DE102022209306A1 - Drahtlose kommunikationsvorrichtungen - Google Patents

Abstract

Ein drahtloses Kommunikationssystem kann eine elektronische Vorrichtung mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul einschließen. Das drahtlose Kommunikationsmodul kann ein Antennenstrahlungselement auf einer ersten Oberfläche, einen Erdungsring, der das Antennenstrahlungselement auf der ersten Oberfläche umgibt, und eine Funkkomponente, die an einer zweiten Oberfläche montiert ist, einschließen. Das drahtlose Kommunikationsmodul kann in ein System-Package integriert sein, das auch andere Komponenten einschließt. Das Verkapselungsmaterial kann das drahtlose Kommunikationsmodul und andere Komponenten bedecken. Ein Abschirmungsmaterial kann das Verkapselungsmaterial bedecken und mit dem Erdungsring gekoppelt sein. Eine Öffnung in dem Abschirmungsmaterial kann mit dem Antennenstrahlungselement ausgerichtet sein. Falls gewünscht, kann das drahtlose Kommunikationssystem externe Geräte mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul einschließen, das kommunikativ mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul gekoppelt ist, Firmware-Test-, Fehlersuch-, Wiederherstellungs- und/oder andere geeignete Daten zu übertragen.

Description

• STAND DER TECHNIK
• Dies bezieht sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen, einschließlich elektronischer Vorrichtungen mit drahtloser Schaltlogik.
• Elektronische Vorrichtungen werden manchmal mit drahtgebundenen Verbindern bereitgestellt, die drahtgebundene Verbindungen mit externen Geräten ermöglichen. Neben anderen Problemen können einige drahtgebundene Verbinderstrukturen sperrig sein und übermäßig viel Platz in den elektronischen Vorrichtungen beanspruchen. Es kann wünschenswert sein, drahtlose Schaltlogiken anstelle drahtgebundener Verbinder bereitzustellen.
• Um den Kundenbedarf nach elektronischen Vorrichtungen mit kleinem Formfaktor zu erfüllen, streben Hersteller kontinuierlich danach, drahtlose Schaltlogiken unter Verwendung kompakter Strukturen zu implementieren. Da Antennen in der drahtlosen Schaltung das Potenzial haben, sich gegenseitig und andere Komponenten in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zu stören, muss beim Einbau von Antennen in eine elektronische Vorrichtung darauf geachtet werden, dass die drahtlose Schaltung eine zufriedenstellende Leistung erbringen kann. Es kann wünschenswert sein, eine verbesserte drahtlose Schaltlogik für elektronische Vorrichtungen bereitzustellen.
• KURZDARSTELLUNG
• Eine elektronische Vorrichtung kann eine drahtlose Schaltlogik einschließen. Die drahtlose Schaltung kann in einem drahtlosen Kommunikationsmodul implementiert werden, das ein Antennenstrahlungselement und eine integrierte Hochfrequenzschaltung einschließt, die mit dem Antennenstrahlungselement gekoppelt ist. Beispielsweise kann das Antennenstrahlungselement ein Patch-Element sein, das an einer Oberfläche des Modulsubstrats ausgebildet und von einem Erdungsring an der Oberfläche umgeben ist. Das Patch-Element kann von dem Erdungsring durch eine Entfernung getrennt sein, die so konfiguriert ist, dass eine Wellenbildung für (Fernfeld-) Hochfrequenzsignale möglich ist. Als weiteres Beispiel kann die integrierte Hochfrequenzschaltung auf einer gegenüberliegenden Oberfläche des Modulsubstrats montiert werden. Falls gewünscht, können mehrere Antennensignaleinspeisungsanschlüsse mit dem Patch-Element gekoppelt werden, um die Hochfrequenzsignale mit unterschiedlichen Polarisationen zu übertragen.
• Die elektronische Vorrichtung kann an einer ersten Seite ein Display und an einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, eine Gehäusewand aufweisen. Die Gehäusewand kann einen Absatzabschnitt entlang einer peripheren Kante der elektronischen Vorrichtung aufweisen. Der Absatzabschnitt kann eine Vertiefung in einer Eckregion der elektronischen Vorrichtung aufweisen. Das drahtlose Kommunikationsmodul kann in die elektronische Vorrichtung montiert werden, um das Antennenstrahlungselement auf die Vertiefung auszurichten und dem Antennenelement zu ermöglichen, die Hochfrequenzsignale durch die Gehäusewand zu übertragen. Das Patch-Element kann von der dielektrischen Gehäusewand durch eine Entfernung getrennt sein, die so konfiguriert ist, dass eine Wellenbildung für die Hochfrequenzsignale möglich ist.
• Das drahtlose Kommunikationsmodul kann in ein System-in-Package (SIP) integriert werden, indem es auf dem Packagesubstrat montiert wird. Komponenten wie eine integrierte Schaltung, die eine Steuerschaltlogik implementiert, können ebenfalls auf dem Packagesubstrat montiert werden. Das drahtlose Kommunikationsmodul und die anderen Komponenten können mit Verkapselungsmaterial bedeckt werden, um ein vollständig verkapseltes SIP zu bilden. Leitfähiges Abschirmungsmaterial kann das Verkapselungsmaterial bedecken und mit dem Erdungsring kurzgeschlossen werden. Eine Öffnung, die durch das leitfähige Abschirmungsmaterial definiert wird, kann auf das Antennenelement ausgerichtet sein.
• Die elektronische Vorrichtung kann in drahtloser Kommunikation mit externen Geräten stehen, die auch ein drahtloses Kommunikationsmodul (z. B. vom gleichen Typ wie das drahtlose Kommunikationsmodul der elektronischen Vorrichtung) einschließen können. Falls gewünscht, können die externen Geräte helfen, die Firmware der elektronischen Vorrichtung über die drahtlose Kommunikationsverbindung zu testen, zu debuggen, zu konfigurieren, wiederherzustellen und/oder anderweitig zu aktualisieren. Träger- und Ausrichtungsstrukturen für die externen Geräte können helfen, die drahtlosen Kommunikationsmodule aneinander auszurichten.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm eines veranschaulichenden drahtlosen Kommunikationssystems gemäß einiger Ausführungsformen.
• 2 ist ein Blockdiagramm einer veranschaulichenden drahtlosen Schaltlogik gemäß einigen Ausführungsformen.
• 3 ist eine Querschnittsansicht eines veranschaulichenden drahtlosen Kommunikationsmoduls gemäß einigen Ausführungsformen.
• 4 ist eine Draufsicht des drahtlosen Kommunikationsmoduls von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
• 5 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung in dem drahtlosen Kommunikationssystem von 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
• 6 ist eine Querschnittsansicht eines veranschaulichenden peripheren Abschnitts einer elektronischen Vorrichtung, die ein drahtloses Kommunikationsmodul gemäß einigen Ausführungsformen enthält.
• 7 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Eckregion einer Gehäusewand für die elektronische Vorrichtung von 6 gemäß einigen Ausführungsformen.
• 8 ist eine Querschnittsansicht eines drahtlosen Kommunikationsmoduls, das gemäß einigen Ausführungsformen an einem Packagesubstrat montiert ist.
• 9 ist eine veranschaulichende Draufsicht auf eine elektronische Vorrichtung mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul, das gemäß einigen Ausführungsformen in ein System-in-Package eingebaut ist.
• 10 ist eine Draufsicht auf veranschaulichende externe Geräte in dem veranschaulichenden drahtlosen Kommunikationssystem von 1 mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul gemäß einigen Ausführungsformen.
• 11 ist eine Draufsicht auf einen veranschaulichenden elektronischen Vorrichtungsträger für die externen Geräte von 10 gemäß einigen Ausführungsformen.
• 12 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Ausrichtung zwischen zwei drahtlosen Kommunikationsmodulen gemäß einigen Ausführungsformen.
• 13 ist ein Diagramm von zwei veranschaulichenden drahtlosen Kommunikationsmodulen, die in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen über dazwischenliegende Strukturen kommunikativ miteinander gekoppelt sind.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• 1 zeigt ein veranschaulichendes System wie das drahtlose Kommunikationssystem 8, das eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen wie elektronische Vorrichtungen 10-1 und 10-2 und jede andere elektronische Vorrichtung(en) einschließt. Elektronische Vorrichtungen im System 8 können eine Rechenvorrichtung wie ein Laptop-Computer, ein Desktop-Computer, ein Computermonitor, der einen eingebetteten Computer enthält, ein Tablet-Computer, ein Mobiltelefon, eine Medienwiedergabevorrichtung oder eine andere handgehaltene oder tragbare elektronische Vorrichtung, eine kleinere Vorrichtung wie eine Armbanduhrvorrichtung, eine Anhängervorrichtung, eine Kopfhörer- oder Ohrhörervorrichtung, eine Vorrichtung, die in einer Brille oder anderem Gerät, das am Kopf eines Benutzers getragen wird, eingebettet ist, oder eine andere am Körper tragbare oder Miniaturvorrichtung, ein Fernseher, eine Computeranzeige, die keinen eingebetteten Computer enthält, eine Spielvorrichtung, eine Navigationsvorrichtung, ein eingebettetes System wie ein System, in dem ein elektronisches Gerät mit einer Anzeige in einem Kiosksystem oder Automobil montiert ist, ein drahtlos mit dem Internet verbundener sprachgesteuerter Lautsprecher, eine Home-Entertainment-Vorrichtung, eine Fernbedienungsvorrichtung, ein Gaming-Controller, eine periphere Benutzereingabevorrichtung, eine drahtlose Basisstation oder ein Zugangspunkt, eine drahtlose Vorrichtung zur Stromversorgung, Geräte zum Testen, Debuggen oder Wiederherstellen von Firmware, Geräte, welche die Funktionalität von zwei oder mehr dieser Vorrichtungen implementieren, Geräte, welche die Funktionalität von zwei oder mehreren dieser Vorrichtungen implementieren, oder andere elektronische Geräte sein.
• Wie in dem Funktionsblockdiagramm von 1 gezeigt, kann eine veranschaulichende Vorrichtung 10-1 Komponenten einschließen, die sich auf oder in einem Gehäuse einer elektronischen Vorrichtung, wie einem Gehäuse 12, befinden. Das Gehäuse 12, das manchmal als Umhüllung bezeichnet werden kann, kann aus Kunststoff, Glas, Keramik, Faserverbundwerkstoffen, Metall (z. B. Edelstahl, Aluminium, Metalllegierungen usw.), anderen geeigneten Materialien oder einer Kombination dieser Materialien gebildet sein. In manchen Situationen können Teile oder die Gesamtheit des Gehäuses 12 aus dielektrischem oder anderem Material mit geringer Leitfähigkeit (z. B. Glas, Keramik, Kunststoff, Saphir usw.) gebildet sein. In anderen Situationen können das Gehäuse 12 oder mindestens manche der Strukturen, aus denen das Gehäuse 12 besteht, aus Metallelementen gebildet sein.
• Vorrichtung 10-1 kann eine Steuerschaltlogik 14 einschließen. Die Steuerschaltlogik 14 kann einen Speicher, wie die Speicherungsschaltlogik 16, einschließen. Die Speicherungsschaltlogik 16 kann einen Festplattenlaufwerkspeicher, einen nichtflüchtigen Speicher (z. B. einen Flash-Speicher oder einen anderen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher, der konfiguriert ist, um ein Solid-State-Laufwerk zu bilden), einen flüchtigen Speicher (z. B. einen statischen oder dynamischen Direktzugriffsspeicher) usw. einschließen. Die Speicherungsschaltlogik 16 kann einen Datenspeicher, der in Vorrichtung 10-1 integriert ist, und/oder entfernbare Speicherungsmedien einschließen.
• Die Steuerschaltlogik 14 kann eine Verarbeitungsschaltlogik, wie eine Verarbeitungsschaltlogik 18, einschließen. Die Verarbeitungsschaltlogik 18 kann verwendet werden, um den Betrieb der Vorrichtung 10-1 zu steuern. Die Verarbeitungsschaltlogik 18 kann einen oder mehrere Prozessoren, Mikroprozessoren, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren, Hostprozessoren, integrierte Basisbandprozessorschaltlogiken, anwendungsspezifische integrierte Schaltlogiken, Zentraleinheiten (Central Processing Units, CPUs) usw. einschließen. Die Steuerschaltlogik 14 kann konfiguriert sein, um Abläufe in der Vorrichtung 10-1 unter Verwendung von Hardware (z. B. dedizierter Hardware oder Schaltlogik), Firmware und/oder Software durchzuführen. Ein Softwarecode zum Durchführen von Vorgängen in der Vorrichtung 10-1 kann auf der Speicherungsschaltlogik 16 gespeichert sein (z. B. kann die Speicherungsschaltlogik 16 nicht-transitorische (materielle) computerlesbare Speicherungsmedien, die den Softwarecode speichern, einschließen). Der Softwarecode kann manchmal als Programmanweisungen, Software, Firmware, Daten, Anweisungen oder Code bezeichnet werden. Ein auf der Speicherungsschaltlogik 16 gespeicherter Softwarecode kann durch die Verarbeitungsschaltlogik 18 ausgeführt werden.
• Die Steuerschaltlogik 14 kann verwendet werden, um auf Vorrichtung 10-1 eine Software wie Satellitennavigationsanwendungen, Internet-Browsing-Anwendungen, VOIP-Telefonanrufanwendungen (VOIP = Voice over Internet Protocol), E-Mail-Anwendungen, Medienwiedergabeanwendungen, Betriebssystemfunktionen usw. auszuführen. Zur Unterstützung von Interaktionen mit externen Geräten kann die Steuerschaltlogik 14 zum Implementieren von Kommunikationsprotokollen verwendet werden. Kommunikationsprotokolle, die unter Verwendung der Steuerschaltlogik 14 implementiert werden können, schließen Internetprotokolle, Protokolle drahtloser lokaler Netzwerke (WLAN) (z. B. IEEE 802.11-Protokolle - manchmal als Wi-Fi® bezeichnet), Protokolle für andere drahtlose Kommunikationsverbindungen mit kurzer Reichweite wie das Bluetooth®-Protokoll oder andere Protokolle drahtloser persönlicher Netzwerke (WPAN), IEEE 802.11ad-Protokolle (z. B. Ultrabreitband-Protokolle), Mobiltelefonprotokolle (z. B. 3G-Protokolle, 4G-Protokolle (LTE-Protokolle), 3GPP Fifth Generation (5G) New-Radio (NR)-Protokolle usw.), Antennendiversitätsprotokolle, Satellitennavigationssystemprotokolle (z. B. Global Positioning System-Protokolle (GPS-Protokolle), Global Navigation Satellit System-Protokolle (GLONASS-Protokolle) usw.), antennenbasierte räumliche Entfernungsmessungsprotokolle (z. B. Radio Detection and Ranging-Protokolle (RADAR-Protokolle) oder andere gewünschte Entfernungsmessungsprotokolle für Signale, die bei Millimeter- und Zentimeterwellenfrequenzen übertragen werden) oder beliebige andere gewünschte Kommunikationsprotokolle ein. Jedes Kommunikationsprotokoll kann einer entsprechenden Funkzugangstechnologie (Radio Access Technology, RAT) zugeordnet sein, die eine physische Verbindungsmethodik spezifiziert, die beim Implementieren des Protokolls verwendet wird.
• Die Vorrichtung 10-1 kann eine Eingabe-Ausgabe-Schaltlogik 20 einschließen. Die Eingabe-Ausgabe-Schaltlogik 20 kann die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 22 einschließen. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 22 können verwendet werden, um zu ermöglichen, dass Daten an die Vorrichtung 10-1 übermittelt werden, und zu ermöglichen, dass Daten von der Vorrichtung 10-1 an externe Vorrichtungen bereitgestellt werden. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 22 können Benutzerschnittstellenvorrichtungen, Datenportvorrichtungen und andere Eingabe-Ausgabe-Komponenten einschließen. Zum Beispiel können die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 22 Berührungssensoren, Anzeigen (z. B. berührungsempfindliche und/oder kraftempfindliche Anzeigen), lichtemittierende Komponenten, wie Anzeigen ohne Berührungssensorfähigkeiten, Tasten (mechanisch, kapazitiv, optisch usw.), Scrollräder, Touchpads, Tastenfelder, Tastaturen, Mikrofone, Kameras, Knöpfe, Lautsprecher, Statusanzeigen, Audiobuchsen und andere Audioportkomponenten, digitale Datenportvorrichtungen, Bewegungssensoren (Beschleunigungsmesser, Gyroskope und/oder Kompasse, die Bewegung erkennen), Kapazitätssensoren, Näherungssensoren, Magnetsensoren, Kraftsensoren (z. B. Kraftsensoren, die an eine Anzeige gekoppelt sind, um Druck zu erkennen, der auf die Anzeige ausgeübt wird), Temperatursensoren usw. einschließen. In einigen Konfigurationen können Tastaturen, Kopfhörer, Anzeigen, Zeigevorrichtungen wie Trackpads, Mäuse und Joysticks und andere Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen unter über drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen an die Vorrichtung 10-1 gekoppelt sein.
• Die Eingabe-/Ausgabe-Schaltlogik 20 kann eine drahtlose Schaltlogik 24 einschließen, um Drahtloskommunikations- und/oder funkbasierte räumliche Entfernungsmessvorgänge zu unterstützen. Die drahtlose Schaltlogik 24 kann eine oder mehr Antennen 30 einschließen. Die drahtlose Schaltlogik 24 kann auch eine oder mehr Funkgeräte 26 einschließen. Jedes Funkgerät 26 kann eine Schaltlogik einschließen, die Signale mit Basisbandfrequenzen verarbeiten (z. B. Basisband-Prozessorschaltlogik), Signalgeneratorschaltlogik, Modulations-/Demodulationschaltlogik (z. B. ein oder mehrere Modems), Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltlogik (z. B, Hochfrequenz-Senderschaltlogik, Hochfrequenz-Empfängerschaltlogik, Mischerschaltlogik zur Abwärtskonvertierung von Hochfrequenzsignalen auf Basisbandfrequenzen oder Zwischenfrequenzen zwischen Funk- und Basisbandfrequenzen und/oder zur Aufwärtskonvertierung von Signalen bei Basisband- oder Zwischenfrequenzen auf Hochfrequenzfrequenzen usw.), Verstärkerschaltlogik (z. B, ein oder mehrere Leistungsverstärker und/oder ein oder mehrere rauscharme Verstärker (LNAs)), Analog-Digital-Wandler (ADC)-Schaltlogiken, Digital-Analog-Wandler (DAC)-Schaltlogik, Steuerpfade, Stromversorgungspfade, Signalpfade (z. B. Hochfrequenzübertragungsleitungen, Zwischenfrequenzübertragungsleitungen, Basisbandsignalleitungen usw.), Schaltungsschaltlogik, Filterschaltlogik und/oder eine andere Schaltlogik zum Senden und/oder Empfangen von Hochfrequenzsignalen unter Verwendung der Antenne(n) 30. Die Komponenten jedes Funkgeräts 26 können auf einem entsprechenden Substrat montiert oder in einer entsprechenden integrierten Schaltung, Chip, Gehäuse (z. B. System-in-Package) oder System-on-Chip (SOC) integriert sein. Falls gewünscht, können sich die Komponenten mehrerer Funkgeräte 26 ein einziges Substrat, eine integrierte Schaltung, einen Chip, ein Paket oder ein SOC teilen.
• Die Antenne 30 kann unter Verwendung beliebiger gewünschter Antennenstrukturen gebildet werden. Zum Beispiel können die Antennen 30 Antennen mit Resonanzelementen einschließen, die aus Schleifenantennenstrukturen, Patch-Antennenstrukturen, umgekehrten F-Antennenstrukturen, Schlitzantennenstrukturen, umgekehrten F-Planarantennenstrukturen, Helixantennenstrukturen, Monopolantennen, Dipolen, Mischformen dieser Ausführungen usw. gebildet sind. Eine Filterschaltlogik, Schaltungsschaltlogik, Impedanzanpassungsschaltlogik und/oder andere Antennenabstimmkomponenten können angepasst werden, um den Frequenzgang und die drahtlose Leistungsfähigkeit der Antennen 30 im Laufe der Zeit anzupassen. Die drahtlose Schaltlogik 24 kann eine beliebige gewünschte Anzahl von Antennen 30 einschließen.
• Die Transceiver-Schaltlogik in Funkgeräten 26 kann Hochfrequenzsignale unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen 30 übertragen (z. B. können die Antenne(n) 30 Hochfrequenzsignale für die Transceiver-Schaltlogik übertragen). Der Begriff „Hochfrequenzsignale übertragen“, wie hierin verwendet, bedeutet das Senden und/oder Empfangen der Hochfrequenzsignale (z. B. zum Durchführen unidirektionaler und/oder bidirektionaler drahtloser Kommunikationen mit externen drahtlosen Kommunikationsausrüstungen). Die Antenne(n) 30 können die Hochfrequenzsignale senden, indem sie die Hochfrequenzsignale in den freien Raum abstrahlen (oder durch dazwischenliegende Vorrichtungsstrukturen, wie eine dielektrische Deckschicht, in den freien Raum gelangen). Die Antenne(n) 30 können zusätzlich oder alternativ die Hochfrequenzsignale aus dem freien Raum empfangen (z. B. durch dazwischenliegende Vorrichtungsstrukturen, wie eine dielektrische Deckschicht). Das Senden und Empfangen von Hochfrequenzsignalen durch die Antenne(n) 30 beinhaltet jeweils die Anregung oder Resonanz von Antennenströmen an einem Antennenstrahlungselement in der Antenne durch die Hochfrequenzsignale innerhalb des/der Betriebsfrequenz-Bandes/Bänder der Antenne.
• Die Funkgeräte 26 können mit Hilfe von Antennen 30 Hochfrequenzsignale in verschiedenen Frequenzbändern bei Funkfrequenzen (hierin manchmal als Kommunikationsbänder oder einfach als „Bänder“ bezeichnet) senden und/oder empfangen. Die durch die Funkgeräte 26 verarbeiteten Frequenzbänder können Frequenzbänder eines drahtlosen lokalen Netzwerks (WLAN) (z. B. Wi-Fi® (IEEE 802.11) oder andere WLAN-Kommunikationsbänder), wie ein 2,4-GHz-WLAN-Band (z. B. von 2400 bis 2480 MHz), ein 5-GHz-WLAN-Band (z. B. von 5180 bis 5825 MHz), ein Wi-Fi®-6E-Band (z. B. von 5925 bis 7125 MHz) und/oder andere Wi-Fi®-Bänder (z. B. von 1875 bis 5160 MHz), Frequenzbänder eines drahtlosen persönlichen Netzwerks (WPAN), wie das 2,4-GHz-Bluetooth®-Band oder andere WPAN-Kommunikationsbänder, Mobiltelefonfrequenzbänder (z. B. Bänder von etwa 600 MHz bis etwa 5 GHz, 3G-Bänder, 4G-LTE-Bänder, 5G-New-Radio-Frequenzband-1-Bänder (5G-New-Radio-FR1-Bänder) unter 10 GHz, 5G-New-Radio-Frequenzband-2-Bänder (5G-New-Radio-FR2-Bänder) zwischen 20 und 60 GHz usw.), andere Zentimeter- oder Millimeterwellenfrequenzbänder von 10 bis 300 GHz, Nahfeldkommunikations- (NFC) Frequenzbänder (z. B. bei 13,56 MHz), Satellitennavigationsfrequenzbänder (z. B. ein GPS-Band von 1565 bis 1610 MHz, ein Global-Navigation-Satellite-System-Band (GLONASS-Band), ein BeiDou-Navigation-Satellite-System-Band (BDS-Band) usw.), Ultrabreitbandfrequenzbänder (UWB-Frequenzbänder), die unter dem IEEE 802.15.4-Protokoll und/oder anderen Ultrabreitbandkommunikationsprotokollen betrieben werden, Kommunikationsbänder aus der Familie der 3GPP-Drahtloskommunikationsstandards, Kommunikationsbänder aus der IEEE 802.XX-Standardfamilie und/oder beliebige andere gewünschte Frequenzbänder von Interesse einschließen.
• Jedes Funkgerät 26 kann Hochfrequenzsignale gemäß einer entsprechenden Funkzugangstechnologie (RAT) senden und/oder empfangen, welche die physikalische Verbindungsmethode für die Komponenten im entsprechenden Funkgerät bestimmt. Ein oder mehrere Funkgeräte 26 können, falls gewünscht, mehrere RATs implementieren. Als nur ein Beispiel können die Funkgeräte 26 in der Vorrichtung 10-1 ein UWB-Funkgerät zur Übertragung von UWB-Signalen unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen 30, ein Bluetooth-Funkgerät (BT-Funkgerät) zur Übertragung von BT-Signalen unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen 30, ein Wi-Fi-Funkgerät zur Übertragung von WLAN-Signalen unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen 30, ein Mobilfunkgerät zur Übertragung von Mobiltelefonsignalen unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen 30 (z. B., in 4G-Frequenzbändern, 5G-FR1-Bändem und/oder 5G-FR2-Bändern), und ein NFC-Funkgerät zur Übertragung von NFC-Signalen unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen 30. Dieses Beispiel ist lediglich veranschaulichend, und im Allgemeinen können die Funkgeräte 26 jede gewünschte Kombination von Funkgeräten einschließen, um jede gewünschte Kombination von RATs abzudecken.
• Die drahtlose Schaltlogik 24 kann eine drahtlose Leistungsschaltlogik wie eine drahtlose (Empfangs-) Schaltlogik 32 und Spulenstrukturen wie eine oder mehrere Spulen 34 einschließen. Die Vorrichtung 10-1 kann die drahtlose Stromschaltlogik 32 und die Spule 34 verwenden, um drahtlos übertragenen Strom (z. B. drahtlose Ladesignale) von einem drahtlosen Stromadapter (z. B. einer drahtlosen Stromübertragungsvorrichtung) zu empfangen.
• Der drahtlose Stromadapter kann Wechselströme durch die drahtlose Stromübertragungsspule leiten, um ein zeitlich veränderliches elektromagnetisches (z. B. magnetisches) Feld zu erzeugen, das als drahtloser Strom (drahtlose Ladesignale) von Spule 34 in der Vorrichtung 10-1 empfangen wird. Die drahtlose Stromversorgungsschaltlogik 32 kann eine Wandlerschaltlogik wie eine Gleichrichterschaltlogik einschließen, die aus den drahtlosen Ladesignalen eine Gleichspannung für die Stromversorgung der Vorrichtung 10-1 erzeugt. Die von der Gleichrichterschaltlogik in der drahtlosen Stromversorgungsschaltung 32 erzeugte Gleichspannung kann zum Aufladen eines Energiespeichers, z. B. einer Batterie, und/oder zur Stromversorgung anderer Komponenten der Vorrichtung 10-1 verwendet werden.
• Während die Steuerschaltlogik 14 im Beispiel von 1 der Übersichtlichkeit halber getrennt von der drahtlosen Schaltlogik 24 dargestellt ist, kann die drahtlose Schaltlogik 24 eine Verarbeitungsschaltlogik (z. B. einen oder mehrere Prozessoren) einschließen, die einen Teil der Verarbeitungsschaltlogik 18 bildet, und/oder eine Speicherungsschaltlogik, die einen Teil der Speicherungsschaltlogik 16 der Steuerschaltlogik 14 bildet (z. B. können Abschnitte der Steuerschaltlogik 14 auf der drahtlosen Schaltlogik 24 implementiert sein).
• Funkgeräte 26 können Antennen 30 verwenden, um Hochfrequenzsignale zu senden und/oder zu empfangen, um drahtlose Kommunikationsdaten zwischen der Vorrichtung 10-1 und einer oder mehreren anderen externen drahtlosen Kommunikationseinrichtungen oder -vorrichtungen zu übertragen. In dem veranschaulichenden Beispiel von 1 schließt das System 8 die elektronische Vorrichtung 10-2 (hierin manchmal als externes Gerät 10-2 oder elektronisches Gerät 10-2 bezeichnet) ein, die eines oder mehrere der gleichen Elemente aufweisen kann, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit der elektronischen Vorrichtung 10-1 beschrieben wurden. Insbesondere kann die elektronische Vorrichtung 10-2, wie in 1 gezeigt, eine drahtlose Schaltlogik wie die drahtlose Schaltlogik 54 mit einem oder mehreren Funkgeräten wie den Funkgeräten 56 und einer oder mehreren Antennen wie den Antennen 60 einschließen.
• Die Vorrichtungen 10-1 und 10-2 können über eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen 66 über entsprechende drahtlose Schaltlogiken kommunikativ gekoppelt sein. Drahtlose Kommunikationsdaten können zwischen den Vorrichtungen 10-1 und 10-2 bidirektional oder unidirektional übertragen werden. Beispielsweise können die Vorrichtungen 10-1 und 10-2 eine Halbduplex-Kommunikationsverbindung oder eine Vollduplex-Kommunikationsverbindung bilden.
• Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 10-2 ein Gerät zur Aktualisierung der Firmware implementiert, wie ein Gerät, das zur Durchführung von Firmware-Tests, Fehlersuche, Wiederherstellung und/oder anderen Funktionen in Bezug auf die Firmware der Vorrichtung 10-1 konfiguriert ist, werden hierin als veranschaulichende Beispiele beschrieben. Falls gewünscht, kann die Vorrichtung 10-2 ein Gerät oder Vorrichtungen mit anderen Funktionalitäten sein oder diese implementieren.
• In einigen dieser Konfigurationen für die Vorrichtung 10-2 können die drahtlosen Kommunikationsdaten, die mit der Vorrichtung 10-1 übertragen werden, Daten einschließen, die in entsprechende Datenpakete kodiert wurden, wie drahtlose Daten, die mit Softwareanwendungen verbunden sind, die auf der Vorrichtung 10-1 laufen, drahtlose Daten, die mit Softwareaktualisierungen für die Vorrichtung 10-1 verbunden sind, drahtlose Daten, die mit dem Testen, der Fehlersuche und/oder der Reparatur der Vorrichtung 10-1 verbunden sind, drahtlose Daten, die mit dem Zurücksetzen oder Wiederherstellen der Vorrichtung 10-1 auf eine Standard- oder Werkseinstellung verbunden sind, drahtlose Daten, die mit einem Telefonanruf, einer Nachricht, dem Streaming von Medieninhalten oder dem Surfen im Internet verbunden sind, usw.
• In einigen dieser Konfigurationen für die Vorrichtung 10-2 kann die drahtlose Schaltlogik 54 in der Vorrichtung 10-2 eine drahtlose (Übertragungs-) Schaltlogik 62 und Spulenstrukturen wie eine oder mehrere Spulen 64 einschließen. Auf diese Weise konfiguriert, kann die Vorrichtung 10-2 die drahtlose Leistungsschaltlogik 62 und die Spule 64 verwenden, um drahtlose Leistung (Signale) an die Vorrichtung 10-1 zu übertragen.
• In einigen dieser veranschaulichenden Konfigurationen für die Vorrichtung 10-2 kann die Vorrichtung 10-2 Stützstrukturen 42 wie Plattformen, Träger, Docks oder andere Strukturen einschließen, an denen drahtlose Schaltlogiken und andere Komponenten (z. B. Steuerschaltlogiken, Eingabe-/Ausgabevorrichtungen usw.) für die Vorrichtung 10-2 montiert sind und die so konfiguriert sind, dass sie die Vorrichtung 10-1 aufnehmen. Beispielsweise können die Stützstrukturen 42 aus Kunststoff, Glas, Keramik, Faserverbundwerkstoffen, Metall, anderen geeigneten Materialien oder einer Kombination dieser Materialien bestehen.
• Das Beispiel von 1 ist lediglich veranschaulichend. Falls gewünscht, kann das System 8 eine beliebige Anzahl von elektronischen Vorrichtungen oder Geräten einschließen (z. B. mit ähnlichen Elementen wie Vorrichtung 10-1 und/oder Vorrichtung 10-2). Falls gewünscht, kann die Vorrichtung 10-1 oder die Vorrichtung 10-2 anstelle von oder zusätzlich zueinander mit einer oder mehreren dieser anderen elektronischen Vorrichtungen oder Geräten kommunikativ gekoppelt sein oder zeitweise auch isoliert arbeiten. Falls gewünscht, können die Vorrichtungen 10-1 und 10-2 alle anderen geeigneten Elemente enthalten oder ein oder mehrere Elemente, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben sind, weglassen.
• 2 ist ein funktionelles Blockdiagramm der drahtlosen Schaltlogik 24 von 1. Wie in 2 dargestellt, kann jedes Funkgerät 26 über eine oder mehrere Hochfrequenzübertragungsleitungen 70 mit einer oder mehreren Antennen 30 gekoppelt sein. Als anschauliches Beispiel kann jede Hochfrequenzübertragungsleitung 36 einen Leiter wie den Signalleiter 72 und einen Leiter wie den Signalleiter 74 umfassen. Eine entsprechende Antenne 30 kann eine Antenneneinspeisung wie die Antenneneinspeisung 76 mit einem an den Leiter 72 gekoppelten Antenneneinspeisungsanschluss 78 und einem an den Leiter 74 gekoppelten Antenneneinspeisungsanschluss 80 umfassen. Falls gewünscht, kann die Übertragungsleitung 70 zusätzliche Signalleiter einschließen, die mit zusätzlichen Antennenspeiseanschlüssen gekoppelt sind.
• Eine oder mehrere Hochfrequenzübertragungsleitungen 70 können, falls gewünscht, zwischen dem Funkgeräten 26 und/oder Antennen 30 gemeinsam genutzt werden. Hochfrequenz-Frontend-Module (RFFE-Module) können auf dem einen oder mehreren Hochfrequenzübertragungsleitungen 70 zwischengeschaltet sein. Die Hochfrequenz-Frontend-Module können Substrate, integrierte Schaltungen, Chips oder Pakete einschließen, die von den Funkgeräten 26 getrennt sind, und können Filterschaltlogiken, Schaltungsschaltlogiken, Verstärkerschaltlogiken, Impedanzanpassungsschaltlogiken, Hochfrequenzkopplerschaltlogiken und/oder andere gewünschte Hochfrequenzschaltlogiken für den Betrieb mit den über die Hochfrequenzübertragungsleitungen 70 übertragenen Hochfrequenzsignalen einschließen.
• Während 2 ein oder mehrere Funkgeräte 26 und eine oder mehrere Antennen 30 in der Vorrichtung 10-1 (1) beschreibt, können andere elektronische Vorrichtungen wie die Vorrichtung 10-2 und andere Vorrichtungen im System 8 ein oder mehrere Funkgeräte und Antennen einschließen, die auf die gleiche Weise konfiguriert sind.
• In einigen veranschaulichenden Konfigurationen können elektronische Vorrichtungen drahtgebundene Verbinder mit hoher Datenrate einschließen. Diese drahtgebundenen Verbinder können sperrig sein und viel Platz im Innenraum beanspruchen sowie externe Ein- und Ausgangsanschlüsse erfordern, welche die elektronische Vorrichtung weniger sicher machen. Daher kann es wünschenswert sein, drahtlose Schaltlogiken bereitzustellen, die drahtlose Kommunikationsverbindungen mit hoher Datenrate herstellen können.
• Das Bereitstellen von drahtlosen Schaltlogiken, die bei relativ hohen Frequenzen, z. B. bei einer oder mehreren Frequenzen um 60 GHz (z. B. mehr als 10 GHz), betriebsfähig sind und dadurch eine Datenübertragung mit hoher Datenrate ermöglichen, kann jedoch erhebliche Herausforderungen mit sich bringen. So kann es beispielsweise schwierig sein, die drahtlose Schaltlogik bei diesen Frequenzen auf kompakte Weise bereitzustellen, um Platz zu sparen, andere Komponenten in jeder drahtlosen Vorrichtung (z. B. andere Abschnitte der drahtlosen Schaltlogik, leitende Elemente, Gehäusestrukturen usw.) können den Betrieb der drahtlosen Schaltlogik zum Herstellen dieser drahtlosen Kommunikationsverbindungen stören, Fehlausrichtungen zwischen den kommunizierenden Vorrichtungen (z. B. der jeweiligen drahtlosen Schaltlogik) und dazwischenliegende Strukturen zwischen der jeweiligen drahtlosen Schaltlogik können die drahtlosen Kommunikationsverbindungen beeinträchtigen. Daher können eine oder mehrere der elektronischen Vorrichtungen im System 8 (1) mit einer verbesserten drahtlosen Schaltlogik ausgestattet werden, wobei eines oder mehrere dieser Probleme berücksichtigt werden.
• 3 ist eine Querschnittsansicht eines illustrativen drahtlosen Kommunikationsmoduls, wie des drahtlosen Kommunikationsmoduls 82, das eine drahtlose Schaltlogik eine oder mehrere Vorrichtungen (z. B. Vorrichtungen im System 8 in 1) implementieren kann. Konfigurationen, in denen das drahtlose Kommunikationsmodul 82 bei einer oder mehreren Frequenzen zwischen 10 GHz und 300 GHz (z. B. in einem 60-GHz-Frequenzband) arbeitet, um Firmware-Testdaten, Firmware-Fehlerbehebungsdaten, Firmware-Reparaturdaten, Firmware-Wiederherstellungsdaten und/oder Vorrichtungskonfigurationsdaten zu übermitteln, werden hierin als anschauliche Beispiele beschrieben. Falls gewünscht, kann das drahtlose Kommunikationsmodul 82 bei jeder geeigneten Frequenz arbeiten (z. B. ein oder mehrere geeignete Frequenzbänder abdecken) und jede geeignete Art von Daten für die gewünschte Funktion übertragen.
• Wie in 3 gezeigt, kann das Modul 82 ein Substrat, wie das Substrat 84, einschließen. Das Substrat 84 kann mehrere Schichten 86 einschließen und kann daher als Mehrschichtsubstrat bezeichnet werden. Einige der Schichten 86 können aus einem oder mehreren nichtleitenden Materialien wie dielektrischen Materialien bestehen, einige der Schichten 86 können aus leitenden Materialien wie metallischen Materialien bestehen, und einige der Schichten 86 können aus anderen Materialien wie halbleitenden Materialien bestehen.
• Das Substrat 84 weist eine erste und eine zweite Oberfläche auf, die sich gegenüberliegen (z. B. die obere und die untere Oberfläche in 3). Auf der ersten Oberfläche des Substrats 84 kann ein Antennenstrahlungselement für eine Antenne, wie ein leitendes (Metall-) Patch-Element 90, angeordnet sein. Eine Antennenerdungsstruktur für die Antenne, wie eine leitende Erdungsschicht 92 (manchmal auch als Erdungsring 92 bezeichnet), kann ebenfalls auf der ersten Oberfläche des Substrats 84 angeordnet sein. Die Erdungsschicht 92 kann das Patch-Element 90 umgeben und vom Patch-Element 90 durch einen dielektrischen Spalt 91 getrennt sein. Zusätzliche Antennenerdungsstrukturen wie die Erdungsschicht 94 für die Antenne können in das Substrat 84 eingebettet sein. Leitfähige Strukturen wie leitfähige Durchkontaktierungen 96 im Substrat 84 können (z. B. elektrisch kurze) Erdungsschicht 92 an der ersten Oberfläche mit eingebetteter Erdungsschicht 94 koppeln. Eine oder mehrere zusätzliche dazwischenliegende leitende Erdungsschichten 98 können ebenfalls mit Durchkontaktierungen 96 gekoppelt (z. B. elektrisch kurzgeschlossen) werden.
• Auf diese Weise konfiguriert, können die leitenden Erdungsstrukturen für die Antenne (z. B. die Erdungsschichten 92, 94 und 98 sowie die Durchgangsöffnungen 96) einen Hohlraum für das Patch-Element 90 umgeben und definieren.
• Das Modul 82 kann eine Funkkomponente 88 einschließen, wie eine integrierte Hochfrequenzschaltung oder eine integrierte Schaltung, die ein Funkgerät implementiert (z. B. das Funkgerät 26 in 1) für das Patch-Element 90. Die integrierte Schaltung, welche die Funkkomponente 88 bildet, kann ein oder mehrere Elemente einschließen, die im Zusammenhang mit den Funkgeräten 26 in 1 beschrieben sind. Die Funkkomponente 88 kann auf der zweiten Seite des Substrats 84 montiert werden. Die Funkkomponente 88 kann Antennensignale entlang eines oder mehrerer Signalpfade 104 zu den Antennenelementen (z. B. Patch-Element 90, Erdungsstrukturen usw.) liefern. Beispielsweise können die Signalpfade 104 Übertragungsleitungsstrukturen (z. B. Signalleiterpfade, Masseleiterpfade usw.) bilden, die mit dem Antennenstrahlungselement und der Antennenerdung gekoppelt sind. Wie in 3 gezeigt, kann die Antenne einen oder mehrere positive Antennenspeiseanschlüsse wie die Anschlüsse 102-1 und 102-2 einschließen, die mit dem Patch-Element 90 gekoppelt sind. Die Funkkomponente 88 kann Antennensignale entlang eines ersten Signalleiters bereitstellen, der aus den Signalpfaden 104 und 100-1 gebildet wird, die mit dem Anschluss 102-1 gekoppelt sind. Die Funkkomponente 88 kann Antennensignale entlang eines zweiten Signalleiters bereitstellen, der aus den Signalpfaden 104 und 100-2 gebildet wird, die mit dem Anschluss 102-2 gekoppelt sind. Die Funkkomponente 88 kann einen oder mehrere Erdungsleiter aufweisen, die mit den Antennenerdungsstrukturen des Moduls 82 gekoppelt sind.
• Falls gewünscht, kann das Modul 82 Eingangs-/Ausgangs-Strukturen wie Eingangs-/Ausgangs-Pads, Eingangs-/Ausgangs-Ports, Eingangs-/Ausgangs-Stifte usw. auf der zweiten Oberfläche des Substrats 84 einschließen. Die Funkkomponente 88 kann über diese Eingangs-/Ausgangs-Strukturen an der zweiten Oberfläche (z. B. über Lötmittel) mit den Signalpfaden 104 gekoppelt werden. Diese Eingangs-/Ausgangsstrukturen können es dem Modul 82 (z. B. der Funkkomponente 88 im Modul 82) ermöglichen, eine Schnittstelle zu anderen Komponenten in einer elektronischen Vorrichtung zu bilden. Als ein Beispiel kann das Modul 82 in einer Vorrichtung und die Steuerungsschaltlogik in der Vorrichtung auf einem gemeinsamen Packagesubstrat montiert werden. In diesem Beispiel kann die Steuerschaltlogik über einen oder mehrere Signalpfade mit der Funkkomponente 88 gekoppelt sein, um Daten für die drahtlose Kommunikation zu übertragen. Diese Signalpfade können Metallleiterschichten in dem gemeinsamen Packagesubstrat, einen ersten Satz von Eingangs-/Ausgangsstrukturen, die das Packagesubstrat mit dem Modul 82 verbinden, Metallleiterschichten im Substrat 84 und einen zweiten Satz von Eingangs-/Ausgangsstrukturen einschließen, welche die Funkkomponente 88 mit den Metallleiterschichten im Substrat 84 verbinden.
• 4 ist eine Draufsicht auf das drahtlose Kommunikationsmodul 82 von 3. Wie in 4 gezeigt, kann das Patch-Element 90 einen rechteckigen Umriss (z. B. einen quadratischen Umriss) aufweisen. Dementsprechend kann das Rechteck zwei (zentrale) senkrechte Hauptachsen 106 und 108 aufweisen. Der Antenneneinspeisungsanschluss 102-1 kann entlang der Achse 106 liegen. Der Antenneneinspeisungsanschluss 102-2 kann entlang der Achse 108 liegen. Auf diese Weise konfiguriert kann das Patch-Element 90 betriebsfähig sein, um Hochfrequenzsignale mit mehreren Polarisationen zu übertragen. Als ein Beispiel können Hochfrequenzsignale, die über den Anschluss 102-1 übertragen werden, eine erste lineare Polarisation aufweisen, und Hochfrequenzsignale, die über den Anschluss 102-2 übertragen werden, können eine zweite lineare Polarisation aufweisen (die orthogonal zur ersten linearen Polarisation ist).
• Diese Konfigurationen für das Patch-Element 90 sind lediglich veranschaulichend. Falls gewünscht, kann das Patch-Element 90 jede geeignete Form oder Kontur aufweisen. Falls gewünscht, können ein oder mehrere Antenneneinspeisungsanschlüsse an einer oder mehreren geeigneten Stellen mit dem Patch-Element 90 gekoppelt werden. Falls gewünscht, kann das Patch-Element 90 Hochfrequenzsignale mit einer einzigen Polarisation oder Hochfrequenzsignale mit verschiedenen zirkularen Polarisationen übertragen.
• Wie in 4 gezeigt, kann die Erdungsschicht 92 durch einen dielektrischen Spalt 91 (z. B. einen Luftspalt oder einen mit nichtleitfähigem Material gefüllten Spalt) vom Patch-Element 90 getrennt sein. Der dielektrische Spalt 91 kann um den gesamten Umfang des Patch-Elements 90 herum verlaufen. Mit anderen Worten kann die Erdungsschicht 92 das Patch-Element 90 entlang jeder der peripheren Kanten des Patch-Elements 90 umgeben und kann Kanten aufweisen, die parallel zu den entsprechenden peripheren Kanten des Patch-Elements 90 verlaufen. Falls gewünscht, können die Entfernungen zwischen den gegenüberliegenden Kanten der Erdungsschicht 92 und des Patch-Elements 90 gleich sein. Insbesondere können die Entfernungen 110-1 und 110-2 und die entsprechenden Entfernungen zwischen dem Patch-Element 90 und der Erdungsschicht 92 an anderen Umfangskanten gleich sein. Falls gewünscht, können eine oder mehrere dieser Entfernungen voneinander verschieden sein.
• Die Entfernung (z. B. die Abstände 110-1 und 110-2) zwischen dem Patch-Element 90 und der Erdungsschicht 92, die durch den dielektrischen Spalt 91 vermittelt wird, kann so gestaltet sein, dass genügend Raum für Wellenbildung vorhanden ist. Dadurch können die vom Patches-Element 90 übertragenen Hochfrequenzsignale Fernfeldcharakteristiken aufweisen (z. B. um ebene Wellen zu zeigen, orthogonale elektrische und magnetische Felder unterstützen sich gegenseitig). Diese Entfernungen können auf der effektiven Betriebswellenlänge des Patch-Elements 90 beruhen (z. B. der Betriebswellenlänge, die unter Berücksichtigung der dielektrischen Eigenschaften der das Pfadelement 90 umgebenden Materialien angepasst wird), damit die Hochfrequenzsignale Fernfeldcharakteristiken aufweisen können.
• Wie in 4 gezeigt, kann das Modul 84 einen rechteckigen Grundriss mit abgerundeten Ecken aufweisen. Die abgerundeten Ecken des Moduls 84 können dazu beitragen, dass das Modul 84 in beengten Räumen untergebracht werden kann. Die Erdungsschicht 92 kann Innenkanten aufweisen, die eine Kante der Lücke 91 definieren (z. B. eine geeignete Trennung vom Patch-Element 90). Die Innenkanten der Erdungsschicht 92 können auch einen rechteckigen Umriss mit abgerundeten Ecken aufweisen, um einen geeigneten Abstand zum Patch-Element 90 beizubehalten. Die Erdungsschicht 92 kann sich von den Innenkanten zu den Außenkanten an den Umfangskanten des Moduls 82 erstrecken. Dies kann dabei helfen, den Herstellungsprozess des Moduls 82 zu verbessern. Im Beispiel von 4 kann der rechteckige Umriss des Moduls 82 einen geometrischen Mittelpunkt aufweisen, und der Umriss des Patch-Elements 90 kann einen geometrischen Mittelpunkt aufweisen, der gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt des Moduls 82 versetzt ist. Falls gewünscht, können auch andere Konfigurationen für das Modul 82 verwendet werden.
• In einigen Konfigurationen, die hierin als veranschaulichende Beispiele beschrieben werden, kann die Vorrichtung 10-1 eine tragbare Vorrichtung wie eine Armbanduhr sein (z. B. eine Smartwatch). Falls gewünscht, können auch andere Konfigurationen für die Vorrichtung 10-1 verwendet werden. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden tragbaren elektronischen Vorrichtung, welche die Implementierung der Vorrichtung 10-1 ermöglichen kann. Wie in 5 gezeigt, kann das die Vorrichtung 10-1 eine Anzeige wie die Anzeige 112 einschließen. Die Anzeige 112 kann in einem Gehäuse, wie dem Gehäuse 12, montiert sein. Gehäuse 12 kann unter Verwendung einer einstückigen Konfiguration gebildet sein, in der ein Teil oder die Gesamtheit des Gehäuses 12 als eine einzige Struktur maschinell hergestellt oder geformt ist, oder kann unter Verwendung mehrerer Strukturen (z. B. einer internen Rahmenstruktur, einer oder mehreren Strukturen, die äußere Gehäuseoberflächen bilden, usw.) gebildet sein. Das Gehäuse 12 kann Metallseitenwände, wie Seitenwände 12W, oder aus anderen Materialien gebildete Seitenwände aufweisen. Beispiele für Metallmaterialien, die zum Bilden der Seitenwände 12W verwendet werden können, schließen Edelstahl, Aluminium, Silber, Gold, Metalllegierungen oder jegliches andere gewünschte leitfähige Material ein. Die Seitenwände 12W können hier manchmal als Gehäuseseitenwände 12W oder leitfähige Gehäuseseitenwände 12W bezeichnet werden.
• Die Anzeige 112 kann an der Vorderseite (Vorderfläche) der Vorrichtung 10-1 gebildet (z. B. montiert) sein. Das Gehäuse 12 kann eine Gehäuserückwand an der Hinterseite (Rückseite) der Vorrichtung 10, wie eine Gehäuserückwand 12R, die der Vorderseite der Vorrichtung 10-1 gegenüberliegt, aufweisen. Die leitfähigen Seitenwände 12W können den Umfang der Vorrichtung 10 umgeben (z. B. können sich die leitfähigen Seitenwände 12W um Umfangskanten der Vorrichtung 10-1 herum erstrecken). Die hintere Gehäusewand 12R kann aus leitfähigen Materialien und/oder dielektrischen Materialien gebildet sein. Beispiele für dielektrische Materialien, die zur Bildung der hinteren Gehäusewand 12R verwendet werden können, schließen Kunststoff, Glas, Saphir, Keramik wie Zirconium, Holz, Polymer, Kombinationen dieser Materialien oder beliebige andere gewünschte Dielektrika ein.
• Die hintere Gehäusewand 12R und/oder die Anzeige 112 können sich über einen Teil oder die Gesamtheit der Länge (z. B. parallel zur x-Achse) und Breite (z. B. parallel zur y-Achse) der Vorrichtung 10-1 erstrecken. Die leitfähigen Gehäuseseitenwände 12W können sich über einen Teil oder die gesamte Höhe der Vorrichtung 10-1 (z. B. parallel zu der z-Achse) erstrecken. Die leitfähigen Gehäuseseitenwände 12W und/oder die Gehäuserückwand 12R können eine oder mehrere Außenoberflächen der Vorrichtung 10-1 bilden (z. B. Oberflächen, die für einen Benutzer der Vorrichtung 10-1 sichtbar sind) und/oder können unter Verwendung innerer Strukturen implementiert werden, die keine Außenoberflächen der Vorrichtung 10-1 bilden (z. B. leitfähige oder dielektrische Gehäusestrukturen, die für einen Benutzer der Vorrichtung 10 nicht sichtbar sind, wie leitfähige Strukturen, die mit Schichten, wie dünnen kosmetischen Schichten, Schutzbeschichtungen und/oder anderen Beschichtungsschichten abgedeckt sind, die dielektrische Materialien, wie Glas, Keramik, Kunststoff oder andere Strukturen, welche die Außenoberflächen der Vorrichtung 10 bilden und/oder dazu dienen, die Gehäusewände 12R und/oder 12 W vor der Sicht des Benutzers zu verbergen, einschließen können).
• Die Anzeige 112 kann ein Array von Anzeigepixeln, die aus Flüssigkristallanzeige-Komponenten (LCD-Komponenten) gebildet sind, ein Array von elektrophoretischen Anzeigepixeln, ein Array von Plasmaanzeigepixeln, ein Array von organischen lichtemittierenden Dioden- (OLED) Anzeigepixeln, ein Array von elektrobenetzenden Anzeigepixeln oder ein auf anderen Anzeigetechnologien basierendes Array einschließen. Die Anzeige 112 kann unter Verwendung einer Anzeigeabdeckungsschicht geschützt werden. Die Anzeigeabdeckungsschicht kann aus einem transparenten Material, wie Glas, Kunststoff, Saphir oder anderen kristallinen dielektrischen Materialien, Keramik oder anderen durchsichtigen Materialien gebildet sein. Die Anzeigeabdeckungsschicht kann sich beispielsweise im Wesentlichen über die gesamte Länge und Breite der Vorrichtung 10-1 erstrecken.
• Die Vorrichtung 10-1 kann Tasten, wie die Taste 114, einschließen. Es kann eine beliebige geeignete Anzahl von Tasten in der Vorrichtung 10-1 geben. Tasten können in Öffnungen im Gehäuse 12 (z. B. Öffnungen in der leitfähigen Gehäuseaußenteils Seitenwand 12W oder der Gehäuserückwand 12R) angeordnet sein. Tasten können Drehtasten, Schiebetasten, Tasten, die durch Drücken auf ein bewegliches Tastenelement betätigt werden usw. sein. Tastenelemente für Tasten, wie die Taste 114, können aus Metall, Glas, Kunststoff oder anderen Materialien gebildet sein.
• Die Vorrichtung 10-1 kann, falls gewünscht, mit einem Band, wie dem Band 116, verbunden sein. Das Band 116 kann verwendet werden, um die Vorrichtung 10-1 gegen das Handgelenk eines Benutzers zu halten (als ein Beispiel). Das Band 116 kann daher hierin mitunter als Armband 116 bezeichnet werden. Im Beispiel von 5 ist das Armband 116 mit den gegenüberliegenden Seiten der Vorrichtung 10-1 verbunden. Die leitfähigen Gehäuseseitenwände 12W und/oder die Gehäuserückwand 12R können Befestigungsstrukturen einschließen, um das Armband 116 am Gehäuse 12 zu sichern (z. B. Laschen oder andere Befestigungsmechanismen, die das Gehäuse 12 so konfigurieren, dass es das Armband 116 aufnehmen kann). Es können auch Konfigurationen, die keine Bänder einschließen, für die Vorrichtung 10-1 verwendet werden.
• 6 ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht der elektronischen Vorrichtung 10-1 (5), die zeigt, wie eine Antenne in einem drahtlosen Kommunikationsmodul innerhalb der Vorrichtung 10-1 montiert werden kann, um Hochfrequenzsignale durch die Gehäuserückwand 12R zu übertragen. Wie in 6 gezeigt, kann die Anzeige 112 die Vorderseite der Vorrichtung 10 bilden, während die Gehäuserückwand 12R die Rückseite der Vorrichtung 10-1 bildet. Im Beispiel von 6 besteht die Gehäuserückwand 12R aus einem dielektrischen Material wie Glas, Saphir, Keramik wie Zirkoniumdioxid oder Kunststoff. Dies ist lediglich veranschaulichend, und falls gewünscht, kann die Gehäuserückwand 12R auch leitfähige Abschnitte einschließen (z. B. einen leitfähigen Rahmen, der ein oder mehrere dielektrische Fenster in der Gehäuserückwand 12R umgibt, leitfähige kosmetische Schichten usw.).
• Die Anzeige 112 kann eine Anzeigeabdeckungsschicht 120 über einem Anzeigemodul 122 einschließen. Das Anzeigemodul 122 kann zum Beispiel einen aktiven Bereich oder Abschnitt der Anzeige 112 bilden, der Bilder anzeigt und/oder Berührungssensoreingaben empfängt. Der seitliche Abschnitt der Anzeige 112, der das Anzeigemodul 122 nicht einschließt (z. B. Abschnitte der Anzeige 112, die aus der Anzeigeabdeckungsschicht 120, aber ohne einen darunter liegenden Abschnitt des Anzeigemoduls 122 gebildet werden), kann hierin manchmal als inaktiver Bereich oder Abschnitt der Anzeige 112 bezeichnet werden.
• Das Anzeigemodul 112 kann leitfähige Komponenten (hierin manchmal als leitfähige Anzeigestrukturen bezeichnet) einschließen, die zur Bildung von Abschnitten einer Antenne verwendet werden, die durch die Vorderseite der Vorrichtung 10-1 strahlt (z. B. eine Antenne mit einem strahlenden Element wie einem strahlenden Schlitzelement, das durch das Anzeigemodul 122 und/oder leitfähige Gehäuseseitenwände 12W definiert ist). Die leitfähigen Anzeigestrukturen im Anzeigemodul 122 können zum Beispiel ebene Formen (z. B. ebene rechteckige Formen, ebene kreisförmige Formen usw.) aufweisen und können aus Metall und/oder einem anderen leitfähigen Material gebildet werden, das Antennenströme für eine nach vorne gerichtete Antenne in der Vorrichtung 10-1 leitet. Die leitfähigen Anzeigestrukturen können einen Rahmen für das Anzeigemodul 122, Pixelschaltlogiken, Berührungssensorelektroden, eine eingebettete Nahfeldkommunikationsantenne usw. einschließen.
• Die Anzeigeabdeckungsschicht 120 kann aus einem optisch transparenten Dielektrikum wie Glas, Saphir, Keramik oder Kunststoff bestehen. Das Anzeigemodul 122 kann Bilder durch die Anzeigeabdeckungsschicht 120 anzeigen (z. B. Bildlicht emittieren), damit sie von einem Benutzer betrachtet werden können, und/oder kann Berührungs- oder Kraftsensoreingaben durch die Anzeigeabdeckungsschicht 120 erfassen. Falls gewünscht, können Abschnitte der Anzeigeabdeckungsschicht 120 mit undurchsichtigen Maskierungsschichten (z. B. Tintenmaskierungsschichten) und/oder Pigmenten versehen werden, um das Innere der Vorrichtung 10-1 vor den Augen eines Benutzers zu verbergen.
• Substrate wie eine oder mehrere starre Leiterplatten, eine oder mehrere flexible gedruckte Schaltungen, ein oder mehrere Packagesubstrate usw. können sich im Inneren der Vorrichtung 10-1 befinden. Im Beispiel von 6 kann das Substrat 126 für ein System-Package 124 (z. B. ein System-in-Package (SIP)) innerhalb der Vorrichtung 10-1 angeordnet sein. Systemkomponenten wie Komponenten 128 (z. B. ein oder mehrere integrierte Schaltungen, welche die Steuerschaltlogik 14 oder andere Schaltlogiken implementieren, die Eingabe-Ausgabe-Schaltlogik 20 von 1 usw.) können auf dem Substrat 126 montiert werden.
• Es kann wünschenswert sein, verdrahtete Verbinderstrukturen in einer elektronischen Vorrichtung zu entfernen, um eine nahtlose äußere Oberfläche der Vorrichtung zu schaffen, die Wasserdichtigkeit der Vorrichtung zu verbessern und den nutzbaren Innenraum der Vorrichtung zu optimieren, indem sperrige Verbinderkomponenten entfernt werden, usw. Als ein Beispiel kann eine elektronische Vorrichtung drahtgebundene Verbinder-Ports einschließen, die zum Testen, Debuggen und/oder Wiederherstellen von Firmware auf der elektronischen Vorrichtung oder für andere Funktionen verwendet werden können. Es kann wünschenswert sein, diese drahtgebundenen Anschlüsse und Verbinder zu entfernen.
• Um die Funktionen des drahtgebundenen Verbinders zu erhalten, kann es wünschenswert sein, eine drahtlose Schaltlogik bereitzustellen, die eine oder mehrere der gleichen Funktionen aufweist. Im vorstehenden Beispiel kann es wünschenswert sein, eine drahtlose für die Übertragung von Test-, Fehlerbehebungs- und/oder Wiederherstellungsfunktionen der Firmware der elektronischen Vorrichtung bereitzustellen. Zur Beibehaltung und/oder Verbesserung bestehender Anwendungen von drahtgebundenen Verbindungen mit drahtlosen Verbindungen können die drahtlosen Verbindungen Daten mit hohen Datenraten in einer bidirektionalen drahtlosen Kommunikationsverbindung übertragen. Die drahtlose Kommunikationsverbindung kann zwischen drahtlosen Schaltlogiken über eine Entfernung von weniger als 10 Zoll, weniger als fünf Zoll, weniger als vier Zoll, weniger als zwei Zoll, weniger als einem Zoll usw. oder über eine Entfernung von mehr als einem Zoll, mehr als zwei Zoll, mehr als fünf Zoll usw. hergestellt werden. Als Beispiele kann die drahtlose Kommunikationsverbindung Daten unter Verwendung von Datenübertragungsoperationen mit hoher Datenrate bei Geschwindigkeiten von 100 Kilobit pro Sekunde oder mehr, 1 Megabit pro Sekunde (Mbps) oder mehr, 100 Mbps oder mehr, bei 500 Mbps oder mehr, 1 Gigabit pro Sekunde oder mehr usw. übertragen, um einige verdrahtete Verbindungen (z. B. eine verdrahtete Verbindung zur Übertragung von Fehlersuch-, Test-, Wiederherstellungs- und/oder anderen Daten) zufriedenstellend zu ersetzen.
• Die Beispiele für das Entfernen und/oder Ersetzen von drahtgebundenen Verbindungen zum Übertragen von Debug-, Test- und/oder Wiederherstellungsdaten sind lediglich veranschaulichend. Falls gewünscht, kann es in ähnlicher Weise wünschenswert sein, andere drahtgebundene Verbindungen zu entfernen und/oder zu ersetzen, wie USB-Verbindungen oder drahtgebundene Verbindungen, die auf anderen Protokollen basieren, oder drahtgebundene Verbindungen zur Übertragung anderer Arten von Signalen durch drahtlose Verbindungen (z. B. hohe Datenrate, bidirektionale und/oder drahtlose Nahfeldverbindungen).
• Angesichts des begrenzten Platzes im Inneren der Vorrichtung kann die Implementierung zusätzlicher drahtloser Schaltkreise (z. B. Antennen und Funkkomponenten) zum Implementieren dieser drahtlosen Verbindungen kompakte und gut integrierte Antennenelementimplementierungen erfordern. Wie in 6 gezeigt, kann ein Antennenmodul mit einer Antenne und einem Funkgerät, wie das Antennenmodul 82 (3 und 4), in das System-Package 124 integriert werden.
• Das Antennenstrahlungselement 90 kann auf der Seite des Antennenmoduls 82 angeordnet sein, die der Gehäuserückwand 12R zugewandt ist, um Hochfrequenzsignale 134 durch die Gehäuserückwand 12R zu übertragen. Um die Wellenbildung bei der Übertragung von Hochfrequenzsignalen durch die Gehäuserückwand 12R zu unterstützen, kann eine Öffnung wie die Öffnung 132 (hierin manchmal als Hohlraum oder Vertiefung bezeichnet) das Antennenelement 90 überlappen. Durch Bereitstellen einer Trennung zwischen dem Antennenelement 90 und der Gehäuserückwand 12 R (z. B. die Höhe der Öffnung 132) kann eine Wellenbildung erfolgen, sodass Hochfrequenzsignale für die Fernfeldregion (z. B. mit Fernfeldcharakteristiken wie ebenen Wellen, orthogonalen elektrischen und magnetischen Feldern, die sich gegenseitig unterstützen, usw.) übertragen werden können. Die Trennung, die durch die Öffnung 132 bereitgestellt wird, kann auf der effektiven Betriebswellenlänge des Patch-Elements 90 beruhen (z. B. der Betriebswellenlänge, die unter Berücksichtigung der dielektrischen Eigenschaften der das Pfadelement 90 umgebenden Materialien angepasst wird), damit die Hochfrequenzsignale Fernfeldcharakteristiken aufweisen können.
• Die Gehäuserückwand 12R kann eine oder mehrere Seiten der Öffnung 132 definieren. Falls gewünscht, können benachbarte Komponenten, wie Komponenten 130, dazu beitragen, eine oder mehrere Seiten der Öffnung 132 zu definieren. In einigen veranschaulichenden Beispielen können die Komponenten 130 leitfähige Strukturen wie ein zusätzliches Antennenstrahlungselement einschließen (z. B. ein nach hinten gerichtetes Antennenstrahlungselement an der Gehäuserückwand 12R). Falls gewünscht, kann das zusätzliche Antennenstrahlungselement dazu beitragen, die Umfangsgrenzen der Öffnung 132 zu definieren. Falls gewünscht, können auch andere leitfähige oder nichtleitfähige Komponenten dazu beitragen, die Grenzen der Öffnung 132 zu definieren.
• 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Eckregion der Gehäuserückwand 12R in 6. Wie in 7 gezeigt, kann die Gehäuserückwand 12R einen Abschnitt mit einem Absatz, wie den Absatz 140, aufweisen, der sich von einer unteren Oberfläche 138 der Gehäusewand 12R abhebt. Die untere Oberfläche 138 kann eine Vorrichtungsinnenoberfläche der Gehäuserückwand 12R sein, und eine gegenüberliegende Oberfläche der Oberfläche 138 kann eine Vorrichtungsaußenoberfläche der Gehäuserückwand 12R sein, welche die Rückseite der Vorrichtung 10-1 bildet. Der Absatz 140 kann ein Abschnitt der Gehäuserückwand 12R sein, der mit den Seitenwänden 12W gekoppelt (z. B. befestigt) ist. Der Absatz 140 kann entlang mindestens zweier Umfangsseiten der Vorrichtung 10-1 verlaufen, wie in 7 gezeigt, und kann entlang aller vier Umfangsseiten der Vorrichtung 10-1 verlaufen (z. B. um den Umfang der Vorrichtung 10-1). Wie in 7 dargestellt, können die beiden Abschnitte des Absatzes 140, die entlang der beiden Umfangsseiten der Vorrichtung 10-1 verlaufen, an einer Ecke der Gehäuserückwand 12R verbunden werden.
• In dem Beispiel von 7 kann die Öffnung 132, die mit dem Antennenelement 90 in 6 ausgerichtet ist, aus einer Vertiefung in dem Absatz 140 entlang einer der Umfangsseiten der Vorrichtung 10-1 gebildet werden. Insbesondere kann die Öffnung 132 in einer Eckregion des Absatzes 140 ausgebildet sein. Dadurch kann das Antennenelement 90 in der Nähe der Ecke der Vorrichtung 10-1 platziert werden, um Störungen durch andere Komponenten innerhalb der Vorrichtung 10-1 zu vermeiden und eine kompakte Implementierung zu ermöglichen.
• Die Öffnung 132 kann Umfangsseiten (Begrenzungen) aufweisen, die durch die Oberflächen 142, 144 und 146 des Absatzes 140 definiert sind. Im Beispiel von 7 erstreckt sich die Vertiefung 132 von der oberen Oberfläche des Absatzes 140 bis zu einer unteren Oberfläche 148, die koplanar mit der Oberfläche 138 ist. Dies dient jedoch lediglich der Veranschaulichung. Falls gewünscht, kann die untere Oberfläche 148 der Vertiefung 132 gegenüber der Oberfläche 138 noch angehoben werden. Im Allgemeinen können die Tiefe der Vertiefung 132 (z. B. die Position der unteren Oberfläche 148) und die Breite und Länge der Vertiefung 132 (z. B. die Position der Oberflächen 142, 144 und 146) so konfiguriert werden, dass eine Wellenbildung innerhalb der Öffnung 132 möglich ist, damit die vom Antennenelement 90 übertragenen Hochfrequenzsignale Fernfeldeigenschaften aufweisen.
• Die Konfiguration aus 7 ist lediglich veranschaulichend. Obwohl verschiedene Abschnitte der Gehäuserückwand 12R, wie gezeigt, ebene Oberflächen aufweisen, ist dies nur veranschaulichend. Falls gewünscht, können eine oder mehrere dieser Oberflächen (z. B. die Oberflächen 138, 142, 144, 146, 148 usw.) gekrümmte Oberflächen sein. Während die Öffnung 132 (und folglich das Antennenelement 90) in einer eckigen Region des Absatzes 14 in der Gehäuserückwand 12R gezeigt ist, kann die Öffnung 132 (und folglich das Antennenelement 90) stattdessen an anderen geeigneten Stellen angeordnet werden, falls gewünscht.
• 8 ist eine Querschnittsansicht eines veranschaulichenden System-Packages (z. B. System-in-Package (SIP)), wie das System-Package 124, welches das drahtlose Kommunikationsmodul 82 enthält. Wie in 8 gezeigt, kann das System-Package 124 ein Packagesubstrat 126 einschließen. Eine untere Oberfläche des Substrats 84 kann an einer oberen Oberfläche des Packagesubstrats 126 montiert werden. Insbesondere können Eingangs-/Ausgangs-Strukturen auf der unteren Oberfläche des Substrats 84 mit Eingangs-/Ausgangs-Strukturen auf der oberen Oberfläche des Substrats 126 über Lötmittel wie Lötkugeln 156 elektrisch verbunden werden. Auf diese Weise können (Signal-) Leitungsschichten im Substrat 126 elektrisch mit (Signal-) Leitungsschichten im Substrat 84 und damit mit der Funkkomponente 88 verbunden werden. Die Funkkomponente 88 kann über Lötmittel (z. B. Lötkugeln oder Micro-Bumps 152) mit den Eingangs-/Ausgangs-Strukturen auf der unteren Oberfläche des Substrats 84 gekoppelt und über die Leiterschichten im Substrat 84 mit den Leiterschichten im Substrat 126 verbunden werden.
• Ein Verkapselungsmaterial oder ein Verkapselungsmittel 158 kann zur Verkapselung des drahtlosen Kommunikationsmoduls 82 und anderer auf dem Packagesubstrat 124 montierter Komponenten verwendet werden. Auf diese Weise kann das Verkapselungsmaterial 158 das Substrat 84, die Lötmittel 152 und 156, die Funkkomponente 88 und andere Komponenten im System-Package 124 umgeben und sie so vor Verunreinigungen und Witterungseinflüssen schützen. Das Verkapselungsmaterial 158 kann auch entlang der Oberseite des Substrats 84 (z. B. über dem Antennenelement 90) ausgebildet sein.
• Eine leitfähige (elektromagnetische) Abschirmschicht wie die Abschirmschicht 160 kann (z. B. durch Sputtern) abgeschieden werden, um das Verkapselungsmaterial 158 und eine oder mehrere Seiten und/oder Oberflächen des Substrats 126 zu bedecken, wodurch die Komponenten im System-Package 124 vor potenziellen elektromagnetischen Störungen abgeschirmt werden. Eine Öffnung im Verkapselungsmaterial 158 kann entlang der oberen Oberfläche des Substrats 84 gebildet werden, um einen Abschnitt des Antennenerdungsrings 92 (oder mit dem Erdungsring 92 verbundene Kontaktpads) freizulegen. Die leitfähige Abschirmschicht 160 kann an der Öffnung im Verkapselungsmaterial 158 elektrisch mit der Erdungsschicht 92 verbunden (kurzgeschlossen) sein. Die leitfähige Abschirmschicht 160 kann eine Öffnung definieren, die das Antennenelement 90 überlappt oder mit ihm ausgerichtet ist (z. B. durch Entfernen eines Abschnitts der leitfähigen Abschirmschicht 160). Das Antennenelement 90 kann daher Hochfrequenzsignale übertragen, ohne durch das leitfähige Abschirmungsmaterial 160 gestört zu werden.
• 9 ist eine Draufsicht auf eine veranschaulichende elektronische Vorrichtung, wie die Vorrichtung 10-1 mit einem System-Package 124, das ein drahtloses Kommunikationsmodul enthält. Wie in 9 gezeigt, kann sich das System-Package 124 im Wesentlichen über den rechteckigen Umriss der Vorrichtung 10-1 erstrecken (z. B. von einer Seitenwand 12W zur gegenüberliegenden Seitenwand 12W). Im Beispiel von 9 können das drahtlose Kommunikationsmodul und das Antennenelement 90 in einer Eckregion des System-Packages 124 (z. B. in einer Eckregion der Vorrichtung 10-1) montiert werden.
• Falls gewünscht, können verschiedene funktionale Systeme (z. B. Steuerschaltlogik, Stromversorgungsschaltlogik, andere Funkkomponenten usw.) in der Vorrichtung 10-1 in das System-Package 124 integriert werden, um ein System-in-Package zu bilden. Insbesondere kann Verkapselungsmaterial (z. B. Verkapselungsmaterial 158) über die gesamte funktionale Oberfläche des System-Packages 124 (z. B. über die gesamte Oberfläche einer oder mehrerer Oberflächen auf dem Packagesubstrat, auf dem Komponenten montiert sind) gebildet werden. In ähnlicher Weise kann sich die leitfähige Abschirmschicht 160 über die Gesamtheit des System-Packages 124 mit Ausnahme einer Öffnung erstrecken, an der das Antennenelement 90 ausgebildet ist. Die Öffnung in der Abschirmschicht 160 kann das Verkapselungsmaterial 158 freilegen, unter dem das Antennenelement 90 angeordnet ist.
• Eine elektronische Vorrichtung wie die Vorrichtung 10-1 kann drahtlos mit einer oder mehreren veranschaulichten elektronischen Vorrichtungen kommunizieren (z. B. mit Geräten außerhalb der Vorrichtung 10-1). In einer veranschaulichenden Konfiguration, die hierin als veranschaulichendes Beispiel beschrieben wird, kann die Vorrichtung 10-1 drahtlos mit der Vorrichtung 10-2 kommunizieren. In einer veranschaulichenden Konfiguration kann die Vorrichtung 10-2 ein Firmware-Test-, Fehlersuch- und/oder Wiederherstellungsgerät implementieren, das so konfiguriert ist, dass es mit der Firmware der Vorrichtung 10-1 arbeitet und daher manchmal als externes Testgerät bezeichnet wird. Falls gewünscht, kann die Vorrichtung 10-2 auch andere Funktionen erfüllen und mit der Vorrichtung 10-1 auf beliebige Weise zusammenwirken.
• 10 und 11 sind Diagramme, die verschiedene veranschaulichende Abschnitte der Vorrichtung 10-2 zeigen. 10 ist eine Draufsicht auf ein veranschaulichendes Dock wie das Dock 170, das für die drahtlose Kommunikation mit einer oder mehreren Vorrichtungen wie der Vorrichtung 10-1 konfiguriert ist. Insbesondere kann das Dock 170 so konfiguriert sein, dass es Firmware-Tests, Fehlersuche und/oder Wiederherstellung oder andere Funktionen für die Vorrichtung 10-1 über drahtlose Verbindungen durchführt.
• Insbesondere kann die Vorrichtung 10-2 eine Stützsruktur 172 einschließen, die eine Plattform sein kann, auf der andere funktionale Abschnitte des Docks 170 wie Steuerschaltlogik, drahtlose Schaltlogik und andere Schaltlogiken montiert sind. Wie in 10 gezeigt, kann die Vorrichtung 10-2 eine drahtlose Schaltlogik wie das drahtlose Kommunikationsmodul 82-2 einschließen (z. B. ein drahtloses Kommunikationsmodul mit derselben Konfiguration wie das drahtlose Kommunikationsmodul 82 in 3 und 4). In der veranschaulichenden Konfiguration von 10 kann das drahtlose Kommunikationsmodul 82-2 eine obere Oberfläche (z. B. in +z-Richtung) aufweisen, auf der ein entsprechendes Antennenelement (z. B. das Antennenelement 90 in 3 und 4) angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Antennenelement so konfiguriert, dass es Hochfrequenzsignale in +z-Richtung aus der Seite herausleitet. Eine Funkkomponente (z. B. die Funkkomponente 88 in 3) für das Antennenelement kann auf der gegenüberliegenden unteren Oberfläche (z. B. in -z-Richtung) des drahtlosen Kommunikationsmoduls 82-2 montiert werden.
• Um eine effizientere Kommunikationsverbindung mit anderen Vorrichtungen herzustellen, kann das drahtlose Kommunikationsmodul 82-2 auf einer Stützplatte 174 angeordnet sein. Die Stützplatte 174 kann über der Stützstruktur 172 angeordnet und so konfiguriert sein, dass sie das drahtlose Kommunikationsmodul 82-2 (in der +z-Richtung) um eine geeignete Entfernung über die Stützstruktur 172 anhebt. Dies kann dazu beitragen, die angemessene Entfernung zwischen dem drahtlosen Kommunikationsmodul 82-2 und der entsprechenden drahtlosen Schaltlogik, die mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul 82-2 kommuniziert, zu gewährleisten. Die Ausrichtungsplatte 176 kann die Stützplatte 174 überlappen und eine Öffnung 180 einschließen. Insbesondere können die drahtlosen Kommunikationsmodule 82-2 in der Öffnung 180 der Ausrichtungsplatte 176 liegen. Die Ausrichtungsplatte 176 kann die relative Position des drahtlosen Kommunikationsmoduls 82 in der x-y-Ebene fixieren, um die drahtlose Schaltlogik, die mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul 82-2 kommuniziert, korrekt auszurichten. Ausrichtungs- und Befestigungsstrukturen 178, wie Schrauben, können die Ausrichtungsplatte 176 (und die Stützplatte 174) an der Stützstruktur 172 halten.
• Das drahtlose Kommunikationsmodul 82-2 kann Eingangs-/Ausgangs-Strukturen aufweisen, die mit einer flexiblen gedruckten Schaltung 182 (z. B. über Lötmittel) gekoppelt sind. Die flexible gedruckte Schaltung 182 kann das drahtlose Kommunikationsmodul 82-2 mit anderen Schaltlogiken auf der Leiterplatte 184 verbinden. Falls gewünscht, kann eine drahtlose Schaltlogik zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung 10-2 (z. B. zum Testen, Debuggen und/oder Wiederherstellen der Firmware der Vorrichtung 10-1) auf der Leiterplatte 184 montiert und mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul 82-2 gekoppelt werden. Falls gewünscht, kann die Leiterplatte 184 Eingangs-/Ausgangsanschlüsse einschließen, an die eine nicht auf der Leiterplatte 184 montierte Steuerschaltlogik gekoppelt ist, um eine Verbindung zum drahtlosen Kommunikationsmodul 82-2 herzustellen. In einigen veranschaulichten Konfigurationen können andere drahtlose Schaltlogiken wie Spulen und drahtlose Stromversorgungs- (Übertragungs-) Schaltlogiken wie Spulen 64 und drahtlose Stromversorgungsschaltlogiken 62 (1) auf der Stützstruktur 172 an einer Stelle wie Stelle 188 bereitgestellt und montiert werden. An der Stelle 188 können die Spulen 64 für die drahtlose Stromversorgung (Senden) auf die entsprechenden Spulen 34 für die drahtlose Stromversorgung (Empfangen) ausgerichtet werden, wenn die Vorrichtung 10-2 über das Modul 82-2 in drahtloser Kommunikation mit der Vorrichtung 10-1 steht.
• Während die Stützplatte 174 und die Ausrichtungsplatte 176 dazu beitragen, die Position des drahtlosen Kommunikationsmoduls 82-2 relativ zur Stützstruktur 172 zu fixieren, kann die Vorrichtung 10-1 auch in ihrer Position relativ zum Dock 170 fixiert werden, um eine zufriedenstellende Kommunikationsverbindung zwischen dem Dock 170 und der Vorrichtung 10-1 zu ermöglichen. Dementsprechend kann die Vorrichtung 10-2 auch einen Vorrichtungsträger wie den Träger 190 in 11 einschließen.
• 11 ist eine Ansicht des Vorrichtungsträgers 190 von oben nach unten, der so konfiguriert ist, dass er die Vorrichtung 10-1 aufnimmt und oben auf dem Dock 170 aufliegt. Beim Aufliegen auf dem Dock 170 kann der Träger 190 die richtige Ausrichtung zwischen der Vorrichtung 10-1 und der funktionalen Schaltlogik des Docks 170 (z. B. dem drahtlosen Kommunikationsmodul 82-2, der drahtlosen Schaltlogik usw.) gewährleisten. Insbesondere kann der Träger 190 eine Trägerplattform 192 einschließen, die eine Öffnung wie die Öffnung 194 aufweist, die zur Aufnahme der Vorrichtung 10-1 konfiguriert ist. Die Trägerplattform 192 kann Oberflächen und andere Mechanismen einschließen, welche die Vorrichtung 10-1 auf der Trägerplattform 192 innerhalb der Öffnung 194 festhalten. Die Öffnung 194 kann so konfiguriert sein, dass, wenn sich die Vorrichtung 10-1 in der Öffnung 194 befindet und der Träger 190 auf dem Dock 170 aufliegt, das drahtlose Kommunikationsmodul 82-1 in der Vorrichtung 10-1 mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul 82-1 ausgerichtet sein kann (z. B. sind die jeweiligen Antennenstrahlungselemente in den Modulen ausgerichtet und überlappen einander).
• Um den Träger 190 ordnungsgemäß auf dem Dock 170 aufliegen zu lassen, kann die Trägerplattform 192 Ausrichtungsstrukturen 196 einschließen, die so konfiguriert sind, dass sie mit den entsprechenden Ausrichtungsstrukturen 186 auf der Stützstruktur 172 in 10 ausgerichtet sind. Als ein Beispiel kann die Stützstruktur 172 Ausrichtungsstifte oder -pfosten 186 einschließen, und die entsprechenden Öffnungen 196 sind so konfiguriert, dass sie die Ausrichtungsstrukturen 186 aufnehmen. Auf diese Weise kann der Träger 190 und folglich die Vorrichtung 10-1 im Träger 190 über und auf der Stützstruktur 172 in einer festen relativen Position montiert werden. Auf diese Weise konfiguriert, kann das drahtlose Kommunikationsmodul 82-1 auf der drahtlosen Vorrichtung 10-1 das drahtlose Kommunikationsmodul 82-2 auf eine feste und vorhersehbare Weise überlappen. Die drahtlosen Kommunikationsmodule 82-2 können daher eine robuste und zuverlässige drahtlose Verbindung mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul 82-1 herstellen, um Firmware-Testdaten, Fehlersuchdaten, Wiederherstellungsdaten und/oder andere geeignete Daten zu übertragen.
• 12 und 13 sind Diagramme, die eine veranschaulichende Ausrichtungskonfiguration zwischen den drahtlosen Kommunikationsmodulen 82-1 und 82-2 zeigen. Konfigurationen, bei denen die Vorrichtung 10-1 und die Vorrichtung 10-2 denselben Typ von drahtlosen Kommunikationsmodulen einschließen, werden hierin als veranschaulichendes Beispiel beschrieben. Falls gewünscht, können die Vorrichtungen 10-1 und 10-2 drahtlose Kommunikationsmodule unterschiedlichen Typs einschließen, die miteinander kommunizieren.
• Wie in der Draufsicht von 12 gezeigt, können die drahtlosen Kommunikationsmodule 82-1 und 82-2 orthogonal zueinander ausgerichtet sein, wenn die Vorrichtung 10-1 auf die Vorrichtung 10-2 ausgerichtet ist (z. B. wenn die Vorrichtung 10-1 im Träger 190 am Dock 170 montiert ist). Insbesondere kann das drahtlose Kommunikationsmodul 82 (4) entlang einer (Längen-) Abmessung länglich sein. Die Längsabmessung des Kommunikationsmoduls 82-1 in der Vorrichtung 10-1 kann entlang der Achse 200 verlaufen, während die Längsabmessung des Kommunikationsmoduls 82-2 in der Vorrichtung 10-2 entlang der Achse 202 verlaufen kann. Die Achse 200 kann senkrecht zur Achse 202 verlaufen (wenn eine Achse auf die Ebene der anderen Achse projiziert wird). Das Modul 82-1 kann so konfiguriert sein, dass es das Modul 82-2 überlappt, sodass die Antenne 90-1 des drahtlosen Kommunikationsmoduls 82-1 die Antenne 90-2 des Moduls 82-2 überlappt und dieser gegenüberliegt.
• In der veranschaulichenden Konfiguration von 12 können die drahtlosen Kommunikationsmodule 82-1 und 82-2 Hochfrequenzsignale in mehreren Polarisationen miteinander übertragen. Zum Beispiel kann jedes Antennenelement 90 (Antennenelement 90-1 und 90-2) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss gekoppelt sein, die jeweils der Übertragung von Hochfrequenzsignalen mit einer anderen Polarisation zugeordnet sind. Darüber hinaus kann der erste Port so konfiguriert sein, dass er Hochfrequenzsignale empfängt, während der zweite Port so konfiguriert sein kann, dass er Hochfrequenzsignale sendet.
• In einer solchen Konfiguration können die drahtlosen Kommunikationsmodule 82-1 und 82-2 senkrecht zueinander ausgerichtet sein, damit sie empfangen können, was das andere Modul sendet. Als ein Beispiel können die drahtlosen Kommunikationsmodule 82-1 und 82-2 beide so konfiguriert sein, dass sie Hochfrequenzsignale mit einer ersten Polarisation senden, die der länglichen Abmessung (Länge) des Moduls zugeordnet ist, und Hochfrequenzsignale mit einer zweiten Polarisation empfangen, die der kürzeren Abmessung (Breite) des Moduls zugeordnet ist. Wenn also die Länge des Moduls 82-1 mit der Breite des Moduls 82-2 ausgerichtet ist, wie in 12 gezeigt, kann das Modul 82-2 Hochfrequenzsignale vom Modul 82-1 empfangen, da sie so ausgerichtet sind, dass sie Hochfrequenzsignale derselben Polarisation übertragen. Analog dazu, wenn die Länge des Moduls 82-2 mit der Breite des Moduls 82-2 ausgerichtet ist, wie in 12 gezeigt, kann das Modul 82-1 Hochfrequenzsignale vom Modul 82-2 empfangen, da sie so ausgerichtet sind, dass sie Hochfrequenzsignale derselben Polarisation übertragen.
• Wie in der Seitenansicht von 13 gezeigt, können sich überlappende Antennenelemente 90-1 und 90-2 Hochfrequenzsignale 66 über eine oder mehrere Strukturen 204 übertragen. Als Beispiele können die Strukturen 204 eine oder mehrere Schichten von Luftspalten, Gehäusestrukturen, Stützstrukturen, anderes dazwischenliegendes dielektrisches Material usw. einschließen. Wie in Verbindung mit 6 beschrieben, können ein oder mehrere Luftspalte entlang des Kommunikationskanals zwischen den Antennenelementen 90-1 und 90-2 (z. B. in der Gehäusewand 12R in Vorrichtung 10-1) vorgesehen werden, damit Fernfeldwellen (ebene Wellen) richtig erzeugt werden können. Falls gewünscht, können auch andere dielektrische Materialien (außer Luft), welche die Hochfrequenzeigenschaften des Kommunikationskanals verändern, entlang des Kommunikationskanals zwischen den Antennenelementen 90-1 und 90-2 vorgesehen werden (z. B. ein oder mehrere dielektrische Materialien, die am Antennenelement 90-2 der Vorrichtung 10-2 montiert sind). Während die Antennenelemente 90-1 und 90-2, wenn sie miteinander kommunizieren, durch eine Entfernung (in der Größenordnung von Zentimetern oder zehn Zentimetern) von weniger als 15 Zentimetern, weniger als 10 Zentimetern, weniger als 5 Zentimetern, weniger als 3 Zentimetern, weniger als 1 Zentimeter, mehr als 1 Zentimeter, mehr als 2 Zentimeter, mehr als 3 Zentimeter usw. getrennt sein können, können die von den Antennenelementen 90-1 und 90-2 übertragenen Hochfrequenzsignale mit Frequenzen von mehr als 10 GHz Fernfeldeigenschaften aufweisen.
• Die Konfigurationen von 12 und 13 dienen lediglich der Veranschaulichung. Falls gewünscht, können die Antennenelemente 90-1 und 90-2 Hochfrequenzsignale auf andere geeignete Weise übertragen. In einigen veranschaulichenden Konfigurationen müssen die geometrischen Mittelpunkte der Antennenelemente 90-1 und 90-2 nicht unbedingt entlang der z-Achse ausgerichtet sein. Mit anderen Worten kann ein gewisser Versatz (teilweise Überlappung) zwischen dem Umriss des Antennenelements 90-1 entlang der x-y-Ebene und dem Umriss des Antennenelements 90-2 entlang der x-y-Ebene bestehen, wenn man es aus der z-Richtung betrachtet. Diese Versätze können nützlich sein, um Herstellungs- und/oder Platzierungstoleranzen zu ermöglichen, da eine perfekte Ausrichtung (vollständige Überlappung entlang der z-Achse) nicht erforderlich ist.
• Die Vorrichtung 10 (z. B. eine oder mehrere der Vorrichtungen 10-1, 10-2 und andere Vorrichtungen im System 8) kann persönlich identifizierbare Informationen sammeln und/oder verwenden. Es versteht sich, dass die Verwendung persönlich identifizierbarer Informationen Datenschutzvorschriften und Praktiken folgen sollte, von denen allgemein anerkannt wird, dass sie Industrie- oder Regierungsanforderungen zum Aufrechterhalten der Privatsphäre von Benutzern erfüllen oder übererfüllen. Insbesondere sollten persönlich identifizierbare Informationsdaten so verwaltet und gehandhabt werden, dass Risiken eines unbeabsichtigten oder unautorisierten Zugangs oder einer unbeabsichtigten oder unautorisierten Verwendung minimiert werden, und die Art einer autorisierten Verwendung sollte den Benutzern klar angegeben werden.
• Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung mit einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden Seite bereitgestellt, die ein Gehäuse mit einem Gehäuseabschnitt auf der ersten Seite, einer Anzeige auf der zweiten Seite, die an dem Gehäuse montiert ist, einem System-Packagesubstrat im Gehäuse und einem an dem System-Packagesubstrat montierten drahtlosen Kommunikationsmodul einschließt, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul einschließt ein Modulsubstrat einschließt, das an dem System-Packagesubstrat montiert ist, und ein Antennenstrahlungselement auf dem Modulsubstrat, das konfiguriert ist, um Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz von mehr als 10 GHz durch den Gehäuseabschnitt zu übertragen.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt das drahtlose Kommunikationsmodul eine integrierte Hochfrequenzschaltung ein, die auf dem Modulsubstrat montiert und über das Modulsubstrat mit dem System-Packagesubstrat gekoppelt ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung eine integrierte Schaltung für die Steuerschaltlogik ein, die mit der integrierten Hochfrequenzschaltung gekoppelt und auf dem System-Packagesubstrat montiert ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung ein Verkapselungsmaterial ein, das auf dem System-Packagesubstrat und um das drahtlose Kommunikationsmodul herum angeordnet ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung leitfähiges Abschirmungsmaterial ein, das über dem Verkapselungsmaterial angeordnet ist, wobei das leitfähige Abschirmungsmaterial eine Öffnung definiert, die mit dem Antennenstrahlungselement ausgerichtet ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt das drahtlose Kommunikationsmodul eine Antennenerdungsstruktur auf dem Modulsubstrat ein, die mit dem leitfähigen Abschirmungsmaterial gekoppelt ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Antennenstrahlungselement auf einer ersten Oberfläche des Modulsubstrats angeordnet, und die integrierte Hochfrequenzschaltung ist auf einer zweiten Oberfläche des Modulsubstrats gegenüber der ersten Oberfläche montiert.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt das drahtlose Kommunikationsmodul einen Antennenerdungsring auf der ersten Oberfläche, der das Antennenstrahlungselement umgibt, eine Antennenerdungsschicht, die in das Modulsubstrat eingebettet ist, und leitfähige Durchgänge in dem Modulsubstrat, die den Antennenerdungsring mit der Antennenerdungsschicht koppeln, ein.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt das Gehäuse periphere Seitenwände ein, die entlang eines Umfangs der elektronischen Vorrichtung verlaufen, und das System-Packagesubstrat erstreckt sich zwischen den peripheren Seitenwänden und weist periphere Kanten auf, die entlang des Umfangs der elektronischen Vorrichtung verlaufen.
• Gemäß einer Ausführungsform wird eine Armbanduhrvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Fläche bereitgestellt, die ein Display an der ersten Fläche, eine Gehäusewand an der zweiten Fläche und ein drahtloses Kommunikationsmodul einschließt, das ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche, ein Antennenelement, das auf der ersten Oberfläche des Substrats angeordnet und so konfiguriert ist, dass es der Gehäusewand zugewandt ist, wobei das Antennenelement mit einer Vertiefung in der Gehäusewand ausgerichtet und so konfiguriert ist, dass es Hochfrequenzsignale durch die Vertiefung und einen Abschnitt der Gehäusewand überträgt, und eine Funkkomponente, die an dem Substrat montiert und mit dem Antennenelement gekoppelt ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die Armbanduhrvorrichtung ein Substrat für ein System-Package ein, wobei die zweite Oberfläche des Substrats für das drahtlose Kommunikationsmodul auf dem Substrat für das System-Package montiert ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die Armbanduhrvorrichtung ein Verkapselungsmaterial für das System-Package ein, welches das Substrat für das System-Package und das drahtlose Kommunikationsmodul überlappt, und ein Abschirmungsmaterial für das System-Package, welches das Substrat für das System-Package und das drahtlose Kommunikationsmodul überlappt, wobei das Abschirmungsmaterial eine Öffnung definiert, die das Antennenelement überlappt.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt das drahtlose Kommunikationsmodul einen Erdungsring auf der Oberfläche ein, der das Antennenelement umgibt, und die Funkkomponente schließt eine integrierte Hochfrequenzschaltung ein, die auf der zweiten Oberfläche des Substrats montiert ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform werden mehrere Seiten der Vertiefung durch die Gehäusewand definiert.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Gehäusewand eine erste Innenoberfläche und einen Abschnitt mit einem Vorsprung auf, der sich über die erste Innenoberfläche zu einer zweiten Innenoberfläche erhebt, und die Vertiefung ist auf dem Abschnitt mit dem Vorsprung entlang der zweiten Innenoberfläche ausgebildet.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Gehäusewand eine erste und eine zweite Umfangskante auf, die entlang eines Umfangs der Armbanduhrvorrichtung verlaufen und in einer Eckregion der Gehäusewand miteinander verbunden sind, und das drahtlose Kommunikationsmodul überlappt die Eckregion der Gehäusewand.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Gehäusewand aus einem keramischen Material gebildet.
• Gemäß einer Ausführungsform wird ein drahtloses Kommunikationsmodul bereitgestellt, das ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche und Umfangskanten, die sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche erstrecken, ein Antennenstrahlungselement auf der ersten Oberfläche, eine Antennenerdungsstruktur auf der ersten Oberfläche, die das Antennenstrahlungselement umgibt und sich zu den Umfangskanten des Substrats erstreckt, eine integrierte Hochfrequenzschaltung, die an der zweiten Oberfläche montiert und mit dem Antennenstrahlungselement gekoppelt ist, und Eingangs-/Ausgangsstrukturen an der zweiten Oberfläche einschließt.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die integrierte Hochfrequenzschaltung so konfiguriert, dass sie das Antennenstrahlungselement so steuert, dass es Hochfrequenzsignale, die mit Firmware-Daten verbunden sind, mit einer Frequenz von mehr als 10 GHz überträgt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das Antennenstrahlungselement ein Patch-Element ein, die integrierte Hochfrequenzschaltung ist mit einem ersten und einem zweiten positiven Antennenspeiseanschluss an dem Patch-Element gekoppelt, und die integrierte Hochfrequenzschaltung ist so konfiguriert, dass sie das Antennenstrahlungselement so steuert, dass es eine Halbduplex-Kommunikationsverbindung mit einem externen drahtlosen Kommunikationsgerät bildet.
• Das Vorstehende dient lediglich der Veranschaulichung, und verschiedene Modifikationen können an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die vorstehenden Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination implementiert werden.

Claims (15)

1. Elektronische Vorrichtung mit einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden Seite, umfassend: ein Gehäuse mit einem Gehäuseabschnitt auf der ersten Seite; eine Anzeige auf der zweiten Seite, die an dem Gehäuse montiert ist; ein System-Packagesubstrat in dem Gehäuse; und ein drahtloses Kommunikationsmodul, das an dem System.Packagesubstrat montiert ist, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul einschließt: ein Modulsubstrat, das an dem System-Packagesubstrat montiert ist; und ein Antennenstrahlungselement auf dem Modulsubstrat, das konfiguriert ist, um Hochfrequenzsignale bei einer Frequenz von mehr als 10 GHz durch den Gehäuseabschnitt zu übertragen.
2. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul eine integrierte Hochfrequenzschaltung einschließt, die auf dem Modulsubstrat montiert und über das Modulsubstrat mit dem System-Packagesubstrat gekoppelt ist.
3. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine integrierte Schaltung für die Steuerschaltlogik, die mit der integrierten Hochfrequenzschaltung gekoppelt und auf dem System-Packagesubstrat montiert ist.
4. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend: Verkapselungsmaterial, das auf dem System-Packagesubstrat und um das drahtlose Kommunikationsmodul herum angeordnet ist; und leitfähiges Abschirmungsmaterial, das über dem Verkapselungsmaterial angeordnet ist, wobei das leitfähige Abschirmungsmaterial eine Öffnung definiert, die mit dem Antennenstrahlungselement ausgerichtet ist.
5. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul eine Antennenerdungsstruktur auf dem Modulsubstrat einschließt, die mit dem leitfähigen Abschirmungsmaterial gekoppelt ist.
6. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Antennenstrahlungselement auf einer ersten Oberfläche des Modulsubstrats angeordnet ist und die integrierte Hochfrequenzschaltung auf einer zweiten Oberfläche des Modulsubstrats gegenüber der ersten Oberfläche montiert ist.
7. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das drahtlose Kommunikationsmodul einen Antennenerdungsring auf der ersten Oberfläche, der das Antennenstrahlungselement umgibt, eine Antennenerdungsschicht, die in das Modulsubstrat eingebettet ist, und leitende Durchgänge in dem Modulsubstrat, die den Antennenerdungsring mit der Antennenerdungsschicht koppeln, einschließt.
8. Armbanduhr mit einer ersten und einer zweiten Fläche, umfassend: eine Anzeige auf der ersten Fläche; eine Gehäusewand auf der zweiten Fläche; und ein drahtloses Kommunikationsmodul, das einschließt: ein Substrat, das eine erste und eine zweite gegenüberliegende Oberfläche aufweist; ein Antennenelement, das auf der ersten Oberfläche des Substrats angeordnet und dazu konfiguriert ist, der Gehäusewand zugewandt zu sein, wobei das Antennenelement mit einer Vertiefung in der Gehäusewand ausgerichtet ist und konfiguriert ist, um Hochfrequenzsignale durch die Vertiefung und einen Abschnitt der Gehäusewand zu übertragen, und eine Funkkomponente, die an dem Substrat montiert und mit dem Antennenelement gekoppelt ist.
9. Armbanduhrvorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend: ein Substrat für ein System-Package, wobei die zweite Oberfläche des Substrats für das drahtlose Kommunikationsmodul auf dem Substrat für das System-Package montiert ist.
10. Armbanduhrvorrichtung nach Anspruch 9, ferner umfassend: Verkapselungsmaterial für das System-Package, welches das Substrat für das System-Package und das drahtlose Kommunikationsmodul überlappt; und Abschirmungsmaterial für das System-Package, welches das Substrat für das System-Package und das drahtlose Kommunikationsmodul überlappt, wobei das Abschirmungsmaterial eine Öffnung definiert, die das Antennenelement überlappt.
11. Armbanduhrvorrichtung nach Anspruch 8, wobei mehrere Seiten der Vertiefung durch die Gehäusewand definiert sind.
12. Armbanduhrvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Gehäusewand eine erste und eine zweite Umfangskante aufweist, die entlang eines Umfangs der Armbanduhrvorrichtung verlaufen und in einer Eckregion der Gehäusewand miteinander verbunden sind, und das drahtlose Kommunikationsmodul überlappt die Eckregion der Gehäusewand.
13. Drahtloses Kommunikationsmodul, umfassend: ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche und Umfangskanten, die sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche erstrecken: ein Antennenstrahlungselement auf der ersten Oberfläche; eine Antennenerdungsstruktur auf der ersten Oberfläche, die das Antennenstrahlungselement umgibt und sich zu den Umfangskanten des Substrats erstreckt; eine integrierte Hochfrequenzschaltung, die an der zweiten Oberfläche montiert und mit dem Antennenstrahlungselement gekoppelt ist; und Eingabe-Ausgabestrukturen an der zweiten Oberfläche.
14. Drahtloses Kommunikationsmodul nach Anspruch 13, wobei die integrierte Hochfrequenzschaltung so konfiguriert ist, dass sie das Antennenstrahlungselement so steuert, dass es Hochfrequenzsignale, die mit Firmware-Daten verbunden sind, mit einer Frequenz von mehr als 10 GHz überträgt.
15. Drahtloses Kommunikationsmodul nach Anspruch 13, wobei das Antennenstrahlungselement ein Patch-Element umfasst, die integrierte Hochfrequenzschaltung mit einem ersten und einem zweiten positiven Antennenspeiseanschluss an dem Patch-Element gekoppelt ist, und die integrierte Hochfrequenzschaltung so konfiguriert ist, dass sie das Antennenstrahlungselement so steuert, dass es eine Halbduplex-Kommunikationsverbindung mit einem externen drahtlosen Kommunikationsgerät bildet.

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