BR112016026227B1 - Dispositivo móvel e método de utilização de dispositivo móvel - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO MÓVEL E MÉTODO DE UTILIZAÇÃO DE DISPOSITIVO MÓVEL. Trata-se de um dispositivo móvel (10) que inclui um alojamento que tem uma extremidade distal, e componentes eletrônicos (18) dispostos no alojamento configurados para operar o dispositivo móvel (10). Um conector (30) é acoplado aos componentes eletrônicos (18), e uma antena em formato de Pi (12) tem um acoplamento acoplado ao conector (30) para criar uma ressonância com o uso do conector (30). A antena em formato de Pi (12) e o conector (30) são configurados para enviar e receber de modo sem fio os sinais sem fio. Uma rede de correspondência de impedância (14) corresponde à impedância dos componentes eletrônicos (18) para a antena em formato de Pi (12). A rede de correspondência de impedância (14) é comutável pelos componentes eletrônicos (18) e é configurada para corresponder a uma impedância dos componentes eletrônicos (18) para a antena em formato de Pi (12) em pelo menos dois estados, sobre múltiplas bandas de RF.
Description
[0001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente Não-Provisório de no U.S. 14274474, depositado em 9 de maio de 2014 e intitulado “SWITCHABLE PI SHAPE ANTENNA” que está incorporado no presente documento a título de referência conforme reproduzido em sua totalidade.
[0002] Essa revelação é direcionada a antenas e, mais particularmente, a antenas de baixo perfil usadas em dispositivos móveis avançados que incluem telefones inteligentes para cobrir bandas populares.
[0003] Dispositivos móveis sem fio que incluem telefones inteligentes exigem antenas de baixo perfil para corresponder aos fatores de forma de apresentação do produto desejados. A dimensão interna disponível (ID) desses dispositivos é limitada devido a inúmeros fatores, incluindo outro projeto de modelo de componente.
[0004] A antena em formato de T convencional é usada normalmente em telefones inteligentes, nos quais a antena em formato de T é boa para cobertura de bandas de terceira geração (3G) sem um conector de USB presente no alojamento de dispositivo. Em dispositivos de evolução de longo prazo (LTE) de quarta geração (4G), as bandas mais populares são 704 a 960 MHz (LTE B17, B20, G850, G900) e 1.710 a 2.170 MHz (DCS, PCS, AWS) até 2.500 a 2.690 MHz (LTE B7). A antena em formato de T convencional é limitada em cobertura de banda e não é idealmente adequada para essas bandas populares.
[0005] Um dispositivo móvel operável sobre uma pluralidade de bandas com o uso de uma antena, um conector configurado para criar uma ressonância, e que tem uma rede de correspondência de impedância passiva ou comutável.
[0006] Em uma modalidade, o dispositivo móvel compreende um alojamento que tem uma extremidade distal, e componentes eletrônicos dispostos no alojamento e configurados para operar o dispositivo móvel. Os componentes eletrônicos são configurados para comunicar sinais sem fio que incluem chamadas de voz e mensagens de texto. Um conector é acoplado aos componentes eletrônicos. Uma antena em formato de Pi é disposta na extremidade distal de alojamento, sendo que a antena em formato de Pi tem um acoplamento acoplado ao conector e configurado para criar uma ressonância com o uso do conector. A antena em formato de Pi e o conector são configurados para enviar e receber de modo sem fio os sinais sem fio. Uma rede de correspondência de impedância é acoplada entre os componentes eletrônicos e a antena em formato de Pi, sendo que a rede de correspondência de impedância é configurada para corresponder a uma impedância dos componentes eletrônicos para a antena em formato de Pi.
[0007] Em algumas modalidades, a rede de correspondência de impedância é comutável pelos componentes eletrônicos e configurada para corresponder a uma impedância dos componentes eletrônicos em pelo menos dois estados, sobre múltiplas bandas de RF. Em algumas modalidades, o conector em formato de Pi tem uma primeira perna que compreende o acoplamento, uma segunda perna e uma terceira perna, em que a primeira perna é acoplada ao conector, a segunda perna e a terceira perna formam uma segunda stripline e uma terceira stripline, respectivamente. A antena em formato de Pi é uma antena de stripline, e a rede de correspondência de impedância compreende um comutador, capacitores e indutores. A antena em formato de Pi é disposta ao longo de uma borda da extremidade distal de alojamento.
[0008] Em algumas modalidades, o conector é um dentre um conector de USB, um conector de fone de ouvido, um conector de microfone e um conector de slot de memória. Os componentes eletrônicos podem compreender um acionador de RF configurado para operar em banda de evolução de longo prazo (LTE) B17, B20 e B7, sendo que a antena e o conector criam a ressonância em banda B7. O conector tem um invólucro, sendo que o acoplamento é acoplado ao invólucro.
[0009] Para um entendimento mais completo da presente revelação, e das vantagens da mesma, agora será feita referência às descrições seguintes tomadas em combinação com os desenhos anexos, em que os números semelhantes designam objetos semelhantes, e em que:
[0010] A Figura 1 ilustra um dispositivo móvel que tem uma antena em formato de Pi comutável, um conector e uma rede de correspondência de impedância;
[0011] A Figura 2 ilustra a rede de correspondência de impedância configurada como uma rede passiva;
[0012] A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de uma modalidade da antena exposta sobre um painel traseiro em uma extremidade de uma placa de circuito impresso (PCB);
[0013] A Figura 4 ilustra um dispositivo móvel que inclui uma antena e um conector de USB no centro do dispositivo;
[0014] A Figura 5 ilustra uma típica perda de retorno para a antena para banda B20 e B7;
[0015] A Figura 6 ilustra a rede de correspondência de impedância configurada como uma rede comutável para sintonizar seletivamente o circuito de acionamento para a antena para bandas diferentes;
[0016] A Figura 7 ilustra uma perda de retorno para dois estados diferentes;
[0017] A Figura 8 ilustra a eficiência de radiação para dois estados diferentes; e
[0018] A Figura 9 ilustra outra modalidade de um dispositivo móvel.
[0019] Essa revelação fornece um dispositivo móvel que inclui uma antena em formato de Pi de baixo perfil que inclui um projeto comutável configurado para cobrir múltiplas bandas populares de 4G LTE desde B17 até B7, bem como uma banda alta B41. Uma antena em formato de Pi é definida como uma antena que tem pelo menos dois braços acoplados, cada um, a um membro radiante e que juntos formam o formato do símbolo grego Pi.
[0020] Referindo-se à Figura 1, é mostrado um dispositivo móvel 10 que inclui uma antena em formato de Pi comutável 12 que tem três braços, IL1, IL2 e acoplamento S1. Acoplamento S1 em combinação com outro componente, tal como um conector conforme descrito doravante, é configurado, de maneira vantajosa, para fornecer uma ressonância para criar uma banda alta da antena em formato de Pi 12, então, estendendo a largura de banda da antena no dispositivo móvel 10. Adicionalmente, uma rede de correspondência de impedância 14 é configurada para corresponder impedância da antena 12 para um circuito de acionamento de radiofrequência (RF) 16 que forma parte dos componentes eletrônicos de dispositivo 18. A rede de correspondência de impedância 14 pode ser passiva ou ativa conforme será descrito abaixo O circuito de acionamento 16 é acoplado à rede de correspondência de impedância 14 por meio de um ponto de alimentação 19, e inclui um transceptor de RF operável para comunicação sobre múltiplas bandas de RF, tais como bandas de LTE B17, B20 e B7. As bandas de LTE B17, B20, G850, G900 são de 704 a 960 MHz e a banda de LTE B7 é de 1.710 a 2.170 MHz (DCS, PCS, AWS) até 2.500 a 2.690 MHz.
[0021] Os componentes eletrônicos 18 formam parte de uma placa de circuito impresso (PCB) 20 e são configurados para operar o dispositivo móvel 10 nas bandas acima mencionadas. Os componentes eletrônicos 18 podem incluir um processador, memória, circuitos de entrada/saída, uma exibição, transceptores sem fio e uma bateria, como sendo convencionais em dispositivos móveis, que incluem telefones inteligentes, computadores do tipo tablet e assim por diante. Por exemplo, os componentes eletrônicos 18 de dispositivo móvel 10 são operáveis para posicionar e receber chamadas de voz, mensagem de texto, imagens, arquivos de vídeo, arquivos de jogos, e outros sinais de comunicação sem fio, tal como um telefone móvel. Uma base de PCB é mostrada em 22, e pode formar uma base e um painel traseiro de RF para a antena 12. O acoplamento S1 acopla o circuito de acionamento 16 de componentes eletrônicos 18 à linha de alimentação 26 da antena 12. O acoplamento S1 também é acoplado a um conector de dispositivo 30, com o acoplamento S1 que compreende um acoplamento capacitivo. A rede de correspondência de impedância 14 é controlada por circuito de componentes eletrônicos 18 e permite que a antena 12 seja comutada seletivamente entre dois estados para cobrir efetivamente múltiplas bandas, que incluem as bandas populares de 4G LTE desde bandas baixas de B17, B20 até bandas altas de B7 e B41 se desejado.
[0022] A Figura 2 ilustra um esquema da rede de correspondência de impedância 14 que forma uma rede passiva de correspondência de impedância. A rede de correspondência de impedância 14 compreende indutor L1, capacitor C1, componentes de C/L, e indutor L2, em que o indutor L2 é usado para corresponder à impedância da antena 12 para as bandas baixas e altas. A título de exemplo, a rede de correspondência de impedância 14 é configurada para corresponder impedância do circuito de acionador 16 para a antena 12 sobre a faixa de frequência desde as bandas B17 e B20 de baixa banda até as bandas altas B7 e B41. Em uma modalidade, a antena 12 é uma antena de stripline e também é sintonizada pelo acoplamento S1, e as dimensões dos componentes de rede de correspondência de impedância 14, especificamente a extensão de indutores L1 e L2, e o acoplamento IL2 de acoplamento S1.
[0023] Referindo-se à Figura 1, a título de exemplo, em uma modalidade, a dimensão D é de 8 mm, a extensão de IL1 é de 22 mm, e a extensão de IL2 é de 30 mm, dependentes das dimensões de PCB. O indutor L1 pode ter um valor de 2 nH, e o capacitor C1 pode ter um valor de 1,5 pF, e L2 pode ter um valor de 4,7 nH. O ponto de alimentação 19 está 10 mm fora do centro da PCB. Os braços de antena IL1 e IL2 são lineares e finos para aperfeiçoar a banda baixa. O acoplamento S1 acopla o conjunto de circuitos de acionamento 16 da PCB 20 aos radiadores de antena com USB para criar a banda alta. Em outras modalidades, os valores e dimensões desses componentes podem ser diferentes e a limitação desses valores e dimensões não deve ser inferida.
[0024] A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de uma modalidade do dispositivo 10 que inclui a antena 12 com a rede de correspondência passiva 14 exposta sobre um painel traseiro 22 em uma extremidade da placa de circuito impresso (PCB) 20. A PCB 20 inclui componentes eletrônicos 18 do dispositivo 10, que aciona uma primeira linha de alimentação 26 e uma segunda linha de alimentação comutável 28 que compreende a antena em formato de Pi 12.
[0025] A Figura 4 ilustra o dispositivo 10 que tem a antena em formato de Pi 12 formada na extremidade distal do dispositivo 10, e o conector próximo 30 que é acoplado aos componentes eletrônicos 18. Por exemplo, o conector 30 pode compreender um conector de USB posicionado no centro do dispositivo, conforme mostrado. De maneira vantajosa, o acoplamento S1 que forma o primeiro braço da antena 12 é acoplado ao invólucro do conector 30 e à base 22 para criar outra ressonância que cobre a banda alta B7, então, expandindo a largura de banda da antena 12. O acoplamento S1 também pode ser acoplado a outros conectores de dispositivo 30, tal como um conector de alto-falante/fone de ouvido, um conector de microfone, um conector de slot de memória, um receptor, uma cobertura de metal do dispositivo, ou quaisquer outros componentes, ou quaisquer outros tipos de base na placa de PCB (no centro ou no canto) para criar mais uma ressonância de banda alta, tal como em 2,6 GHz para cobrir a banda B7. Essa é uma nova maneira para usar o ambiente para aperfeiçoar a largura de banda da antena para um dispositivo de comunicação móvel portátil. A distância entre o acoplamento S1 e o conector/componentes/base na placa de PCB, o formato de acoplamento S1, o material entre os mesmos, todos afetam o desempenho de antena. Para telefones diferentes/ambientes diferentes, o formato de antena 12, os conectores de dispositivo e a localização dos mesmos podem variar, e o acoplamento S1 em combinação com os mesmos cria a ressonância de banda alta.
[0026] A Figura 5 ilustra uma típica perda de retorno para a antena 12 que tem a rede passiva de correspondência de impedância 14 desde a banda B20 até a banda B7.
[0027] A Figura 6 ilustra a rede de correspondência de impedância 14 configurada como uma rede comutável de correspondência de impedância. A rede de correspondência de impedância 14 é configurada para ter dois (2) estados para sintonizar mais efetivamente a antena 12 para duas bandas, tal como uma banda baixa em um primeiro estado, tal como B17 e B20, e uma banda alta em um segundo estado, tal como B7. A rede de correspondência de impedância 14 inclui um comutador SW1 controlado pelo acionador 18 e configurado para configurar seletivamente os vários componentes L1, L2, C1 e C2 no primeiro estado e no segundo estado. O comutador SW1 pode ser um de entrada única saída quádrupla (SP4T), embora outros tipos de comutadores possam ser usados e estão dentro do escopo desta revelação.
[0028] A Figura 7 ilustra uma perda de retorno para a antena 12 nos dois estados diferentes, para o estado 1 e estado 2. O estado 1 fornece uma perda de retorno reduzida para a banda B17 se comparada ao estado 2, enquanto o estado 2 fornece uma perda de retorno reduzida para as bandas B5 e B8 se comparadas ao estado 1. Os componentes eletrônicos 18 estabelecem seletivamente os 2 estados de operação da antena 12, e mais que 2 estados são possíveis e estão dentro do escopo da presente revelação.
[0029] A Figura 8 ilustra a eficiência de radiação da antena 12 no estado 1 e no estado 2 para duas bandas, a banda B17 e a banda B7.
[0030] A Figura 9 ilustra uma segunda modalidade de um dispositivo 40 com a antena em formato de Pi 12 removida e posicionada na traseira do dispositivo 40 para ilustração. A rede comutável de correspondência de impedância 14 é mostrada no canto esquerdo do dispositivo 40, e o conector de USB é mostrado no canto direito.
[0031] A rede de correspondência de impedância 14 também pode incluir componentes ativos, se desejado. Por exemplo, componentes ativos podem fornecer controle de ganho e/ou a orientação de feixe pode ser estabelecida.
[0032] De maneira vantajosa, a antena em formato de Pi capacitivamente acoplada com uma rede comutável de correspondência de impedância habilita dispositivos móveis avançados, tais como aqueles que fornecem 4G, 5G e outras versões, para fornecer cobertura em bandas desejadas com o uso de uma antena de perfil baixo.
[0033] Embora esta revelação tenha descrito certas modalidades e métodos geralmente associados, alterações e permutações dessas modalidades e métodos serão aparentes àqueles versados na técnica. Consequentemente, a descrição acima de modalidades exemplificativas não define ou restringe esta revelação. Outras mudanças, substituições e alterações também são possíveis sem fugir do escopo desta revelação, conforme definidos pelas reivindicações a seguir.
Claims (7)
1. Dispositivo móvel (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: componentes eletrônicos (18) configurados para operar o dispositivo móvel (10) sobre múltiplas bandas de radiofrequência, RF, uma antena em formato de Pi (12) consistindo em uma stripline (IL1, IL2) radiante, em um primeiro braço (26) e em um segundo braço (28) formados em um formato de símbolo grego Pi, o primeiro braço e o segundo braço correspondem separadamente às duas pernas do formato do símbolo grego Pi, o primeiro braço (26) incluindo um componente de acoplamento (S1) da antena em formato de Pi, em que o componente de acoplamento (S1) é acoplado capacitivamente a um conector (30) do dispositivo móvel (10) para fornecer uma primeira ressonância sobre uma primeira banda das múltiplas bandas de RF, em que o segundo braço (28) é acoplado aos componentes eletrônicos (18) por meio de uma rede de correspondência de impedância (14) para fornecer uma ou mais segundas ressonâncias sobre as múltiplas bandas de RF, e em que o conector (30) tem um invólucro e o componente de acoplamento (S1) é acoplado capacitivamente ao invólucro.
2. Dispositivo móvel, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a rede de correspondência de impedância (14) é comutável e configurada para corresponder a uma impedância dos componentes eletrônicos (18) para a antena em formato de Pi (12) em pelo menos dois estados, sobre múltiplas bandas de RF.
3. Dispositivo móvel, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o conector (30) é um dentre um conector de USB, um conector de fone de ouvido, um conector de microfone e um conector de slot de memória.
4. Dispositivo móvel, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que os componentes eletrônicos (18) são configurados para estabelecer seletivamente os pelo menos dois estados.
5. Dispositivo móvel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a rede de correspondência de impedância (14) compreende um comutador, capacitores e indutores.
6. Dispositivo móvel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que os componentes eletrônicos (18) compreendem um acionador de RF configurado para operar em banda de evolução de longo prazo (LTE) B17, B20 e B7.
7. Dispositivo móvel, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o componente de acoplamento (S1) e o conector (30) criam a ressonância em banda B7.
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