CN107637096A - 集成声接收器和天线设备以及操作方法 - Google Patents

Abstract

提供一种组合扬声器和天线装置，其中，扬声器设备的一个或更多个金属部件连接到印刷电路板上的天线电路，以作为移动装置中的天线而操作。附加元件可以被添加到组合装置以扩展天线，和/或可以被添加电路，以动态选择不同的附加元件。

Description

集成声接收器和天线设备以及操作方法

技术领域

本申请涉及接收器或扬声器，更具体地，涉及将这些装置用作天线。

背景技术

天线是将装置上的电信号转换成辐射电磁波(反之亦然)的换能器。天线的尺寸、几何结构、周围材料、以及连接方法决定了天线良好工作的频率范围(频带)(即，天线谐振的频率范围)。

扬声器和接收器也用在今天的电子装置中。一般而言，扬声器接收电信号，并将电信号转换成声能，以便向收听者呈现。

扬声器和接收器通常在同一电子装置中的天线附近使用。例如，在蜂窝电话中，存在向收听者的耳朵呈现声音的扬声器或接收器。还存在这样的天线，通过这些天线，蜂窝电话从该蜂窝电话向蜂窝和/或其他网络(例如，蓝牙或WiFi网络)(反之亦然)进行传输。个人计算机、膝上型计算机、可穿戴装置、以及平板计算机也可以具有扬声器和天线这两者。

扬声器和接收器传统上被视为对天线性能的障碍。为了减轻对天线性能的影响，将扬声器/接收器与天线保持一定间距。

然而，之前的方法由于性能和空间考虑而尚未被证明完全满意。之前方法的问题已经导致一些用户对这些之前方法不满意。

附图说明

为了更完全地理解本公开，应对以下详细描述和附图进行参照，附图中：

图1包括根据本发明的各种实施方式的、包含用作天线的扬声器的设备的侧剖视图；

图2包括根据本发明的各种实施方式的、图1的扬声器的磁钢的简化底视图；

图3包括根据本发明的各种实施方式的、图1和图2的扬声器的一部分的简化侧剖视图；

图4包括根据本发明的各种实施方式的、图1、图2以及图3的设备的扬声器部分的底立体图；

图5包括根据本发明的各种实施方式的、具有扬声器的设备底视图，该扬声器具有延伸天线；

图6包括根据本发明的各种实施方式的、图3的设备的侧剖视图；

图7包括根据本发明的各种实施方式的、包含开关的延伸天线的侧视图；

图8包括根据本发明的各种实施方式的、包含电介质的设备的侧视图；

图9包括根据本发明的各种实施方式的、具有电路的PCB的视图；

图10包括根据本发明的各种实施方式的、具有可切换电路的PCB的视图；

图11包括根据本发明的各种实施方式的、布置在集成组件中的扬声器的立体图；以及

图12包括示出了根据本发明的各种实施方式的、与扼流部件(chokingcomponent)一起使用的扬声器的框图；

本领域技术人员将理解的是，附图中的元件为了简化和清楚而例示。还将理解的是，可以以发生的特定顺序来描述或描绘特定动作和/或步骤，而本领域技术人员将理解的是，实际上不需要针对序列的这种特性。还将理解的是，这里所用的术语和表达具有与关于其对应各调查和研究区域的这种术语和表达一致的普通含义，除了这里另外阐述特定含义的情况。

具体实施方式

本方法提供将部件扬声器/接收器用作天线元件。扬声器/接收器可以形成更大天线的一部分或整个天线元件本身二者之一。它可以部分或整体用作任意类型的天线，包括但不限于倒F型天线(IFA：Inverted F antenna)、平面倒F天线(PIFA:Planar Inverted Fantenna)、贴片天线、倒L型天线(ILA)以及单极天线。天线的其他示例是可行的。

接收器通常较小(大约10-13mm长)，并且它们的短长度在这里所描述的方法中用来在用于天线的更高RF频率下谐振。接收器尺寸可以由若干方法电气伸长/缩短，以帮助它们在期望的任意RF频率范围(诸如用于移动电话通信的频率范围(例如，蓝牙、Wi-Fi、3G、2G、GSM、CDMA、LTE等))内谐振。

存在可以实现这些目标的各种方法及这些方法的组合。将理解，这里所描述的方法中的许多方法可以与这些方法中的其他方法组合。

在这些示例中的许多示例中，扬声器(接收器)的金属体(包括磁体)可以用作天线(的一部分)。如这里所用的，术语“扬声器”和“接收器”可互换地使用。更具体地，接收器(或接收器的部分，诸如磁钢或轭铁)形成天线元件的一部分。可以向扬声器添加附加元件，以扩展这样产生的天线。这些另外元件可以使用其他金属结构(包括但不限于激光直接成型(LDS：Laser Direct Structuring)迹线、导电墨/带/粘合剂、柔性PCB、固定PCB迹线、冲压金属件等，或上述内容的一些组合)来构造。开关可以用于动态选择不同的附加元件。其他示例是可行的。

在其他方面中，可以改变接收器的大小/形状，以使得接收器在各种不同频率下谐振。

在其他示例中，电路(举几个例子，涉及使用电感器、电容器、电阻器、阻抗匹配电路、以及这些元件的组合)在接收器上，或连接到通过将扬声器(或扬声器的部分)用作天线而产生的(例如，PCB上的)天线。

还在其他方面中，开关(包括但不限于电子、电气、机械、MEMS开关)、可变天线匹配电路，或上述这些的一些组合也可以用于调谐接收器的谐振特性，以帮助它跨或在关注频带或期望频率范围内谐振。

在其他示例中，接收器可以被装入可以实施上述技术中的许多技术的集成组件(诸如集成扬声器组件(或盒)或集成接收器组件(或盒))中。

又在其他方面中，接收器可以布置在电介质材料(包括但不限于不同塑料和陶瓷)附近。该布置对改变接收器天线可以辐射的频率是有效的。

还在其他示例中，改变空间位置(在该位置处，RF信号被馈送到扬声器/接收器上，且到地面或天线地网(counterpoise)的连接位于该位置处)以改变或调节操作频率。

在其他方面中，扬声器磁钢可以在如下PCB上用作天线元件，在该PCB处，扬声器磁钢像平面倒F天线或贴片天线一样谐振。谐振频率可以使用以上所描述的技术来调节。

在必要的时候，扼流部件(举一些例子，包括但不限于电感器、共模扼流圈(commonmode choke)、铁氧体磁珠、以及电容器)可以被置于扬声器的音频端口与音频装置的电路之间，以阻止更高频率RF电流跨它们流动。这些扼流部件还可以被包括在接收器/扬声器中，或还在扬声器盒中。

现在参照图1、图2、图3以及图4，接收器(或扬声器)设备的一个示例包括导磁片101、磁钢102、线圈104、磁体106、振膜108(包括折环110和中心部112)以及盆架114。引线116将音频信号提供到线圈中。在磁场存在时，线圈移动。线圈104附接到振膜108，因此线圈104的移动使振膜108沿被标记为117的箭头的方向上下移动。振膜108的移动产生声音，该声音可以被呈现给用户。盆架114可以布置在或位于印刷电路板(PCB)118上。引线116可以源自印刷电路板118。

天线馈电部120和天线接地部122源自印刷电路板118。天线馈电部120和天线接地部122提供被馈送到扬声器100的RF信号。

扬声器设备100的部件充当天线。在一个方面中，磁钢102充当天线。磁钢102可以由合适的金属(诸如钢)来构成。其他示例是可行的。

磁钢具有在形状上大体为矩形的表面119。底表面具有长度(L)和宽度(W)。小距离间隙(H)隔开PCB 118和表面119(为清楚起见)。天线接地引脚具有宽度(G)。扬声器磁钢与PCB之间的材料的相对介电是EPSILON_R。该材料可以包括但不限于空气、塑料、陶瓷、以及它们的组合。磁钢扬声器的底部的大小和几何结构(长度、宽度)以及天线接地引线(G)或其部分可调节并被配置。将理解，天线馈电部可以触碰磁钢上的任何地方(例如，侧表面或底表面)。

一波长(LAMBDA)是针对来自天线的传输的、天线最佳工作时的波长。LAMBDA连同L、W以及H可以被选择为满足等式：

L+W+H—G＝LAMBDA/(4*sqrt(EPSILON_R))

馈电部120与接地部122之间的距离可以调节。可以通过研究天线的阻抗和谐振频率以及驱动天线(RF前端)的电路的阻抗，来选择接地引线122的厚度。

接地引线的位置、大小以及几何结构取决于天线(将其匹配到RF前端)所需的阻抗。在一个方面中，该接地引线可以被放置为靠近扬声器磁钢的边缘，以使得用作天线的扬声器的可用长度最大化。可以通过研究阻抗并将其调谐到将其匹配到RF前端所需的量，来调节该接地引线。

提供扬声器作为扬声器(向收听者提供声音)且作为天线(其中，发送RF信号)的同时操作。如这里在别处描述的，电感器可以设置在电路板118中，并且这些电感器可以连接在扬声器的音频引线116与印刷电路板118中的其他电子器件之间。电感器的目的是防止RF电流从扬声器移动至PCB。换言之，这些电流被阻止(在高频下，电感器呈现高阻抗)跨电感器移动。电感器还可以被放置在扬声器内部，或在扬声器盒上/内部。

现在参照图5和图6，描述了用作具有天线延伸部的天线的扬声器或接收器500的一个示例。在这些附图中示出的扬声器500类似于图1至图4中示出的扬声器，除了使用延伸部之外。接收器500包括磁钢502、天线接地部504、天线馈电部506、印刷电路板(PCB)508、以及天线延伸部510。

如所提及的，扬声器500可以与以上关于图1至图4描述的扬声器相同，并且这里将不重复该描述。

天线延伸部510在一个示例中是使天线伸长的金属迹线。可以使用的金属的示例包括铜、青铜、不锈钢、LDS迹线。延伸部可以在扬声器磁钢大小从辐射的角度太小或太低效而不能本身作为天线时使用。将理解，可以根据天线的期望传输的频率来选择天线延伸部。延伸部510可以由任意合适的方法(诸如焊接)来附接到磁钢502。延伸部510可以是线、或根据任意构造(例如，笔直或弯曲的)来成形的更厚的伸长金属片。延伸部还可以采取LDS迹线或在柔性或非柔性PCB上的迹线的形式。

与本文在别处描述的示例相同，提供扬声器作为扬声器(向收听者提供声音)且作为天线(其中，发送RF信号)的同时操作。如本文在别处描述的，电感器可以设置在电路板508中，并且这些电感器可以连接在扬声器的音频引线与印刷电路板508中的其他电子器件之间。电感器的目的是防止RF电流从扬声器移动至PCB。换言之，防止这些电流(在高频下，电感器作为开路出现)跨电感器移动。

现在参照图7，描述了具有延伸天线的接收器700的一个示例。接收器700包括磁钢702、天线接地部706、天线馈电部704、印刷电路板(PCB)708以及天线延伸部710。由控制器714启动的开关712与天线延伸部710选择性地联接和分离。天线延伸部710可以被添加到形成有磁钢702的整个天线，或从该天线省略，以允许改变天线的传输频率。

现在参照图8，描述了用作天线的扬声器800的另一个示例。扬声器800包括磁钢802、天线接地部806以及天线驱动器804。扬声器800布置在印刷电路板808上方。电介质材料810(例如，塑料)在PCB 808与磁钢802之间的底部。

扬声器800可以与以上关于图1至图4描述的扬声器相同，并且这里将不重复该描述。

电介质材料810可以为塑料，但还可以使用其他材料(诸如陶瓷)的其他示例。该布置对改变接收器天线可以辐射的频率是有效的。可以根据所需要的期望频率来改变电介质材料810的形状、厚度以及其他尺寸。

现在参照图9，描述了PCB中的电路的一个示例。扬声器900包括磁钢902、天线接地部902以及天线驱动器906。扬声器900布置在印刷电路板(PCB)908上方。

PCB 908包括电路910。举一些例子，电路910可以包括固定或可变电感器、电容器、电阻器或其他阻抗匹配部件的各种组合。其他示例是可行的。开关也可以用于从不同阻抗匹配电路选择，或使得天线在不同频率下谐振。各种部件可以用于提供各种功能(诸如使天线的阻抗与RF电路的阻抗匹配)。功能的其他示例是可行的。

现在参照图10，描述了PCB上的电路和开关的一个示例。扬声器1000包括磁钢1002、天线接地部1002以及天线驱动器1006。扬声器1000布置在印刷电路板(PCB)1008上方。

PCB 1008包括电路1010和1012，电路1010和1012在一个示例中是具有不同值的阻抗匹配电路。阻抗匹配电路1010和1012的功能是使天线的阻抗与RF电路的阻抗匹配。开关1014(受控制器控制)取决于所期望的匹配量而在电路1010或1012中的一个中选择性切换。电路1010和1012还可以是包括电感器、电容器、电阻器以及这些元件的组合(举一些例子)的其他类型的电路。其他示例是可行的。

现在参照图11，描述了具有天线引线的集成扬声器组件的一个示例。扬声器1102被置于集成组件1104中。集成组件1104可以用于相对于印刷电路板(PCB)1106定位扬声器1102。天线驱动器1108和接地部1110从PCB 1106向扬声器1102延伸。

集成组件1104可以用于保持其他部件(诸如天线延伸部)。接收器可以是可以实施上述技术中的许多技术的集成扬声器组件(或盒)或集成接收器组件(或盒)。通过集成扬声器组件(或盒)，意指实质上集成到组件或壳体中的扬声器。通过集成接收器组件(或盒)，意指实质上集成到组件或壳体中的接收器。集成组件1104在一个示例中可以由塑料来构成。还可以使用材料的其他示例或材料的组合。

现在参照图12，描述了将扬声器操作为音频扬声器和天线这两者的一个示例。扬声器1202可以是以上关于任意附图描述的扬声器。电感器1204和1206将扬声器1202的音频电路连接到包括音频电路1209和天线驱动电路1211的印刷电路板(PCB)1208。天线接地部1212和天线驱动引线1210如已经描述的联接到扬声器的磁钢。

在低频下，音频电路驱动扬声器1202(包括扬声器中的线圈和磁体)产生被呈现给收听者的声音。在高频下，如已经描述的，电感器1204和1206提供有效分离扬声器与PCB的高阻抗，然后扬声器1202可以用作天线。

电感器1204和1206是如下的扼流部件，其被置于扬声器的音频端口与装置电路1209之间以阻止更高频率RF电流跨它们流动。这些扼流部件还可以被包括在接收器/扬声器组件中，或在扬声器盒中。举一些例子，可以使用的其他扼流部件包括共模扼流圈、铁氧体磁珠以及电容器。其他示例是可行的。

这里描述了本发明的优选实施方式，包括对发明人为了进行本发明而已知的最佳模式。应当理解的是，所例示的实施方式仅是示例性的，并且不应当被认为是限制本发明的范围。

Claims (7)

1.一种组合扬声器和天线装置，该组合扬声器和天线装置包括：

印刷电路板PCB；

扬声器设备，该扬声器设备布置在所述印刷电路板PCB上，所述扬声器设备包括：

盆架；

磁体系统，该磁体系统位于所述盆架中，并且被配置为产生磁场，所述磁体系统包括：

磁钢；

至少一个磁体，所述至少一个磁体位于所述磁钢内；以及

导磁片，该导磁片位于所述磁体上，在与所述磁钢相对的表面上；

振膜，该振膜附接到所述盆架；以及

音圈，该音圈附接到所述振膜，且布置在由所述磁体系统产生的所述磁场内；以及

天线电路，该天线电路由天线馈电部和天线接地部组成，所述天线馈电部和所述天线接地部两者连接在所述印刷电路板PCB与所述扬声器设备之间，

其中，所述天线电路向所述扬声器设备提供RF信号，并且所述扬声器设备的一个或更多个部件充当天线。

2.根据权利要求1所述的组合扬声器和天线装置，其中，所述磁钢由金属组成，并且所述天线馈电部和天线接地部连接到所述磁钢。

3.根据权利要求2所述的组合扬声器和天线装置，所述组合扬声器和天线装置还包括伸长天线延伸部，该伸长天线延伸部附接到所述磁钢，所述天线延伸部由金属组成，并且被配置为增大充当天线的区域。

4.根据权利要求3所述的组合扬声器和天线装置，所述组合扬声器和天线装置还包括控制器和开关，其中，所述伸长天线延伸部经由所述开关附接到所述磁钢，并且所述开关被配置为将所述天线延伸部与所述磁钢选择性联接和分离，其中，所述控制器电联接到所述开关，并且被配置为启动所述开关。

5.根据权利要求1所述的组合扬声器和天线装置，所述组合扬声器和天线装置还包括位于所述扬声器设备与所述印刷电路板PCB之间的电介质材料。

6.根据权利要求1所述的组合扬声器和天线装置，所述组合扬声器和天线装置还包括音频引线，所述音频引线连接在所述印刷电路板PCB与所述音圈之间，所述音频引线向所述音圈提供音频信号。

7.根据权利要求6所述的组合扬声器和天线装置，所述组合扬声器和天线装置还包括一个或更多个电感器，所述一个或更多个电感器连接在所述音频引线与所述印刷电路板PCB之间，并且被配置为防止RF电流通过所述音频引线从所述扬声器设备行进到所述印刷电路板PCB。