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TECHNISCHES GEBIET
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Vorliegende Erfindung betrifft allgemein mobile Kommunikationsgeräte und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Begrenzen einer unerwünschten RF-Kopplung in einem modularen tragbaren Gerätesystem.
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HINTERGRUND
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Elektronische Hochfrequenzsignale sind hilfreich, wenn es darum geht, die Datenrate und damit die Ansprechzeiten des Geräts zu erhöhen. Jedoch haben die Erfinder festgestellt, dass mit einer Zunahme der Datenraten die Kopplung zwischen Hochfrequenzleitungen oder Verbindern und nahegelegenen Antennen ebenfalls zunimmt. Dieser Effekt ist insofern wechselseitig, als sich die mit Hochfrequenzantennen verbundenen Signale auch in nahegelegene Hochfrequenzleitungen oder Verbinder einkoppeln können.
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Wenngleich vorliegende Erfindung auf ein System gerichtet ist, das bestimmte Nachteile beseitigen kann, die in dem Abschnitt "Hintergrund" genannt sind oder sich aus diesem Abschnitt ergeben, soll ein solcher Vorteil weder die beschriebenen Grundprinzipien noch die anliegenden Ansprüche einschränken, ausgenommen in dem Umfang, der in den Ansprüchen ausdrücklich angegeben ist. Ferner beruhen die Ausführungen in dem Abschnitt "Hintergrund" auf eigenen Beobachtungen, Überlegungen und Gedanken der Erfinder und sind nicht eine Katalogisierung oder Zusammenfassung von Gegenständen oder Elementen des Standes der Technik. Solchermaßen nehmen die Erfinder den vorstehenden Absatz "Hintergrund" aus dem zulässigen oder angenommenen Stand der Technik ausdrücklich aus. Wenn darüber hinaus eine gewünschte Vorgehensweise angegeben oder beteiligt ist, spiegelt diese eigene Beobachtungen und Vorstellungen der Erfinder wider und kann deshalb nicht als eine auf dem Gebiet anerkannte Zweckmäßigkeit vorausgesetzt werden.
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ÜBERSICHT
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein modulares Gerätesystem angegeben, das ein tragbares elektronisches Kommunikations-Basisgerät mit einem Chassis und einem Gehäuse und mehreren Antennen umfasst, die entlang einer der Oberseiten, Unterseiten und Seitenkanten des Geräts angeordnet sind. Ein Masseelement auf der Rückseite des Gehäuses ist der oder den Antennen benachbart, und ein Mehrstiftverbinder-Array ist dem Masseelement benachbart angeordnet, so dass das Masseelement zwischen dem Verbinder-Array und den Antennen liegt.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verbindungssystem eines modularen Geräts zur physischen und elektrischen Verbindung eines Elektronikmoduls mit einem tragbaren elektronischen Gerät angegeben. Es ist ein Masseelement vorgesehen, das den Antennen des Geräts benachbart ist, wobei das Masseelement an einem Chassis des Geräts geerdet ist. Ein Mehrstiftverbinder-Array ist dem Masseelement benachbart und liegt zwischen dem Verbinder-Array und der oder den Antennen.
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In einer noch weiteren Ausführungsform wird ein modulares elektronisches Gerätesystem mit einem tragbaren elektronischen Gerät angegeben, das an dem Gerätegehäuse ein Gerät-Masseelement aufweist, das der oder den Antennen benachbart ist. Das Gerät-Masseelement ist an dem Gerätechassis geerdet und liegt zwischen den Antennen und einem Mehrstiftverbinder-Array des Geräts. Ähnlich hat ein dazu passendes elektronisches Modul ein Mehrkontakt-Modulmasseelement, das für eine Modulerdung sorgt. Ähnlich ist ein Modul-Mehrstiftmodulverbinder-Array vorgesehen, und das Mehrkontakt-Modulmasseelement und Modul-Mehrstiftmodulverbinder-Array sind derart konfiguriert und angeordnet, dass sie jeweils mit dem Gerät-Masseelement und dem Gerät-Mehrstiftverbinder-Array verbunden sind, wenn das Elektronikmodul mit dem tragbaren Elektronikgerät zusammengefügt ist.
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Weitere Merkmale und Aspekte von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN
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ZEICHNUNGSANSICHTEN
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Die in den anliegenden Ansprüchen angegebenen Merkmale der vorliegenden Verfahren werden nachstehend zusammen mit den Aufgaben und Vorteilen dieser Verfahren in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen im Detail erläutert.
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1 zeigt in einer vereinfachten schematischen Darstellung eine Beispielkonfiguration von Gerätekomponenten, bei welchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert werden können;
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2 ist eine Ansicht eines ersten Geräts und eines zweiten Geräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Rückseite des ersten Geräts und die Rückseite des zweiten Geräts dargestellt sind;
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3 zeigt in einer Seitenansicht ein Telefon und ein Modul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine Ansicht einer Untereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil des rückseitigen Gehäuses von oben und von unten dargestellt ist;
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5 ist eine vereinfachte Darstellung einer Verbinderanordnung für die Verbindung mit einer durchgehenden Debar gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 zeigt in einem Diagramm die Isolationswirkung in dB bei Verwendung einer Debar von 44 mm in einer modularen Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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7 zeigt in einem Diagramm die Isolationswirkung in dB bei Verwendung einer Debar von 27 mm in einer modularen Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILBESCHREIBUNG
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Vor der eingehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird diese zunächst in einem Überblick dargestellt, um dem Leser ein besseres Verständnis des folgenden Materials zu geben.
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Innerhalb des modularen Konzepts, das von den Erfindern erdacht wurde, ist eine externe Einheit ("Mod" oder "Modul") konfiguriert für die Verbindung mit einer Basiseinheit (z.B. einem Mobiltelefon) über mehrzählige exponierte Verbinder, wodurch die Nutzererfahrung verbessert werden soll. Module können für eine bessere Bildgebung, eine bessere Unterhaltung, eine bessere Präsentation und für weitere Funktionen sorgen. In einer Ausführungsform kann das Telefon auch an Docks, an Computer, an Tablets etc. angeschlossen werden, wofür dieselbe Verbinderkonfiguration verwendet wird.
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Die Kommunikation zwischen dem Telefon und dem Modul kann mit verschiedenen Geschwindigkeiten erfolgen, von DC bis zu 5 Gbps oder höher. Diese Hochgeschwindigkeitsverbinder liegen in unmittelbarer Nähe der Sendeund Empfangsantennen des Geräts. Daher kann das Andocken eines Moduls an dem Gerät ein Rauschen erzeugen, das auf die exponierten Verbinder zurückzuführen ist, wodurch ein Grundrauschen stärker wird, das verwendet wird, um das Rauschen von dem Signal zu trennen, und das dementsprechend zu einer Desensibilisierung der Mobilfunkempfänger des Telefons führen kann. Dieses Phänomen wird vorliegend als "Desense" bezeichnet. Hinzu kommt, dass eine Störung durch die Mobilfunkempfangsantennen bewirken kann, dass die Geräte den Datentransfer wegen einer umgekehrten Desensibilisierung durch die exponierten Modulverbinder drosseln.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verringern eine Desensibilisierung des RF/Antennensystems des Telefons durch nicht abgeschirmte Hochgeschwindigkeits-Stiftverbindungen zwischen Telefon und Modul durch die Implementierung einer Erdungswand, die über das Telefon und das Modul verbunden ist. Dies kann geschehen, indem eine Metallschiene (die vorliegend gelegentlich als "Debar" bezeichnet wird) auf der Vorderseite des Telefons platziert wird, wobei die Debar mit der Bezugsmasse auf der PCB (Leiterplatte) des Telefons verbunden wird. Die Debar kann sich über die Breite des Verbindungsstift-Arrays hinaus erstrecken und erstreckt sich in einer Ausführungsform auf beiden Seiten um etwa 8 mm über die Breite des Verbindungsstift-Arrays hinaus. Es versteht sich, dass die Länge der Debar abhängig von den Konstruktionsmerkmalen in einem gegebenen Fall länger oder kürzer sein kann.
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Die Debar trennt das Mod-Verbinder-Array von den nächstliegenden Antennen, z.B. den bodenseitigen Antennen. Eine ähnliche Metallschiene ist mit der PCB des Mod verbunden. In einer weiteren Ausführungsform sind diese beiden Schienen durch eine Anordnung von Pogostiften verbunden (wobei z.B. acht von diesen Pogostiften verwendet werden können, wenngleich abhängig von den speziellen Konstruktionsmerkmalen in einem gegebenen Fall eine kleinere oder größere Anzahl verwendet werden kann). Es versteht sich, dass es bezüglich des Verbinder-Arrays unerheblich ist, welches Gerät welche Pogostifte und Debar enthält oder welches Gerät welche elektrischen Verbinderarten enthält. Wie später noch gezeigt wird, verringert die Verwendung des Debarsystems deutlich die Interferenz und dadurch die Desense.
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Ferner kann über dem Verbinder-Array eine Metallplatte angeordnet sein, mit Öffnungen, durch welche für eine zusätzliche Isolation Verbindungsstifte gesteckt werden können. Die Metallplatte ist mittels Lot oder leitendem Klebstoff mit dem AMP PCB-Massechassis verbunden und kann die Metallverstärkung des Telefons leitend kontaktieren, wenn der AMP an dem Telefon befestigt wird und dabei der Nichtmetallspalt rund um die Verbindungsstifte mit Abschirmmaterial gefüllt wird, ohne jedoch eine überlappende Masseabschirmung in das Telefon hinein zu bilden (anders als USB- oder HDMI-Verbinder), wodurch die ID-Integrität der Rückseite des Telefons beibehalten wird.
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Nach diesem Überblick folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen. Die Verfahren gemäß vorliegender Erfindung werden in einer geeigneten Computerumgebung implementiert. Die folgende Beschreibung des Geräts basiert auf Ausführungsformen und Beispielen der Erfindung und stellen keine Einschränkung der Ansprüche im Hinblick auf alternative Ausführungsformen dar, die hier nicht ausdrücklich beschrieben sind. 1 zeigt ein Beispielmobilgerät, an welchem die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert werden können. Es versteht sich jedoch, dass auch Geräte einer anderen Art verwendet werden können.
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1 zeigt schematisch eine exemplarische Komponentengruppe 110, die Teil einer Umgebung ist, innerhalb derer die Aspekte der vorliegenden Erfindung realisiert werden können. Insbesondere umfasst die Komponentengruppe 110 exemplarische Komponenten, die in einem Gerät verwendet werden können, das dem ersten Gerät oder Telefon und dem zweiten Gerät entspricht. Es versteht sich, dass abhängig von der Präferenz des Nutzers, von der Verfügbarkeit der Komponenten, von dem Preis und von anderen Überlegungen zusätzliche oder alternative Komponenten verwendet werden können.
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In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Komponenten 110 einen Anzeigebildschirm 120, Anwendungen (z.B. Programme) 130, einen Prozessor 140, einen Speicher 150, eine oder mehrere Eingabekomponenten 160 (Nutzereingabeempfänger) wie Sprach- und Texteingabemöglichkeiten und eine oder mehrere Ausgabekomponenten 170 wie Text- oder Audioausgabemöglichkeiten, z.B. einen oder mehrere Lautsprecher. In einer Ausführungsform umfassen die Eingabekomponenten 160 eine physische oder virtuelle Tastatur die sich auf einer Oberfläche des Geräts befindet oder dargestellt wird. In verschiedenen Ausführungsformen können Bewegungssensoren, Näherungssensoren, Kamera/IR-Sensoren und andere Arten von Sensoren verwendet werden, um Eingabeinformationen einer bestimmten Art zu erfassen, zum Beispiel die Anwesenheit eines Nutzers, Gesten eines Nutzers etc.
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Der Prozessor 140 kann ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder eine Struktur ähnlicher Art sein. Zum Beispiel kann der Prozessor 140 durch einen oder mehrere Mikroprozessoren oder Steuereinheiten aus einer gewünschten Familie oder von einem gewünschten Hersteller gebildet sein. Ähnlich kann sich der Hauptspeicher 150 auf derselben integrierten Schaltung wie der Prozessor 140 befinden. Zusätzlich oder alternativ kann über ein Netzwerk auf den Speicher 150 zugegriffen werden, z.B. über einen Cloud-basierten Speicher. Der Hauptspeicher 150 kann einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (d.h. einen Synchronous Dynamic Random Access Memory (SDRAM), einen Dynamic Random Access Memory (DRAM), einen RAMBUS Dynamic Random Access Memory (RDRM) oder ein Random Access Memory Device oder System einer anderen Art) umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Hauptspeicher 150 einen Nur-Lese-Speicher (d.h. eine Festplatte, einen Flashspeicher oder eine Speichervorrichtung einer anderen gewünschten Art) umfassen.
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Die Information, die der Hauptspeicher 150 speichert, kann einen Programmcode enthalten, der einem oder mehreren Betriebssystemen oder Anwendungen sowie Informationsdaten zugeordnet ist, z.B. Programmparameter, Prozessdaten etc. Das Betriebssystem und die Anwendungen werden in der typischen Weise über ausführbare Befehle implementiert, die in einem nichttransitorischen computerlesbaren Medium (z.B. in dem Hauptspeicher 150) gespeichert sind, um grundlegende Funktionen des elektronischen Geräts zu steuern. Solche Funktionen können zum Beispiel Interaktionen zwischen verschiedenen internen Komponenten und die Speicherung und den Abruf von Anwendungen und Daten in dem und aus dem Hauptspeicher 150 umfassen.
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Was die Anwendungen 130 betrifft, nutzen diese in der typischen Weise das Betriebssystem, um mehr spezifische Funktionen bereitzustellen, zum Beispiel Dateisystemdienste und die Handhabung von geschützten und ungeschützten Daten, die in dem Speicher 150 gespeichert sind. Wenngleich einige Anwendungen Standardfunktionen oder benötigte Funktionen des Nutzergeräts 110 bereitstellen können, sorgen Anwendungen in anderen Fällen für eine optionale oder spezialisierte Funktionalität und können von Drittanbietern oder Geräteherstellern geliefert werden.
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Was schließlich die Informationsdaten betrifft, z.B. Programmparameter und Prozessdaten, können diese nichtausführbaren Informationen von dem Betriebssystem oder einer Anwendung referenziert, bearbeitet oder geschrieben werden. Solche Informationsdaten können zum Beispiel Daten enthalten, die während der Herstellung in dem Gerät vorprogrammiert werden, Daten, die das Gerät erstellt oder die von dem Nutzer hinzugefügt werden, oder beliebige Informationen einer Vielfalt von Informationen, die in einen Server oder andere Geräte, mit denen das Gerät während seines laufenden Betriebs in Verbindung steht, hochgeladen oder von diesen heruntergeladen werden oder auf die anderweitig zugegriffen wird. Das Gerät 110 enthält auch ein Kameramodul 180, das mit einer Kamera des Geräts verbunden ist.
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In einer Ausführungsform ist eine Stromversorgung 190 wie eine Batterie oder eine Brennstoffzelle enthalten, um das Gerät 110 und seine Komponenten mit Strom zu versorgen. Sämtliche oder einige der internen Komponenten kommunizieren miteinander über eine oder mehrere gemeinsame oder eigene interne Kommunikationsverbindungen 195 wie beispielweise ein interner Bus.
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In einer Ausführungsform ist das Gerät 110 derart programmiert, dass der Prozessor 140 und der Hauptspeicher 150 mit anderen Komponenten des Geräts 110 interagieren, um bestimmte Funktionen auszuführen. Der Prozessor 140 kann verschiedene Module enthalten oder implementieren und kann Programme ausführen, um verschiedene Aktivitäten wie das Starten einer Anwendung, das Übertragen von Daten und das Hin- und Herschalten zwischen verschiedenen graphischen Nutzerschnittstellenobjekten (z.B. das Hin- und Herschalten zwischen verschiedenen Displaysymbolen, die mit ausführbaren Anwendungen verknüpft sind) auszuführen.
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Anwendungen und Software befinden sich als computerlesbare Befehle auf einem konkreten, nichttransitorischen Medium, z.B. einem RAM, ROM oder Flashspeicher. Das Gerät 110 führt über seinen Prozessor 140 die Anwendungen und die Software aus, indem die geeigneten computerlesbaren Befehle abgerufen und ausgeführt werden.
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Es wird auf 2 Bezug genommen. In dieser Figur sind das Telefon 200 und das Modul 201 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vereinfacht dargestellt, wobei die Rückseite 203 des Telefons 200 und die dazu passende Vorderseite 205 des Moduls 201 gezeigt sind. In dem dargestellten Beispiel hat jedes Gerät 200, 201 ein Verbinder-Array 207, 209. Das jeweilige Verbinder-Array 207, 209 ist als 16-Stift-Verbinder-Array dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass auch eine andere Anzahl von Stiften gewählt werden kann. Wenngleich dies in der Figur nicht im Detail gezeigt ist, enthält eines der Verbinder-Arrays 207, 209 in charakteristischer Weise federbelastete Steckerstifte, während das andere der Verbinder-Arrays 207, 209 in charakteristischer Weise Buchsenkontakte hat. Die vorstehend erläuterte Debar ist in 2 als Element 217 zu sehen, und die dazu passenden Pogoverbinder sind als Element 213 zu sehen. Das Telefon 200 enthält auch eine oder mehrere Antennen 231, 233.
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In der dargestellten Ausführungsform ist in dem Verbinder-Array 207 an dem Telefon 200 eine Ausrichtebuchse 211 für den Eingriff eines dazu passenden Ausrichtestifts 215 an dem Modul 201 vorgesehen. Ein dritter Ausrichtepunkt wird durch einen Kameravorsprung 219 an dem Telefon 200 gebildet, der derart konfiguriert und angeordnet ist, dass er in eine dazu passende kreisförmige Öffnung 221 in dem Modul 201 passt. In einer Ausführungsform enthält der Kameravorsprung 219 die Hauptkamera des Geräts 200 sowie ein oder mehrere Blitz-LEDs. In einer Ausführungsform enthält der Kameravorsprung 219 auch einen Laser-Entfernungsmesser für eine schnellere Fokussierung der Hauptkamera.
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Wie vorstehend ausgeführt wurde, wird als Beispiel eine runde Form für den Kameravorsprung gewählt, obwohl auch andere Kameravorsprungformen erwogen und verwendet werden können. Abhängig von Toleranzen bei gegebenen Implementierungen kann ein nichtkreisförmiger Kameravorsprung ebenfalls für einen Grad einer Drehausrichtung sorgen und kann die Notwendigkeit anderer Ausrichtungsausbildungen einschränken oder eliminieren.
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In einer Ausführungsform ist eine Gruppe von Magneten 223, 225, 227, 229 in der Front des Moduls 201 eingebettet. Diese Magnete 223, 225, 227, 229 können an einer Innenfläche dieser kosmetischen Platte gehalten sein. Diese Magnete können in einer Stahlummantelung eingeschlossen sein, so dass sich das Magnetfeld nicht zu beiden Seiten erstreckt, sondern vielmehr auf eine Seite der Magnetanordnung fokussiert wird. In einer Ausführungsform ziehen diese Magnete 223, 225, 227, 229 die Stahlfläche der Rückseite 203 des Telefons 200 an, so dass die Geräte 200, 201 zusammengehalten werden, sobald sich die Geräte 200, 201 in unmittelbarer Nähe zueinander befinden. Die Magnete 223, 225, 227, 229 können aus einem keramischen Material, aus Neodym oder aus einem anderen Material bestehen.
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3 zeigt das Telefon 200 und das Modul 201 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Seitenansicht. Wie in dieser Seitenansicht dargestellt ist, sitzt der Kameravorsprung 219 in der dazu passenden Öffnung 221 in dem Modul 201, wenn das Telefon 200 und das Modul 201 aneinander angedockt sind. Ferner passt bei dieser Konfiguration das Kontakt-Array 207 des Telefons 200 mit dem Kontakt-Array 209 des Moduls 201 zusammen.
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Idealerweise wirkt das kombinierte Gerät als ein Gerät, wobei die Verbindungen verwendet werden, die durch die zusammenpassenden Kontakt-Arrays 207, 209 bereitgestellt werden. Insbesondere werden die Kontakt-Arrays 207, 209 in den verschiedenen Ausführungsformen zum Austausch von Daten, Befehlen, Energie, Steuersignalen usw. verwendet.
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4 zeigt eine Untergruppenansicht, in der ein Teil des rückseitigen Gehäuses 401 von oben und von unten dargestellt ist, und zwar in einer Ausführungsform, in der die Debar 217 skischuhartig/zehenartig in das rückseitige Gehäuse 401 eingesetzt ist, so dass mehrere direkte Kontaktpunkte vorhanden sind, die an der Haupt-PCB geerdet sind.
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5 ist eine Detailansicht der Pogoverbinder 213 und einer Verbinder-Array-Ummantelung 501 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie erkennbar ist, sind die Pogoverbinder 213 derart positioniert, dass diese die Debar 217 (2) kontaktieren, wenn das Telefon 200 und das Modul 201 zusammengefügt sind. Die geerdete Ummantelung 501 umschließt jeden Verbindungsstift in dem Array 209 teilweise (2) und sorgt damit für eine zusätzliche Abschirmung.
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Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Verwendung einer Debar in der vorliegend beschriebenen oder ähnlichen Weise die Isolation der Antennen und der Stifte der Verbinder-Arrays deutlich erhöhen. 6 ist ein Diagramm zur Darstellung der Isolationswirkung in dB bei Verwendung einer Debar von 44 mm in einer modularen Konfiguration wie vorliegend beschrieben. Insbesondere zeigt eine erste Kurve 601 den ursprünglichen Isolationspegel, und eine zweite Kurve 603 zeigt den Isolationspegel, der bei Verwendung der Debar erreicht wird. Wie zu erkennen ist, steigert die Debar die Isolation um mehr als 5 dB über den gesamten Bereich von etwa 700 MHz bis etwa 870 MHz.
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7 ist ein Diagramm, das die Isolationswirkung in dB zeigt, wenn eine Debar einer anderen Länge als der in 6 gezeigten Länge verwendet wird, nämlich einer Länge von 27 mm. Die erste Kurve 701 zeigt den ursprünglichen Isolationspegel, und die zweite Kurve 703 zeigt den Isolationspegel, der bei Verwendung der Debar von 27 mm erreicht wird. In diesem Fall ist die Isolationswirkung schlechter als im Fall der längeren Debar.
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Vorstehend wurden ein System und ein Verfahren für eine bessere Isolation eines Mobiltelefons für ein modulares System beschrieben. Jedoch sollte beachtet werden, dass angesichts der vielen möglichen Ausführungsformen die Ausführungsform, die vorliegend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurde, lediglich der Veranschaulichung dient und keine Einschränkung der Schutzbereichs der Ansprüche darstellt. Aus diesem Grund umfassen die vorliegenden Verfahren sämtliche Ausführungsformen, die in den Schutzbereich der anliegenden Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
