CN109565105A - 多天线可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

多天线设备可以包括高频天线、低频天线和限定通道的图案化的金属接地平面，该通道具有可操作用于高频天线的短路和用于低频天线的开路的电容器。高频天线、低频天线和图案化的金属接地平面可以耦合到多天线设备的多层印刷电路板。金属接地平面导体的通道可以具有其自身操作为电容器的尺寸。在其他方面，离散电容器可以定位在靠近通道的金属接地平面上，以减少低频天线操作期间的涡电流。

Description

多天线可穿戴设备

技术领域

本公开一般涉及多天线设备，并且更具体地，尽管不一定排他地，涉及对于多个天线使用公共接地平面导体。

背景技术

随着电子设备的大小减小，印刷电路板上用于配置电子设备的电子组件的面积变得越来越有限。有限的面积可能会影响电子设备，包括用于与外部系统和设备多频带通信的多个天线。例如，不同的天线可能有不同的布局要求，并且在单个设备中使用多个不同的天线可能会影响设备的大小。

发明内容

在本公开的一些方面中，监视设备可以包括可在不同频率范围内操作以将由传感器获得的生物测量无线地传达(communicate)到靠近监视设备的外部计算设备的高频天线和低频天线。监视设备可以包括形成在监视设备的外壳内的印刷电路板上的金属接地平面导体。金属接地平面导体可以包括连续金属表面，该连续金属表面限定了与连续金属表面中的间隙相对应的通道。为了减少低频通信期间由金属接地平面导体引起的涡电流(eddycurrent)，通道中的每一个可以包括至少一个电容器，当低频天线在低频范围内操作时，该至少一个电容器充当开路(open circuit)。在一些方面，通道可以具有其自身充当电容器的尺寸。在其他方面，离散电容器可以定位在跨越通道相对侧的金属接地平面导体上。

在一个方面，一种可穿戴监视设备包括外壳。该可穿戴监视设备还包括布置在外壳中的PCB(printed circuit board，印刷电路板)，并且包括布置在PCB上的第一无线通信设备和第二无线通信设备。该可穿戴监视设备还包括通信地耦合到PCB的生物传感器。该可穿戴监视设备还包括通信地耦合到第一无线通信设备并被调谐用于第一频率范围的第一天线。该可穿戴监视设备还包括通信地耦合到第二无线通信设备并被调谐用于第二频率范围的第二天线。该可穿戴监视设备还包括布置在PCB上并包括限定从连续金属表面的周边向内延伸的多个通道的连续金属表面的接地平面导体。该可穿戴监视设备还包括用于通道中的每一个的至少一个电容器。每个电容器的大小被设定为在第一频率范围内基本上操作为短路并且在第二频率范围内基本上操作为开路。第一频率范围和第二频率范围不重叠。

在另一方面，一种方法包括提供印刷电路板(“PCB”)。该方法还包括在PCB上形成接地平面导体。该接地平面导体具有限定从连续金属表面的周边向内延伸的一个或多个通道的连续金属表面。通道是接地平面导体的连续金属表面中的间隙。该方法还包括形成高频天线和低频天线。高频天线被调谐用于第一频率范围，并且低频天线被调谐用于不与第一频率范围重叠的第二频率范围。该方法还包括将高频天线通信地耦合到接地平面导体。

在另一方面，一种方法包括将监视设备附接到患者的皮肤。该监视设备包括耦合到PCB的传感器和多天线设备。多天线设备包括被调谐用于第一频率范围的高频天线、被调谐用于第二频率范围的低频天线、以及具有限定多个通道的连续金属表面的接地平面导体。该多个通道是接地平面导体的金属表面中的间隙。多个通道在第一频率范围内基本上可操作为短路，在第二频率范围内基本上可操作为开路。该方法还包括将计算设备定位在监视设备的耦合范围内。该方法还包括使用计算设备以与监视设备无线通信，以使用高频或低频天线之一从传感器获得信息。

提及这些说明性示例不是为了限制或限定本公开的范围，而是为了提供示例来帮助理解本公开。在提供进一步描述的详细描述中讨论了说明性示例。通过检查本说明书，可以进一步理解各种实施例提供的优点。

附图说明

并入本说明书并构成本说明书一部分的附图示出了一个或多个特定示例，并且与示例的描述一起用于解释特定示例的原理和实施方式。

图1A是根据本公开的一些方面的使用多天线设备在近的范围通信地耦合到手持设备的监视设备的示例的图示。

图1B是根据本公开的一些方面的使用多天线设备在更大范围通信地耦合到手持设备的监视设备的图示。

图2A是根据本公开的一些方面的支撑多天线设备的印刷电路板的横截面侧视图。

图2B是根据本公开的方面的布置在图2A的印刷电路板上的多设备天线的半透明俯视图。

图3是根据本公开的一些方面的对于布置在印刷电路板上的多天线设备的示例配置的半透明视图。

图4是根据本公开的一些方面的布置在多天线设备的接地平面导体上的电容器的半透明俯视图。

图5是根据本公开的一些方面的用于多天线设备的接地平面导体的示例配置的半透明俯视图。

图6是根据本公开的方面的用于制造多天线设备的过程的流程图。

图7是根据本公开的方面的用于使用包括多天线设备的监视设备的过程的流程图。

具体实施方式

本公开的某些方面和示例涉及具有靠近布置在印刷电路板(“PCB”)上的接地平面导体的高频和低频天线两者的紧凑的设备。在一个示例中，多天线设备包括接地平面导体、低频天线和高频天线。在该示例中，接地平面导体包括在高频通信期间提高高频天线性能的金属表面。但是，在低频通信期间，金属表面会生成降低低频天线的性能的涡电流。因此，为了减少在低频通信期间由接地平面导体生成的涡电流的影响，接地平面导体限定了从接地平面导体的外边缘向其中心延伸的几个通道。通道的宽度大小已经被设定为跨每个通道产生电容。通道的电容被选择成使得在高频发送或接收期间，它们操作为短路(shortcircuit)，因此明显地消除了通道。但是在低频时，电容操作为开路，从而减小接地平面导体的表观(apparent)大小并减小涡电流的影响。

虽然上面的说明性示例将通道的大小设定为以产生合适的电容，但是在一些方面，多天线设备可以包括限定通道的接地平面导体，该通道由大小已经被设定为在高频范围内操作为短路并且在低频范围内操作为开路的一个或多个电容器桥接。被调谐用于高频范围的高频天线和被调谐用于低频范围的低频天线可以通过接地平面导体通信地耦合到PCB，以允许多天线设备在高频范围和低频范围两者内与外部设备通信。在一些方面，接地平面导体可以包括限定通道的连续的二维表面。通道可以不相交，并且可以从接地平面导体的周边向内延伸。在一些方面，通道的尺寸(例如，大小、形状)可被限定为在高频天线和低频天线的操作期间充当短路或开路。例如，具有矩形形状和大表面积的通道可以提供更大的电容，以在低频时充当开路，在高频时充当短路。在另一示例中，具有叉指(interdigital)或锯齿形(crenelated)形状的通道可以提供类似的增强的电容。

在一些方面，多天线设备可以用作诸如监视设备的设备的无线通信组件。在一些方面，监视设备可以包括一个或多个侵入式或非侵入式传感器。传感器可以并入到相同的PCB上作为多天线设备。在一些方面，PCB可以是多层PCB，以允许空间将更多数量的组件紧凑到PCB上，而不损害监视设备的紧凑设计。在一些方面，多天线设备的组件可以分布在PCB内。例如，高频天线可以定位或布置在PCB的第一层上，或者以其他方式与该PCB的第一层通信，低频天线可以定位或布置在PCB的第二层上，或者以其他方式与该PCB的第二层通信，并且接地平面导体可以定位或布置在PCB的第三层上，或者以其他方式与该PCB的第三层通信。

下面讨论某些示例的详细描述。给出这些说明性示例是为了向读者介绍本文讨论的一般主题，而不是意图限制所公开概念的范围。以下部分参考附图描述了各种附加方面和示例，其中相同的数字表示相同的元件，并且方向描述用于描述说明性示例，但是，与说明性示例一样，不应该用于限制本公开。下面描述的各种附图描绘了本公开的实施方式的示例，但不应该用于限制本公开。

本公开的各个方面可以被实施用于各种场景中的无线通信。图1A和图1B示出了定位在人体皮肤102上的监视设备100。在一些方面，监视设备100可以是用于测量患者的生物参数(诸如糖尿病患者的葡萄糖水平)的生物医学设备。例如，监视设备100可以是通过监视设备100外壳上的粘合层、带(未示出)、注入的传感器和皮肤102之间的界面(用于侵入式监视设备)或通过其他合适的附接装置来附接到患者皮肤102的可穿戴设备。在另一示例中，监视设备100可以是植入皮肤102的可植入设备。在一些方面，监视设备100可以包括用于测量患者生物参数的一个或多个侵入式或非侵入式传感器设备，并且可以使用根据本公开的方面的多天线设备将参数测量值传达到外部设备104。

监视设备100可以大小紧凑，以放置在患者皮肤102上。在一些方面，监视设备100的紧凑特性可以允许监视设备100在皮肤102上保持一段延长的时间来以最小的不适连续监视患者的生物参数。例如，监视设备100可以定位在患者手臂上，并在手臂上保持几天以定期(例如，每分钟、每小时等)提供患者生物参数的测量值。监视设备100的紧凑特性还可以在患者皮肤102上提供监视设备100可以放置的增大数量的面积。例如，监视设备100的大小可以被设定为用于放置在患者肢体(诸如手臂或腿)的皮肤102上，或者放置在患者的胃上。在其他示例中，监视设备100可以足够紧凑以用于放置在较小的身体部位(诸如患者的手或手指)上。在一些方面，监视设备100可以包括具有圆形或其他倒圆的(rounded)横截面形状的外壳，并且具有测量的小于约2英寸(或约5厘米)的直径(或通过非圆形、倒圆的形状中心的类直径测量值)。类似地，在另一示例中，监视设备100的外壳可以具有测量的宽度或长度小于约2英寸(或约5厘米)的多边形形状。

在一些方面，外部设备104可以包括计算设备，该计算设备具有与监视设备100的多天线设备兼容的一个或多个天线设备以用于允许监视设备100和外部设备104之间的无线通信。在一些方面，外部设备104可以是手持计算设备，诸如智能电话、个人数字助理或平板电脑。在其他方面，外部设备104可以表示具有用于与监视设备100无线通信的通信装置(诸如RFID、NFC、蓝牙或无线局域网(wireless local area network，WLAN)设备)的任何计算设备，其计算设备包括但不限于桌上型计算机、膝上型计算机或可穿戴设备(例如，智能手表)。在附加和替代方面，外部设备104可以包括用于分析从监视设备100发送的测量值的处理器和/或用于存储这种测量值的数据库。

在图1A中，外部设备104被示出为定位在监视设备100的短范围接近度中。箭头106表示监视设备100和外部设备104的通信耦合以用于设备之间的无线通信。在一些方面，用于通信地耦合监视设备100和外部设备104的耦合范围可以包括0厘米和25厘米之间的接近度。这种范围可以适用于使用低频天线的某些短程通信技术，诸如RFID或NFC。在图1B中，外部设备104被示出为比图1A所示的外部设备104更远离监视设备100。箭头108表示监视设备100和外部设备104的通信耦合以用于更远范围的无线通信。在一些方面，用于监视设备100和外部设备104的通信耦合的耦合范围包括0米和120米之间的接近度。虽然在一些示例中，RFID和NFC可能不能在更长的范围内通信，但是也可以使用使用高频天线的、诸如蓝牙或WiFi的其他通信技术。在一些方面，监视设备100可以与外部设备104无线通信的频率可以与设备100、104之间的耦合范围直接成比例。例如，如箭头106所示的监视设备100和外部设备104在短范围接近度的通信耦合可以允许以比如箭头108所示的在更大范围耦合的监视设备和外部设备104之间的通信频率更低的频率进行通信。在一些方面，多天线设备可以包括多个天线，每个天线被配置为以变化的频率范围进行无线通信。多个天线可以允许多天线设备促进以箭头106所描绘的短范围接近度和箭头108所描绘的长范围接近度两者的无线通信。

图2A和图2B根据一些方面描绘了可以结合图1A和图1B的监视设备100的电气组件的PCB 200。图2A是PCB 200的横截面侧视图，并且图2B示出了布置在PCB 200上的多设备天线。PCB 200可以在监视设备100的外壳202的内部。在一些方面，外壳202可以用作图1的监视设备100的所有组件的外壳。在其他方面，外壳202可以仅容纳PCB 200和物理地布置在PCB200上的监视设备100组件的子集。尽管外壳202在图2A中被描绘为具有矩形横截面形状，但是外壳202在不脱离本公开的范围的情况下可以具有任何形状。例如，外壳202可以具有倒圆的表面、平坦表面或另一非矩形横截面形状。外壳202可以由用于容纳PCB 200的任何合适的材料制成。可以适用于外壳202的材料的非限制性示例包括模制材料、聚乙烯、聚氯乙烯(“PVC”)、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、钢、铝以及用于形成外壳的其他材料。在一些方面中，外壳202的至少一个表面可以很薄以允许来自多天线设备的射频被发送到外壳202外部的无线通信设备以及从该外壳202外部的无线通信设备接收射频。

在该示例中，PCB 200是包括三层200a-c的多层PCB，如图2A所示。每层200a-c可以包括蚀刻到表面中的导电迹线或其他特征以结合监视设备100的电气组件。在一些方面，每层200a-c可以包括在相应层的一侧或两侧的表面上的蚀刻特征。尽管在图1中示出了层200a-c彼此相对定位，但是在一些方面，层200a-c可以包括每层200a-c之间的空间、绝缘或其他材料。尽管示出了三个层200a-c，但是PCB 200在不脱离本公开的范围的情况下可以包括任意数量的层，包括单层PCB。

图2B还示出了布置在多层PCB 200的层200a-c上的多天线设备的组件。在该示例中，多天线设备包括两个天线，高频天线206和低频天线208。高频天线206可以通信地耦合到布置在PCB 200上的无线通信设备。高频天线206可以被调谐用于以高于低频天线被调谐的频率范围并且不与该频率范围重叠的频率范围发送或接收无线电信号。在一些方面，高频天线206的频率范围可以比低频天线的频率范围大至少一个数量级或10倍。例如，根据一些方面，高频天线206可以被调谐用于0.5GHz至10GHz范围内的射频信号。高频天线206的非限制性示例包括蓝牙天线、蓝牙低能量(“Bluetooth low energy，BLE”)天线、长期演进(“Long-Term Evolution，LTE”)、无线局域网(“WLAN”)天线或用于发送更高频无线电信号的其他合适装置。例如，多天线设备的高频天线206可以包括被调谐用于2.4GHz频率的蓝牙或BLE天线。在另一示例中，高频天线206可以包括被调谐用于2.4GHz、5GHz或5.8GHz频率的WLAN天线。

低频天线208可以通信地耦合到布置在PCB 200上的第二无线通信设备。低频天线208可以被调谐用于100kHz至100MHz范围中的射频信号。低频天线208的非限制性示例包括近场通信(“near-field communication，NFC”)天线、射频识别(“radio-frequencyidentification，RFID”)天线或用于以较低频率发送无线电信号的其他合适装置。例如，低频天线208可以包括被调谐用于13.56MHz频率的NFC天线。在另一示例中，低频天线208可以包括被调谐用于120-150kHz频率范围的RFID天线。在其他示例中，低频天线208可以包括被调谐用于13.56MHz或433MHz频率范围的RFID天线。

多天线设备还包括接地平面导体210。接地平面导体210可以包括连接到电源的接地端子的导电表面。接地平面导体210可以接入PCB 200上的电气组件中的每一个，并且可以用作来自组件中的每一个的电流的返回路径。在一些方面，接地平面导体210可以包括诸如铜的金属材料。在附加的方面中，接地平面导体210还可以包括铁氧体材料或其他合适装置以减少多天线设备在较低频下通过低频天线208的操作期间由金属材料生成的涡电流。接地平面导体210可以具有平面形状，并且被定位或布置在PCB 200的大表面积上，以允许组件中的每一个接入电路板，而不必使用长迹线或组件引线。在一些方面，接地平面导体210的表面积可以覆盖PCB 200的层200a-c中的全部或大部分。在一些方面，高频天线206可以通过组件引线物理地和通信地耦合到接地平面导体210。例如，高频天线206通过引线212连接到接地平面导体210。引线212可以从高频天线206延伸到接地平面导体210。

为了减少接地平面导体对低频通信的干扰(例如，由涡电流引起的干扰)，接地平面导体210可以包括限定接地平面导体210中的通道214的连续金属表面。通道214的尺寸可以被设定为在多天线设备和外部设备之间通过高频天线206的高频无线通信期间操作为短路。例如，通道214的大小、形状或位置可以允许它们操作为短路，从而在高频发送期间有效地消除通道214。在低频处，通道214的尺寸可以允许通道214在多天线设备和外部设备之间通过低频天线以低频无线通信期间操作为开路。在一些方面，开路操作可以防止电流在低频通信期间流过接地平面导体210，以减少由接地平面导体210的金属材料引起的涡电流。通道的期望规格可以与通道214的大小、形状或位置相对应，其平衡了对于高频天线206和低频天线208两者的无线通信效率。

在一些方面，通道214可以由接地平面导体210的连续金属部分限定。因此，通道214可以不延伸穿过接地平面导体210，以将接地平面导体210完全物理地分离成多个离散部分。在图2B中，每个通道214具有矩形形状，并且从接地平面导体210的边缘朝向接地平面导体210的中心204延伸。尽管在图2B中示出了四个通道214，但是接地平面导体210可以包括任何数量的通道214，包括仅一个。此外，虽然该示例中的通道214形成为从接地平面导体210的边缘向中心204延伸的直线，但是也可以采用其他布置。例如，一个或多个通道214可以形成为从接地平面导体210的边缘垂直延伸，但是不需要指向中心204。例如，多个通道可以形成为延伸接地平面导体210的一个边缘以形成梳状。

在一个方面，高频天线206可以具有与高频天线206布置在其上的PCB200的层200a-c相对应的平面形状。高频天线206包括图案化迹线以形成正方形，尽管在不脱离本公开的范围的情况下，其他图案和形状也是可能的。高频天线206通信地耦合到接地平面导体，该接地平面导体可以在PCB 200的相同层或不同层上。此外，高频天线还可以通信地耦合到电路或处理器，(诸如蓝牙或WLAN发送器或接收器)以使能使用高频天线的数据的无线发送或接收。

低频天线208可以沿着PCB 200的外边缘形成。在一些方面，高频天线206可以定位在由低频天线208的周边限定的低频天线208的边界内。在一些方面，高频天线206和低频天线208可以定位在PCB 200的相同的层200a-c上。在其他方面，天线206、208可以定位在单独的层200a-c上。出于本公开的目的，低频天线208相对于高频天线的位置的边界可以指由相同的层200a-c上的低频天线208的周边产生的物理边界，或者可以指从周边的物理边界垂直延伸并穿过PCB的每个层200a-c的边界。此外，在一些方面，高频天线可以小于低频天线，并且可以定位在低频天线的周边内。

在一些方面，低频天线208也可以布置在PCB 200上。在其他方面，低频天线208可以定位在与PCB 200物理分离的另一表面上，诸如外壳202的内表面或外表面。引线216可以物理地且通信地将低频天线208耦合到PCB200或定位或布置在PCB 200上的组件。例如，低频天线208通信地耦合到无线通信设备，诸如NFC或RFID发送器或接收器，以使能使用低频天线208的数据的无线发送或接收。在一些方面，低频天线208可以具有平面形状。例如，低频天线208可以定位或布置在PCB 200的层200a-c上，并且具有与该层相对应的平面形状。在一些方面，低频天线208可以具有螺旋形状。在其他方面，低频天线208可以具有非平面形状，诸如线圈。螺旋或线圈的横截面形状可以是多边形(诸如图2B所示的低频天线208的矩形)或者可以是圆形。

图3是根据本公开的一些方面的用于支持多天线设备的不同配置的另一示例PCB200A的半透明俯视图。PCB 200A布置在外壳202A中。PCB 200A和外壳202A具有矩形形状。PCB 200A可以结合多天线设备，该多天线设备具有相同高频天线206和低频天线208、但是定位在与图2A和图2B的PCB200和多天线设备不同的配置中。例如，高频天线206可以定位在由低频天线206的周边限定的边界之外。低频天线208可以定位在与高频天线206相同或不同的PCB 200A层上，或者可以定位在外壳202A的内表面或外表面上。多天线设备还可以包括大小被设定为跨越PCB 200A的长度的接地平面导体300。

接地平面导体300表面限定了通道302。类似于图2B的通道214，通道302可以具有允许通道302操作为在多天线设备和外部设备之间通过高频天线206以较高频率的无线通信期间提供短路的电容器的尺寸。通道302的尺寸还可以允许通道302操作为在多天线设备和外部设备之间通过低频天线208以较低频率的无线通信期间提供开路的电容器。图中的接地平面导体300中的通道302可以具有矩形形状，并且可以从接地平面导体300的边缘朝着接地平面导体300的中心延伸。通道302可以彼此不相交，以允许接地平面导体300包括单个连续金属表面。通道310定位在低频天线208周边的边界内。在一些方面，当多天线设备通过低频天线208以较低频率操作时，通道310与低频天线208的接近度可以进一步减小由接地平面导体300的金属表面引起的涡电流。

接地平面导体300还限定了附加通道304。附加通道304可以与与接地平面导体300重叠的低频天线208的位置相对应。通道304具有矩形形状，并与接地平面导体300平行地在接地平面导体300上延伸。通道304不延伸接地平面导体300的长度，使得接地平面导体300保持连续金属表面。通道304的位置允许低频天线仅与接地平面导体300的金属表面的有限部分重叠，这可以减少在多天线设备以较低频率通过低频天线的操作期间由金属部分产生的涡电流。

图4是包括用于示例多天线设备的离散电容器400的PCB 200A的半透明俯视图。电容器400定位或布置在接地平面导体300上，使得电容器400跨越通道302、304的宽度，以将电容器400的相对(opposing)边缘耦合到接地平面导体300。在一些方面，当多天线设备通过高频天线206以较高频率操作时，电容器400可以操作为短路，并且当多天线设备通过低频天线208以较低频率操作时，电容器400可以操作为开路。尽管示出了四个电容器400，每个通道一个电容器，但是可以使用任意数量的电容器400。在一些方面，电容器400的大小可以取决于高频天线206的频率范围或低频天线208的频率范围。在一些示例中，电容器400的大小可以被设定为0.1pF至100pF之间的电容范围。

图5是根据本公开的一些方面的包括替代接地平面导体500的PCB 200A的半透明俯视图。低频和高频天线可以定位在如图3和图4中所述的PCB200A上。此外，在该示例中，接地平面导体500限定了具有不同于图3所示的接地平面导体300的通道302的尺寸的通道502。图5中所示的接地平面导体500可以包括连续金属表面，该连续金属表面限定了由从与通道502相邻的接地平面导体500的表面延伸的指状(figure-like)突起(projection)限定的通道502的叉指或锯齿形形状。通道502的锯齿形形状可以增强通道502的电容，以当多天线设备正在通过高频天线206以较高频率操作时操作为短路以及当多天线设备正在通过低频天线208以较低频率操作时操作为开路。此外，使用这种通道502可以消除将离散电容器结合到多天线设备中的需要，因为通道502可以提供期望的电容。

在该示例中，通道502从接地平面导体500的外边缘向内延伸。通道502被限定在低频天线208边界内的接地平面导体500上。尽管示出了具有锯齿形形状的四个通道，但是在不脱离本公开的范围的情况下可以使用任何数量的通道502。并且，尽管每个通道502具有锯齿形形状，但是通道502可以具有其他尺寸，诸如正弦形状或用于增强通道502的电容的其他尺寸手段。

图6是根据本公开的各方面的用于制造多天线设备的过程的流程图。除非另外指示，否则针对图2A至图5中所述的多天线设备描述该过程，尽管在不脱离本公开的范围的情况下，其他实施也是可能的。

在块600中，提供PCB。PCB可以是单层或者可以是多层PCB。例如，PCB可以包括PCB200或PCB 200A中的一个。PCB可以包括蚀刻到表面中的导电迹线或其他特征，以将电气组件(例如，一个或多个无线通信设备)结合到PCB上。

在块602中，形成接地平面导体，该接地平面导体包括在接地平面导体中限定通道的连续金属表面。在一些方面，接地平面导体可以包括接地平面导体210，该接地平面导体210包括图2B中的通道214。在其他方面，接地平面导体可以包括图3至图5中的接地平面导体300、500。例如，接地平面导体可以包括具有矩形形状(例如，通道214、302)或叉指形状(例如，通道502)的一个或多个通道。通道可以具有允许接地平面导体在多天线设备和外部设备之间的无线通信期间以与高频天线206相对应的较高频率操作为短路的尺寸。接地平面导体的通道的尺寸还可以允许接地平面导体在多天线设备和外部设备之间的无线通信期间以与低频天线208相对应的较低频率操作为开路。

在一些方面，可以在接地金属平面的制造之前或期间确定通道的尺寸。在一个示例中，在制造接地金属平面或将其布置在所提供的PCB上之前，可以使用已知方法来执行模拟或计算，以确定接地金属平面的大小、形状和位置。在一些方面，可以基于使用接地金属平面提供的高频天线206和低频天线208的模拟或计算效率来确定通道的期望的尺寸。在一些方面，通道的期望尺寸可以与通道的大小、形状或位置相对应，其平衡了对于高频天线206和低频天线208两者的无线通信中的效率。

在块604中，可以形成高频天线206和低频天线206。高频天线206可以是被调谐到比低频天线206被调谐到的频率或频率范围大至少一个数量级的频率或频率范围的任何射频天线。例如，高频天线可以包括被调谐到2.4GHz频率的蓝牙天线，并且低频天线可以是被调谐到13.56MHz频率的NFC天线。在一些方面，低频天线208可以布置在PCB 200上。低频天线208的大小可以设定为包括围绕PCB的一个或多个边缘的周边。在其他方面，低频天线208可以布置在外壳(例如，图2的外壳202)的内表面或外表面上，并且可以经由引线(例如，图2的引线216)耦合到PCB。高频天线可以布置在PCB的表面上。在一些方面，高频天线206可以定位在低频天线208的边界内，如图2B所示。在其他方面，高频天线206可以定位在低频天线2的边界外部，如图3至图5所示。

在块606中，高频天线206和低频天线208可以耦合到接地平面导体210。在一些方面，高频天线206和低频天线208可以用作用于监视设备的通信设备，诸如图1的监视设备100。在一些方面，如图2B至图5所示，接地平面导体可以定位在PCB 200上，以允许由接地平面导体表面限定的通道在低频天线208的周边的边界内。在一些方面，电容器可以耦合到接地平面导体。例如，电容器可以定位在接地平面导体的一个或多个通道上，如图4所示。

图7是根据本公开各方面的用于使用包括多天线设备的监视设备的过程的流程图。除非另外指示，否则针对图1A和图1B的监视设备100以及图2A至图5中所述的多天线设备描述该过程，尽管在不脱离本公开的范围的情况下，其他实施也是可能的。

在块700中，监视设备100可以附接到患者的皮肤102。在一些方面，监视设备可以是可穿戴的连续葡萄糖监视器。监视设备100可以包括PCB 200布置在其中的外壳202，该PCB 200包括一个或多个电气组件，诸如侵入式或非侵入式传感器，以用于定期测量患者的葡萄糖水平，以及包括高频天线206、低频天线208和接地平面导体(例如，接地平面导体210、300、500)的多天线设备。接地平面导体可以包括由接地平面导体的连续金属表面限定的通道(例如，通道214、302、304、502)。

在一些方面，监视设备100可以经由监视设备100的外壳202上的粘合层附接到皮肤102。在其他方面，监视设备100可以通过将侵入式传感器注入到皮肤102的皮下组织中而附接到皮肤。

在块702中，外部设备104可以定位在监视设备100的耦合范围内。在一些方面，耦合范围可以是近的范围，以允许监视设备100和外部设备104之间在与低频天线208相对应的频率范围内的通信。例如，外部设备104可以定位在监视设备100的25cm内(例如，大约4cm)，以将低频天线208通信地耦合到定位在外部设备104中的兼容天线类型。在其他方面，耦合范围可以是更长的范围，以允许监视设备100之间在与高频天线206相对应的频率范围内的通信。例如，监视设备100可以定位在外部设备104的120m内(例如，大约100m)，以将高频天线206通信地耦合到定位在外部设备104中的兼容天线类型。

在块704中，外部设备104可以用于与高频天线206或低频天线208中的至少一个无线通信，以从监视设备100获得信息。例如，监视设备100可以至少部分地取决于监视设备100到外部设备104的接近度，在与高频天线206或低频天线208相对应的频率范围内，无线地发送由耦合到PCB的传感器记录的测量值。耦合到PCB的接地平面导体的通道可以在通过多天线设备在与高频天线206相对应的频率范围内的发送期间操作为短路，以及在多天线设备在与低频天线208相对应的频率范围内的发送期间操作为开路。

如上所述，根据本公开的一个或多个合适的设备可以包括一个或多个处理器。处理器可以与诸如耦合到处理器的随机存取存储器(random access memory，RAM)的计算机可读介质通信。处理器运行存储在存储器中的计算机可运行程序指令。这种处理器可以包括微处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)和状态机。这种处理器还可以包括可编程电子设备，诸如PLC、可编程中断控制器(programmable interrupt controller，PIC)、可编程逻辑设备(programmable logic device，PLD)、可编程只读存储器(programmable read-onlymemory，PROM)、电子可编程只读存储器(electronically programmable read-onlymemory，EPROM或EEPROM)或其他类似设备。

这种处理器可以包括可以存储指令的介质(例如，计算机可读存储介质)，或者可以与该介质通信，该指令在由处理器执行时，可以使处理器执行由处理器执行或辅助的、本文描述的步骤。计算机可读介质的示例可以包括但不限于能够向处理器提供计算机可读指令的电子、光学、磁或其他存储设备。介质的其他示例包括但不限于存储器芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的处理器或计算机处理器可以从其中读取的任何其他介质。所描述的处理器和处理可以在一个或多个结构中，并且可以通过一个或多个结构分散。处理器可以包括用于执行本文描述的一个或多个方法(或方法的一部分)的部分的代码。

本发明的示例(包括所示出的示例)的前述描述，仅仅是为了说明和描述的目的而给出的，并不意图穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。在不脱离本发明范围的情况下，对本领域技术人员来说，其许多修改、改编和使用都是显而易见的。给出上述说明性示例是为了向读者介绍这里讨论的一般主题，而不意图限制所公开概念的范围。

本文对示例或实施方式的引用意味着结合示例描述的具体特征、结构、操作或其他特性可以被包括在本公开的至少一个实施方式中。本公开不限于这样描述的具体示例或实施。短语“在一个示例中”、“在示例中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”的出现，或其在说明书中不同地方的变化，不一定指相同的示例或实施方式。本说明书中关于一个示例或实施方式描述的任何具体特征、结构、操作或其他特征可以与关于任何其他示例或实施方式描述的其他特征、结构、操作或其他特征相结合。

本文使用的词语“或”意图涵盖包含性和排他性的OR条件。换句话说，A或B或C包括适合于具体用途的下列可选组合中的任意一项或所有：单独的A；单独的B；单独的C；只有A和B；只有A和C；只有B和C；以及A和B和C。

Claims (31)

1.一种设备，包括：

印刷电路板(“PCB”)；

接地平面导体，布置在PCB上，所述接地平面导体包括限定从连续金属表面的周边向内延伸的一个或多个通道的连续金属表面，所述通道是所述接地平面导体的连续金属表面中的间隙；

高频天线，耦合到所述接地平面导体并被调谐用于第一频率范围；

低频天线，耦合到所述PCB并被调谐用于第二频率范围，其中所述第一和第二频率范围不重叠；和

至少一个电容器，用于所述通道中的每一个通道，每个电容器的大小被设定为在所述第一频率范围内基本上操作为短路，以及在所述第二频率范围内基本上操作为开路。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个电容器跨越相应的通道，并且在所述相应的通道的相对侧上物理地耦合到所述接地平面导体。

3.根据权利要求1所述的设备，所述一个或多个通道中的至少一个通道其自身是所述至少一个电容器，并且其尺寸被设定为在所述第一频率范围内基本上操作为短路，以及在所述第二频率范围内基本上操作为开路。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一频率范围比所述第二频率范围大至少一个数量级。

5.根据权利要求1所述的设备，还包括外壳，并且其中：

所述PCB被布置在所述外壳内，

所述高频天线被布置在所述外壳内，并且

所述低频天线被定位在所述外壳的外表面上并且被耦合到引线，所述引线将所述低频天线耦合到所述PCB。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述PCB是多层PCB，

其中，所述高频天线定位在所述多层PCB的第一层上，

其中，所述低频天线定位在所述多层PCB的第二层上，并且

其中，所述接地平面导体定位在多层PCB的第三层上。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个通道具有矩形形状或锯齿形形状中的一个。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述高频天线是蓝牙天线、蓝牙低能量天线或无线局域网(WLAN)天线中的一个。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述低频天线是射频识别(“RFID”)天线或近场通信(“NFC”)天线中的一个。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述接地平面导体包括铁氧体材料。

11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一频率范围在0.5千兆赫至10千兆赫的第一范围内，并且

其中，所述第二频率范围在100千赫至100兆赫的第二范围内。

12.一种可穿戴监视设备，包括：

外壳；

印刷电路板(“PCB”)，布置在所述外壳中，并且包括布置在PCB上的第一无线通信设备和第二无线通信设备；

生物传感器，通信地耦合到所述PCB；

第一天线，通信地耦合到所述第一无线通信设备并且被调谐用于第一频率范围；

第二天线，通信地耦合到所述第二无线通信设备并且被调谐用于第二频率范围；

接地平面导体，布置在所述PCB上，并且包括限定从连续金属表面的周边向内延伸的多个通道的连续金属表面，所述多个通道是所述连续金属表面中的间隙；和

至少一个电容器，用于所述多个通道中的至少一个通道，每个电容器的大小设定成在所述第一频率范围内基本上操作为短路，以及在所述第二频率范围内基本上操作为开路，

其中，所述第一频率范围和所述第二频率范围不重叠。

13.根据权利要求12所述的可穿戴监视设备，其中，所述至少一个电容器跨越所述多个通道中的相应的通道，并且在所述相应的通道的相对侧上物理地耦合到所述接地平面导体。

14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个通道中的至少一个通道其自身是所述至少一个电容器，并且其尺寸被设定为在所述第一频率范围内基本上操作为短路，以及在所述第二频率范围内基本上操作为开路。

15.根据权利要求12所述的可穿戴监视设备，其中，所述PCB包括：

第一层，所述第一天线被布置在所述第一层上，

第二层，所述第二天线被布置在所述第二层上，和

第三层，所述接地平面导体被布置在所述第三层上。

16.根据权利要求12所述的可穿戴监视设备，

其中，所述接地平面导体通过延伸穿过所述外壳的引线耦合到所述第二天线，

其中，所述第二天线布置在所述外壳的外表面上。

17.根据权利要求12所述的可穿戴监视设备，其中，所述多个通道具有矩形形状或锯齿形形状中的一个。

18.根据权利要求12所述的可穿戴监视设备，其中，所述接地平面导体包括铁氧体材料，以减少所述第二频率范围内的涡电流。

19.根据权利要求12所述的可穿戴监视设备，其中，所述第一频率范围比所述第二频率范围大至少一个数量级。

20.一种方法，包括：

提供印刷电路板(“PCB”)；

在所述PCB上形成接地平面导体，所述接地平面导体具有限定从连续金属表面的周边向内延伸的一个或多个通道的连续金属表面，所述通道是所述接地平面导体的连续金属表面中的间隙；

形成高频天线和低频天线，所述高频天线被调谐用于第一频率范围，以及所述低频天线被调谐用于不与所述第一频率范围重叠的第二频率范围；和

将所述高频天线通信地耦合到所述接地平面导体。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括将至少一个电容器耦合到所述接地平面导体以跨越所述一个或多个通道中的至少一个通道，并将所述至少一个电容器的相对边缘物理地耦合到所述接地平面导体。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一频率范围比所述第二频率范围大至少一个数量级。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述PCB是包括第一层、第二层和第三层的多层PCB，

其中，所述接地平面导体形成在所述第一层上，所述高频天线形成在所述第二层上，以及所述低频天线形成在所述第三层上。

24.根据权利要求20所述的方法，还包括：

将所述PCB布置在所述外壳中；

将所述低频天线定位在所述外壳上；和

使用从所述PCB延伸到所述低频天线的引线将所述低频天线通信地耦合到所述PCB。

25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述一个或多个通道中的至少一个通道具有锯齿形形状。

26.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一频率范围在0.5千兆赫至10千兆赫的第一范围内，并且

其中，所述第二频率范围在100千赫至100兆赫的第二范围内。

27.一种方法，包括：

将监视设备附接到患者的皮肤，所述监视设备包括耦合到印刷电路板(“PCB”)的传感器和多天线设备，所述多天线设备包括被调谐用于第一频率范围的高频天线、被调谐用于第二频率范围的低频天线、以及具有限定多个通道的连续金属表面的接地平面导体，所述多个通道是所述接地平面导体的金属表面中的间隙，其中，所述多个通道在所述第一频率范围内基本上可操作为短路，以及在所述第二频率范围内基本上可操作为开路；

将计算设备定位在所述监视设备的耦合范围内；和

使用所述计算设备以与所述监视设备无线通信，以使用所述高频或低频天线中的一个从所述传感器获得信息。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述耦合范围在所述第一频率范围中、在0m和120m之间，以及在所述第二频率范围内、在0cm和25cm之间。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述监视设备是连续葡萄糖监视器。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述第一频率范围在0.5千兆赫至10千兆赫的第一范围内，并且

其中，所述第二频率范围在100千赫至100兆赫的第二范围内。

31.根据权利要求27所述的方法，其中，所述多个通道中的至少一个通道具有矩形或锯齿形形状。