DE102020107024A1

DE102020107024A1 - Tauchcomputer mit gekoppelter antenne und wasserkontaktanordnung

Info

Publication number: DE102020107024A1
Application number: DE102020107024.1A
Authority: DE
Inventors: Mikko Sepänniitty; Ville Hurskainen; Tapio Stahlberg; Tom Ahola; Heikki Puuri; Eero Varjonen; Niko Tarnanen
Original assignee: Suunto Oy
Current assignee: Suunto Oy
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-09-17
Also published as: CN111694408B; CN111694058B; DE102020001696A1; CN111694408A; CN111694058A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen tragbaren Tauchcomputer und/oder eine Wasserkontakt-Erfassungsanordnung zum Erfassen eines Unterwasserzustands einer tragbaren Vorrichtung. Der tragbare Tauchcomputer umfasst:- ein Gehäuse mit einer leitfähigen Lünette und einem Körper, wobei die Lünette ein Strahlerelement umfasst:- eine Funkeinheit, die funktionell mit einer Tauchcomputerschaltung im Gehäuse verbunden ist, wobei die Funkeinheit eine leitfähige Kopplung zum Strahlerelement zur Ermöglichung der drahtlosen Kommunikation zwischen dem Tauchcomputer und externen Vorrichtungen aufweist;- eine Wasserkontaktfläche, die sich durch den Körper erstreckt, wobei die Wasserkontaktfläche zumindest teilweise leitfähig ist;- eine Wasserkontakt-Erfassungsschaltung, die dafür ausgelegt ist, einen Unterwasserzustand des tragbaren Tauchcomputers zu erfassen; und- eine Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung, die die Wasserkontaktfläche umfasst, wobei das Strahlerelement und ein Tiefpassfilter mindestens einen Induktor umfassen, der an einem Ende mit der leitfähigen Kopplung und am anderen Ende mit einem Massepotential des Tauchcomputers verbunden ist.Die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung ist dafür konfiguriert, wenn Wasser einen Strompfad durch die Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung herstellt, eine elektrische Verbindung von der Wasserkontaktfläche zur Masse zu erfassen und dem Tauchcomputer einen Hinweis auf einen Unterwasserzustand zu geben.

Description

Hintergrund
Technologisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen wie drahtlose oder tragbare Funkvorrichtungen und auf Verfahren zu deren Verwendung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Tauchcomputer und Wasserkontakt-Erfassungsanordnungen für dieselben.
Beschreibung der verwandten Technologie
Antennen werden üblicherweise in den meisten modernen Funkvorrichtungen verwendet, z. B. in mobilen Computern, tragbaren Navigationsvorrichtungen, Mobiltelefonen, Smartphones, persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) oder anderen persönlichen Kommunikationsvorrichtungen (Personal Communication Devices, PCD). Typischerweise umfassen diese Antennen ein planares Strahlungselement mit einer Masseebene, die im Allgemeinen parallel zum planaren Strahlungselement angeordnet ist. Das planare Strahlungselement und die Masseebene sind typischerweise über einen Kurzschlussleiter miteinander verbunden, um die gewünschte Impedanzanpassung für die Antenne zu erreichen. Die Struktur ist so konfiguriert, dass sie bei der gewünschten Betriebsfrequenz als Resonator fungiert. In der Regel befinden sich diese internen Antennen auf einer Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) der Funkvorrichtung in einem Kunststoffgehäuse, das die Ausbreitung von Hochfrequenzwellen zu und von der (den) Antenne(n) ermöglicht.
In jüngerer Zeit war es wünschenswert, dass diese Funkvorrichtungen einen Metallkörper oder eine äußere metallische Oberfläche aufweisen. Ein Metallgehäuse oder eine äußere Metalloberfläche kann aus einer Reihe von Gründen verwendet werden, z. B. um ästhetische Vorteile zu erzielen, wie um ein ansprechendes Erscheinungsbild der darunter liegenden Funkvorrichtung zu erzielen. Die Verwendung eines Metallgehäuses stellt die Implementierung von Hochfrequenzantennen jedoch vor neue Herausforderungen. Typische Antennenlösungen nach dem Stand der Technik sind häufig nicht für die Verwendung mit Metallgehäusen und/oder externen Metalloberflächen geeignet. Dies liegt an der Tatsache, dass das Metallgehäuse und/oder die äußere Metalloberfläche der Funkvorrichtung als HF-Abschirmung fungieren, die die Antennenleistung beeinträchtigt, insbesondere wenn die Antenne in mehreren Frequenzbändern arbeiten muss.
Bei Tauchcomputern besteht normalerweise mindestens ein Teil des Körpers aus einem nicht leitfähigen Polymermaterial. Um einen Unterwasserzustand in solchen Vorrichtungen zu erkennen, muss ein Wasserkontakt bereitgestellt werden. Diese bestehen normalerweise aus einigen Öffnungen im Körper, durch die Wasser in leitfähige Oberflächen gelangen kann, die mit einem Wassererfassungssschaltung im Gehäuse verbunden sind. Strom, der zwischen solchen leitfähigen Oberflächen durch das Wasser fließt, wird erfasst, und es kann ein Unterwasserzustand der Vorrichtung festgestellt werden. Die Vorrichtung kann dann entsprechend konfiguriert werden, z. B. in einen Tauchzustand versetzt werden. Der Tauchcomputer kann auch Informationen von anderen Sensoren, wie z. B. einem Drucksensor, sammeln, wenn er die richtige Vorgehensweise in einer Unterwassersituation ermittelt.
Das Einrichten von Öffnungen oder Löchern im Gehäuse eines Tauchcomputers muss jedoch so weit wie möglich vermieden werden. Jedes Loch muss sorgfältig entworfen und abgedichtet werden, damit auch unter Bedingungen mit hohem Wasserdruck kein Wasser in das System eindringen kann.
Dementsprechend besteht ein ausgeprägter Bedarf nach einer Wassererfassungslösung zur Verwendung beispielsweise mit einer Tauchcomputervorrichtung, die weniger oder keine zusätzlichen Öffnungen oder Löcher im Körper benötigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung erfüllt die vorstehenden Anforderungen, indem eine Wasserkontakt-Erfassungsanordnung bereitgestellt wird, die dafür ausgelegt ist, einen Unterwasserzustand zur Verwendung in einem Metall- oder Kunststoffgehäuse zu erfassen. In einem ersten Aspekt wird ein tragbarer Tauchcomputer bereitgestellt. Der tragbare Tauchcomputer umfasst Folgendes:

- ein Gehäuse mit einer leitfähigen Lünette und einem Körper, wobei die Lünette ein Strahlerelement umfasst;
- eine Funkeinheit, die funktionell mit einer Tauchcomputerschaltung im Gehäuse verbunden ist, wobei die Funkeinheit eine leitfähige Kopplung zum Strahlerelement zur Ermöglichung der drahtlosen Kommunikation zwischen dem Tauchcomputer und externen Vorrichtungen aufweist;

- eine Wasserkontaktfläche, die sich durch den Körper erstreckt, wobei die Wasserkontaktfläche zumindest teilweise leitfähig ist;
- eine Wasserkontakt-Erfassungsschaltung, die dafür ausgelegt ist, einen Unterwasserzustand des tragbaren Tauchcomputers zu erfassen,
- eine Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung, die die Wasserkontaktfläche umfasst, wobei das Strahlerelement und ein Tiefpassfilter mindestens einen Induktor umfassen, der an einem Ende mit der leitfähigen Kopplung und am anderen Ende mit einem Massepotential des Tauchcomputers verbunden ist;

Die Erfindung betrifft auch den Aspekt der Wasserkontakt-Erfassungsanordnung zum Erfassen eines Unterwasserzustands einer tragbaren Vorrichtung, die Folgendes umfasst:

- ein Gehäuse der tragbaren Vorrichtung, wobei das Gehäuse eine leitfähige Lünette und einen Körper aufweist;
- eine Funkeinheit im Gehäuse, wobei die Funkeinheit eine leitfähige Kopplung mit einem Strahlerelement in der Lünette aufweist, um eine drahtlose Kommunikation zwischen der tragbaren Vorrichtung und externen Vorrichtungen zu ermöglichen;
- eine Wasserkontaktfläche, die sich durch den Körper erstreckt, wobei die Wasserkontaktfläche zumindest teilweise leitfähig ist,
- eine Wasserkontakt-Erfassungsschaltung,
- eine Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung, die die Wasserkontaktfläche umfasst, wobei das Strahlerelement und ein Tiefpassfilter mindestens einen Induktor umfassen, der an einem Ende mit der leitfähigen Kopplung und am anderen Ende mit einem Massepotential der tragbaren Vorrichtung verbunden ist;

Verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen tragbaren Tauchcomputer- und/oder Wasserkontakt-Erfassungsanordnung zum Erfassen eines Unterwasserzustands einer tragbaren Vorrichtung können eines oder mehrere der folgenden Aufzählungsmerkmale umfassen:

• Die Wasserkontaktfläche kann durch einen Taster angeordnet sein, der von der Außenseite des Körpers bedient werden kann, wobei die Struktur des Tasters die Wasserkontaktfläche umfasst.
• Der Taster kann eine Drucktasterkomponente sein, die eine Struktur mit einem Tasterteil und einem hohlen Führungsteil umfasst, wobei der Tasterteil aus einem Berührungsflächenabschnitt besteht, der mit einem Wellenabschnitt verbunden ist, der so angeordnet ist, dass er in dem hohlen Führungsteil gleitet, wenn der Tasterteil von einem Benutzer in Eingriff gebracht wird, und wobei mindestens der Führungsteil die Wasserkontaktfläche umfasst.
• Die Funkeinheit ist eine Nahfeldfunkeinheit, z. B. eine Bluetooth- oder WiFi-Sendeempfängereinheit.
• Die Funkeinheit ist eine Satellitenempfangseinheit, z. B. eine GPS-Empfängereinheit.
• Der Stromkreis der Wasserkontakt-Erfassungsschaltung kann so angeordnet sein, dass die Funkeinheit deaktiviert wird, wenn ein Unterwasserzustand erkannt wird.
• Die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung kann so angeordnet sein, dass sie automatisch in einen Betriebsmodus des Tauchcomputers umschaltet, wenn ein Unterwasserzustand erkannt wird.

Weitere Merkmale der vorliegenden Offenbarung, ihre Beschaffenheit und verschiedene Vorteile werden aus den beigefügten Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher.
Figurenliste
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher, wobei:

1 ein schematisches Diagramm ist, das die Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung detailliert beschreibt;
2A eine perspektivische Ansicht der Unterseite einer Ausführungsform der gekoppelten Antennenvorrichtung einer Funkvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2B eine Perspektive der gekoppelten Antennenvorrichtung von 2A ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist;
2C eine Explosionsansicht der gekoppelten Antennenvorrichtung der 2A-2B ist, die verschiedene Komponenten der gekoppelten Antennenvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung detailliert;
3 eine Ausführungsform einer gekoppelten Antennenvorrichtung zeigt;
4 und 4a Ausführungsformen einer gekoppelten Antennenvorrichtung zeigen,
5 eine schematische Darstellung eines tragbaren Tauchcomputers zeigt, der in mindestens einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann;
6 eine Drucktasterkonstruktion zeigt, die zumindest in einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann,
7 eine Clip-Unterlegscheibe zeigt, die in mindestens einigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet werden kann, und
8 einige wesentliche Teile einer erfindungsgemäßen Wasserkontakt-Erfassungsanordnung zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen sich gleiche Ziffern durchgehend auf gleiche Teile beziehen.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe „Antenne“ und „Antennenanordnung“ ohne Einschränkung auf jedes System, das ein einzelnes Element, mehrere Elemente oder eine oder mehrere Anordnungen von Elementen enthält, die ein oder mehrere Frequenzbänder elektromagnetischer Strahlung empfangen/senden und/oder ausbreiten. Die Strahlung kann von zahlreichen Arten sein, z. B. Mikrowellen-, Millimeterwellen-, Hochfrequenz-, digital modulierte, analoge, analog/digital codierte, digital codierte Millimeterwellenenergie oder dergleichen. Die Energie kann mithilfe von einer oder mehreren Repeater-Verbindungen von einem Ort zu einem anderen Ort übertragen werden, und ein oder mehrere Orte können mobil, stationär oder an einem Ort auf der Erde wie einer Basisstation befestigt sein.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe „Platte“ und „Substrat“ allgemein und ohne Einschränkung auf eine im Wesentlichen ebene oder gekrümmte Oberfläche oder Komponente, auf der andere Komponenten angeordnet werden können. Beispielsweise kann ein Substrat eine ein- oder mehrschichtige Leiterplatte (z. B. FR4), einen halbleitenden Chip oder Wafer oder sogar eine Oberfläche eines Gehäuses oder einer anderen Vorrichtungskomponente umfassen und kann im Wesentlichen starr oder alternativ zumindest etwas flexibel sein.
Die Begriffe „Frequenzbereich“ und „Frequenzband“ beziehen sich ohne Einschränkung auf einen Frequenzbereich für die Kommunikation von Signalen. Solche Signale können gemäß einem oder mehreren Standards oder drahtlosen Luftschnittstellen übertragen werden.
Wie hierin verwendet, umfassen die Begriffe „tragbare Vorrichtung“, „mobile Vorrichtung“, „Client-Vorrichtung“ und „Computervorrichtung“, ohne darauf beschränkt zu sein, Personal Computer (PCs) und Minicomputer, ob Desktop, Laptop oder andere Arten, Set-Top-Boxen, persönliche digitale Assistenten (PDAs), Handheld-Computer, persönliche Kommunikatoren, Tablet-Computer, tragbare Navigationshilfen, mit J2ME ausgestattete Vorrichtungen, Mobiltelefone, Smartphones, Tablet-Computer, integrierte Kommunikations- oder Unterhaltungsvorrichtungen, tragbare Navigationsvorrichtungen oder buchstäblich jede andere Vorrichtung, die Daten verarbeiten kann.
Darüber hinaus beziehen sich die Begriffe „Strahler“, „Strahlungsebene“ und „Strahlungselement“, wie hierin verwendet, ohne Einschränkung auf ein Element, das als Teil eines Systems fungieren kann, das hochfrequente elektromagnetische Strahlung empfängt und/oder sendet; z. B. eine Antenne. Daher kann ein beispielhafter Strahler elektromagnetische Strahlung empfangen, elektromagnetische Strahlung senden oder beides.
Die Begriffe „Einspeisung“ und „HF-Einspeisung“ beziehen sich ohne Einschränkung auf Energieleiter und Kopplungselemente, die Energie übertragen, Impedanz transformieren, Leistungseigenschaften verbessern können und die Impedanzeigenschaften zwischen eingehenden/ausgehenden HF-Energiesignalen an die eines oder mehrerer Verbinderelemente, z. B. eines Strahlers, anpassen können.
Wie hierin verwendet, bezeichnen die Begriffe „oben“, „unten“, „Seite“, „hinauf“, „hinab“, „links“, „rechts“ und dergleichen lediglich eine relative Position oder Geometrie einer Komponente zu einer anderen und bedeuten in keiner Weise einen absoluten Bezugsrahmen oder eine erforderliche Orientierung. Beispielsweise kann sich ein „oberer“ Abschnitt einer Komponente tatsächlich unter einem „unteren“ Abschnitt befinden, wenn die Komponente an einer anderen Vorrichtung (z. B. an der Unterseite einer Leiterplatte) montiert ist.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „drahtlos“ jede drahtlose Signal-, Daten-, Kommunikations- oder andere Schnittstelle, einschließlich ohne Einschränkung Wi-Fi, Bluetooth, 3G (z. B. 3GPP, 3GPP2 und UMTS), HSDPA/HSUPA, TDMA, CDMA (z. B. IS-95A, WCDMA usw.), FHSS, DSSS, GSM, PAN/802.15, WiMAX (802.16), 802.20, Schmalband/FDMA, OFDM, PCS/DCS, Langzeitentwicklung (Long Term Evolution, LTE) oder LTE-Advanced (LTE-A), analogen Mobilfunk, CDPD, Satellitensysteme wie GPS und GLONASS und Millimeterwellen- oder Mikrowellensysteme.
Überblick
In einem hervorstechenden Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung verbesserte Antennenvorrichtungen und Verfahren zur Verwendung und Abstimmung bereit. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Lösung der vorliegenden Offenbarung besonders für metallummantelte Anwendungen mit kleinem Formfaktor geeignet, die drahtlose Satellitenverbindungen (z. B. GPS) verwenden, und verwendet ein elektromagnetisches (z. B. kapazitives, in einer Ausführungsform) Einspeisungsverfahren, das ein oder mehrere separate Einspeisungselemente umfasst, die nicht galvanisch mit einem Strahlungselement der Antenne verbunden sind. Darüber hinaus bieten bestimmte Implementierungen der Antennenvorrichtung die Möglichkeit, mehr als ein Betriebsband für die Antenne zu übertragen.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Detaillierte Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen und Varianten der Vorrichtung und der Verfahren der Offenbarung werden nun bereitgestellt. Während die verschiedenen Vorrichtungen und Methoden hauptsächlich im Zusammenhang mit tragbaren Funkvorrichtungen wie Armbanduhren diskutiert werden, sind die hier diskutierten Vorrichtungen und Methoden nicht dahingehend eingeschränkt. Tatsächlich sind viele der hier beschriebenen Vorrichtungen und Methoden in einer beliebigen Anzahl von Vorrichtungen nützlich, einschließlich sowohl mobiler als auch stationärer Vorrichtungen, die von den hier beschriebenen gekoppelten Antennenvorrichtungen und -methoden profitieren können.
Während die Ausführungsformen der gekoppelten Antennenvorrichtung von 1 - 2C hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Betrieb innerhalb des GPS-Funkspektrums diskutiert werden, ist die vorliegende Offenbarung nicht dahingehend beschränkt. Tatsächlich ist die Antennenvorrichtung von 1 - 2C in einer beliebigen Anzahl von Betriebsbändern nützlich, einschließlich, ohne Einschränkung, der Betriebsbänder für: GLONASS, Wi-Fi, Bluetooth, 3G (z. B. 3GPP, 3GPP2 und UMTS), HSDPA/HSUPA, TDMA, CDMA (z. B. IS-95A, WCDMA usw.), FESS, DSSS, GSM, PAN/802.15 , WiMAX (802.16), 802.20, Schmalband/FDMA, OFDM, PCS/DCS, Langzeitentwicklung (LTE) oder LTE-Advanced (LTE-A), analogen Mobilfunk und CDPD.
Beispielhafte Antennenvorrichtung
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine beispielhafte Ausführungsform einer gekoppelten Antennenvorrichtung 100 gezeigt und detailliert beschrieben. Wie in 1 gezeigt, umfasst die gekoppelte Antennenvorrichtung 100 drei (3) Hauptantennenelemente, einschließlich eines äußeren Elements 102, das neben einem mittleren Strahlerelement 104 angeordnet ist, und eines inneren Einspeisungselements 106. Das Strahlerelement 104, das Einspeisungselement 106 und das äußere Element 102 stehen nicht in galvanischer Verbindung miteinander und sind stattdessen kapazitiv gekoppelt, wie nachstehend erläutert. Das äußere Element 102 ist ferner dafür konfiguriert, als primäres Strahlerelement für die Antennenvorrichtung 100 zu wirken. Die Breite des äußeren Elements und der Abstand des äußeren Elements vom mittleren Element werden basierend auf spezifischen Antennendesignanforderungen ausgewählt, einschließlich (i) dem interessierenden Frequenzbetriebsband und (ii) der Betriebsbandbreite, deren beispielhafte Werte von Fachleuten angesichts der vorliegenden Offenbarung leicht implementiert werden können.
Wie in 1 gezeigt, ist das mittlere Strahlerelement der gekoppelten Antennenvorrichtung neben dem äußeren Element angeordnet und durch einen Spaltabstand 120 vom äußeren Element getrennt. Beispielsweise wird in einer Implementierung ein Abstand von 0,2 bis 1 mm verwendet, es ist jedoch zu beachten, dass dieser Wert je nach Implementierung und Betriebsfrequenz variieren kann. Darüber hinaus kann die Kopplungsstärke durch Einstellen des Spaltabstands und durch Einstellen des Überlappungsbereichs der äußeren und mittleren Strahlerelemente sowie durch die Gesamtfläche sowohl des äußeren als auch des mittleren Strahlerelements eingestellt werden. Die Lücke 120 ermöglicht die Abstimmung unter anderem der Antennenresonanzfrequenz, Bandbreite und Strahlungseffizienz. Das mittlere Strahlerelement umfasst ferner zwei Teile 104(a) und 104(b). Der erste Teil 104a ist das Hauptkopplungselement und der zweite Teil 104b bleibt schwebend und ist nicht anderweitig mit der Antennenstruktur verbunden. Der zweite Teil 104b kann beispielsweise in der Struktur belassen werden, wenn aus irgendeinem mechanischen Grund das mittlere Element als größerer Teil ausgebildet ist und nur ein kürzerer Abschnitt davon als Kupplungselement benötigt wird. An einem Ende des mittleren Strahlerelementteils 104(a) ist ein Kurzschlusspunkt 110 zum Verbinden des mittleren Strahlerelements 104 mit Masse angeordnet. Der Kurzschlusspunkt 110 befindet sich in der dargestellten Ausführungsform in einem vordefinierten Abstand 122 (typischerweise 1 bis 5 mm in den beispielhaften Implementierungen, kann jedoch abhängig von der Implementierung und der Betriebsfrequenz variieren) vom inneren Einspeisungselement 106. Die Platzierung des Kurzschlusspunktes 110 bestimmt teilweise die Resonanzfrequenz der gekoppelten Antennenvorrichtung 100. Teil 104(a) ist mit Teil 104(b) verbunden, wobei Teil 104(b) den vollständigen mittleren Strahler (Ring) bildet.
1 zeigt auch ein inneres Einspeisungselement 106, das aus einem Erdungspunkt 114 sowie einem galvanisch verbundenen Einspeisungspunkt 116 besteht. Das innere Einspeisungselement 106 ist in einem Abstand 124 vom mittleren Strahlerelement 104 angeordnet. Ferner bestimmt die Platzierung und Positionierung des Erdungspunkts 114 in Bezug auf den Einspeisungspunkt 116 teilweise die Resonanzfrequenz der gekoppelten Antennenvorrichtung 100. Es wird angemerkt, dass der Erdungspunkt des Einspeisungselements hauptsächlich zur Anpassung der Einspeisungspunktimpedanz verwendet wird. In einer Implementierung bildet das Einspeisungselement eine Struktur vom IFA-Typ (invertierte F Antenne) des im Stand der Technik bekannten Typs und die Impedanzeinstellung eines solchen Elements ist gewöhnlichen Antennendesignern bekannt und wird dementsprechend hier nicht weiter beschrieben. Ein typischer Abstand zwischen dem Einspeisungs- und dem Erdungspunkt liegt in der Größenordnung von 1 bis 5 mm, dies kann jedoch je nach Frequenz und Anwendung variieren.
Darüber hinaus versteht es sich, dass der Erdungspunkt auf Wunsch beseitigt werden kann, beispielsweise durch Platzieren eines Nebenschlussinduktors auf der Zuleitung. Die Platzierung des Einspeisungspunkts 116 und der Erdungspunkte 110 und 114 beeinflusst die Isolationsgewinne für rechtshändige Zirkularpolarisation (Right-Handed Circular Polarization, RHCP) und linkshändige Zirkularpolarisation (Left-Handed Circular Polarization, LHCP) stark, wie nachstehend erläutert. Abgesehen davon sind GPS und die meisten Satellitennavigations-Übertragungen RHCP; Satelliten übertragen das RHCP-Signal, da festgestellt wird, dass es weniger von atmosphärischen Signalverformungen und - verlusten betroffen ist als beispielsweise linear polarisierte Signale. Daher sollte jede Empfangsantenne die gleiche Polarisation wie der Sendesatellit haben. Ein signifikanter Signalverlust tritt auf (in der Größenordnung von einigen zehn dB), wenn die Antenne der Empfangsvorrichtung überwiegend LHCP-polarisiert ist. Außerdem ändert das Satellitensignal jedes Mal die Polarisation von RHCP zu LHCP, wenn es von einem Objekt, beispielsweise der Erdoberfläche oder einem Gebäude, reflektiert wird. Signale, die einmal in der Nähe der Empfangseinheit reflektiert werden, haben fast die gleiche Amplitude, aber eine geringe Zeitverzögerung und LHCP im Vergleich zu direkt empfangenen RHCP-Signalen. Diese reflektierten Signale sind besonders schädlich für die Empfindlichkeit des GPS-Empfängers; daher werden bevorzugt Antennen verwendet, bei denen die LHCP-Verstärkung mindestens 5 dB bis 10 dB unter der RHCP-Verstärkung liegt.
Zum Beispiel werden in der beispielhaften Darstellung die Einspeisungs- und Grundlinienplatzierungen so gewählt, dass die RCHP-Verstärkung dominiert und die LHCP-Verstärkung unterdrückt wird (um die Empfindlichkeit gegenüber zirkular polarisierten GPS-Signalen zu verbessern). Wenn jedoch die Platzierungen der Einspeisungs- und der Erdungsleitung umgekehrt würden, würde die „Händigkeit“ der Antennenvorrichtung 100 umgekehrt, wodurch eine dominante LHCP-Verstärkung erzeugt würde, während die RHCP-Verstärkung unterdrückt würde. Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Offenbarung in bestimmten Implementierungen auch die Fähigkeit vor, die Antenne z. B. spontan umzuschalten oder neu zu konfigurieren, beispielsweise über einen Hardware- oder Softwareschalter oder manuell, um die oben genannte „Händigkeit“ nach Bedarf für die jeweilige Verwendung oder Anwendung umzuschalten. Es kann beispielsweise erwünscht sein, in Verbindung mit einer LHCP-Quelle zu arbeiten oder die oben genannten reflektierten Signale zu empfangen.
Dementsprechend sieht die vorliegende Offenbarung, obwohl dies nicht dargestellt ist, Folgendes vor: (i) tragbare oder andere Vorrichtungen mit sowohl RHCP-dominanten als auch LHCP-dominanten Antennen, die im Wesentlichen unabhängig voneinander arbeiten können, und (ii) Varianten, bei denen der Empfänger abhängig von der Polarisation der empfangenen Signale zwischen den beiden wechseln kann.
Die gekoppelte Antennenvorrichtung 100 von 1 umfasst somit eine gestapelte Konfiguration, die ein äußeres Element 102, ein mittleres Strahlerelement 104, das innerhalb des äußeren Elements angeordnet ist, und ein inneres Einspeisungselement 106 umfasst. Es ist zu beachten, dass ein mittleres Strahlerelement ausreicht, um die gewünschte Betriebsfrequenz anzuregen. Für den Multiband-Betrieb können jedoch zusätzliche Mittel- und Einspeisungselemente hinzugefügt werden. Wenn beispielsweise ein 2,4-GHz-ISM-Band benötigt wird, kann derselbe äußere Strahler von einem anderen Satz von Mittelelementen und Einspeisungselementen gespeist werden. Das innere Einspeisungselement ist ferner so konfiguriert, dass es galvanisch mit einem Einspeisungspunkt 116 gekoppelt ist, und das mittlere Strahlerelement ist so konfiguriert, dass es kapazitiv mit dem inneren Einspeisungselement gekoppelt ist. Das äußere Element 102 ist dafür konfiguriert, als endgültiger Antennenstrahler zu wirken, und ist ferner dafür konfiguriert, kapazitiv mit dem mittleren Strahlerelement gekoppelt zu sein. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Abmessungen des äußeren Elements 102 und der Einspeisungselemente 104 und 106 ausgewählt, um eine gewünschte Leistung zu erzielen. Insbesondere wenn die Elemente (außen, mittel, innen) als voneinander getrennt gemessen werden, wird keines von ihnen unabhängig auf einen Wert nahe der gewünschten Betriebsfrequenz abgestimmt. Wenn die drei Elemente jedoch miteinander gekoppelt sind, bilden sie ein einziges Strahlerpaket, das Resonanzen in der gewünschten Betriebsfrequenz (oder den gewünschten Betriebsfrequenzen) erzeugt. Eine relativ große Bandbreite einer einzelnen Resonanz wird aufgrund der physikalischen Größe der Antenne und der Verwendung von Medien mit niedrigem Dielektrikum wie Kunststoff erreicht. Ein herausragender Vorteil dieser Struktur im beispielhaften Kontext von Satellitennavigations-Anwendungen besteht darin, dass ein typisches Interesse daran besteht, sowohl GPS- als auch GLONASS-Navigationssysteme mit derselben Antenne abzudecken, d. h. mindestens 1575 - 1610 MHz, was die beispielhafte Implementierung ermöglicht.
Fachleute werden angesichts der vorliegenden Offenbarung erkennen, dass die obigen Abmessungen einer bestimmten Ausführungsform einer Antenne/Vorrichtung entsprechen, und basierend auf einer spezifischen Implementierung konfiguriert sind und daher lediglich die umfassenderen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Die Abstände 120, 122 und 124 werden ferner ausgewählt, um die gewünschte Impedanzanpassung für die gekoppelte Antennenvorrichtung 100 zu erreichen. Zum Beispiel ist es aufgrund mehrerer Elemente, die eingestellt werden können, möglich, die resultierende Antenne auf eine gewünschte Betriebsfrequenz abzustimmen, selbst wenn die Einheitsgröße (Antennengröße) stark variiert. Zum Beispiel kann die Größe des oberen (äußeren) Elements auf beispielsweise 100 × 60 mm erweitert werden, und durch Einstellen der Kopplungen zwischen den Elementen kann vorteilhafterweise die richtige Abstimmung und Anpassung erreicht werden.
Konfigurationen der tragbaren Funkvorrichtung
Unter Bezugnahme auf 2A - 2C wird eine beispielhafte Ausführungsform einer tragbaren Funkvorrichtung gezeigt und beschrieben, die eine gekoppelte Antennenvorrichtung umfasst, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist. In Verbindung mit der in 2A bis 2C dargestellten Ausführungsform der gekoppelten Antennenvorrichtung können verschiedene Implementierungen des äußeren Elements verwendet werden, um eine weitere Optimierung der verschiedenen Betriebseigenschaften der Antenne zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere Komponenten der Antennenvorrichtung 100 von 1 unter Verwendung eines metallbeschichteten Kunststoffkörpers gebildet, der durch ein beliebiges geeignetes Herstellungsverfahren hergestellt wird (wie zum Beispiel ein beispielhaftes Herstellungsverfahren für die direkte Laserstrukturierung (Laser Direct Structuring, „LDS“) oder sogar ein Druckverfahren wie das unten genannte).
Jüngste Fortschritte bei den Herstellungsverfahren für LDS-Antennen haben den Bau von Antennen direkt auf einer ansonsten nicht leitfähigen Oberfläche ermöglicht (z. B. auf thermoplastischem Material, das mit einem Metalladditiv dotiert ist). Das dotierte Metalladditiv wird anschließend mittels eines Lasers aktiviert. LDS ermöglicht den Aufbau von Antennen auf komplexeren dreidimensionalen (3D) Geometrien. Zum Beispiel wird in verschiedenen typischen Smartphones, Armbanduhren und anderen Anwendungen für mobile Vorrichtungen das zugrunde liegende Vorrichtungsgehäuse und/oder andere Antennenkomponenten, auf denen die Antenne angeordnet werden kann, unter Verwendung eines LDS-Polymers mittels Standardspritzgussverfahren hergestellt. Mit einem Laser werden dann Bereiche des (thermoplastischen) Materials aktiviert, die anschließend plattiert werden. Typischerweise wird dann ein elektrolytisches Kupferbad gefolgt von aufeinanderfolgenden Additivschichten wie Nickel oder Gold hinzugefügt, um den Aufbau der Antenne zu vervollständigen.
Zusätzlich können Tampondruck, leitfähiger Tintendruck, FPC, Blech, PCB-Verfahren in Übereinstimmung mit der Offenbarung verwendet werden. Es versteht sich, dass verschiedene Merkmale der vorliegenden Offenbarung vorteilhafterweise nicht an eine bestimmte Herstellungstechnologie gebunden sind und daher mit einer beliebigen Anzahl der vorgenannten weit verbreitet verwendet werden können. Während einige Technologien von Natur aus Einschränkungen hinsichtlich der Herstellung von beispielsweise 3D-geformten Strahlern und der Einstellung von Lücken zwischen Elementen aufweisen, kann die erfindungsgemäße Antennenstruktur unter Verwendung jeder Art von leitfähigen Materialien und Prozessen gebildet werden.
Während die Verwendung von LDS beispielhaft ist, können jedoch andere Implementierungen verwendet werden, um die gekoppelte Antennenvorrichtung herzustellen, beispielsweise über die Verwendung einer flexiblen Leiterplatte (PCB), eines Blechs, gedruckter Strahler usw., wie oben angegeben. Die verschiedenen obigen Entwurfsüberlegungen können jedoch im Einklang mit beispielsweise der Beibehaltung eines gewünschten kleinen Formfaktors und/oder anderer Entwurfsanforderungen und - attribute gewählt werden. Beispielsweise werden in einer Variante die in US9780438 beschriebenen druckbasierten Verfahren und Vorrichtungen zum Abscheiden des Antennenstrahlers auf dem Substrat verwendet. In einer solchen Variante enthält der Antennenstrahler eine Viertelwellenschleife oder eine drahtähnliche Struktur, die unter Verwendung des darin diskutierten Druckverfahrens auf das Substrat gedruckt wird.
Die in 2A - 5C dargestellte tragbare Vorrichtung (d. h. eine am Handgelenk getragene Uhr, ein Asset-Tracker, ein Sportcomputer, ein Tauchcomputer usw. mit GPS-Funktionalität) ist in einem Gehäuse 200 angeordnet, das so konfiguriert ist, dass es eine allgemein kreisförmige Form aufweist. Es versteht sich jedoch, dass, während diese gezeigte Vorrichtung einen allgemein kreisförmigen Formfaktor aufweist, die vorliegende Offenbarung mit Vorrichtungen praktiziert werden kann, die andere wünschenswerte Formfaktoren besitzen, einschließlich, ohne Einschränkung, quadratischen, rechteckigen, anderen polygonalen, ovalen, unregelmäßigen usw. Formfaktoren. Zusätzlich ist das Gehäuse so konfiguriert, dass es eine Anzeigeabdeckung (nicht gezeigt) aufnimmt, die zumindest teilweise aus einem transparenten Material wie einem transparenten Polymer, Glas oder einem anderen geeigneten transparenten Material besteht. Das Gehäuse ist darüber hinaus so konfiguriert, dass es eine gekoppelte Antennenvorrichtung, ähnlich der in 1 gezeigten, aufnimmt. In den beispielhaften Ausführungsformen besteht das Gehäuse aus einem spritzgegossenen Polymer wie Polyethylen oder ABS-PC. In einer Variante weist das Kunststoffmaterial ferner eine metallisierte leitfähige Schicht (z. B. eine Kupferlegierung) auf seiner Oberfläche auf. Die metallisierten Leiterschichten bilden im Allgemeinen eine gekoppelte Antennenvorrichtung, wie in 1 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf die 2A - 2C ist eine Ausführungsform einer gekoppelten Antennenvorrichtung 200 zur Verwendung in einer tragbaren Funkvorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gezeigt. 2A zeigt die Unterseite der gekoppelten Antennenvorrichtung 200, die die verschiedenen Verbindungen darstellt, die mit einer Leiterplatte hergestellt sind (219, 2B und 2C). Insbesondere zeigt 2A den Kurzschlusspunkt 210 für das mittlere Ringstrahlerelement 204 sowie den Kurzschlusspunkt 216 und den galvanischen Einspeisungspunkt 214 für das innere Einspeisungsspurelement 206. Sowohl das innere Einspeisungsspurelement als auch das mittlere Ringstrahlerelement sind innerhalb der vorderen Abdeckung 203 der dargestellten Ausführungsform für die gekoppelte Antennenvorrichtung zur Verwendung mit einer tragbaren Funkvorrichtung angeordnet. Die vordere Abdeckung 203 (siehe 2A und 2C) wird gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung unter Verwendung eines Polymermaterials mit direkter Laserstrukturierung („LDS“) hergestellt, das anschließend dotiert und mit einem äußeren Ringstrahlungselement 202 (siehe 2B - 2C) plattiert wird. Die Verwendung der LDS-Technologie ist insofern beispielhaft, als sie die Bildung komplexer (z. B. gekrümmter) Metallstrukturen direkt auf dem darunter liegenden Polymermaterial ermöglicht. Das äußere Ringstrahlelement 402 kann alternativ einen geprägten Metallring umfassen, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder einem anderen korrosionsbeständigen Material gebildet ist (bei Umgebungsbelastung ohne zusätzliche Schutzbeschichtung). Das ausgewählte Material sollte idealerweise eine ausreichende HF-Leitfähigkeit aufweisen. Es können auch plattierte Metalle verwendet werden, beispielsweise Nickel-Gold-Beschichtung usw. oder andere bekannte HF-Materialien, die auf der vorderen Abdeckung 203 angeordnet sind.
Zusätzlich ist in einer beispielhaften Ausführungsform ein mittleres Ringstrahlerelement 204 auf der Innenseite der dotierten vorderen Abdeckung 203 unter Verwendung der LDS-Technologie ebenfalls angeordnet. Das mittlere Ringstrahlerelement 204 besteht aus zwei (2) Teilen 204(a) und 204(b). In einer beispielhaften Implementierung wird das Element 204(a) verwendet, um einen günstigen Ort für die Verbindung des Erdungskontakts (Kurzschlusspunkt) 210 bereitzustellen. Der Kurzschlusspunkt 210 ist an einem Ende des ersten Teils 204(a) des mittleren Ringstrahlers angeordnet. Die gekoppelte Antennenvorrichtung 200 umfasst ferner einen LDS-Polymer-Einspeisungsrahmen 218, auf dem anschließend ein inneres Einspeisungselement 206 aufgebaut wird. Das innere Einspeisungselement umfasst einen galvanischen Einspeisungspunkt 216 sowie einen Kurzschlusspunkt 214, die beide so konfiguriert sind, dass sie an den Punkten 216' bzw. 214' mit einer Leiterplatte 219 gekoppelt sind (siehe 2C). Das innere Einspeisungsrahmenelement ist neben dem mittleren Strahlerringelementteil 204 so angeordnet, dass der koaxiale Einspeisungspunkt in einem Abstand 222 vom Kurzschlusspunkt 210 des mittleren Strahlerelements liegt. Die Kurzschlusspunkte 210 des mittleren Strahlerelements und 214 des inneren Einspeisungselements sind so konfiguriert, dass sie an den Punkten 210' bzw. 214' mit der Leiterplatte 219 verbunden sind. Eine hintere Abdeckung 220 ist an der Unterseite der Leiterplatte positioniert und bildet die geschlossene Struktur der gekoppelten Antennenvorrichtung.
Während die vorgenannten Ausführungsformen im Allgemeinen eine einzelne gekoppelte Antennenvorrichtung umfassen, die in einem Host-Vorrichtungsgehäuse angeordnet ist, wird auch darauf hingewiesen, dass in einigen Ausführungsformen zusätzliche Antennenelemente zusätzlich zu beispielsweise der beispielhaften gekoppelten Antennenvorrichtung 100 von 1 in der Hostvorrichtung angeordnet sein können. Diese anderen Antennenelemente können so ausgelegt sein, dass sie andere Arten von Funksignalen empfangen, wie z. B. Bluetooth®, Bluetooth Low Energy (BLE), 802.11 (Wi-Fi), Wireless Universal Serial Bus (USB), AM/FM-Radio, Internationales, Wissenschaftliches, Medizinisches (ISM) Band (z. B. ISM-868, ISM-915 usw.), ZigBee® usw., um die Funktionalität der tragbaren Vorrichtung zu erweitern und dennoch einen räumlich kompakten Formfaktor beizubehalten.
Die gekoppelte Antennenvorrichtung 200 kann, wie dargestellt, zwei Antennenanordnungen umfassen, die ein mittleres Strahlerelement und ein inneres Einspeisungselement (nicht gezeigt) umfassen, die beide ein gemeinsames äußeres Ringelement 202 aufweisen. Die beiden Antennenbaugruppen können im gleichen Frequenzband oder alternativ in verschiedenen Frequenzbändern arbeiten. Beispielsweise kann die Antennenbaugruppe „a“ für den Betrieb in einem Wi-Fi-Frequenzband um 2,4 GHz konfiguriert sein, während die Antennenbaugruppe für den Betrieb im GNSS-Frequenzbereich konfiguriert sein kann, um GPS-Funktionalität bereitzustellen. Die Auswahl der Betriebsfrequenz ist beispielhaft und kann für verschiedene Anwendungen gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung geändert werden.
Darüber hinaus kann das Axialverhältnis (Axial Ratio, AR) der Antennenvorrichtung der vorliegenden Offenbarung beeinflusst werden, wenn die Antenneneinspeisungsimpedanz in Verbindung mit der Belastung des Benutzerkörpergewebes eingestellt wird (siehe vorherige Erörterung der Impedanzabstimmung basierend auf Erdungs- und Einspeisungsspurpositionen). Das Axialverhältnis (AR) ist ein wichtiger Parameter zur Definition der Leistung von zirkular polarisierten Antennen; ein optimales Axialverhältnis ist eins (1), was einem Zustand entspricht, in dem die Amplitude eines rotierenden Signals in allen Phasen gleich ist. Eine vollständig linear polarisierte Antenne hätte ein unendliches axiales Verhältnis, was bedeutet, dass ihre Signalamplitude auf Null reduziert wird, wenn die Phase um 90 Grad gedreht wird. Wenn mit einer vollständig linear polarisierten Antenne ein optimales zirkular polarisiertes Signal empfangen wird, tritt ein Signalverlust von 3 dB aufgrund einer Polarisationsfehlanpassung auf. Mit anderen Worten gehen 50% des einfallenden Signals verloren. In der Praxis ist es aufgrund von Asymmetrien bei mechanischen Konstruktionen usw. sehr schwierig, eine optimale Zirkularpolarisation (AR = 1) zu erreichen. Herkömmlich verwendete keramische GPS-Patchantennen haben normalerweise ein axiales Verhältnis von 1 bis 3 dB, wenn sie in tatsächlichen Implementierungen verwendet werden. Dies gilt als „Industriestandard“ und weist ein ausreichendes Leistungsniveau auf.
Weiterhin versteht es sich auch, dass die Vorrichtung 200 ferner eine Anzeigevorrichtung umfassen kann, z. B. eine Flüssigkristallanzeige (LCD), Leuchtdioden (LED) oder organische LED (OLED), TFT (Dünnschichttransistor) usw.; dies wird verwendet, um dem Benutzer die gewünschten Informationen anzuzeigen. Darüber hinaus kann die Host-Vorrichtung ferner eine Touchscreen-Eingabe- und Anzeigevorrichtung (z. B. kapazitiv oder resistiv) oder den in der elektronischen Kunst bekannten Typ umfassen, wodurch dem Benutzer eine Berührungseingabefähigkeit sowie eine herkömmliche Anzeigefunktionalität bereitgestellt werden.
3 zeigt eine zusätzliche Ausführungsform einer gekoppelten Antennenvorrichtung mit einem Transienten-Spannungsunterdrücker (Transient Voltage Suppressor, TVS). 3 ähnelt der oben beschriebenen 1. In bestimmten Situationen ist es wünschenswert, dass das äußere Strahlerelement 132 ein Abschnitt der Antenne ist. Das äußere Strahlerelement 132 kann einige oder alle Eigenschaften wie das oben diskutierte äußere Element 102 aufweisen. Da das äußere Strahlerelement 132 jedoch ein Abschnitt der Antenne ist, kann es in der Antennenkonfiguration von 1 nicht leicht geerdet werden. Daher ist eine TVS-Diode 130 elektrisch mit dem äußeren Strahlerelement 132 verbunden. Ein Beispielschema davon ist in 3 dargestellt. Das TVS 130 verbindet daher das äußere Strahlerelement 132 mit Masse, wenn im äußeren Strahlerelement 132 ein ausreichend großes Potential oder eine ausreichend große Spannung vorhanden ist. Als solches schützt die TVS-Diode die Elektronik innerhalb einer Vorrichtung vor Beschädigung, beispielsweise durch einen elektrischen Funken außerhalb der Vorrichtung.
In dem Beispiel von 3 sind der erste Teil 104(a) des mittleren Strahlerelements und das innere Einspeisungselement 106 geerdet. Zusätzlich befinden sie sich innerhalb des Schutzes gegen elektrostatische Entladung (ESD), der durch das äußere Strahlerelement 132 bereitgestellt wird, das mit der TVS-Diode verbunden ist. Ohne TVS-Erdung findet in der Praxis ein ausreichend großes Potenzial seinen Weg durch den äußersten leitfähigen Abschnitt einer Vorrichtung und beschädigt die interne Elektronik. Ein besonderes Problem bei Smartwatches und Mobilvorrichtungen besteht darin, dass große Potenziale durch Anzeigeleitungen und Verbindungen in Anzeigetreibern gelangen und diese beschädigen.
4 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen gekoppelten Antennenvorrichtung mit einer transienten Spannungsunterdrückungsschaltung 134. 4 ähnelt den oben beschriebenen 1 und 3. In bestimmten Situationen ist es wünschenswert, dass das äußere Strahlerelement 132 ein Abschnitt der Antenne ist. Das äußere Strahlerelement 132 kann einige oder alle Eigenschaften wie das oben diskutierte äußere Element 102 aufweisen. Da das äußere Strahlerelement 132 jedoch ein Abschnitt der Antenne ist, kann es in der Antennenkonfiguration von 1 nicht leicht geerdet werden. Daher ist ein LC-Schaltkreis 134 elektrisch mit dem äußeren Strahlerelement 132 verbunden. Ein Beispielschema davon ist in 4 dargestellt. Der LC-Schaltkreis 134 ist geschlossen, d. h. er verbindet das äußere Strahlerelement 132 bei niedrigen Frequenzen und Gleichstrom mit Masse. Der Wert der Impedanz des LC-Schaltkreis ist somit so gewählt, dass elektrostatische Entladungen durch ihn fließen können. Die LC-Schaltung 134 schützt die Elektronik innerhalb einer Vorrichtung vor Beschädigung, beispielsweise durch einen elektrischen Funken außerhalb der Vorrichtung.
Bei seiner Resonanzfrequenz bildet der LC-Schaltkreis 134 ein Sperrband und wirkt wie ein offener Schaltkreis. Die Werte der L- und C-Komponenten werden so gewählt, dass der Schaltkreis bei der Arbeitsfrequenz der Antenne mitschwingt.
In dem Beispiel von 4 sind der erste Teil 104(a) des mittleren Strahlerelements und das innere Einspeisungselement 106 geerdet. Zusätzlich wird ein Schutz gegen elektrostatische Entladung (ElectroStatic Discharge, ESD) durch das äußere Strahlerelement 132 bereitgestellt, das mit der LC-Schaltung 134 verbunden ist. Ohne eine solche hochohmige Erdung findet in der Praxis ein ausreichend großes Potenzial seinen Weg durch den äußersten leitfähigen Abschnitt einer Vorrichtung und beschädigt die interne Elektronik. Ein besonderes Problem bei Smartwatches und Mobilvorrichtungen besteht darin, dass große Potenziale durch Anzeigeleitungen und Verbindungen in Anzeigetreibern gelangen und diese beschädigen.
Gemäß bestimmten Beispielen kann ein fester oder variabler Kondensator C oder ein oder mehrere schaltbare Kondensatoren C1, C2 (siehe 4A) parallel zur Spule L hinzugefügt werden, um die LC-Schaltung 134 abstimmbar zu machen. Durch Einstellen eines variablen Kondensators C und/oder durch Ein- und Ausschalten der Kondensatoren C1 und C2 mit geeignet ausgewählten Kapazitäten kann die LC-Schaltung 134 oder 134a auf verschiedene von der Antenne empfangene Frequenzen, wie auf die Frequenzen von GPS-, Gionass- und Galileo-Navigationssystemen, abgestimmt werden. Auch andere drahtlose Systeme können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie Bluetooth oder WiFi verbunden sein, wobei Frequenzen empfangen werden können und die LC-Schaltung 134 oder 134a so abgestimmt werden kann, dass sie auch auf solchen Frequenzen mitschwingt, wodurch eine Optimierung der Antennenleistung in einer Vielzahl von Systemen bereitgestellt wird. Überraschenderweise bieten die LC-Schaltungen 134 oder 134a einen ESD-Schutz mit einem sehr geringen negativen Einfluss auf die Antennenleistung.
Eine Lünette, beispielsweise für eine am Handgelenk tragbare elektronische Vorrichtung, kann eine innere und eine äußere Oberfläche aufweisen. Die gesamte oder ein Abschnitt der Außenfläche der Lünette kann ein äußeres Strahlerelement sein. Darüber hinaus können ein oder mehrere zusätzliche Strahlerelemente von der Innenfläche der Lünette angeordnet, untergebracht und/oder getragen werden. Nach bestimmten Beispielen sind eines oder mehrere der zusätzlichen Strahlerelemente elektrisch von der Innenfläche der Lünette isoliert, aber mechanisch mit dieser verbunden.
Wie oben beschrieben, kann eine gekoppelte Antennenvorrichtung eine Lünette umfassen, die ein äußeres Strahlerelement enthält. Das äußere Strahlerelement bildet einen Teil der Antennenstruktur. Das äußere Strahlerelement kann beispielsweise ein Abschnitt und/oder ein Sektor der Lünette sein. Das äußere Strahlerelement kann eine geschlossene Schleifenstruktur aufweisen und kann sogar die gesamte Lünette sein. In Beispielen, in denen die Lünette aus Metall besteht, kann das äußere Strahlerelement ein integraler Abschnitt der Lünette sein. Das äußere Strahlerelement kann auch ein separater Abschnitt der Lünette sein, der mit einem oder mehreren anderen Abschnitten kombiniert wird, um eine Lünette zu bilden.
Zahlreiche Arten von elektronischen Vorrichtungen können eine hierin beschriebene gekoppelte Antennenvorrichtung umfassen. Ein Beispiel ist eine am Handgelenk tragbare elektronische Vorrichtung mit einem Außengehäuse, das einen oder mehrere Abschnitte enthält. Mindestens einer der Abschnitte des Gehäuses kann eine Lünette sein. Gemäß bestimmten Beispielen enthält das äußere Gehäuse der Vorrichtung eine Lünette gemäß einer der oben diskutierten Lünetten und einen Körper. Der Körper und/oder die Lünette können mehrere elektrische Komponenten enthalten. Ein äußerer Abschnitt der Lünette kann einen metallischen Abschnitt enthalten, der ein äußeres Strahlerelement ist oder als solches fungiert. Das äußere Strahlerelement kann im Allgemeinen nicht geerdet sein. Das äußere Strahlerelement kann jedoch beispielsweise durch einen Pogo-Stift mit einer TVS-Vorrichtung elektrisch gekoppelt sein, die im äußeren Gehäuse untergebracht ist, um zumindest einen Teil der Vielzahl interner elektrischer Komponenten vor großen Potentialen zu schützen, denen das äußere Strahlerelement dadurch ausgesetzt sein kann.
Darüber hinaus kann eine elektronische Vorrichtung gemäß bestimmten Beispielen mindestens eine Schraube enthalten. Die Schraube kann hauptsächlich dazu dienen, die Lünette mechanisch mit dem Gehäuse des Außengehäuses und/oder einem oder mehreren anderen Abschnitten der Vorrichtung zu verbinden. Die Schraube kann elektrisch leitfähig, z. B. metallisch, sein und daher in elektrischem Kontakt mit einem Abschnitt der Lünette und/oder des äußeren Strahlerelements sein. Somit kann die Schraube einen zusätzlichen leitfähigen Abschnitt des äußeren Strahlerelements bilden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Schraube mindestens einen Abschnitt der Lünette elektrisch erden. Außerdem können anstelle einer Schraube andere Verbindungsmittel neben einer Schraube verwendet werden, die jedoch ähnliche elektromechanische Eigenschaften aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine schematische Darstellung eines Tauchcomputers 50 gezeigt, die in Verbindung mit mindestens einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann. Der tragbare Tauchcomputer weist ein Gehäuse auf, das hauptsächlich aus einer leitfähigen Lünette 51 und einem Körper 52 besteht. Die Lünette enthält ein Strahlerelement, wie ein nicht geerdetes äußeres Strahlerelement 202, das in 2A - 2C gezeigt ist. Eine Funkeinheit 54 ist funktional mit der im Gehäuse enthaltenen Tauchcomputerschaltung (nicht gezeigt) verbunden und weist eine leitfähige Kopplung 58 mit dem Strahlerelement auf, um eine drahtlose Kommunikation zwischen dem Tauchcomputer und externen Vorrichtungen zu ermöglichen. Eine geeignete Kernschaltung für die Funkeinheit kann beispielsweise ein Bluetooth-Prozessor (BLE SoC) nRF51422 von Nordic Semiconductor® sein. Die Funkeinheit 54 kann auch einen Balun-Transformator wie NRF02D3 von ST Microelectronics® zwischen dem Bluetooth-Prozessor und der Induktivität 56 umfassen, zum Beispiel, um zwischen symmetrischen und unsymmetrischen Signalen umzuwandeln und/oder Impedanzen zwischen dem Prozessor und den Induktivitätsschaltungen umzuwandeln. Die Induktivität 56 kann eine Spule wie LQG15HS22NJ02D von Murata® sein, mit der die Antenne für Gleichströme geerdet ist und ein Strompfad 59 für den Wasserkontakt hergestellt wird.
Ebenfalls enthalten ist eine Wasserkontakt-Erfassungsschaltung 55, die so angeordnet ist, dass sie erfasst, wann der tragbare Tauchcomputer in einen Unterwasserzustand eintritt. Ein beispielhafter Drucktaster 53, der sich durch den Körper 52 erstreckt, kann von der Außenseite des Körpers betätigt werden. Der Drucktaster enthält eine leitfähige Wasserkontaktfläche, die es dem Drucktaster ermöglicht, ein Wasserkontaktsignal an die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung 55 zu übertragen, das als Spannungsabfall über dem Widerstand R erfasst wird. Der Drucktaster 53 kann ein Drucktaster oder ein Navigationstaster sein, der Teil der Benutzeroberfläche des Tauchcomputers ist, und seine Verwendung in dieser Eigenschaft hat keine Auswirkung auf die Wasserkontakterfassung oder umgekehrt.
Anstelle eines Drucktasters kann der Wasserkontakt in einem Navigationstaster oder durch eine beliebige Oberfläche oder Struktur im Gehäuse angeordnet sein, die mit Wasser in Kontakt steht, wenn der Tauchcomputer eingetaucht ist.
Alternativ zur Erfassung eines Spannungsabfalls über dem Widerstand R kann eine Stromerfassung in der Wasserkontakt-Erfassungsschaltung unter Verwendung einer Stromversorgung erfolgen. Dies kann den Widerstand R überflüssig machen und die Erfassung kann durch eine Halbleiterschaltung erfolgen. Weitere Ausführungsformen können verschiedene Signalformen wie Gleichstrom, gepulsten Gleichstrom oder Wechselstrom (AC) umfassen.
Die Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung in 5 umfasst die leitfähige Kopplung 58 zwischen dem Strahlerelement in der Lünette 51 und der Funkeinheit 54 und einem Tiefpassfilter, der mindestens den Induktor 56 umfasst, der an einem Ende mit der leitfähigen Kopplung 58 und am anderen Ende mit dem Massepotential 57 des Tauchcomputers verbunden ist.
Somit erfasst die Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung 58, 56 und 57, wenn Wasser einen leitfähigen Pfad 59 zwischen der Wasserkontaktfläche des Drucktasters zur Lünette 51 und dem Strahlerelement weiter als Gleichstromkurzschluss durch die Induktivität 56 zur Masse herstellt, wodurch in der Erfassungsschleife des Widerstands R eine Spannungsanzeige eines Unterwasserzustands für die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung 55 bereitgestellt wird.
Es ist wichtig, dass die Funkeinheit 54 diesen Kurzschluss ihres Strahlerelements aufgrund des Tiefpassfilters 56 nicht erfasst. Normalerweise arbeitet die Funkeinheit beispielsweise im Bereich von 2,4 GHz für Bluetooth-Anwendungen und im Bereich von 1,5 GHz für GPS-Anwendungen. Ein Gleichstromkurzschluss passiert das Filter 56, aber keine GHz-Bereichssignale.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung 55 so angeordnet sein, dass sie automatisch in einen Tauchbetriebsmodus des Tauchcomputers umschaltet, wenn ein Unterwasserzustand erfasst wird. In einigen Ausführungsformen kann die Kontakterfassungsschaltung 55 so angeordnet sein, dass sie die Funkeinheit deaktiviert, wenn ein Unterwasserzustand erfasst wird, beispielsweise um den Stromverbrauch zu verringern.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Drucktasterkomponente gezeigt, die zumindest in einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendbar ist. Die Drucktasterkomponente ist an einer Öffnung im Gehäuse mit dem Vorrichtungsgehäuse verbunden und weist ein Tasterteil 60 auf, das einen Berührungsflächenabschnitt 64a mit einer kreisförmigen oder anderweitig geeignet geformten Form aufweist, die durch Berühren oder Drücken mit dem Finger eines Benutzers in Eingriff gebracht werden kann. Der Tasterteil 60 umfasst auch einen Wellenabschnitt 64b, der mit dem Berührungsflächenabschnitt 64a verbunden ist und der vorzugsweise wie gezeigt in den Wellenabschnitt 64b integriert und senkrecht zu diesem ist. Der Wellenabschnitt 64b gleitet in dem festen Führungsabschnitt 63 nach innen und außen, wie durch Pfeil B gezeigt, wenn der Tasterteil 60 von einem Benutzer eingerastet wird.
Der feste Führungsabschnitt 63 wirkt als Buchse für den Tasterteil 60. Der Wellenabschnitt 64b des Drucktasteres wird im Inneren des Führungsteils durch gefettete O-Ringe 69a gehalten. Eine Feder 69b mit einer Unterlegscheibe 69c liefert die notwendige Rückstellkraft und den Widerstand gegen die Berührungsfläche 64a.
Am anderen Ende des Führungsabschnitts 63 befindet sich eine weitere Buchsenfläche 69d für den Berührungsflächenabschnitt 64a des Tasterteils.
Die Auswärtsbewegung des Drucktasters 64a, 64b ist durch einen Stopper 67 begrenzt, der an einem Endabschnitt des Führungsteils 63 anliegt.
Vorzugsweise umfasst der feste Führungsteil 63 eine leitfähige Wasserkontaktfläche A, in die Wasser in einem Unterwasserzustand eintritt, der dann über ein leitfähiges Element 65 und eine Detektorschaltung 66 erfasst werden kann, wie oben beschrieben. Offensichtlich kann der Wasserkontakt von jeder leitfähigen Oberfläche in der Drucktasterkomponente hergestellt werden. Da jedoch der Taster 64a, 64b aus nicht leitfähigem Material hergestellt sein kann, wodurch mehr Gestaltungsfreiheit ermöglicht wird und die Ästhetik der Vorrichtung verbessert werden kann, und da eine zuverlässigere Verbindung zu einem Sensorstromkreis aus einer festen Struktur hergestellt werden kann, ist die Wasserkontaktfläche A am Führungsteil 63 eine bevorzugte Lösung. In einigen Ausführungsformen können Nuten 61a und 62a (gestrichelte Linie) am Körperteil 61 bzw. am unteren Teil 62 der Vorrichtung vorhanden sein. Der Zweck der Nuten besteht darin, Wasser in die Wasserkontaktfläche A des Führungsteils 63 zu spülen, und den Aufbau von Druck- und/oder Luftblasen zwischen dem Drucktaster 60 und dem Gehäuse der Vorrichtung zu verhindern, die den Wasserkontakt zum Führungsteil beeinträchtigen würden. Der Wellenabschnitt 64b und der Tasterabschnitt 64a können beschichtet sein, um beispielsweise zu verhindern, dass Kriechströme falsche elektrische Wasserkontaktanzeigen verursachen.
Wasser wird durch eine Dichtung, wie beispielsweise einen O-Ring 68, der zwischen dem Führungsteil 63, einem Körperteil 61 bzw. einem unteren Teil 62 der Vorrichtung verläuft, daran gehindert, in das Innere der Vorrichtung einzudringen.
In 6 ist auch eine erfindungsgemäße Clip-Unterlegscheibe 65 gezeigt, die auf das Führungsteil 63 gedrückt oder eingerastet ist, und ein Verbinderelement, das sich von der Clip-Unterlegscheibe 65 erstreckt und einen elektrischen Verbindungsbolzen 66 bereitstellt. Die Clip-Unterlegscheibe wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 7 und 8 ausführlich beschrieben.
In 7 ist eine Clip-Unterlegscheibe gezeigt, die in einigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet werden kann. Die Clip-Unterlegscheibe 70 besteht vorzugsweise aus einem integralen Blechstück mit dem allgemeinen Aussehen eines Sicherungsringverschlusses, der aus einem halbflexiblen Metall-Clipring 71 mit einem offenen Ende besteht, das auf den Führungsabschnitt 63 in 6 gedrückt oder eingerastet werden kann.
Die Clip-Unterlegscheibe ist mit einem flexiblen Verbinderelement 73 versehen, das sich über einen Abstand von der Unterlegscheibe erstreckt, um eine elektrische Verbindung, wie beispielsweise den Kontaktbolzen 74, für eine Schaltung in der Vorrichtung bereitzustellen. Ein solcher Schaltkreis kann eine Wasserkontakt-Erfassungsschaltung sein, wie in 5 dargestellt. Das Element 73 kann in den Clip 70 integriert sein und aus demselben Blech bestehen, oder es kann eine Zunge, eine Feder, ein Draht oder ein anderes geeignetes Verbinderelement sein.
In einigen Ausführungsformen können die Innenkanten 72 des Clip-Rings 71 scharf sein und in eine leitfähige Oberfläche des Führungsabschnitts eingeschnitten sein, wodurch sie sich selbst einrasten, wenn sie auf den Führungsabschnitt gedrückt werden. In einigen weiteren Ausführungsformen können die Innenkanten 72 des Clip-Rings 71 abgerundet sein und in eine Umfangsnut auf der leitfähigen Oberfläche des Führungsabschnitts einrasten, wodurch sie sich selbst einrasten, wenn sie auf einen Abschnitt gedrückt werden.
Da das flexible Verbinderelement 73 am Kontaktbolzen 74 einer Kraft 77 von einem Gegenstückbolzen auf einer Leiterplatte oder dergleichen ausgesetzt ist, ist es in einigen Ausführungsformen vorzuziehen, sicherzustellen, dass die Clip-Unterlegscheibe 70 nicht beginnt, sich um den Führungsabschnitt zu drehen. Dies kann verhindert werden, indem an einem Punkt 75a, 75b, 75c der Clip-Unterlegscheibe Unterstützung vom Vorrichtungsgehäuse oder der Struktur bereitgestellt wird. In 7 ist eine solche Stützstruktur 76 am Punkt 75a gezeigt, die verhindert, dass eine nach unten gerichtete Kraft 77 die Unterlegscheibe 70 dreht.
8 zeigt einige wesentliche Teile einer erfindungsgemäßen Anordnung. Eine Clip-Unterlegscheibe 81, wie in 7 gezeigt, wird durch Drücken und/oder Einrasten auf einen Führungsabschnitt 82 einer Baugruppe montiert, ähnlich dem Führungsabschnitt 63 von 6. Der Führungsabschnitt trägt einen Tasterteil 80, der aus einem Berührungsflächenabschnitt 83 und einem Wellenabschnitt 84 in dem Führungsabschnitt besteht, wie durch gestrichelte Linien gezeigt. Der Wellenabschnitt 84 gleitet im Führungsabschnitt nach innen und außen, wie durch den Pfeil 85 gezeigt, wenn der Tasterteil 80 von einem Benutzer eingerastet wird.
Es versteht sich, dass die offenbarten Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die hierin offenbarten besonderen Strukturen, Verfahrensschritte oder Materialien beschränkt sind, sondern auf Äquivalente davon ausgedehnt werden, wie dies von Fachleuten auf dem relevanten Gebiet erkannt würde. Es versteht sich ferner, dass die hier verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen verwendet wird und nicht einschränkend sein soll.
Die Bezugnahme in dieser Beschreibung auf „eine bestimmte Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal, das im Zusammenhang mit der Ausführungstorm beschrieben wurde, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Somit beziehen sich die Erscheinungen der Ausdrücke „in einer bestimmten Ausführungsform“ oder „in einer Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform.
Wie hierin verwendet, können eine Vielzahl von Gegenständen, Strukturelementen, Zusammensetzungselementen und/oder Materialien der Einfachheit halber in einer gemeinsamen Liste dargestellt werden. Diese Listen sollten jedoch so ausgelegt werden, als ob jedes Mitglied der Liste einzeln als separates und eindeutiges Mitglied identifiziert wird. Daher sollte kein einzelnes Mitglied einer solchen Liste ausschließlich aufgrund seiner Darstellung in einer gemeinsamen Gruppe als De-facto-Äquivalent eines anderen Mitglieds derselben Liste ausgelegt werden, soweit nicht anders angegeben. Zusätzlich können hierin verschiedene Ausführungsformen und Beispiele der vorliegenden Erfindung zusammen mit Alternativen für die verschiedenen Komponenten davon erwähnt werden. Es versteht sich, dass solche Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen nicht als De-facto-Äquivalente voneinander zu verstehen sind, sondern als separate und autonome Darstellungen der vorliegenden Erfindung zu betrachten sind.
Darüber hinaus können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in einer oder mehreren Ausführungsformen auf jede geeignete Weise kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details bereitgestellt, wie beispielsweise Beispiele für Längen, Breiten, Formen usw., um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen. Fachleute werden jedoch erkennen, dass die Erfindung ohne eines oder mehrere der spezifischen Details oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien usw. ausgeführt werden kann. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen, Materialien oder Operationen nicht detailliert gezeigt oder beschrieben, um zu vermeiden, dass Aspekte der Erfindung verdeckt werden.
Während die vorstehenden Beispiele die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in einer oder mehreren speziellen Anwendungen veranschaulichen, wird es für Fachleute offensichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen in Form, Verwendung und Einzelheiten der Implementierung ohne Ausübung von erfinderischer Fähigkeit und ohne von den Prinzipien und Konzepten der Erfindung abzuweichen vorgenommen werden können. Dementsprechend ist nicht beabsichtigt, die Erfindung zu beschränken, außer wie durch die nachstehend dargelegten Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9780438 [0035]

Claims

Ein tragbarer Tauchcomputer, umfassend: - ein Gehäuse mit einer leitfähigen Lünette und einem Körper, wobei die Lünette ein Strahlerelement umfasst; - eine Funkeinheit, die funktionell mit einer Tauchcomputerschaltung im Gehäuse verbunden ist, wobei die Funkeinheit eine leitfähige Kopplung zum Strahlerelement zur Ermöglichung der drahtlosen Kommunikation zwischen dem Tauchcomputer und externen Vorrichtungen aufweist; - eine Wasserkontaktfläche, die sich durch den Körper erstreckt, wobei die Wasserkontaktfläche zumindest teilweise leitfähig ist; - eine Wasserkontakt-Erfassungsschaltung, die dafür ausgelegt ist, einen Unterwasserzustand des tragbaren Tauchcomputers zu erfassen; - eine Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung, die die Wasserkontaktfläche umfasst, wobei das Strahlerelement und ein Tiefpassfilter mindestens einen Induktor umfassen, der an einem Ende mit der leitfähigen Kopplung und am anderen Ende mit einem Massepotential des Tauchcomputers verbunden ist; wobei die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung dafür konfiguriert ist, wenn Wasser einen Strompfad durch die Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung herstellt, eine elektrische Verbindung von der Wasserkontaktfläche zur Masse zu erfassen und dem Tauchcomputer einen Hinweis auf einen Unterwasserzustand zu geben.
Der tragbare Tauchcomputer nach Anspruch 1, wobei die Wasserkontaktfläche durch einen Taster angeordnet ist, der von der Außenseite des Körpers zu bedient ist, wobei die Struktur des Tasters die Wasserkontaktfläche umfasst.
Der tragbare Tauchcomputer nach Anspruch 2, wobei der Taster eine Drucktasterkomponente ist, die eine Struktur mit einem Tasterteil und einem hohlen Führungsteil umfasst, wobei der Tasterteil aus einem Berührungsflächenabschnitt besteht, der mit einem Wellenabschnitt verbunden ist, der so angeordnet ist, dass er in dem hohlen Führungsteil gleitet, wenn der Tasterteil von einem Benutzer in Eingriff gebracht wird, und wobei mindestens der Führungsteil die Wasserkontaktfläche umfasst.
Der tragbare Tauchcomputer nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Funkeinheit eine Nahfeldfunkeinheit ist, wie eine Bluetooth- oder WiFi-Sendeempfängereinheit.
Der tragbare Tauchcomputer nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Funkeinheit eine Satellitenempfangseinheit ist, wie eine GPS-Empfängereinheit.
Der tragbare Tauchcomputer nach einem der Ansprüche 1-5, wobei der Stromkreis der Wasserkontakt-Erfassungsschaltung derart angeordnet ist, dass die Funkeinheit deaktiviert wird, wenn ein Unterwasserzustand erkannt wird.
Der tragbare Tauchcomputer nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung derart angeordnet ist, dass sie automatisch in einen Betriebsmodus des Tauchcomputers umschaltet, wenn ein Unterwasserzustand erkannt wird.
Eine Wasserkontakt-Erfassungsanordnung zum Erfassen eines Unterwasserzustands einer tragbaren Vorrichtung, umfassend: - ein Gehäuse der tragbaren Vorrichtung, wobei das Gehäuse eine leitfähige Lünette und einen Körper aufweist; - eine Funkeinheit im Gehäuse, wobei die Funkeinheit eine leitfähige Kopplung mit einem Strahlerelement in der Lünette aufweist, um eine drahtlose Kommunikation zwischen der tragbaren Vorrichtung und externen Vorrichtungen zu ermöglichen; - eine Wasserkontaktfläche, die sich durch den Körper erstreckt, wobei die Wasserkontaktfläche zumindest teilweise leitfähig ist; - eine Wasserkontakt-Erfassungsschaltung; - eine Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung, die die Wasserkontaktfläche umfasst, wobei das Strahlerelement und ein Tiefpassfilter mindestens einen Induktor umfassen, der an einem Ende mit der leitfähigen Kopplung und am anderen Ende mit einem Massepotential der tragbaren Vorrichtung verbunden ist; wobei die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung dafür konfiguriert ist, wenn Wasser einen Strompfad durch die Unterwasserzustands-Erfassungsschaltung herstellt, eine elektrische Verbindung von der Wasserkontaktfläche zur Masse zu erfassen und der tragbaren Vorrichtung einen Hinweis auf einen Unterwasserzustand zu geben.
Die Wasserkontakt-Erfassungsanordnung nach Anspruch 8, wobei die Wasserkontaktfläche durch einen Taster angeordnet ist, der von der Außenseite des Körpers zu bedienen ist, wobei die Struktur des Tasters die Wasserkontaktfläche umfasst.
Die Wasserkontakt-Erfassungsanordnung nach Anspruch 9, wobei der Taster eine Drucktasterkomponente ist, die eine Struktur mit einem Tasterteil und einem hohlen Führungsteil umfasst, wobei der Tasterteil aus einem Berührungsflächenabschnitt besteht, der mit einem Wellenabschnitt verbunden ist, der so angeordnet ist, dass er in dem hohlen Führungsteil gleitet, wenn der Tasterteil von einem Benutzer in Eingriff gebracht wird, und wobei mindestens der Führungsteil die Wasserkontaktfläche umfasst.
Die Wasserkontakt-Erfassungsanordnung nach einem der Ansprüche 8-10, wobei der Stromkreis der Wasserkontakt-Erfassungsschaltung derart angeordnet ist, dass die Funkeinheit deaktiviert wird, wenn ein Unterwasserzustand erkannt wird.
Der tragbare Tauchcomputer nach einem der Ansprüche 8-11, wobei die Wasserkontakt-Erfassungsschaltung derart angeordnet ist, dass sie automatisch in einen Betriebsmodus des Tauchcomputers umschaltet, wenn ein Unterwasserzustand erkannt wird.