CN110328132B - 在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统和方法。该系统可以包括天线元件、在接近该天线元件处的导电结构、以及包括材料的振动换能器。该材料可以包括具有压电特性的铁磁材料。该振动换能器可以被定位在该天线元件与该导电结构之间。

Description

在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统和方法
技术领域
本公开提供了用于提供振动换能(vibration transduction)和射频通信的系统和方法。特别地，在一些实施例中，振动换能和射频通信可以在接近导电结构处实现。
背景技术
电子设备的持续小型化要求产品设计者应对日益苛刻的设计约束和设计要求。预期设备在提供更多的功能的同时占用更少的空间。然而，更多的功能通常在设备中要求更多的部件，使得满足尺寸要求更加困难。
电子设备中可能期望的一个特征是射频(RF)通信。能够进行RF通信的设备通常具有用于发送和/或接收电信号、磁信号和/或电磁信号的天线或类似部件。在小型设备中，一个或多个天线可能需要被定位在一个或多个导电结构附近，或者在接近一个或多个导电结构处。这样的结构可以是印刷电路板上的电源平面或接地平面，或者为设备提供结构支撑(例如，刚性)的金属层或者底盘。导电结构可以是基本上平坦的表面。然而，将导电结构定位在天线附近可能会干扰天线发送和/或接收RF信号的能力。
电子设备中可能期望的另一种功能是向设备用户提供用户感知的输出信号(例如，触觉和/或听觉输出)。类似地，接收触觉或听觉输入(例如，按钮按压或语音命令)的能力是电子设备中可能期望的另一种功能。然而，在设备中包含用以提供这些能力的部件可能要求增加设备的尺寸。例如，用于按压输入的按钮或用于听觉输出的扬声器可能占据设备中显著的表面积和体积。
鉴于用于在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的当前的系统和方法的缺点，期望改善的用于在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统和方法。
发明内容
与所公开的实施例一致，在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统可以包括：天线元件；接近该天线元件的导电结构；以及振动换能器，该振动换能器包括包括第一材料，该第一材料包括具有压电特性的铁磁材料，其中该振动换能器可以被定位在该天线元件与该导电结构之间。
与所公开的实施例一致，在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统可以包括：天线元件，该天线元件包括电感器；接近该电感器的导电结构；以及振动换能器，该振动换能器包括具有压电特性的铁磁材料，其中该振动换能器可以被定位为邻近该电感器并且在该电感器与该导电结构之间。
与所公开的实施例一致，在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统可以包括包括天线元件；接近该天线元件的导电结构；以及振动换能器，该振动换能器包括具有压电特性的铁磁材料，其中该振动换能器可以被定位在该电感器与该导电结构之间，该振动换能器提供触觉输出信号或听觉输出信号中的至少一个，并且振动换能器将触觉输入或听觉输入中的至少一个转换为电信号。
与所公开的实施例一致，一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法可以包括：将射频信号发送到接近系统内的导电结构的天线元件，并且使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器被定位在该天线元件与该导电结构之间，该振动换能器包括第一材料，该第一材料包括具有压电特性的铁磁材料。
与所公开的实施例一致，一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法可以包括：将射频信号发送到包括电感器的天线元件，该电感器接近系统内的导电结构，并且使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器邻近该电感器并且在该电感器与该导电结构之间，该振动换能器包括具有压电特性的铁磁材料。
与所公开的实施例一致，一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法可以包括：将射频信号发送到接近系统内的导电结构的天线元件，并且使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器包括具有压电特性的铁磁材料，其中该振动换能器被定位在该天线与该导电结构之间，该振动换能器提供触觉输出信号或听觉输出信号中的至少一个，并且该振动换能器将触觉输入或听觉输入中的至少一个转换为电信号。
前述的总体描述和以下的详细描述仅是示例性和说明性的，并不是对权利要求的限制。
附图说明
并入本说明书中并构成其一部分的附图图示了数个实施例，并且与描述一起用于解释所公开的原理。在附图中：
图1是系统环境的图，在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的示例性系统可以在该系统环境中操作；
图2是示例性计算系统配置的图，其在一些实施例中可以实现图1的系统；以及
图3-9是图1的系统的分解视图。
具体实施方式
如本文进一步详细描述的，所公开的实施例涉及用于在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统和方法。在此上下文中，换能可以被定义为能量或信号从一种形式到另一种形式的转换。振动换能可以涉及生成用户感知的输出信号和/或从用户接收物理和语音命令输入。
在一些实施例中，可以在小型便携式用户设备内提供振动换能和射频通信，诸如移动电话、MP3播放器、便携式个人计算机、识别设备、支付设备、数字手表、健身追踪设备或另一种类型的设备。该设备可以能够接收语音命令，并且能够向其它设备发送RF信号和/或从其它设备接收RF信号，向设备用户提供触觉或听觉通知，和/或从用户接收触觉输入(例如，按钮按压、开关启动、或触摸输入)。
用户设备可以包括在该设备内部或外部的、在天线或天线元件附近处的导电结构。例如，导电结构可以在天线元件的5或10毫米内。导电结构可以是金属板、金属底盘、印刷电路板上的接地平面或印刷电路板上的电源平面。
为了防止导电结构干扰天线的发送和接收，可以将铁磁材料定位在天线与导电结构之间。这样的材料可以是具有压电特性的铁磁材料，其既可以防止干扰，又可以提供用户可感知的输出能力。对于这两个功能使用单个部件可以比使用多个部件要求更少的设备的面积或体积。
现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出并在本文中公开。在方便的情况下，在所有附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。
图1是示例性系统环境100的图，示例性用户设备102可以在其中操作。用户设备102可以在接近导电结构处提供振动换能和射频通信，并且可以是例如移动电话、MP3播放器、便携式个人计算机、识别设备、支付设备、数字手表、健身追踪设备、另一种类型的设备或这些设备的组合。
用户设备102可以能够与类似于用户设备102的另一个设备或另一类型的设备通信。例如，用户设备102可以与外部智能手机104、服务器106或其它计算系统通信。可以使用射频识别(RFID)、蓝牙、近场通信(NFC)、WiFi直连或其它通信技术来实现设备间通信。另一个设备可以通过发送信号来发起用户设备102中的振动换能，该信号使得用户设备102生成一个或多个电输出信号，该一个或多个电输出信号被换能成触觉输出信号或听觉输出信号。
用户设备102可以包含用以发送和接收RF信号的技术，诸如各种硬件和软件部件。在移动电话的情况下，用户设备102可以将语音或其它数据发送到附近的蜂窝塔。在MP3播放器的情况下，用户设备102可以从用户的个人计算机接收MP3文件。在支付设备的情况下，用户设备102可以向另一个支付设备发送支付信息或从另一个支付设备接收支付信息。在数字手表的情况下，用户设备102可以从具有全球定位系统能力的用户的移动电话接收时区信息。
用户设备102可以能够通过网络108发送或接收数据。网络108可以实现为例如因特网、有线广域网(WAN)、有线局域网(LAN)、无线LAN(例如，电气和电子工程师协会(IEEE)802.11、蓝牙等)、无线WAN(例如，全球微波接入互操作性(WiMAX))、公共交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)、红外(IR)链路、无线电链路(诸如通用移动电信系统(UMTS)、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、广播无线电网络、有线电视网络，卫星链路等。在一些实施例中，网络108可以包括多个互连的有线或无线数据网络，其从一个设备(例如，用户设备102)接收数据，并将数据发送到另一个设备(例如，智能电话104)。
用户设备102可以提供通知和警报并且可以接收输入，以允许用户与用户设备102交互。例如，用户可以通过向用户设备102施加压力或通过向其发射语音命令，来开启或关闭用户设备102。在一些实施例中，用户可以使用诸如智能手机104的另一个设备，来与用户设备102交互。
在一些实施例中，用户可以选择用于使用用户设备102的认证过程。例如，用户可以选择多层认证过程，诸如生物数据认证、面对面认证、个人识别号码、移动设备识别、和/或信用卡或借记卡刷卡，以获得对用户设备102的访问并使用用户设备102。
系统环境100中的部件可以通过网络108或通过一个或多个直接通信链路(诸如用户设备102与智能电话104之间的无线通信链路110)，来与系统环境100中的其它部件进行双向通信。在一些实施例中，无线通信链路110可以包含直接通信网络，包含例如蓝牙、Wi-Fi、NFC或提供用于在分开的设备之间发送数据的媒介的其它合适的通信方法。
为了便于讨论，图1仅描绘了连接到网络108的特定部件。然而，在一些实施例中，更多或更少的部件可以连接到网络108。
图2是示例性计算系统配置200的图，在一些实施例中，其可以实现以上关于图1描述的用户设备102。在一些实施例中，计算系统200可包含一个或多个处理器210、一个或多个I/O部件220、以及一个或多个存储器230。计算系统200可以是独立的，或者可以是子系统的一部分，该子系统可以是更大系统的一部分。计算系统200可以包含内部数据库270和/或与外部数据库280通信。
处理器210可以构成可以同时执行并行处理的单核或多核(例如，双核或四核)处理器。例如，处理器210可以配置有诸如逻辑处理器或其它已知技术的虚拟处理技术，以同时对多个软件过程、应用程序、程序等予以执行、控制、运行、操纵、储存等。本领域普通技术人员将理解，可以实现提供本文公开的能力的其它类型的处理器布置。在一些实施例中，处理器210可以是微控制器。
I/O部件220可以提供到一个或多个输入设备(诸如键盘、鼠标设备等)的接口，其可以使计算系统200能够从用户设备102的操作者接收输入。I/O部件220可以包括触摸传感器、弹片(dome)开关或压电传感器。I/O部件220可以还包括一个或多个显示器，诸如个体LED、LED阵列、液晶显示器、点阵显示器或其它类型的显示器。I/O设备220还可以包括一个或多个通信设备290，其被配置为在计算系统200处并从计算系统200接收和/或发送数据。通信设备290可以包含一个或多个数字和/或模拟通信设备，其允许计算系统200与其它机器和设备通信，诸如图1中所示的系统环境100的其它部件。例如，在一些实施例中，通信设备290可以包括提供与网络108(图1)的通信的网络适配器。在一些实施例中，通信设备290可以包括提供直接通信链路110(图1)的无线通信设备。
在一些实施例中，通信设备290可以被配置为从智能手机104接收用户偏好250，并且从智能手机104和/或服务器106(图1)接收实时信息。在一些实施例中，这样的实时信息可以包含智能手机104的位置信息、天气信息、交通信息、地图数据、社交网络数据、犯罪报告、新闻、空中交通管制数据、警方数据、医疗急救数据和消防服务数据。在一些实施例中，实时信息还可以包含由智能手机104上的传感器捕获的数据，诸如图像、视频、生物认证数据(例如，指纹扫描数据和面部扫描数据)、温度数据、速度数据和风速数据。I/O设备220可以允许在用户设备102上使用例如一个或多个传感器来捕获该实时信息。
存储器230可以包含被配置为存储软件指令240的一个或多个储存设备，当由处理器210执行该软件指令240时，使得处理器210进行与所公开的实施例一致的操作。所公开的实施例不限于被配置为进行专用任务的分开的程序或计算机。处理器210可以执行位于远离计算系统200的一个或多个指令。例如，处理器210可以进一步执行位于数据库270和/或280中或者位于计算系统200外部的云服务器(例如，图1中的服务器106)的一个或多个指令。指令可以包括服务器应用、认证应用、网络通信过程以及其它类型的应用或软件。存储器230可以是易失性或非易失性、磁性、半导体、磁带、光学、可移除、不可移除或其它类型的储存设备或有形(即，非暂时性)计算机可读介质。
处理器210可以执行指令240以分析用户偏好250和用户数据260，以进行与所公开的实施例一致的操作。用户偏好250可以由用户输入。用户偏好250可以包含与用户设备102的操作的统筹安排(logistics)有关的信息，诸如自动关机设置和振动强度。存储器230还可以包含用户数据260。用户数据260可以包含用户的MP3文件、照片、金融账户信息、用户名和密码、家庭或工作位置、信用卡或借记卡PIN、生物信息、信用评分、金融交易历史、零售交易历史、用于过去的金融或零售交易的用户位置数据、金融数据违约警报、生日或健康追踪数据。在一些实施例中，计算系统200可以经由网络108(图1)从服务器106接收数据，并且将数据作为用户数据260储存在存储器260中。在一些实施例中，计算系统200可以创建包含用户偏好250和用户数据260的一个或多个用户简档，并且将用户简档储存在存储器230、内部数据库270或一个或多个外部数据库280中。
图3是示例性用户设备102的分解视图。用户设备102可以包括顶部保护部件301、天线304、振动换能器305、诸如印刷电路板(PCB)的电路板314、金属板317以及底部保护部件318。下面详细讨论这些部件中的每一个。
保护部件301、318可以是用于保护用户设备102内的部件的涂层或材料。保护部件301、318可以是耐划伤性(scratch-resistant)涂层或具有耐划伤性化学涂层的材料，诸如紫外线可固化化学涂层。耐划伤性材料可以包括：矿物玻璃、蓝宝石玻璃、PVC、PET、BOPET、聚偏氟乙烯(例如，Kynar)、聚偏二氟乙烯、PC、PET-G、PMMA、ITO、ZnO和/或薄膜合金。保护部件301、318可以是板、盖或其它刚性结构。在一些实施例中，保护部件301、318中的至少一个可以具有面向外的磁条(未示出)，其可以使用磁条读取器进行读取。磁条可以将数据(诸如字母数字字符和符号)储存在磁道中。可以对磁道上的数据读取、写入和重新写入。处理器210(图2)可以将数据路由到磁道和从磁道路由数据。
PCB 314可以含有和/或互连用户设备102内的电子部件(诸如处理器210、I/O 220和存储器230(图2))以及其它电子和电气部件(诸如LED和电容器)。PCB 314可以是刚性PCB、柔性PCB、或刚性PCB和柔性PCB的组合。PCB 314的一个或多个侧面可以包括导电结构，诸如电源平面或接地平面。电源平面或接地平面可以形成为PCB 314的内部层。
图3图示了PCB 314在其顶侧具有接地平面315。接地平面315可以是导电材料层，其用作来自用户设备102中的部件的电流的返回路径。接地平面315可以覆盖PCB 314的大部分表面。PCB 314可以具有“通孔(via)”，即接地平面315中的开口316，以允许将来自天线304的正引线连接到PCB314上的信号迹线。在一些实施例中，可以使用附加的通孔来允许将PCB 314上的导电路径连接到天线304和振动换能器305。代替于除PCB 314之外，用户设备102还可以包括固态电路。固态电路可以包括多个部件，其中至少一个部件可以耦接到振动换能器305，并且相同的或另一个部件可以耦接到天线304。
金属板317可以向用户设备102或其中的部件提供结构支撑(例如，刚性)。例如，金属板317可以向PCB 314提供支撑。金属板317可以提供刚性以防止用户通过例如折动(snap)用户设备102而意外地破坏该用户设备102。此外，金属板317可以向用户设备102提供附加的重量，以提高质量并帮助用户注意用户设备102是否从他们的口袋中掉出或者从他们的手中滑出。
天线304可以包括单个天线元件、天线元件的多元件阵列、或者多个分开的天线。天线304可以是NFC天线、蓝牙天线或其它类型的天线，并且可以包括电感器。天线304可以生成磁场和/或发射电磁波以发送数据。磁场和/或电磁波可以由另一个设备中的天线接收并且被换能成电信号，该电信号可以由另一个设备中的部件分析以处理所发送的数据。
如图3所示，天线304可以被放置在接近一个或多个内部导电结构(诸如接地平面315和金属板317)处。在一些实施例中，导电结构可以在用户设备102的外部。
由天线304生成的磁场可以到达接地平面315或到达用户设备102内部或外部的其它导电结构。当生成的磁场改变时(例如，当通过改变到天线304正引线的电流和/或改变天线304正引线处的电压而产生了发送信号时)，通过接地平面315的磁通量发生改变，并在接地平面315中创建涡流，如法拉第感应定律所规定的。这些涡流进而可以创建磁场，根据楞次定律，该磁场与天线304生成的磁场的方向相反。在这样的情况下，相反的磁场可能干扰来自天线304的磁场，并抑制天线304将信号发送到接收设备的能力。
当天线304正在接收入射在其上的磁场时，存在类似的问题。换言之，接地平面315中的涡流在相反方向上发射磁场并且干扰入射磁场，从而防止天线304在没有干扰的情况下接收期望的信号。即使接地平面315不创建干扰磁场(例如，如果不存在接地平面315)，另一个导电结构也可以这样做。例如，当受到来自天线304或另一个设备的改变的磁场时，金属板317也可以创建干扰磁场。
与将天线304放置在接地平面315或另一个导电结构附近相关联的另一个问题是天线304的电感的减小。这样的减小可能使得天线304的内部阻抗下降，并在其阻抗与向天线304提供信号的电路的输出阻抗之间创建不匹配，从而降低天线304输出的功率。
为了防止电感的损失并且减小涡流的量级，并因此减小来自接地平面315或另一个导电结构的干扰磁场，可以将铁磁或其它高磁导率材料(诸如振动换能器305)放置在天线304与接地平面315或另一个导电结构之间，以将该导电结构与该磁场屏蔽开。振动换能器305可以是单片膜，并且可以包括具有压电特性的材料，诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)或PVDF的共聚物。
在图3中，振动换能器305定位在天线304与接地平面315之间。振动换能器305也定位在天线304与金属板317之间。振动换能器305可以具有一个或多个开口306、308，以允许将天线304的引线连接到PCB 314。
图4类似于图3，并且示出了由天线304生成的磁场402(图示为磁场线)。因为振动换能器305定位在天线304与接地平面315之间以及定位在天线304与金属板317之间，振动换能器305将接地平面315和金属板317与磁场304屏蔽开，从而防止在接地平面315中生成涡流并生成作为结果的干扰磁场。
图5是示例性用户设备102的另一个分解视图。振动换能器305可以包括一个或多个导电电极502、504。电极502、504可以由既不是压电也不是铁磁的金属化材料制成。在一些实施例中，电极502、504可以定位在振动换能器305的底侧。在其它实施例中，代替于底侧或除底侧之外，电极502、504还可以定位在振动换能器305的顶侧。例如，电极502可以位于振动换能器305的底侧，并且电极504可以位于顶侧。电极502或504中的一个可以直接在另一个电极之上或之下，或者在振动换能器305的另一个区域上。
电极502和504可以通过传导材料连接到PCB 314上的信号迹线或平面315。例如，电极502可以连接到接地平面315并被保持在基本上恒定的电压(例如，0V)；换言之，电极502可以是恒压电极。电极504连接到PCB 314并接收电信号以在电极502、504之间建立电势，并且被称为“热”电极。因为振动换能器305由压电材料形成，因此振动换能器305在电极502、504之间的部分受到机械应力并且变形。该变形可以采取电极502、504之间的压电材料的快速上升和下降的形式，因此创建了振荡或振动。这样的振动可以用于向用户提供触觉输出通知。在一些实施例中，电极502、504之间的压电材料的振动可以生成可听输出信号，使得振动换能器305用作扬声器。
在一些实施例中，用户可以向振动换能器305在电极502、504之间的区域施加压力，因此生成电信号，该电信号从电极504行进到PCB 314。因此，该信号可以构成用户输入信号，以例如选择文件或启用/禁用用户设备102。在一些实施例中，可以通过手指按压来提供压力。在其它实施例中，压力可以被提供为由例如语音输入生成的空气压力，使得振动换能器305用作麦克风。
图6类似于图3-5并示出了电极606，该电极606被配置为连接到接地平面315的恒压电极。图6还示出了均配置为热电极的电极502、504。在一个实施例中，电极502、504中的一个被配置为仅用作输入电极而电极502、504中的另一个被配置为输出电极。
在一个实施例中，电极502、504和606可以位于振动换能器305的一个或多个边缘上，如图6所示。振动换能器305上的电极502与606之间和/或电极504与606之间的区域可以振动(或提供其它触觉输出)和/或接收来自用户的压力输入。在一个实施例中，代替于电极606连接到PCB 314并被保持在恒定电压(例如，0V)或除电极606连接到PCB 314并被保持在恒定电压(例如，0V)之外，可以存在连接到PCB 314并被保持在恒定电压(例如，0V)的其它电极。
图7类似于图3-6并示出了电极702，该电极702被配置成满足设计要求(例如，工业设计要求)的形状。具体地，电极702被示出为以近似手指形状而放置在用户设备102的顶部，从而当手指向振动换能器305施加压力时，允许振动换能器305检测用户手指的大部分。预期到振动换能器305上的其它电极形状和位置。例如，电极可以以允许检测用户是否正在把持设备102的方式而被放置(例如，在振动换能器305的边缘上)。
图8类似于图3-7，示出了金属板317放置在与图3中所示不同的位置。例如，金属板317可以放置在振动换能器305与PCB 314之间。金属板317可以具有开口802、804，通过开口802、804来传递天线304的引线与PCB 314之间的连接。
图9是示例性用户设备102的另一个分解视图。代替于金属板317或除金属板317之外，用户设备102还可以包括金属底盘902。金属底盘902可以用作框架或支撑结构(例如，以提供刚性)。金属底盘902可以用作PCB 314的底座。在一些实施例中，代替于金属底盘902或除金属底盘902之外，用户设备102可以包括非金属底盘(未示出)。
本公开的另一方面提供了一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法，该方法包括：将射频信号发送到接近系统内的导电结构的天线元件；以及使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器被定位在该天线元件与该导电结构之间。该振动换能器包括：第一材料，该第一材料包括具有压电特性的铁磁材料；第一部分，该第一部分包括该第一材料；以及第二部分，该第二部分包括第二材料，该第二材料不是铁磁材料并且被保持在恒定电压。
在本公开的一些实施例中，该导电结构包括基本上平坦的表面、金属板、金属底盘、接地平面、电源平面中的一个或多个。该铁磁材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)和单片膜中的一个或多个。使用该射频信号来发起振动换能包括：发起该系统中的电气电路对电信号的输出，该电气电路包括耦接到该振动换能器的第一部分的热电极和耦接到该振动换能器的第二部分的恒压电极。使用该射频信号来发起振动换能包括：发起电路板对电信号的传导，该电路板包括耦接到该振动换能器的至少一个导电路径和耦接到该天线元件的至少一个导电路径。使用该射频信号来发起振动换能包括：发起电子电路对电信号的输出，其中该电路的第一部件耦接到该振动换能器并且该电路的第二部件耦接到该天线元件。振动换能包括：将机械应力转换为电信号、响应于电信号而使该振动换能器变形、响应于电信号而生成触觉输出、响应于电信号而生成可听信号中的一个或多个。该射频信号包括近场通信信号。该天线元件与该导电结构之间的距离小于5毫米。
本公开的另一方面提供了一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法，该方法包括：将射频信号发送到包括电感器的天线元件，该电感器接近系统内的导电结构；以及使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器邻近该电感器并且在该电感器与该导电结构之间。该振动换能器包括：第一材料，该第一材料包括具有压电特性的铁磁材料；第一部分，该第一部分包括该第一材料；以及第二部分，该第二部分包括第二材料，该第二材料不是铁磁材料并被保持在恒定电压。
本公开的另一方面提供了一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法，该方法包括：将射频信号发送到接近系统内的导电结构的天线元件；以及使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器包括第一材料，该第一材料包括具有压电特性的铁磁材料。该振动换能器被定位在该天线与该导电结构之间，该振动传感器提供触觉输出信号或听觉输出信号中的至少一个，该振动传感器将触觉输入或听觉输入中的至少一个转换为电信号，该振动传感器包括第一部分，该第一部分包括第一材料，并且该振动换能器包括第二部分，该第二部分包括第二材料，该第二材料不是铁磁材料并被保持在恒定电压。
本公开的另一方面提供了一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法，该方法包括：将射频信号发送到接近系统内的导电结构的天线元件；以及使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器被定位在该天线元件与该导电结构之间。该振动换能器包括第一材料，该第一材料包括具有压电特性的铁磁材料。使用该射频信号来发起振动换能包括：发起电子电路对电信号的输出，其中该电路的第一部件耦接到该振动换能器并且该电路的第二部件耦接到该天线元件。
在本公开的一些实施例中，该导电结构包括基本上平坦的表面、金属板、金属底盘、接地平面、电源平面中的一个或多个。该铁磁材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)和单片膜中的一个或多个。该电气电路还包括耦接到该振动换能器的第一部分的热电极和耦接到该振动换能器的第二部分的恒压电极。使用该射频信号来发起振动换能还包括：发起电路板对电信号的传导，该电路板包括耦接到该振动换能器的至少一个导电路径和耦接到该天线元件的至少一个导电路径。该方法还包括将该射频信号发送到天线元件的阵列。该振动换能器包括第一部分和第二部分，该第一部分包括该第一材料，该第二部分包括第二材料，该第二材料不是铁磁材料并被保持在恒定电压。振动换能包括：将机械应力转换为电信号、响应于电信号而使该振动换能器变形、响应于电信号而生成触觉输出、响应于电信号而生成可听信号中的一个或多个。该射频信号包括近场通信信号。该天线元件与该导电结构之间的距离小于5毫米。
本公开的另一方面提供了一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法，该方法包括：将射频信号发送到包括电感器的天线元件，该电感器接近系统内的导电结构；以及使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器邻近该电感器并且在该电感器与该导电结构之间。该振动换能器包括第一材料，该第一材料包括具有压电特性的铁磁材料。使用该射频信号来发起振动换能包括：发起电子电路对电信号的输出，其中该电路的第一部件耦接到该振动换能器并且该电路的第二部件耦接到该天线元件。
本公开的另一方面提供了一种使用射频通信在接近导电结构处发起振动换能的方法，该方法包括：将射频信号发送到接近系统内的导电结构的天线元件；以及使用该射频信号来发起振动换能器的振动换能，该振动换能器包括第一材料，该第一材料包括具有压电特性的铁磁材料。该振动换能器被定位在该天线与该导电结构之间，该振动传感器提供触觉输出信号或听觉输出信号中的至少一个，该振动传感器将触觉输入或听觉输入中的至少一个转换为电信号。使用该射频信号来发起振动换能包括：发起电子电路对电信号的输出，其中该电路的第一部件耦接到该振动换能器并且该电路的第二部件耦接到该天线元件。
本公开的另一方面提供了一种在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统，该系统包括：天线元件；接近该天线元件的导电结构；以及电子电路，其中该电路的第一部件耦接到振动换能器并且该电路的第二部件耦接到该天线元件。
在本公开的一些实施例中，该导电结构包括基本上平坦的表面、金属板、金属底盘、接地平面、电源平面中的一个或多个。该铁磁材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)和单片膜中的一个或多个。该电气电路还包括耦接到该振动换能器的第一部分的热电极和耦接到该振动换能器的第二部分的恒压电极。该系统还包括耦接到该振动换能器的至少一个导电路径和耦接到该天线元件的至少一个导电路径。该系统还包括天线元件的阵列。该振动换能器包括第一部分和第二部分，该第一部分包括该第一材料，该第二部分包括第二材料，该第二材料不是铁磁材料并被保持在恒定电压。该振动换能器将机械应力转换为电信号。该振动换能器响应于电信号而变形。该振动换能器响应于电信号而生成触觉输出。该振动换能器响应于电信号而生成可听信号。该天线元件包括近场通信天线。该天线元件与该导电结构之间的距离小于5毫米。
本公开的另一方面提供了一种在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统，该系统包括：天线元件，该天线元件包括电感器；接近该电感器的导电结构；以及电子电路，其中该电路的至少一个部件耦接到该振动换能器。
本公开的另一方面提供了一种在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统，该系统包括：天线元件；接近该天线元件的导电结构；振动换能器，该振动换能器包括具有压电特性的铁磁材料。该振动传感器提供触觉输出信号或听觉输出信号中的至少一个，该振动传感器将触觉输入或听觉输入中的至少一个转换为电信号。该系统还包括电子电路，其中该电路的第一部件耦接到该振动换能器并且该电路的第二部件耦接到该天线元件。
出于说明的目的已经呈现了前面的描述。它不是穷举性的并且不限于所公开的精确形式或实施例。考虑到所公开实施例的说明书和实践，实施例的修改和改编将是显而易见的。例如，所述的实现方式包含硬件和软件，但是与本公开一致的系统和方法可以实现为仅硬件。
基于本说明书的书面描述和方法的计算机程序在软件开发者的技能范围内。可以使用各种编程技术来创建各种程序或程序模块。例如，可以以或由JavaTM(参见https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/language/)、C、C++、汇编语言或任何这样的编程语言的方式来设计程序段或程序模块。一个或多个这样的软件段或模块可以集成到计算机系统、非暂时性计算机可读介质或现有通信软件中。
此外，虽然已经在本文中描述了说明性实施例，但是范围包含基于本公开的具有等同的要素、修改、省略、组合(例如，遍及各个实施例的各方面)、改编或更改的任何以及全部实施例。权利要求书中的要素将基于权利要求书中采用的语言宽泛地解释，并且不限于在本说明书中或在本申请的审查期间所描述的示例。这些示例将被解释为非排他性的。此外，所公开的方法的步骤可以以任何方式修改，该方式包含通过重新排序步骤或者插入或删除步骤。因此，意图是说明书和示例被视为仅是示例性的，真正的范围和精神由以下权利要求及其等同物的全部范围来表示。

Claims (19)

1.一种在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统，所述系统包括：
天线元件；
接近所述天线元件的导电结构；以及
振动换能器，其包括第一材料，所述第一材料包括具有压电特性的铁磁材料，所述振动换能器被定位在所述天线元件与所述导电结构之间，并且其中所述振动换能器包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括用于防止所述导电结构干扰所述天线元件的发送和接收的第一材料，所述第二部分包括第二材料，所述第二材料不是铁磁材料并被保持在恒定电压。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电结构包括基本上平坦的表面。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电结构包括金属板。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电结构包括金属底盘。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电结构包括接地平面。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电结构包括电源平面。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述铁磁材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述铁磁材料包括单片膜。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括电气电路，所述电气电路包括耦接到所述振动换能器的第一部分的热电极和耦接到所述振动换能器的第二部分的恒压电极。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括电路板，所述电路板包括耦接到所述振动换能器的至少一个导电路径和耦接到所述天线元件的至少一个导电路径。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括电子电路，其中所述电路的第一部件耦接到所述振动换能器并且所述电路的第二部件耦接到所述天线元件。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述振动换能器将机械应力转换为电信号。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述振动换能器响应于电信号而变形。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述振动换能器响应于电信号而生成触觉输出。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述振动换能器响应于电信号而生成可听信号。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述天线元件包括近场通信天线。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述天线元件与所述导电结构之间的距离小于5毫米。
18.一种在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统，所述系统包括：
天线元件，其包括电感器；
接近所述电感器的导电结构；以及
振动换能器，其包括第一材料，所述第一材料包括具有压电特性的铁磁材料，所述振动换能器被定位为邻近所述电感器并且在所述电感器与所述导电结构之间，并且其中所述振动换能器包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括用于防止所述导电结构干扰所述天线元件的发送和接收的第一材料，所述第二部分包括第二材料，所述第二材料不是铁磁材料并被保持在恒定电压。
19.一种在接近导电结构处提供振动换能和射频通信的系统，所述系统包括：
天线元件；
接近所述天线元件的导电结构；以及
振动换能器，其包括第一材料，所述第一材料包括具有压电特性的铁磁材料，其中：
所述振动换能器被定位在所述天线与所述导电结构之间，
所述振动换能器提供触觉输出信号或听觉输出信号中的至少一个，
所述振动换能器将触觉输入或听觉输入中的至少一个转换为电信号，以及
所述振动换能器包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括用于防止所述导电结构干扰所述天线元件的发送和接收的第一材料，所述第二部分包括第二材料，所述第二材料不是铁磁材料并被保持在恒定电压。
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