vorrichtung
In dem Beispiel von
Bei seiner Resonanzfrequenz bildet der LC-Schaltkreis
In dem Beispiel von
Gemäß bestimmten Beispielen kann ein fester oder variabler Kondensator C oder ein oder mehrere schaltbare Kondensatoren
Eine Lünette, beispielsweise für eine am Handgelenk tragbare elektronische Vorrichtung, kann eine innere und eine äußere Oberfläche aufweisen. Die gesamte oder ein Abschnitt der Außenfläche der Lünette kann ein äußeres Strahlerelement sein. Darüber hinaus können ein oder mehrere zusätzliche Strahlerelemente von der Innenfläche der Lünette angeordnet, untergebracht und/oder getragen werden. Nach bestimmten Beispielen sind eines oder mehrere der zusätzlichen Strahlerelemente elektrisch von der Innenfläche der Lünette isoliert, aber mechanisch mit dieser verbunden.A bezel, for example for an electronic device that can be worn on the wrist, can have an inner and an outer surface. All or a portion of the outer surface of the bezel can be an external radiator element. In addition, one or more additional radiator elements can be arranged, housed and / or carried by the inner surface of the bezel. According to certain examples, one or more of the additional radiator elements are electrically isolated from the inner surface of the bezel, but are mechanically connected to it.
Wie oben beschrieben, kann eine gekoppelte Antennenvorrichtung eine Lünette umfassen, die ein äußeres Strahlerelement enthält. Das äußere Strahlerelement bildet einen Teil der Antennenstruktur. Das äußere Strahlerelement kann beispielsweise ein Abschnitt und/oder ein Sektor der Lünette sein. Das äußere Strahlerelement kann eine geschlossene Schleifenstruktur aufweisen und kann sogar die gesamte Lünette sein. In Beispielen, in denen die Lünette aus Metall besteht, kann das äußere Strahlerelement ein integraler Abschnitt der Lünette sein. Das äußere Strahlerelement kann auch ein separater Abschnitt der Lünette sein, der mit einem oder mehreren anderen Abschnitten kombiniert wird, um eine Lünette zu bilden.As described above, a coupled antenna device may include a bezel that includes an external radiator element. The outer radiator element forms part of the antenna structure. The outer radiator element can for example be a section and / or a sector of the bezel. The outer radiator element can have a closed loop structure and can even be the entire bezel. In examples where the bezel is made of metal, the outer radiator element can be an integral portion of the bezel. The outer radiator element can also be a separate section of the bezel that is combined with one or more other sections to form a bezel.
Zahlreiche Arten von elektronischen Vorrichtungen können eine hierin beschriebene gekoppelte Antennenvorrichtung umfassen. Ein Beispiel ist eine am Handgelenk tragbare elektronische Vorrichtung mit einem Außengehäuse, das einen oder mehrere Abschnitte enthält. Mindestens einer der Abschnitte des Gehäuses kann eine Lünette sein. Gemäß bestimmten Beispielen enthält das äußere Gehäuse der Vorrichtung eine Lünette gemäß einer der oben diskutierten Lünetten und einen Körper. Der Körper und/oder die Lünette können mehrere elektrische Komponenten enthalten. Ein äußerer Abschnitt der Lünette kann einen metallischen Abschnitt enthalten, der ein äußeres Strahlerelement ist oder als solches fungiert. Das äußere Strahlerelement kann im Allgemeinen nicht geerdet sein. Das äußere Strahlerelement kann jedoch beispielsweise durch einen Pogo-Stift mit einer TVS-Vorrichtung elektrisch gekoppelt sein, die im äußeren Gehäuse untergebracht ist, um zumindest einen Teil der Vielzahl interner elektrischer Komponenten vor großen Potentialen zu schützen, denen das äußere Strahlerelement dadurch ausgesetzt sein kann.Numerous types of electronic devices can include a coupled antenna device described herein. One example is a wrist-worn electronic device with an outer housing that contains one or more sections. At least one of the sections of the case can be a bezel. According to certain examples, the outer housing of the device includes a bezel according to any of the bezels discussed above and a body. The body and / or the bezel can contain multiple electrical components. An outer section of the bezel can contain a metallic section that is or functions as an external radiator element. The outer radiator element can generally not be earthed. The outer radiator element can, however, be electrically coupled, for example by a pogo pen, to a TVS device which is accommodated in the outer housing in order to protect at least a part of the plurality of internal electrical components from the high potentials to which the outer radiator element can thereby be exposed .
Darüber hinaus kann eine elektronische Vorrichtung gemäß bestimmten Beispielen mindestens eine Schraube enthalten. Die Schraube kann hauptsächlich dazu dienen, die Lünette mechanisch mit dem Gehäuse des Außengehäuses und/oder einem oder mehreren anderen Abschnitten der Vorrichtung zu verbinden. Die Schraube kann elektrisch leitfähig, z. B. metallisch, sein und daher in elektrischem Kontakt mit einem Abschnitt der Lünette und/oder des äußeren Strahlerelements sein. Somit kann die Schraube einen zusätzlichen leitfähigen Abschnitt des äußeren Strahlerelements bilden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Schraube mindestens einen Abschnitt der Lünette elektrisch erden. Außerdem können anstelle einer Schraube andere Verbindungsmittel neben einer Schraube verwendet werden, die jedoch ähnliche elektromechanische Eigenschaften aufweisen.In addition, according to certain examples, an electronic device may include at least one screw. The main purpose of the screw is to mechanically connect the bezel to the housing of the outer housing and / or to one or more other sections of the device. The screw can be electrically conductive, e.g. B. metallic, and therefore be in electrical contact with a portion of the bezel and / or the outer radiator element. The screw can thus form an additional conductive section of the outer radiator element. In certain embodiments, the screw can electrically ground at least a portion of the bezel. In addition, instead of a screw, other connecting means besides a screw can be used, but these have similar electromechanical properties.
Unter Bezugnahme auf
Ebenfalls enthalten ist eine Wasserkontakt-Erfassungsschaltung
Anstelle eines Drucktasters kann der Wasserkontakt in einem Navigationstaster oder durch eine beliebige Oberfläche oder Struktur im Gehäuse angeordnet sein, die mit Wasser in Kontakt steht, wenn der Tauchcomputer eingetaucht ist.Instead of a push button, the water contact can be arranged in a navigation button or by any surface or structure in the housing that is in contact with water when the dive computer is submerged.
Alternativ zur Erfassung eines Spannungsabfalls über dem Widerstand R kann eine Stromerfassung in der Wasserkontakt-Erfassungsschaltung unter Verwendung einer Stromversorgung erfolgen. Dies kann den Widerstand R überflüssig machen und die Erfassung kann durch eine Halbleiterschaltung erfolgen. Weitere Ausführungsformen können verschiedene Signalformen wie Gleichstrom, gepulsten Gleichstrom oder Wechselstrom (AC) umfassen.As an alternative to detecting a voltage drop across the resistor R, a current can be detected in the water contact detection circuit using a power supply. This can make the resistor R unnecessary and the detection can be made by a semiconductor circuit. Other embodiments may include various waveforms such as direct current, pulsed direct current, or alternating current (AC).
Die Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung in
Somit erfasst die Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung
Es ist wichtig, dass die Funkeinheit
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung
Unter Bezugnahme auf
Der feste Führungsabschnitt
Am anderen Ende des Führungsabschnitts
Die Auswärtsbewegung des Drucktasters
Vorzugsweise umfasst der feste Führungsteil
Wasser wird durch eine Dichtung, wie beispielsweise einen O-Ring
In
In
Die Clip-Unterlegscheibe ist mit einem flexiblen Verbinderelement
In einigen Ausführungsformen können die Innenkanten
Da das flexible Verbinderelement
Es versteht sich, dass die offenbarten Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die hierin offenbarten besonderen Strukturen, Verfahrensschritte oder Materialien beschränkt sind, sondern auf Äquivalente davon ausgedehnt werden, wie dies von Fachleuten auf dem relevanten Gebiet erkannt würde. Es versteht sich ferner, dass die hier verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen verwendet wird und nicht einschränkend sein soll.It will be understood that the disclosed embodiments of the invention are not limited to the particular structures, method steps, or materials disclosed herein, but are extended to equivalents thereof as would be recognized by those skilled in the relevant art. It is also to be understood that the terminology used herein is used for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.
Die Bezugnahme in dieser Beschreibung auf „eine bestimmte Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal, das im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wurde, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Somit beziehen sich die Erscheinungen der Ausdrücke „in einer bestimmten Ausführungsform“ oder „in einer Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform.Reference in this specification to “a particular embodiment” or “an embodiment” means that a particular feature, structure, or feature described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the appearances of the phrases “in a particular embodiment” or “in one embodiment” in various places throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment.
Wie hierin verwendet, können eine Vielzahl von Gegenständen, Strukturelementen, Zusammensetzungselementen und/oder Materialien der Einfachheit halber in einer gemeinsamen Liste dargestellt werden. Diese Listen sollten jedoch so ausgelegt werden, als ob jedes Mitglied der Liste einzeln als separates und eindeutiges Mitglied identifiziert wird. Daher sollte kein einzelnes Mitglied einer solchen Liste ausschließlich aufgrund seiner Darstellung in einer gemeinsamen Gruppe als De-facto-Äquivalent eines anderen Mitglieds derselben Liste ausgelegt werden, soweit nicht anders angegeben. Zusätzlich können hierin verschiedene Ausführungsformen und Beispiele der vorliegenden Erfindung zusammen mit Alternativen für die verschiedenen Komponenten davon erwähnt werden. Es versteht sich, dass solche Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen nicht als De-facto-Äquivalente voneinander zu verstehen sind, sondern als separate und autonome Darstellungen der vorliegenden Erfindung zu betrachten sind.As used herein, a plurality of objects, structural elements, compositional elements and / or materials can be represented in a common list for the sake of simplicity. However, these lists should be construed as if each member of the list is individually identified as a separate and unique member. Therefore, no individual member of such a list should be construed as the de facto equivalent of another member of the same list solely on the basis of its representation in a common group, unless otherwise stated. In addition, various embodiments and examples of the present invention can be used herein along with Alternatives for the various components thereof are mentioned. It is to be understood that such embodiments, examples, and alternatives are not to be understood as de facto equivalents of one another, but rather as separate and autonomous representations of the present invention.
Darüber hinaus können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in einer oder mehreren Ausführungsformen auf jede geeignete Weise kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details bereitgestellt, wie beispielsweise Beispiele für Längen, Breiten, Formen usw., um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen. Fachleute werden jedoch erkennen, dass die Erfindung ohne eines oder mehrere der spezifischen Details oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien usw. ausgeführt werden kann. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen, Materialien oder Operationen nicht detailliert gezeigt oder beschrieben, um zu vermeiden, dass Aspekte der Erfindung verdeckt werden.In addition, the features, structures or properties described can be combined in any suitable manner in one or more embodiments. In the following description, numerous specific details are provided, such as examples of lengths, widths, shapes, etc., in order to provide a thorough understanding of embodiments of the invention. However, those skilled in the art will recognize that the invention can be practiced without one or more of the specific details, or in other methods, components, materials, etc. In other instances, known structures, materials, or operations are not shown or described in detail in order to avoid obscuring aspects of the invention.
Während die vorstehenden Beispiele die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in einer oder mehreren speziellen Anwendungen veranschaulichen, wird es für Fachleute offensichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen in Form, Verwendung und Einzelheiten der Implementierung ohne Ausübung von erfinderischer Fähigkeit und ohne von den Prinzipien und Konzepten der Erfindung abzuweichen vorgenommen werden können. Dementsprechend ist nicht beabsichtigt, die Erfindung zu beschränken, außer wie durch die nachstehend dargelegten Ansprüche.While the above examples illustrate the principles of the present invention in one or more specific applications, it will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications in form, use, and details of implementation can be made without deviating from the inventive skill and without departing from the principles and concepts of the invention can be made. Accordingly, it is not intended to limit the invention except as by the claims set forth below.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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