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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung No.
11/821,192, eingereicht am 21. Juni 2007.
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Hintergrund
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf Drahtloskommunikationsschaltungen
und insbesondere auf Drahtloskommunikationsschaltungen für handgehaltene
elektronische Vorrichtungen mit leitender Einfassung.
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Handgehaltene
elektronische Vorrichtungen werden immer beliebter. Beispiele handgehaltener Vorrichtungen
beinhalten handgehaltene Computer, Mobiltelefone, Medienabspieler
und hybride Vorrichtungen, die die Funktionalität von mehreren Vorrichtungen
dieses Typs umfassen.
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Teilweise
aufgrund ihrer Mobilitätseigenschaft
werden handgehaltene elektronische Vorrichtungen oft mit Drahtloskommunikationsfähigkeiten versehen.
Handgehaltene elektronische Vorrichtungen können Drahtloskommunikation
verwenden, um mit Drahtlosbasisstationen zu kommunizieren. Mobiltelefone
können
zum Beispiel mithilfe der Mobiltelefonbänder bei 850 MHz, 900 MHz,
1800 MHz und 1900 MHz (z. B. das Haupt-Global System for Mobile Communications-
oder GSM Mobiltelefonband) kommunizieren. Handgehaltene elektronische
Vorrichtungen können
auch andere Typen an Kommunikationsverbindungen verwenden. Handgehaltene
elektronische Vorrichtungen können
zum Beispiel mithilfe des WiFi-(IEEE 802.11)Bandes bei 2,4 GHz und
dem Bluetooth-Band bei 2,4 GHz kommunizieren. Eine Kommunikation
ist auch in Datendienstbändern
möglich, wie
dem 3G Datenkommunikationsband bei dem 2170 MHz Band (gemeinhin
als UMTS oder Universal Mobile Telekommunikationssystem bezeichnet).
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Um
den Anspruch der Konsumenten nach Drathlosvorrichtungen kleiner
Größe zu befriedigen, bemühen sich
Hersteller kontinuierlich die Größe von Komponenten,
die in diesen Vorrichtungen verwendet werden, zu reduzieren. Hersteller
haben zum Beispiel Versuche unternommen die Antennen, die in handgehaltenen
elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, auf eine minimale
Größe zu bringen.
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Eine
typische Antenne kann durch das Strukturieren einer Metallschicht
auf einem Leiterplattensubstrat oder kann aus einer Lage dünnen Metalls gebildet
werden mithilfe eines Folienstanzverfahrens. Viele Vorrichtungen
verwenden planar-inverted-F,
ebene-invertiertes-F, Antennen (PIFAs). Planar-inverted-F Antennen
werden durch das Anordnen eines ebenen Resonanzelementes über einer Masseplatte
gebildet. Diese Techniken können
dazu verwendet werden, Antennen herzustellen, die in die engen Abmessungen
einer kompakten, handgehaltenen Vorrichtung passen. Bei herkömmlichen
handgehaltenen elektronischen Vorrichtungen werden jedoch Entwurfskompromisse
gemacht, um kompakte Antennen unterzubringen. Diese Entwurfskompromisse
können
zum Beispiel Kompromisse bezüglich der
Antennenhöhe über der
Masseplatte, Antenneneffizienz und Antennenbandbreite umfassen. Darüber hinaus
werden oft Einschränkungen
für die Menge
an Metall, die in einer handgehaltenen elektronischen Vorrichtung
verwendet werden kann, und den Ort der Metallteile vorgegeben. Diese
Einschränkungen
können
den Betrieb der Vorrichtung und die Erscheinung der Vorrichtung
nachteilig beeinflussen.
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Es
wäre daher
wünschenswert,
in der Lage zu sein, verbesserte Antennen für handgehaltene elektronische
Vorrichtungen bereitzustellen.
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Zusammenfassung
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In Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wird eine handgehaltene elektronische
Vorrichtung mit Drahtloskommunikationsschaltungen bereitgestellt.
Die handgehaltene elektronische Vorrichtung kann Mobiltelefon-, Musikabspiel-
oder Tragecomputerfähigkeiten
aufweisen. Die Drahtloskommunikationsschaltungen können eine
oder mehrere Antennen aufweisen. Die Antennen können dazu verwendet werden,
Drahtloskommunikation über
Datenkommunikationsbänder und
Mobiltelefonkommunikationsbänder
zu unterstützen.
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Die
handgehaltene elektronische Vorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen.
Die Vorderseite des Gehäuses
kann eine Anzeige aufweisen. Die Anzeige kann eine Flüssigkristall-(LCD)Anzeige
oder andere geeignete Anzeige sein. Ein Berührungssensor kann in die Anzeige
integriert sein, um die Anzeige berührungsempfindlich zu gestalten.
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Eine
Einfassung kann dazu verwendet werden, die Anzeige an dem Gehäuse zu befestigen.
Die Einfassung umgibt den Umfang der Vorderseite des Gehäuses und
hält die
Anzeige am Gehäuse.
Eine Dichtung kann zwischen der Einfassung und dem Gehäuse eingefügt werden.
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Die
Einfassung kann aus rostfreiem Stahl oder anderen geeigneten leitenden
Materialien gebildet werden. Ein Masseplattenelement im Gehäuse kann
als Antennenmasse dienen. Das Masseplattenelement kann einen Spalt
aufweisen. Der Spalt kann verwendet werden, um eine Spaltantenne
oder eine Hybridantenne zu bilden. In einer Hybridantennenkonfigurierung
können
eine oder mehrere Antennenresonanzelemente, wie Resonanzelemente
einer planar inverted-F-Antenne, über dem Spalt angeordnet sein.
Die Einfassung kann elektrisch mit dem Masseplattenelement verbunden
sein. Die Einfassung kann den Spalt umgeben beim Aufnehmen der Antennen.
Dies ermöglicht,
dass die Einfassung konstruktive Stützung bereitstellt und die
Erscheinung und Langlebigkeit der handgehaltenen elektronischen
Vorrichtung verbessert. Obwohl die Einfassung den Schlitz um gibt,
wird der einwandfreie Betrieb der Antennenresonanzelemente, die über dem Spalt
ausgebildet sind, nicht gestört.
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Der
Spalt kann im Zentrum der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung
angeordnet sein oder an einem Ende der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung.
Ein Schalter, der den Spalt überbrückt, kann
geöffnet
oder geschlossen werden, um den Umfang des Spalts anzupassen und
damit die Antennen abzustimmen.
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Weitere
Merkmale der Erfindung, ihrer Natur und verschiedener Vorteile werden
von den beigefügten
Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungformen ersichtlich
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung mit einer Antenne, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein schematisches Diagramm einer beispielhaften handgehaltenen elektronischen
Vorrichtung mit einer Antenne, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3A ist
eine Schnittansicht von der Seite einer beispielhaften handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung mit einer Antenne, in Übereinstimmung mit
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3B ist
eine teilschematische Draufsicht einer beispielhaften handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung, die zwei Hochfrequenztransceiver enthält, die
mit zwei zugehörigen
Antennenresonanzelementen über
entsprechende Übertragungs leitungen gekoppelt
sind, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften planar inverted
F-Antenne (PIFA),
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine seitliche Schnittansicht einer beispielhaften planar inverted
F-Antenne von dem Typ,
der in 4 gezeigt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein beispielhafter Antennenleistungsgraph für eine Antenne des Typs, der
in 4 und 5 gezeigt ist, in welchem Standing-Wave-Ratios
(SWR) Werte als eine Funktion der Betriebsfrequenz aufgetragen sind,
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Planar inverted
F-Antenne, in welcher ein
Teil der Masseplatte der Antenne unterhalb des Resonanzelementes
der Antenne entfernt worden ist, um einen Spalt zu bilden, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine Draufsicht einer beispielhaften Spaltantenne, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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9 ist
ein beispielhafter Antennenleistungsgraph für eine Antenne des Typs, der
in 8 gezeigt ist, in welcher Standing-Wave-Ratio
(SWR) Werte als eine Funktion der Betriebsfrequenz aufgetragen sind,
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften hybriden PIFA/Spaltantenne,
die durch das Kombinieren einer Planar inverted F-Antenne mit einer
Spaltantenne gebildet wird, in welcher die Antenne durch zwei Koaxialkabelspeisungen
gespeist wird, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
ein beispielhafter Funkabdeckungsgraph in welchem Standing-Wave-Ratio (SWR) Werte
der Antenne als eine Funktion der Betriebsfrequenz für eine handgehaltene
Vorrichtung aufgetragen sind, die eine hybride PIFA/Spaltantenne
und eine Streifenantenne enthält,
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Anordnung von
handgehaltenen elektronischen Vorrichtungsantennen, in welcher eine erste
von zwei handgehaltenen elektronischen Vorrichtungsantennen ein
zugeordnetes Isolationselement aufweist, das dazu dient, die Interferenz
mit einer zweiten der zwei handgehaltenen elektronischen Vorrichtungsantennen
zu verringern, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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13 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer beispielhaften handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung mit einer leitenden Einfassung, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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14 ist
eine seitliche Schnittansicht einer beispielhaften handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung mit einer leitenden Einfassung, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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15 ist
eine etwas vereinfachte perspektivische Innenansicht einer handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung mit einer leitenden Einfassung, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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16 ist
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Spaltantenne,
die in einer handgehaltenen elektronischen Vorrichtung verwendet
werden kann, die eine leitende Einfassung enthält, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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17 ist
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Hybridantenne,
die in einer handgehaltenen elektronischen Vorrichtung verwendet
werden kann, die eine leitende Einfassung enthält, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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18 ist
eine perspektivische Ansicht einer Spaltantenne für handgehaltene
elektronische Vorrichtungen, in welcher der Spalt an einem inneren
Teil einer Masseplatte angeordnet ist und in welcher eine leitende
Einfassung den Umfang der Masseplatte umgibt, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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19 ist
eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Hybridantenne
für handgehaltene elektronische
Vorrichtungen, in welcher ein Spalt in einem inneren Teil einer
Masseplatte angeordnet ist und in welcher eine leitende Einfassung
den Umfang der Masseplatte umgibt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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20 ist
eine Draufsicht einer beispielhaften Spaltantenne für handgehaltene
elektronische Vorrichtungen, in welcher der Spalt einem mäanderförmigen Pfad
folgt und in welcher eine leitende Einfassung den Umfang der Masseplatte
umgibt, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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21 ist
eine Draufsicht einer beispielhaften Spaltantenne für handgehaltene
elektronische Vorrichtungen, in welcher der Spalt eine mäanderförmige Begrenzung
aufweist und in welcher eine leitende Einfassung den Umfang der
Masseplatte umgibt, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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22 ist
eine Draufsicht einer beispielhaften Spaltantennenstruktur für handgehaltene
elektronische Vorrichtungen, in welcher der Spalt mit einem Schalter überbrückt wird,
der es erlaubt, den Spalt wählbar
kurzzuschließen
und damit abzustimmen, in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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23 ist
ein Antennenleistungsgraph, der zeigt, wie die Resonanzspitze einer
abstimmbaren Antenne des Typs, der in 22 gezeigt
ist, eingestellt werden kann durch wahlweises Überbrücken eines Teils des Spalts,
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Drahtloskommunikation,
und insbesondere auf drahtlose elektronische Vorrichtungen und Antennen
für drahtlose
elektronische Vorrichtungen.
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Die
Antennen können
Antennen kleiner Größe sein,
die große
Bandbreiten und hohe Gewinne aufweisen. In Übereinstimmung mit einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind Antennen so konfiguriert, dass sie
eine leitende Einfassung auf der drahtlosen elektronischen Vorrichtung
beinhalten. Die Einfassung kann als Teil der Antennen dienen. Zum
Beispiel kann die Einfassung einen Teil einer Masse für eine Antenne
bilden. Die Einfassung kann auch mechanische Funktionen ausüben, wie
zum Beispiel das Bereitstellen von konstruktiver Festigkeit für eine drahtlose
elektronische Vorrichtung. In einer geeigneten Anordnung, die hier als
ein Beispiel beschrieben ist, kann die Einfassung eine Flüssigkristall
(LCD) Anzeige oder andere Anzeige an der Oberfläche einer drahtlosen elektronischen
Vorrichtung halten. Die drahtlosen elektronischen Vorrichtungen
können
tragbare elektronische Vorrichtungen, wie Laptopcomputer oder kleine
tragbare Computer des Typs, der manchmal als ultraportabel bezeichnet
wird, sein. Tragbare elektronische Vorrichtungen können auch
irgendwie kleinere Vorrichtung sein. Beispiele kleinerer tragbarer
elektronischer Vorrichtungen beinhalten Armbanduhrvorrichtungen,
hängende
Vorrichtungen, Kopfhörer
oder Inohrvorrichtungen und andere tragbare und Miniaturvorrichtungen.
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In
einer geeigneten Anordnung sind die tragbaren elektronischen Vorrichtungen
handgehaltene elektronische Vorrichtungen. Da Raum in handgehaltenen
elektronischen Vorrichtungen eine kritische Ressource ist, können hochleistungsfähige kompakte
Antennen in solchen Vorrichtungen besonders vorteilhaft sein. Handgehaltene
elektronische Vorrichtungen können
auch von der Verwendung von Einfassungen profitieren. Zum Beispiel
kann eine Einfassung aus rostfreiem Stahl, die den Umfang einer handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung umgibt, für verschiedene sinnvolle Funktionen
dienen, durch Erhöhen
der Steifigkeit der Vorrichtung, durch das am Platz halten einer
Glas- oder Plastikoberplatte für eine
Anzeige, durch das Verbessern der ästhetischen Anmutung der Vorrichtung
durch das Dienen als ein optisch ansprechendes Designelement und durch
das Dienen als eine Schutzstruktur (zum Beispiel um potentiell zerbrechliche
Komponenten, wie z. B. eine Plastik- oder Glasanzeige, vor Schaden
zu schützen,
wenn die handgehaltene elektronische Vorrichtung unbeabsichtigt
fallengelassen wird). Die Verwendung von handgehaltenen Vorrichtungen
wird deshalb hier allgemein als ein Beispiel beschrieben, obwohl
jede geeignete elektronische Vorrichtung mit den Antennen und Einfassungen
der Erfindung verwendet werden kann, wenn dies gewünscht wird.
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Die
handgehaltenen Vorrichtungen können, zum
Beispiel, Mobiltelefone, Medienabspieler mit Drahtloskommunikationsfähigkeiten,
handgehaltene Computer (manchmal auch persönliche digitale Assistenten
genannt), Fernsteuerungen, Global Positioning System (GPS) Vorrichtungen
und handgehaltene Spielvorrichtungen sein. Die handgehaltenen Vorrichtungen
können
auch hybride Vorrichtungen sein, die die Funktionalität von mehreren
konventionellen Vorrichtungen kombinieren. Beispiele hybrider handgehaltener
Vorrichtungen beinhalten ein Mobiltelefon, das eine Medienabspielerfunktionalität beinhaltet,
eine Spielvorrichtung, die eine Drahtloskommunikationsfähigkeit,
ein Mobiltelefon, das Spiel- und E-Mailfunktionen beinhaltet und eine handgehaltene Vorrichtung,
die E-Mail empfängt,
mobile Telefonanrufe unterstützt
und Webbrowsen unterstützt.
Dies sind lediglich veranschaulichende Beispiele.
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Eine
beispielhafte handgehaltene elektronische Vorrichtung in Übereinstimmungsform
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt.
Die Vorrichtung 10 kann irgendeine geeignete tragbare oder
handgehaltene elektronische Vorrichtung sein.
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Die
Vorrichtung kann ein Gehäuse 12 aufweisen.
Die Vorrichtung 10 kann eine oder mehrere Antennen zum
Abwickeln von Drahtloskommunikation beinhalten. Ausführungsformen
der Vorrichtung 10, die eine Antenne enthalten, und Ausführungsformen
der Vorrichtungen 10, die zwei Antennen beinhalten, werden
hier manchmal als Beispiele beschrieben.
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Die
Vorrichtung 10 kann Kommunikation über ein oder mehrere Kommunikationsbänder ausführen. Zum
Beispiel kann, in einer Vorrichtung 10 mit zwei Antennen,
die erste der beiden Antennen verwendet werden, um Mobiltelefonkommunikation
in einem oder mehreren Frequenzbändern
auszuführen, wohingegen
eine zweite der beiden Antennen verwendet werden kann, um Datenkommunikation
in einen separaten Kommunikationsband auszuführen. In einer geeigneten Anordnung,
die hier manchmal als ein Beispiel beschrieben ist, ist die zweite
Antenne dazu konfiguriert, Datenkommunikation in einem Kommunikationsband,
das bei 2,4 GHz (z. B. WiFi und/oder Bluetooth Frequenzen) zentriert
ist, zu bearbeiten. In Konfigurationen mit mehreren Antennen können die
Antennen ausgestaltet sein, um Interferenz zu verringern, um es
den beiden Antennen zu ermöglichen,
in relativ großer
Nähe zueinander
zu arbeiten.
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Das
Gehäuse 12,
das manchmal auch als Schale bezeichnet wird, kann aus jedem geeigneten Material
gebildet sein, darunter Kunststoff, Glas, Keramiken, Metall oder
andere geeignete Materialien oder eine Kombination dieser Materialien.
In einigen Situationen kann das Gehäuse 12 oder Teile
des Gehäuses 12 aus
einem Dielektrikum oder anderem Material geringer Leitfähigkeit
gebildet werden, so dass der Betrieb von leitenden Antennenelementen, die
in der Nähe
des Gehäuses 12 angeordnet
sind, nicht unterbrochen wird. In anderen Situationen kann das Gehäuse 12 oder
Teile des Gehäuses 12 aus Metallelementen
gebildet werden. In Szenarien, in welchen das Gehäuse 12 aus
Metallelementen gebildet wird, können
ein oder mehrere der Metallelemente als Teil der Antennen in der
Vorrichtung 10 verwendet werden. Zum Beispiel können Metallteile
des Gehäuses 12 mit
einer internen Masseplatte in der Vorrichtung 10 kurzgeschlossen
werden, um ein größeres Masseplattenelement
für die
Vorrichtung 10 zu bilden.
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Das
Gehäuse 12 kann
eine Einfassung 14 aufweisen. Die Einfassung 14 kann
aus einem leitenden Material gebildet werden. Das leitende Material kann
ein Metall (zum Beispiel ein elementäres Metall oder eine Legierung)
oder andere geeignete leitende Materialien sein. In einer geeigneten
Anordnung, die hierin manchmal als ein Beispiel beschrieben ist, kann
die Einfassung 14 aus rostfreiem Stahl gebildet werden.
Rostfreier Stahl kann so hergestellt werden, dass er eine attraktive
glänzende
Erscheinung hat, strukturelle Festigkeit aufweist und nicht leicht
rostet. Wenn es gewünscht
wird, können
anderen Strukturen verwendet werden, um die Einfassung 14 zu
bilden. Zum Beispiel kann die Einfassung 14 aus Plastik gebildet
werden, das mit einem glänzenden
Metallüberzug
oder anderen geeigneten Substanzen beschichtet ist. Anordnungen,
in welchen die Einfassung 14 aus leitendem Metall gebildet
wird, wie z. B. rostfreiem Stahl, werden hier oft als Beispiel beschrieben.
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Die
Einfassung 14 kann dazu dienen, eine Anzeige oder andere
Vorrichtung mit einer ebenen Oberfläche an ihrem Platz auf der
Vorrichtung 10 zu halten. Wie es in 1 gezeigt
ist, kann die Einfassung 14 zum Beispiel verwendet werden,
um die Anzeige 16 an ihrem Platz zu halten, durch das Befestigen
der Anzeige 16 an dem Gehäuse 12. Die Vorrichtung 10 kann
ebene Vorder- und Rückseitenoberflächen aufweisen.
In dem Beispiel von 1 wird die Anzeige 16 als
Teil der ebenen Vorderseitenoberfläche der Vorrichtung 10 ausgebildet
gezeigt. Der Umfang der Vorderseitenoberfläche kann von einer Einfassung
umgeben sein, wie z. B. Einfassung 14. Wenn es gewünscht ist,
kann der Umfang der rückseitigen
Oberfläche
von einer Einfassung umgeben sein (zum Beispiel in einer Vorrichtung
mit sowohl vorderseitigen als auch rückseitigen Anzeigen).
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Die
Vorrichtung 16 kann eine Flüssigkristall (LCD) Anzeige,
eine organische Leuchtdioden (OLED) Anzeige oder irgendeine andere
geeignete Anzeige sein. Die äußerste Oberfläche der
Anzeige 16 kann aus einem oder mehreren Kunststoffen und Glasschichten
bestehen. Wenn es gewünscht
wird, kann berührungsempfindliche
Bildschirmfunktionalität
in die Anzeige 16 integriert sein oder mit Hilfe einer
separaten berührungsempfindlichen
Flächenvorrichtung
bereitgestellt werden. Ein Vorteil des Integrierens eines berührungsempfindlichen
Bildschirms in die Anzeige 16, um die Anzeige 16 berührungsempfindlich
zu machen, ist, dass dieser Typ an Anordnung Platz sparen kann und
optische Unordnung verringern kann.
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In
einer typischen Anordnung kann die Einfassung 14 Zacken
(zum Beispiel Zacken mit gewindeten und/oder nicht gewindeten Schraubenlöchern) aufweisen,
die verwendet werden, um die Einfassung 14 an dem Gehäuse 12 zu
befestigen und die verwendet werden, die Einfassung 14 elektrisch
mit dem Gehäuse 12 und
anderen leitenden Elementen in der Vorrichtung 10 zu verbinden.
Das Gehäuse
und andere leitende Elemente bilden eine Masseplatte für die Antenne(n)
in der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung. Eine Dichtung
(z. B. ein O-Ring, der aus Silikon oder anderem passenden Material,
eine Polyesterfilmdichtung, etc., gebildet ist) kann zwischen die
Unterseite der Einfassung 14 und der äußersten Oberfläche der
Anzeige 16 platziert werden. Die Dichtung kann dabei helfen,
Druck von lokalen Druckpunkten zu nehmen, die ansonsten die Glas- oder
Kunststoffabdeckung der Anzeige 16 unter Spannung setzen
könnten.
Die Dichtung kann auch dabei helfen, Teile des Inneren der Vorrichtung 10 optisch
zu verstecken.
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Zusätzlich zur
Funktion als haltende Struktur für
die Anzeige 16, kann die Einfassung 14 als ein steifer
Rahmen für
die Vorrichtung 10 dienen. In dieser Eigenschaft kann die
Einfassung 14 die strukturelle Integrität der Vorrichtung 10 verbessern.
Zum Beispiel kann die Einfassung 14 die Vorrichtung 10 entlang
ihrer Länge
steifer machen, als es ohne Einfassung möglich wäre. Die Einfassung 14 kann
auch verwendet werden, um die Erscheinung der Vorrichtung 10 zu
verbessern. In Konfigurationen wie derjenigen, die in 1 gezeigt
ist, in welcher die Einfassung 14 um den Umfang einer Oberfläche der
Vorrichtung 10 herum gebildet ist (zum Beispiel der Umfang
der vorderen Seite der Vorrichtung 10), kann die Einfassung 14 dabei
helfen, Beschädigungen
der Anzeige 16 zu vermeiden (zum Beispiel durch Abschirmen
der Anzeige 16 von Einwirkungen in dem Fall, dass die Vorrichtung 10 fallengelassen
wird, etc.). Der Anzeigenbildschirm 16 (zum Beispiel ein
berührungsempfindlicher
Bildschirm) ist nur ein Beispiel einer Eingabe-Ausgabevorrichtung,
die mit der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung 10 verwendet werden
kann. Wenn es gewünscht
wird, kann die handgehaltene elektronische Vorrichtung 10 andere Eingabe-Ausgabevorrichtungen
aufweisen. Zum Beispiel kann die handgehaltene elektronische Vorrichtung 10 Benutzereingabesteuerungsvorrichtungen, wie
zum Beispiel den Knopf 19, und Eingabe-Ausgabekomponenten, wie zum Beispiel
Anschluss 20 und an einer oder mehreren Eingabe-Ausgabebuchsen (zum
Beispiel für
Audio und/oder Video) aufweisen. Der Anzeigenbildschirm 16 kann
zum Beispiel eine Flüssigkristallanzeige
(LCD), eine organische Licht imitierende Dioden (OLED) Anzeige,
eine Plasmaanzeige oder mehrere Anzeigen, die eine oder mehrere unterschiedliche
Anzeigentechnologien verwenden, sein. In dem Beispiel von 1 wird
der Anzeigenbildschirm 16 als auf der Vorderseite der handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung 10 angebracht dargestellt, aber
der Anzeigenbildschirm 16 kann, wenn gewünscht, auf
der Rückseite
der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung 10, auf einer
Seite der Vorrichtung 10, auf einem aufklappbaren Teil
der Vorrichtung 10, die mit einem Hauptkörperteil
der Vorrichtung 10 über
ein Gelenk (zum Beispiel) verbunden ist, oder mit Hilfe irgendeiner
geeigneten Anbringungsanordnung, angebracht werden. Einfassungen,
wie die Einfassung 14 von 1, können dazu verwendet
werden, die Anzeige 16 oder irgendeine andere Vorrichtung
mit einer ebenen Oberfläche
am Gehäuse 12 an
jeder dieser Positionen anzubringen.
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Ein
Benutzer der handgehaltenen Vorrichtung 10 kann Eingabebefehle
bereitstellen mit Hilfe von Benutzereingabeschnittstellenvorrichtungen,
wie zum Beispiel dem Knopf 19 und dem Berührungsbildschirm 16.
Geeignete Benutzereingabeschnittstellenvorrichtungen für die handgehaltene
elektronische Vorrichtung 10 beinhalten Knöpfe (z.
B. alphanumerische Tasten An-Aus, Aus-An, Aus und andere spezialisierte
Knöpfe,
etc.), ein Berührungsfeld,
Zeigestäbe
oder andere Cursersteuervorrichtungen, ein Mikrophon zum Bereitstellen
von Sprachbefehlen oder irgendwelche anderen geeigneten Schnittstellen
zum Steuern der Vorrichtung 10. Knöpfe, wie der Knopf 19 und
andere Benutzereingabeschnittstellenvorrichtungen, können, obwohl
sie in dem Beispiel der 1 schematisch als auf der Oberseite
der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung 10 ausgebildet dargestellt
sind, allgemein auf jedem geeigneten Teil der handgehaltenen elektronischen
Vorrichtung 10 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann ein
Knopf, wie der Knopf 19, oder andere Benutzerschnittstellensteuerung
auf einer Seite der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung 10 ausgebildet
sein. Knöpfe und
andere Benutzerschnittstellensteuerungen können auch an der Oberseite,
Rückseite
und anderen Teilen der Vorrichtung 10 angeordnet sein.
Wenn es gewünscht
wird, kann die Vorrichtung 10 ferngesteuert werden (zum
Beispiel mit Hilfe einer Infrarotfernbedienung, Hochfrequenzfernbedienungen,
wie zum Beispiel einer Bluetooth Fernsteuerung etc.).
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Die
handgehaltene elektronische Vorrichtung 10 kann Anschlüsse, wie
zum Beispiel den Busverbinder 20 und Audio- und Videobuchsen
aufweisen, die es der Vorrichtung 10 ermöglichen,
mit externen Komponenten in Verbindung zu treten. Typische Anschlüsse beinhalten
Energiebuchsen, um eine Batterie in der Vorrichtung 10 wieder
zu laden oder um die Vorrichtung 10 mit einer Gleichstrom
(DC) Leistungsversorgung zu betreiben, Datenanschlüsse, um
Daten mit externen Komponenten, wie zum Beispiel einem Personalcomputer
oder Peripheriegeräten,
auszutauschen, audio-visuelle Buchsen, um Kopfhörer zu treiben, einen Monitor
oder andere externe Audio-Videogeräte, etc. Die Funktionen einiger oder
aller dieser Vorrichtungen und der internen Schaltungen der handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung 10 können mit Eingabeschnittstellenvorrichtungen,
wie zum Beispiel der Berührungsbildschirm 16,
gesteuert werden.
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Komponenten
wie die Anzeige 16 und andere Benutzereingabeschnittstellenvorrichtungen
können
den größten Teil
der verfügbaren
Oberfläche
auf der Vorderseite der Vorrichtung 10 bedecken (wie in dem
Beispiel der 1 gezeigt). Oder können nur
einen kleinen Teil der Vorderseite der Vorrichtung 10 bedecken.
Weil elektronische Komponenten wie die Anzeige 16 oft hohe
Mengen an Metall (zum Beispiel als Hochfrequenzabschirmung) enthalten,
sollte die Position dieser Komponenten in Bezug auf Antennenelemente
in der Vorrichtung 10 allgemein berücksichtigt werden. Geeignet
gewählte
Anordnungen der Antennenelemente und elektrischen Komponenten der
Vorrichtung werden es den Antennen der handgehaltenen elektronischen
Vorrichtung 10 ermöglichen,
korrekt zu funktionieren, ohne durch die elektrischen Komponenten
gestört
zu werden.
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In
einer geeigneten Anordnung sind die Antennen der Vorrichtung 10 in
dem unteren Ende 18 der Vorrichtung 10, in Nähe des Anschlusses 20,
angeordnet. Ein Vorteil des Anordnens der Antennen in dem unteren
Teil des Gehäuses 12 und
der Vorrichtung 10 ist, dass dies die Antennen von dem
Kopf des Benutzers entfernt anordnet, wenn die Vorrichtung 10 an
den Kopf gehalten wird (zum Beispiel beim Sprechen in ein Mikrophon
und Hören
an einem Lautsprecher in der handgehaltenen Vorrichtung, wie bei einem
Mobiltelefon). Dies verringert die Menge an Hochfrequenzstrahlung,
die im Bereich des Benutzers ausgestrahlt wird und minimiert Naheffekte.
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Ein
schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer beispielhaften
handgehaltenen elektronischen Vorrichtung ist in 2 gezeigt.
Die handgehaltene Vorrichtung 10 kann ein Mobiltelefon,
ein Mobiltelefon mit Medienabspielerfä higkeiten, ein handgehaltener
Computer, eine Fernsteuerung, ein Spieleabspieler, eine Global Positioning
System (GPS) Vorrichtung, eine Kombination solcher Vorrichtungen
oder irgendeine andere geeignete tragbare elektronische Vorrichtung
sein.
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Wie
in 2 gezeigt, kann die handgehaltene elektronische
Vorrichtung 10 den Speicher 34 beinhalten. Der
Speicher 34 beinhaltet einen oder mehrere verschiedene
Typen an Speichern, wie zum Beispiel Festplattenspeicher, nicht
volatilen Speicher (zum Beispiel Flashspeicher oder andere elektrisch programmierbare
Nurlesespeicher), volatile Speicher (zum Beispiel batteriebasierte
statische oder dynamische wahlfreie Zugriffsspeicher), etc.
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Die
Verarbeitungsschaltungen 36 können verwendet werden, um den
Betrieb der Vorrichtung 10 zu steuern. Die Verarbeitungsschaltkreise 36 können auf
einem Prozessor basiert sein, wie zum Beispiel einem Mikroprozessor
und anderen geeigneten integrierten Schaltungen. In einer geeigneten
Anordnung werden die Verarbeitungsschaltungen 36 und der
Speicher 34 verwendet, um Software auf der Vorrichtung 10 auszuführen, wie
zum Beispiel Internetbrowseranwendungen, Voice-Over-Internet-Protokoll (VOIP)
Telefonanrufanwendungen, E-Mailanwendungen,
Medienabspielanwendungen, Betriebssystemfunktionen, etc. Verarbeitungsschaltungen 36 und
der Speicher 34 können
verwendet werden zum Implementieren geeigneter Kommunikationsprotokolle.
Die Kommunikationsprotokolle, die mit Hilfe von Verarbeitungsschaltungen 36 und
dem Speicher 34 implementiert werden können, beinhalten Internetprotokolle,
Wireless Local Area Network Protokolle (zum IEEE 802.11 Protokolle – manchmal
als WiFi® bezeichnet –, Protokolle
für andere Nahbereichsdrahtloskommunikationsverbindungen wie
zum Beispiel das Bluetooth® Protokoll, etc.).
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Die
Eingabe-Ausgabevorrichtungen 38 können verwendet werden, um es
zu ermöglichen,
Daten der Vorrichtung 10 bereitzustellen und um es zu ermöglichen,
Daten von der Vorrichtung 10 an externe Vorrichtungen bereitzustellen.
Der Anzeigenbildschirm 16, der Knopf 19 und der
Anschluss 20 sind Beispiele für die Eingabe-Ausgabevorrichtungen 38.
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Die
Eingabe-Ausgabevorrichtungen 38 können die Benutzer-Eingabe-Ausgabevorrichtungen 40,
wie zum Beispiel Knöpfe,
Berührungsbildschirme,
Joysticks, Klickräder,
Scrollräder,
Berührungsfelder,
Tastenfelder, Tastaturen, Mikrophone, Kameras, etc. umfassen. Ein
Benutzer kann den Betrieb der Vorrichtung 10 steuern durch
das Bereitstellen von Befehlen durch die Benutzereingabeschnittstellen 40.
Die Anzeigen und Audiovorrichtungen 42 können Flüssigkristall
(LCD Bildschirme) oder andere Bildschirme, Licht emitierende Dioden
(LEDs) und andere Komponenten beinhalten, die visuelle Informationen
und Statusdaten darstellen. Die Anzeige und Audiovorrichtungen 42 können auch
Audioequipment beinhalten, wie zum Beispiel Lautsprecher und andere
Vorrichtungen zum Erzeugen von Schall. Die Anzeige und Audiovorrichtungen 42 können Audio-Videoschnittstellenequipment
beinhalten, wie zum Beispiel Buchsen und andere Verbinder für externe Kopfhörer und
Monitore.
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Die
Drahtloskommunikationsvorrichtungen 44 können Kommunikationsschaltungen
beinhalten, wie zum Beispiel Hochfrequenz (HF) Transceiverschaltungen,
die aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen gebildet werden,
Leistungsverstärkerschaltungen,
passive HF Komponenten, einer oder mehreren Antennen und anderen
Schaltungen zum Bearbeiten von HF Drahtlossignalen. Drahtlossignale können auch
mit Hilfe von Licht gesendet werden (zum Beispiel mit Hilfe von
Infrarotkommunikation).
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Die
Vorrichtung 10 kann mit externen Vorrichtungen kommunizieren,
wie zum Beispiel den Zusatzgeräten 46 und
dem Computerequipment 48, wie durch Pfade 50 angezeigt.
Die Pfade 50 können drahtgebundene
oder drahtlose Pfade beinhalten. Die Zusatzgeräte 46 können Kopfhörer (zum
Beispiel drahtlose mobile Sprechgarnituren oder Audiokopfhörer) und
Audio-Videoequipment (zum Beispiel drahtlose Lautsprecher, eine
Spielsteuerung oder anderes Equipment, das Audio- und Videoinhalt
empfängt
und abspielt) beinhalten.
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Das
Rechenequipment 48 kann jeder geeignete Computer sein.
In einer geeigneten Anordnung ist das Computerequipment 48 ein
Computer, der einen zugeordneten Drahtloszugriffspunkt (Router) oder
eine interne oder externe Drahtloskarte aufweist, die eine Drahtlosverbindung
mit der Vorrichtung 10 herstellt. Der Computer kann ein
Server (zum Beispiel ein Internetserver), ein Lokal Area Network Computer
mit oder ohne Internetzugang, ein Personalcomputer des Benutzers,
eine Gegenvorrichtung (zum Beispiel eine andere handgehaltene elektronische
Vorrichtung 10) oder jedes andere geeignete Computerequipment
sein.
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Die
Antennen und drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen der Vorrichtung 10 können Kommunikation über irgendwelche
geeigneten Drahtloskommunikationsbänder unterstützen. Zum
Beispiel können
die drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen 44 dazu verwendet
werden, Kommunikationsfrequenzbänder
wie zum Beispiel die Mobiltelefonbänder bei 850 MHz, 900 MHz,
1800 MHz und 1900 MHz, Datendienstbänder wie das 3G Datenkommunikationsband
bei 2170 MHz (mithin auch als UMTS oder Universal Mobile Telecommunications
System bezeichnet), die WiFi® (IEEE 802.11) Bänder bei
2,4 GHz und 5,0 GHz, das Bluetooth® Band
bei 2,4 GHz und das Global Positioning System (GPS) Band bei 1550
MHz abzudecken. Dies sind lediglich beispielhafte Kommunikationsbänder, mit
welchen die Vorrichtungen 44 arbeiten können. Es wird erwartet, dass
zusätzliche
Lokal- und Fernkommunikationsbänder
in der Zukunft verwendet werden soweit neue Drahtlosdienste verfügbar gemacht
werden. Die drahtlosen Vorrich tungen 44 können dazu
konfiguriert sein, über
irgendeinem geeigneten Band oder Bändern zu arbeiten, um jeden
existierenden oder neue Dienste von Interesse abzudecken. Die Vorrichtung 10 kann
eine Antenne, zwei Antennen oder mehr als zwei Antennen verwenden,
um Drahtlosabdeckung über
alle Kommunikationsbänder
von Interesse bereitzustellen.
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Eine
Schnittansicht einer beispielhaften handgehaltenen elektronischen
Vorrichtung wird in 3A gezeigt. In dem Beispiel
von 3A weist die Vorrichtung 10 ein Gehäuse auf,
das aus einem leitenden Abschnitt 12-1 und einem Kunststoffabschnitt 12-2 gebildet
wird. Der leitende Abschnitt 12-1 kann jeder geeignete
Leiter sein. In einer geeigneten Anordnung wird der Abschnitt 12-1 aus
Metallen, wie gestanztem 304 rostfreiem Stahl gebildet. Rostfreier Stahl
hat eine hohe Leitfähigkeit
und kann hochglänzend
poliert werden, so dass er eine attraktive Erscheinung aufweist.
Wenn es gewünscht
wird, können
andere Metalle für
den Abschnitt 12-1 verwendet werden, wie zum Beispiel Aluminium,
Magnesium, Titan, Legierungen dieser Metalle oder anderer Metalle,
etc. Wie in 1 gezeigt, kann die Anzeige 16 auf der
Vorderseite der Vorrichtung 10 angeordnet sein. Um die
Anzeige 16 aufzunehmen, kann der Gehäuseabschnitt 12-1 (der
untere Abschnitt des Gehäuses in
der Lage von 3A) einen ausgenommenen Abschnitt
aufweisen, der von der Einfassung 14 umgeben ist.
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In
der beispielhaften Ausführungsform
von 3A kann der Gehäuseabschnitt 12-2 aus
einem Dielektrikum gebildet sein. Ein Vorteil, ein Dielektrikum
für den
Gehäuseabschnitt 12-2 zu
verwenden, ist, dass es dies erlaubt, ein oder mehrere Antennenresonanzelemente
wie die Antennenresonanzelemente 54-1A und 54-1B der
Antenne 54 in Vorrichtung 10 zu betreiben, ohne
Interferenz mit den Metallseitenwänden des Gehäuses 12.
In einer geeigneten Anordnung ist der Gehäuseabschnitt 12-2 eine Kunststoffabdeckung,
die aus einem Kunststoff basierend auf Acrylnitril-Butadien-Styrol
Copolimeren (manchmal als ABS Kunststoff bezeichnet) gebildet wird.
Diese sind lediglich beispielhafte Gehäusematerialien für die Vorrichtung 10.
Zum Beispiel kann das Gehäuse
der Vorrichtung 10 im Wesentlichen aus Kunststoff oder
anderen Dielektrika, im Wesentlichen aus Metall oder anderen Leitern
oder von irgendwelchen anderen geeigneten Materialien oder Kombinationen
an Materialien gebildet werden. Komponenten wie die Komponenten 52 können an
eine oder mehrere Leiterplatten in der Vorrichtung 10 angebracht
werden. Typische Komponenten 52 beinhalten integrierte
Schaltungen, LCD Bildschirme und Benutzereingabeschnittstellenknöpfe. Die
Vorrichtung 10 beinhaltet typischerweise auch eine Batterie, die
entlang der Rückseite
des Gehäuses 12 (zum Beispiel)
angebracht werden kann. Eine oder mehrere Transceiverschaltungen
wie Transceiverschaltungen 52A und 52B können an
eine oder mehrere Leiterplatten in der Vorrichtung 10 angebracht
werden. In einer Konfiguration der Vorrichtung 10, in welcher es
zwei Antennenresonanzelemente und zwei Transceiver gibt, kann jeder
Transceiver verwendet werden, um Hochfrequenzsignale durch die jeweilige von
zwei entsprechenden Antennenresonanzelementen zu übertragen
und kann verwendet werden, Funkfrequenzsignale durch eine jeweilige
der zwei Antennenresonanzelemente zu empfangen. Für jede der
beiden Antennenresonanzelemente kann eine gemeinsame Masse verwendet
werden.
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In
einer beispielhaften Anordnung kann der Transceiver 52A verwendet
werden, um Mobiltelefonhochfrequenzsignale zu senden und zu empfangen
und der Transceiver 52B kann verwendet werden, um Signale
in einem Kommunikationsband wie dem 3G Datenkommunikationsband bei
2170 MHz (gemeinhin bezeichnet als UMTS oder Universal Mobile Telecommunications
System), den WiFi® (IEEE 802.11) Bändern bei
2,4 GHz und 5,0 GHz, dem Bluetooth® Band
bei 2,4 GHz oder dem Global Positioning System (GPS) Band bei 1550
MHz zu senden.
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Die
Leiterplatte(n) in der Vorrichtung 10 können aus irgendeinem geeigneten
Material gebildet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform
ist die Vorrichtung 10 mit einer mehrlagigen Leiterplatte ausgestattet.
Zumindest eine der Schichten kann große ebene Bereiche eines Leiters
aufweisen, die eine Masseplat te, wie die Masseplatte 54-2,
bilden. In einem typischen Szenario ist die Masseplatte 54-2 ein
Rechteck, das mit der generellen rechteckigen Form des Gehäuses 12 und
der Vorrichtung 10 übereinstimmt
und mit den rechteckigen seitlichen Ausdehnungen des Gehäuses 12 übereinstimmt.
Die Masseplatte 54-2 kann, falls gewünscht, elektrisch mit dem leitenden
Gehäuseabschnitt 12-1 verbunden werden.
Die Masseplatte 54-2 kann eine Öffnung in der Form eines Spaltes
im Bereich der Antenne 54 aufweisen. Die Öffnung kann
durch die Gestalt und relative Platzierung der Leiterplatten, Batterie,
integrierten Schaltungen und anderen leitenden Komponenten gebildet
werden, die die Masseplatte darstellen, und/oder kann durch die
Gestalt und relative Platzierung dieser Masseplattenkomponenten
in Bezug auf die Einfassung 14 gebildet werden. Zum Beispiel
kann die Masseplatte 54-2 einen Spalt in der Region 53 (z.
B. einen Spalt in einer Leiterplatte), unterhalb der Resonanzelemente
wie den Resonanzelementen 54-1B und 54-1A, aufweisen.
Ein rechteckiger Spalt (oder andere geeignet geformte Öffnung)
kann auch in dem Raum zwischen der Einfassung 14 und der
Masseplatte 54-2 gebildet werden. Der Spalt kann jede geeignete
Gestalt haben. Beispielhafte Spaltgestaltungen beinhalten Rechtecke, Quadrate,
Ovale, Gestaltungen mit sowohl geraden als auch gebogenen Seiten,
etc.
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Geeignete
Leiterplattenmaterialien für
die mehrlagige Leiterplatte beinhalten Papier, das mit Phenolharz
imprägniert
ist, Harze, die mit gläsernen Fasern
verstärkt
sind, wie Glasfasermatten, die mit Epoxidharz imprägniert sind
(manchmal als FR-4 bezeichnet), Kunststoffe, Polytetrafluoroethylen,
Polystren, Polymide und Keramik. Leiterplatten, die aus Materialien
wie FR-4 hergestellt werden, sind gemeinhin verfügbar, nicht zu teuer und können mit mehreren
Metallschichten (z. B. vier Schichten) hergestellt werden. Sogenannte
flexible Leitungen, die mit Hilfe von flexiblen Leiterplattenmaterialien
wie Polymiden hergestellt werden, können auch in der Vorrichtung 10 verwendet
werden. Zum Beispiel können
flexible Schaltkreise verwendet werden, um die Antennenresonanzelemente
der Antenne(n) 54 zu bilden.
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Wie
in der beispielhaften Konfiguration von 3A gezeigt,
kann das Masseplattenelement 54-2 und das Antennenresonanzelement 54-1A eine
erste Antenne für
die Vorrichtung 10 bilden. Das Masseplattenelement 54-2 und
das Antennenresonanzelement 54-1B können eine zweite Antenne für die Vorrichtung 10 bilden.
Diese beiden Antennen bilden eine Mehrbandantenne, die mehrere Resonanzelemente
aufweist. Falls es gewünscht
ist, können
andere Antennenstrukturen bereitgestellt werden. Zum Beispiel können zusätzliche
Resonanzelemente verwendet werden, um zusätzliche Verstärkung für ein überlappendes
Frequenzband von Interesse (zum Beispiel ein Band, in welchem eine
dieser Antennen 54 arbeitet) bereitzustellen, oder kann
verwendet werden, um eine Abdeckung in einem anderen Frequenzband
von Interesse (d. h. ein Band außerhalb des Bereiches der Antennen 54)
bereitzustellen.
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Die
Einfassung 14 kann aus einem leitenden Material gebildet
sein und kann an die Vorrichtung 10 in Reichweite der Masseelemente
wie dem Masseplattenelement 54-2 angebracht sein. Die Einfassung 14 kann
elektrisch mit der Antennenmasse (zum Beispiel dem Masseplattenelement 54-2)
verbunden sein. Wenn die Einfassung 14 mit der Antennenmasse
verbunden ist, bildet die Einfassung 14 einen Teil der
Masse und dient damit als ein Teil der Antenne 54.
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Jedes
geeignete leitende Material kann verwendet werden, um die Einfassung 14,
das Masseplattenelement 54-2 und Resonanzelemente wie Resonanzelement 54-1A und 54-1B zu
bilden. Beispiele geeigneter leitender Antennenmaterialien beinhalten Metalle
wie Kupfer, Messing, Silber, Gold und rostfreien Stahl (zum Beispiel
für die
Einfassung 14). Andere Leiter als Metalle können auch
verwendet werden, wenn dies gewünscht
ist. Die ebenen leitenden Elemente in den Antennen 54 sind
typischerweise dünn
(zum Beispiel ungefähr
0,2 mm).
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Die
Transceiverschaltungen 52A und 52B (d. h., die
Transceiverschaltungen 44 von 2) können in
der Form einer oder mehrerer integrierter Schaltungen und zugeordneter
diskreter Komponenten (zum Beispiel Filterkomponenten) bereitgestellt
werden. Diese Transceiverschaltungen können einen oder mehrere Sender
integrierte Schaltungen und/oder Empfänger integrierte Schaltungen,
Umschaltschaltungen, Verstärker
etc. umfassen. Die Transceiverschaltungen 52A und 52B können gleichzeitig
arbeiten (zum Beispiel kann einer senden, während der andere empfängt, beide
senden zur selben Zeit oder beide empfangen gleichzeitig).
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Jeder
Transceiver kann ein zugeordnetes Koaxialkabel oder andere Übertragungsleitung
aufweisen, über
welche gesendete und empfangene Hochfrequenzsignale übertragen
werden. Wie in dem Beispiel der 3A kann
die Übertragungsleitung 56A (zum
Beispiel ein Koaxialkabel) verwendet werden, um den Transceiver 52A mit
dem Antennenresonanzelement 54-1A zu verbinden und die Übertragungsleitung 56B (zum
Beispiel ein Koaxialkabel) kann verwendet werden, um den Transceiver 52B mit dem
Antennenresonanzelement 54-1B zu verbinden. In diesem Typ
an Konfiguration kann der Transceiver 52B WiFi Übertragungen über eine
Antenne, die aus dem Resonanzelement 54-1B und der Masseplatte 54-2 gebildet
wird, bearbeiten, während
der Transceiver 52A Mobiltelefonübertragungen über eine
Antenne, die aus dem Resonanzelement 54-1A und der Masseplatte 54-2 gebildet
wird, bearbeiten.
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Eine
Draufsicht einer beispielhaften Vorrichtung 10 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird in 3B gezeigt.
Wie in 3B gezeigt, kann die Transceiverschaltung,
wie der Transceiver 52A und der Transceiver 52B,
mit den Antennenresonanzelementen 54-1A und 54-1B über entsprechende Übertragungsleitungen 56A und 56B verbunden
werden. Die Masseplatte 54-2 kann eine im Wesentlichen
rechteckige Gestalt aufweisen (d. h. die seitlichen Ausdehnungen
der Masseplatte 54-2 stimmen mit denen der Vorrichtung 10 überein)
und kann zumindest einen Spalt enthalten (zum Beispiel einen Spalt
unter den Antennenresonanzelementen). Das Masseplattenelement 54-2 kann
aus einem oder mehreren Leiterplattenleitern, leitenden Gehäuseteilen
(zum Beispiel der Gehäuseabschnitt 12-1 von 3A),
leitenden Komponenten wie der Anzeige 16, Batterien oder
irgendeiner anderen geeigneten leitenden Struktur gebildet werden.
Die Einfassung 14 kann elektrisch mit der Masseplatte 54-2 verbunden
werden und kann deshalb manchmal einen Teil der Antennenmasseplatte
bilden.
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Die
Antennenresonanzelemente wie die Resonanzelemente 54-1A und 54-1B und
die Masseplatte 54-2 können
in jeder geeigneten Gestalt gebildet werden. In einer beispielhaften
Anordnung ist eine der Antennen 54 (d. h. die Antenne,
die aus dem Resonanzelement 54-1A gebildet wird) zumindest teilweise
auf einer Planar inverted-F Antennen (PIFA) Struktur basiert und
die andere Antenne (d. h. die Antenne, die aus dem Resonanzelement 54-1B gebildet wird)
basiert auf einer ebenen Streifenkonfiguration. Obwohl diese Ausführungsform
hier als ein Beispiel beschrieben werden kann, kann jede andere
geeignete Gestalt verwendet werden für die Resonanzelemente 54-1A und 54-1B,
wenn diese gewünscht
ist.
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Eine
beispielhafte PIFA Struktur wird in 4 gezeigt.
Wie in 4 gezeigt, kann die PIFA Struktur 54 einen
Masseplattenabschnitt 54-2 und einen ebenen Resonanzelementabschnitt 54-1A aufweisen.
Die Antennen werden mit Hilfe positiver Signale und Massensignalen
gespeist. Der Teil einer Antenne, an welchem das positive Signal
bereitgestellt wird, wird manchmal als der positive Anschluss oder Speisungsanschluss
der Antenne bezeichnet. Dieser Anschluss wird manchmal auch als
der Signalanschluss oder der Mittelleiteranschluss der Antenne bezeichnet.
Der Teil einer Antenne, an welchen das Massesignal bereitgestellt
wird, kann als die Masse der Antenne, der Masseanschluss der Antenne,
die Masseplatte der Antenne, etc., bezeichnet werden. In der Antenne 54 der 4 wird
der Speisungsleiter 58 verwendet, um positive Antennensignale
von dem Signalanschluss 60 zu dem Antennenresonanzelement 54-1A zu
leiten. Der Massean schluss 62 ist mit der Masseplatte 54-2 kurzgeschlossen,
welche die Masse der Antenne bildet.
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Die
Abmessungen der Masseplatte in einer PIFA Antenne, wie der Antenne 54 von 4,
sind im Allgemeinen so bemessen, die maximale Größe, die von dem Gehäuse 12 der
Vorrichtung 10 erlaubt wird, auszufüllen. Die Antennenmasseplatte 54-2 kann eine
rechteckige Gestalt mit einer Breite W in der seitlichen Ausdehnung 68 und
einer Länge
L in der seitlichen Ausdehnung 66 aufweisen. Die Länge der Antenne 54 in
der Ausdehnung 66 beeinflusst ihre Arbeitsfrequenz. Die
Ausdehnungen 68 und 66 werden manchmal als horizontale
Ausdehnungen bezeichnet. Das Resonanzelement 54-1A ist
typischerweise mehrere Millimeter über der Masseplatte 54-2 entlang
der vertikalen Ausdehnung 64 beabstandet. Die Größe der Antenne 54 in
der Ausdehnung 64 wird manchmal als Höhe H der Antenne 54 bezeichnet.
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Eine
Schnittansicht der PIFA Antenne 54 der 4 ist
in 5 gezeigt. Wie in 5 gezeigt,
können
Hochfrequenzsignale zu der Antenne 54 (beim Senden) gespeist
werden und können
(beim Empfangen) von der Antenne 54 empfangen werden, mit Hilfe
des Signalanschlusses 60 und des Masseanschlusses 62.
In einer typischen Anordnung wird der Mittelleiter eines Koaxialleiters
oder anderer Übertragungsleitung
elektrisch mit dem Punkt 60 verbunden und der Masseleiter
wird elektrisch mit dem Punkt 62 verbunden.
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Eine
Graphik der erwarteten Leistung einer Antenne des Typs, der durch
die beispielhafte Antenne 54 der 4 und 5 dargestellt
wird, wird in 6 gezeigt. Die erwarteten Standing
Wave Ratio (SWR) Werte sind als eine Funktion der Frequenz aufgetragen.
Die Leistung der Antenne 54 von 4 und 5 ist
mit einer durchgehenden Linie 63 dargestellt. Wie gezeigt,
gibt es einen verminderten SWR Wert bei der Frequenz f1,
was darauf hinweist, dass die Antenne in dem Frequenzband, das bei
der Frequenz f1 zentriert ist, eine gute
Leistung zeigen wird. Die PIFA Antenne 54 arbeitet auch
bei harmonischen Frequenzen wie der Frequenz f2.
Die Frequenz f2 stellt die zweite harmonische
der PIFA Antenne 54 dar (d. h. f2 =
2f1). Die Ausdehnungen der Antenne 54 können so
gewählt
werden, dass die Frequenzen f1 und f2 mit den Kommunikationsbändern von Interesse überlagern.
Die Frequenz f1 (und die harmonische Frequenz
2f1) stehen mit der Länge L der Antenne 54 in
der Ausdehnung 66 in Bezug (L ist ungefähr gleich ein Viertel einer
Wellenlänge
bei der Frequenz f1).
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In
einigen Konfigurierungen kann die Höhe H der Antenne 54 der 4 und 5 in
der Ausdehnung 64 durch den Betrag der Nahbereichskoppelung
zwischen dem Resonanzelement 54-1A und der Masseplatte 54-2 begrenzt
sein. Für
eine gegebene Antennenbandbreite und Verstärkung kann es nicht möglich sein,
die Höhe
H zu verringern, ohne die Leistung nachteilig zu beeinflussen. Bei
Gleichheit aller anderen Variablen wird eine Verringerung der Höhe H im
Allgemeinen zu einer Verringerung der Bandbreite und des Gewinns
der Antenne 54 führen.
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Wie
in 7 gezeigt, kann die minimale vertikale Ausdehnung
der PIFA Antenne verringert werden, obwohl die minimalen Bandbreiten
und Gewinnanforderungen immer noch erfüllt werden durch Einführen eines
dielektrischen Bereiches 70 in der Form eines Spaltes unter
dem Antennenresonanzelement 54-1A. Der Spalt 70 kann
mit Luft, Kunststoff oder irgendeinem anderen geeigneten Dielektrikum
gefüllt werden
und stellt einen ausgenommenen oder entfernten Teil der Masseplatte 54-2 dar.
Der entfernte oder leere Bereich 70 kann durch ein oder
mehrere Löcher
in der Masseplatte 54-2 gebildet werden. Diese Löcher, die
manchmal als Spalte oder Öffnungen bezeichnet
werden, können
rechteckig, kreisförmig, oval,
mehreckig, etc. sein und können
sich durch angrenzende leiten de Strukturen in der Nähe der Masseplatte 54-2 erstrecken.
In einer geeigneten Anordnung, die in 7 gezeigt
ist, bildet der entfernte Bereich 70 einen rechteckigen
Spalt. Spalte oder Löcher
von anderer Gestalt (oval, mäanderförmig, gebogene
Seiten, gerade Seiten etc.) können
auch gebildet werden.
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Der
Spalt in der Masseplatte 54-2 kann jede geeignete Größe haben.
Zum Beispiel kann der Spalt ein wenig kleiner als der äußerste rechteckige
Umriss der Resonanzelemente 54-1A und 54-2 sein,
bei Betrachtung der Draufsicht von 3B. Die
seitlichen Ausdehnungen eines typischen Resonanzelementes sind in
der Größenordnung
von 0,5 cm bis 10 cm.
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Die
Anwesenheit des Spaltes 70 verringert nahbereichselektromagnetische
Kopplung zwischen den Resonanzelementen 54-1A und der Masseplatte 54-2 und
ermöglicht
es, dass die Höhe
H in der vertikalen Ausdehnung 64 kleiner gestaltet werden
kann als es ansonsten möglich
wäre beim
Beachten eines gegebenen Satzes an Bandbreiten und Gewinnanforderungen.
Zum Beispiel kann die Höhe
H in dem Bereich von 1 bis 5 mm sein, in dem Bereich von 2 bis 5
mm sein, in dem Bereich von 2 bis 4 mm sein, in dem Bereich von
1 bis 3 mm sein, in dem Bereich von 1 bis 4 mm sein, in dem Bereich
von 1 bis 10 mm sein, kleiner als 10 mm sein, kleiner als 4 mm sein, kleiner
als 3 mm sein, kleiner als 2 mm sein oder in jedem geeigneten Bereich
vertikaler Versetzung über dem
Masseplattenelement 54-2 sein.
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Wenn
es gewünscht
wird, kann der Teil der Masseplatte 54-2, der den Spalt 70 enthält, verwendet
werden, um einen Spaltantenne zu bilden. Die Spaltantennenstruktur
kann alleine verwendet werden, um eine Antenne für die Vorrichtung 10 zu
bilden oder kann in Kombination mit einem oder mehreren Resonanzelementen
verwendet werden, um eine Hybridantenne 54 zu bilden. Zum
Beispiel können
ein oder mehrere PIFA Resonanzelemente mit der Spaltantennenstruktur
verwendet werden, um eine Hybridantenne zu bilden. Durch den Betrieb
der Antenne 54, so dass sie sowohl PIFA Betriebseigenschaften als
auch Spaltantennenbetriebseigenschaften zeigt, kann die Antennenleistung
verbessert werden.
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Eine
Draufsicht einer beispielhaften Spaltantenne ist in 8 gezeigt.
Die Antenne 72 der 8 ist typischerweise
dünn in
der Ausdehnung in die Seite hinein (d. h. die Antenne 72 ist
flach in ihrer Ebene, die in der Seite liegt). Der Spalt 70 kann
in der Mitte des Antennenleiters 76 gebildet sein. Ein
Koaxialkabel wie das Kabel 56A oder anderer Übertragungsleitungspfad
kann verwendet werden, um die Antenne 72 zu speisen. In
dem Beispiel der 8 wird die Antenne 72 dadurch
gespeist, dass der Mittelleiter 82 des Koaxialkabels 56A mit
dem Signalanschluss 80 (d. h. dem positiven oder Speisungsanschluss
der Antenne 72) verbunden ist und dass das äußere Geflecht
des Koaxialkabels 56A, welches den Masseleiter für das Kabel 56A bildet,
mit dem Masseanschluss 78 verbunden ist.
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Wenn
die Antenne 72 mit Hilfe der Anordnung der 8 gespeist
wird, wird die Leistung der Antenne durch den Graph der 9 gegeben.
Wie in 9 gezeigt, arbeitet die Antenne 72 in
einem Frequenzband, das um die Mittelfrequenz f2 zentriert
ist. Die Mittelfrequenz f2 bestimmt sich
aus den Ausdehnungen des Spalts 70. Der Spalt 70 hat
einen inneren Umfang P, der gleich dem doppelten der Ausdehnung X
plus dem doppelten der Ausdehnung Y ist (d. h. P = 2X + 2Y). Bei
der Mittelfrequenz f2 ist der Umfang P gleich
einer Wellenlänge.
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Weil
die Mittelfrequenz f2 durch richtige Auswahl
des Umfangs P abgestimmt werden kann, kann die Spaltantenne der 8 so
konfiguriert werden, dass die Frequenz f2 des
Graphs in 9 mit der Frequenz f2 des Graphs der 6 zusammenfällt. In einem
Antennenentwurf dieses Typs, in welchem der Spalt 70 mit
einer PIFA Struktur kombiniert wird, erhöht die Anwesenheit des Spaltes 70 den
Gewinn der Antenne bei der Frequenz f2.
In der Nähe
der Frequenz f2 resultiert die Leistungsverbesserung
durch die Verwendung des Spaltes 70 in der Antennenleistungskurve,
die durch die gestrichelte Linie 79 in 6 gegeben
ist.
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Wenn
es gewünscht
ist, kann der Wert des Umfangs P so gewählt werden, dass er eine Resonanz
bei einer Frequenz aufweist, die sich von der Frequenz f2 unterscheidet (d. h. außerhalb des Bandes). In diesem
Szenario erhöht
die Anwesenheit des Spaltes 70 nicht die Leistung der Antenne
bei der Resonanzfrequenz f2. Nichtsdestotrotz
verringert die Entfernung des leitenden Materials aus dem Bereich des
Spaltes 70 die nahfeldelektromagnetische Kopplung zwischen
den Resonanzelementen wie dem Resonanzelement 54-1A und
der Masseplatte 54-2 und ermöglicht es, dass die Höhe H in
der vertikalen Ausdehnung 64 kleiner gemacht werden kann,
als es ansonsten möglich
wäre unter
Beachtung eines vorgegebenen Satzes an Bandbreiten und Gewinnanforderungen.
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Die
Position der Anschlüsse 80 und 78 kann zur
Impedanzanpassung gewählt
werden. Wenn es gewünscht
wird, können
Anschlüsse
wie die Anschlüsse 84 und 86,
welche sich um eine der Ecken des Spaltes 70 erstrecken,
als Speiseantenne 72 verwendet werden. In dieser Situation
kann die Entfernung zwischen den Anschlüssen 84 und 86 gewählt werden,
um die Impedanz der Antenne 72 richtig abzustimmen. In
der beispielhaften Anordnung der 8 sind die
Anschlüsse 84 beziehungsweise 86 als
ein Spaltantennenmasseanschluss beziehungsweise ein Spaltantennensignalanschluss
beispielhaft konfiguriert gezeigt. Wenn es gewünscht wird, könnte der
Anschluss 84 als ein Masseanschluss verwendet werden und
der Anschluss 86 könnte
als ein Signalanschluss verwendet werden. Der Spalt 70 ist
typischerweise mit Luft gefüllt,
aber könnte
allgemein auch mit irgendeinem geeigneten Dielektrikum gefüllt sein.
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Durch
Verwendung des Spaltes 70 in Kombination mit einem PIFA
Typ Resonanzelement wie dem Resonanzelement 54-1A, kann
eine hybride PIFA/Spaltantenne gebildet werden (manchmal hier als hybride
Antenne bezeichnet). Die handgehaltene elektronische Vorrichtung 10 kann,
wenn dies gewünscht
wird, eine PIFA/Spalthybridantenne dieses Typs (zum Beispiel für Mobiltelefonkommunikation) und
eine Streifenantenne (zum Beispiel für WIFI/Bluetooth Kommunikation)
aufweisen.
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Eine
beispielhafte Konfiguration ist in 10 gezeigt,
in welcher die hybride PIFA/Spaltantenne durch zwei Koaxialkabel
(oder andere Übertragungsleitung)
gespeist wird, die durch das Resonanzelement 54-1A, den
Spalt 70 und die Masseplatte 54-2 gebildet wird.
Wenn die Antenne, wie in 10 gezeigt,
gespeist wird, sind sowohl die PIFA als auch die Spaltantennenteile
der Antenne aktiv. Als ein Resultat arbeitet die Antenne 54 der 10 in
einem hybriden PIFA/Spaltmodus. Die Koaxialkabel 56A-1 und 56A-2 haben
die inneren Leiter 82-1 bzw. 82-2. Die Koaxialkabel 56A-1 und 56A-2 haben
auch jeweils einen leitenden Außengeflechtmasseleiter.
Der Außengeflechtmasseleiter
des Koaxialkabels 56A-1 ist elektrisch mit der Masseplatte 54-2 an
dem Masseanschluss 88 kurzgeschlossen. Der Masseteil des Kabels 56A-2 ist
mit der Masseplatte 54-2 an den Masseanschluss 92 kurzgeschlossen.
Die Signalverbindungen von den Koaxialkabeln 56A-1 und 56A-2 werden
an den Signalanschlüssen 90 bzw. 94 hergestellt.
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In
der Anordnung nach 10 werden zwei separate Sätze an Antennenanschlüssen verwendet. Das
Koaxialkabel 56A-1 speist den PIFA Teil der hybriden PIFA/Spaltantenne
mit Hilfe des Masseanschlusses 88 und des Signalanschlusses 90 und
das Koaxialkabel 56A-2 speist den Spaltantennenteil der hybriden
PIFA/Spaltantenne mit Hilfe des Masseanschlusses 92 und
des Signalanschlusses 94. Jeder Satz an Antennenanschlüssen arbeitet
daher als eine separate Speisung für die hybride PIFA/Spaltantenne.
Der Signalanschluss 90 und der Masseanschluss 88 dienen
als Antennenanschlüsse
für den PIFA
Teil der Antenne, wohingegen der Signalanschluss 94 und
der Masseanschluss 92 als Antennenspeisungs punkte für den Spaltteil
der Antenne 54 dienen. Diese zwei separaten Antennenspeisungen erlauben
es der Antenne gleichzeitig zu funktionieren durch die Verwendung
sowohl ihrer PIFA als auch ihrer Spalteigenschaften. Wenn es gewünscht wird, kann
die Orientierung der Speisungen gewechselt werden. Zum Beispiel
kann das Koaxialkabel 56A-2 mit dem Spalt 70 verbunden
werden mit Hilfe des Punktes 94 als einem Masseanschluss
und des Punktes 92 als einem Signalanschluss oder unter Verwendung
von Masse- und Signalanschlüssen,
die an anderen Punkten entlang des Umfangs des Spaltes 70 angeordnet
sind.
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Wenn
mehrere Übertragungsleitungen
wie Übertragungsleitungen 56A-1 und 56A-2 verwendet werden
für die
hybride PIFA/Spaltantenne, kann jede Übertragungsleitung einer entsprechenden
Transceiverschaltung zugewiesen sein (zum Beispiel zwei entsprechenden
Transceiverschaltungen wie Transceiverschaltung 52A von 3A und 3B).
-
Im
Betrieb der handgehaltenen Vorrichtung 10 kann eine hybride
PIFA/Spaltantenne, die aus dem Resonanzelement 54-1A von 3B und
einem entsprechenden Spalt gebildet wird, der unterhalb des Elementes 54-1A in
der Masseplatte 54-2 gebildet ist, verwendet werden, um
die GSM Mobiltelefonbänder
bei 850 und 900 MHz und bei 1800 und 1900 MHz (oder anderen geeigneten
Frequenzbändern)
abzudecken, wohingegen eine Streifenantenne (oder andere geeignete
Antennenstruktur) verwendet werden kann, um ein zusätzliches
Band abzudecken, das bei einer Frequenz fn (oder
anderen geeigneten Frequenzband oder -bändern) zentriert ist. Durch
Anpassung der Größe der Streifenantenne
oder anderer Antennenstruktur, die von dem Resonanzelement 54-1B gebildet
wird, kann die Frequenz fn gesteuert werden,
so dass sie mit irgendeinem geeigneten Frequenzband von Interesse
(z. B. 2,4 GHz für
Bluetooth/WiFi, 2170 MHz für
UMTS oder 1550 MHz für GPS)
zusammenfällt.
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Ein
Graph, der die Drahtlosleistungsfähigkeit der Vorrichtung 10 bei
Verwendung von zwei Antennen zeigt (z. B. eine hybriden PIFA/Spaltantenne,
die aus dem Resonanzelement 54-1A und einem entsprechenden
Spalt gebildet wird, und einer Antenne, die aus dem Resonanzelement 54-2 gebildet
wird) ist in 11 gezeigt. In dem Beispiel
von 11 werden die PIFA Betriebseigenschaften der hybriden
PIFA/Spaltantenne verwendet, um die 850/900 MHz und die 1800/1900
MHz GSM Mobiltelefonbänder abzudecken,
die Spaltantennenarbeitseigenschaften der hybriden PIFA/Spaltantenne
werden verwendet, um zusätzlichen
Gewinn und Bandbreite in dem 1800/1900 MHz Bereich bereitzustellen
und die Antenne, die aus dem Resonanzelement 54-1B gebildet wird,
wird verwendet, um die Frequenzbänder,
die bei fn zentriert sind (zum Beispiel
2,4 GHz für
Bluetooth/WiFi, 2170 MHz für
UMTS und 1550 MHz für GPS)
abzudecken. Diese Anordnung stellt eine Abdeckung für vier Mobiltelefonbänder und
ein Datenband bereit.
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Wenn
es gewünscht
wird, kann die hybride PIFA/Spaltantenne, die aus dem Resonanzelement 54-1A und
dem Spalt 70 gebildet wird unter Verwendung eines einzigen
Koaxialkabels oder anderer ähnlicher Übertragungsleitung
gespeist werden. Eine beispielhafte Konfiguration, in welcher eine
einzelne Übertragungsleitung
verwendet wird, um gleichzeitig sowohl den PIFA Teil als auch den
Spaltteil der hybriden PIFA/Spaltantenne zu speisen und in welcher eine
Streifenantenne, die von einem Resonanzelement 54-1B gebildet
wird, verwendet wird, um zusätzlich
Frequenzabdeckung für
die Vorrichtung 10 bereitzustellen, wird in 12 gezeigt.
Die Masseplatte 54-2 kann aus Metall sein (zum Beispiel).
Die Kanten 96 der Masseplatte 54-2 können durch
Aufwärtsbiegen
des Metalls der Masseplatte 54-2 gebildet werden (zum Beispiel).
Die Kanten 96 können, bei
Einführung
in das Gehäuse 12 (3A)
innerhalb der Seitenwände
des Metallgehäuseteils 12-1 anliegen
und können
elektrischen Kontakt mit der Einfassung 14 herstellen.
Wenn es gewünscht
wird, kann die Masseplatte 54-2 mithilfe einer oder mehreren
Metallschichten in einer Leiterplatte, Metallfolie, Teilen des Gehäuses 12,
Teilen der Anzeige 16 oder anderen geeigneten leitenden
Strukturen gebildet werden.
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In
der Ausführungsform
von 12 hat das Resonanzelement 54-1B einen
L-förmigen leitenden Streifen,
der aus dem leitenden Ast 122 und dem leitenden Ast 120 gebildet
wird. Die Äste 120 und 122 können aus
Metall gebildet werden, das von einer dielektrischen Stützstruktur 102 gestützt wird.
In einer geeigneten Anordnung sind die Resonanzelementstrukturen
der 12 als Teil eines mit einem Muster versehenen
flexiblen Schaltkreises ausgebildet, der an der Stützstruktur 102 befestigt
ist (zum Beispiel mit einem Kleber).
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Das
Koaxialkabel 56B oder eine andere geeignete Übertragungsleitung
weist einen Masseleiter auf, der mit dem Masseanschluss 132 verbunden
ist und weist einen Signalleiter auf, der mit dem Signalanschluss 124 verbunden
ist. Jeder geeignete Mechanismus kann verwendet werden, um die Übertragungsleitung
an der Antenne zu befestigen. In dem Beispiel von 12 ist
der Außengeflechtsmasseleiter
des Koaxialkabels 56B mit dem Masseanschluss 132 mit
Hilfe der Metallspitze 130 verbunden. Die Metallspitze 130 kann
mit dem Gehäuseteil 12-1 kurzgeschlossen
werden (zum Beispiel mit Hilfe eines leitenden Klebers). Die Übertragungsleitungsverbindungsstruktur 126 kann
zum Beispiel ein Mini UFL Koaxialverbinder sein. Der Masseverbinder 126 kann mit
dem Anschluss 132 kurzgeschlossen sein und der Mittelleiter
des Verbinders 126 kann mit dem leitenden Pfad 124 kurzgeschlossen
sein. Beim Speisen der Antenne 54-1B kann der Anschluss 132 als Masseanschluss
der Antenne betrachtet werden und der Mittelleiter des Verbinders 126 und/oder
der leitende Pfad 124 können
als Signalanschluss der Antenne betrachtet werden. Der Ort entlang
der Ausdehnung 128, bei welcher der leitende Pfad 124 mit dem
leitenden Streifen 120 zusammentrifft, kann zur Impedanzanpassung
angepasst werden.
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Das
flache Antennenresonanzelement 54-1A der beispielhaften
hybriden PIFA/Spaltantenne der 12 kann
eine F-förmige
Struktur aufweisen mit ei nem kürzeren
Arm 98 und einem längeren Arm 100.
Die Länge
der Arme 98 und 100 und die Ausdehnungen der anderen
Strukturen wie dem Spalt 70 und der Masseplatte 54-2 kann
angepasst werden, um die Frequenzabdeckung und Antennenisolationseigenschaften
der Vorrichtung 10 abzustimmen. Zum Beispiel kann die Länge L der
Masseplatte 54-2 so konfiguriert werden, dass der PIFA
Teil der hybriden PIFA/Spaltantenne, die mit dem Resonanzelement 54-1A gebildet
wird, bei den 850/900 MHz GSM Bändern
eine Resonanz aufweist, und damit eine Abdeckung bei der Frequenz
f1 der 11 bereitstellt.
Die Länge
des Armes 100 kann so gewählt werden, dass er eine Resonanz
bei den 1800/1900 MHz Bändern
aufweist, und damit der PIFA/Spaltantenne hilft, eine Abdeckung
bei der Frequenz f2 der 11 bereitzustellen.
Der Umfang des Spaltes 70 kann so konfiguriert sein, dass
er eine Resonanz bei den 1800/1900 MHz Bändern aufweist, und damit die Resonanz
des Armes 100 verstärkt
und damit der PIFA/Spaltantenne weiter hilft, eine Abdeckung bei
der Frequenz f2 der 11 bereitzustellen
(d. h. durch Verbessern der Leistungsfähigkeit von der durchgehenden
Linie 63 zu der gestrichelten Linie 79 in dem Bereich
der Frequenz f2, wie in 6 gezeigt).
Wenn es gewünscht
wird, kann der Umfang des Spaltes 70 konfiguriert sein,
um außerhalb
der 1800/1900 MHz Bänder
eine Resonanz aufzuweisen (d. h. außerhalb des Bandes). Der Spalt 70 kann
auch ohne die PIFA Strukturen der 12 verwendet
werden (d. h. als reine Spaltantenne). In einer PIFA/Spaltkonfiguration kann
der Arm 98 als ein Isolationselement dienen, das die Interferenz
zwischen der hybriden PIFA/Spaltantenne verringert, die aus dem
Resonanzelement 54-1A und der L-förmigen Streifenantenne gebildet wird,
die von dem Resonanzelement 54-1B gebildet wird. Die Ausdehnungen
des Arms 98 können
dazu konfiguriert sein, ein Isolationsmaximum bei einer gewünschten
Frequenz einzuführen,
welches ohne den Arm nicht vorhanden ist. Es wird angenommen, dass das
Konfigurieren der Abmessungen des Arms 98 die Manipulation
der Ströme
erlaubt, die in die Masseplatte 54-2 von dem Resonanzelement 54-1A induziert
werden. Diese Manipulation kann die induzierten Ströme in der
Umgebung der Signal- und Massebereiche des Resonanzelementes 54-1B minimieren.
Die Minimierung dieser Ströme
wiederum kann die Signalkopplung zwischen den zwei Antennenspeisungen
reduzieren. In dieser Anordnung kann der Arm 98 dazu konfiguriert
sein, eine Resonanz bei einer Frequenz aufzuweisen, die die Ströme, die durch
Arm 100 an der Speisung der Antenne, die aus dem Resonanzelement 54-1B gebildet
wird (d. h. in der Nähe
der Pfade 122 und 124), minimiert.
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Zusätzlich kann
der Arm 98 als ein abstrahlender Arm für das Element 54-1A dienen.
Seine Resonanz kann sich zu der Bandbreite des Elements 54-1A addieren
und kann die Inbandeffizienz verbessern, selbst wenn seine Resonanz
sich von der, die durch den Spalt 70 und den Arm 100 definiert
wird, unterscheidet. Typischerweise würde eine Steigerung der Bandbreite
des Abstrahlelementes 51-1A, die seine Frequenzseparierung
von dem Element 51-1B verringert, nachteilig für die Isolierung
sein. Jedoch hebt die Extraisolierung, die durch den Arm 98 bereitgestellt
wird, diesen negativen Effekt auf und stellt darüber hinaus eine wesentliche
Verbesserung bereit, im Vergleich mit der Isolierung zwischen den Elementen 54-1A und 54-1B ohne
den Arm 98.
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Wie
in 12 gezeigt, können
die Arme 98 und 100 des Resonanzelementes 54-1A und
des Resonanzelementes 54-1B auf einer Stützstruktur 102 (manchmal
als Antennenkappe bezeichnet) angebracht werden. Die Stützstruktur 102 kann
aus Kunststoff (zum Beispiel ABS Kunststoff) oder einem anderen
geeigneten Dielektrikum gebildet werden. Die Oberflächen der
Struktur 102 können
flach oder gebogen sein. Die Resonanzelemente 54-1A und 54-1B können direkt
auf der Stützstruktur 102 ausgebildet
sein oder können
auf einer separaten Struktur ausgebildet sein, wie einem flexiblen
Schaltkreissubstrat, das an der Stützstruktur 102 befestigt
ist (als Beispiele).
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Die
Resonanzelemente 54-1A und 54-1B können durch
jede geeignete Antennenherstellungstechnik gebildet werden, wie
z. B. Metallstanzen, Schneiden, Ätzen
oder Fräsen
von leitenden Band- oder anderen flexiblen Strukturen, Ätzen von Metall, das
durch Sprühen
auf Plastik oder anderen geeigneten Substraten abgelagert wurde,
Drucken mit einem leitenden Brei (zum Beispiel durch Bildschirmdrucktechniken),
Metall-mit-Muster-versehen, wie zum Beispiel Kupfer, der einen Teil
eines flexiblen Schaltkreissubstrates darstellt, das an die Stützung 102 mit Kleber,
Schrauben oder anderen geeigneten Befestigungsmechanismen, etc.,
befestigt ist.
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Ein
leitender Pfad wie der leitende Streifen 104 kann verwendet
werden, um das Resonanzelement 54-1A elektrisch mit der
Masseplatte 54-2 an den Anschluss 106 zu verbinden.
Ein Schraube oder anderer Befestiger an dem Anschluss 106 kann
verwendet werden, um den Streifen 104 (und damit das Resonanzelement 54-1A)
elektrisch und mechanisch mit der Kante 96 der Masseplatte 54-2 (Einfassung 14)
zu verbinden. Die leitenden Strukturen wie der Streifen 104 und
andere solche Strukturen in der Antenne können auch elektrisch miteinander
mit Hilfe eines leitenden Klebers verbunden werden.
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Ein
Koaxialkabel wie das Kabel 56A oder andere Übertragungsleitung
können
mit der Hybrid PIFA/Spaltantenne verbunden werden, um Hochfrequenzsignale
zu übertragen
und zu empfangen. Das Koaxialkabel oder eine andere Übertragungsleitung können mit
den Strukturen der hybriden PIFA/Spaltantenne verbunden werden mit
Hilfe irgendeines geeigneten elektrischen und mechanischen Verbindungsmechanismus.
Wie in der beispielhaften Anordnung von 12 gezeigt,
kann der Mini UFL Koaxialverbinder 110 verwendet werden,
um das Koaxialkabel 56A oder andere Übertragungsleitungen mit dem
Antennenleiter 112 zu verbinden. Ein Mittelleiter des Koaxialkabels
oder einer anderen Übertragungsleitung
wird mit dem Mittelverbinder 108 des Verbinders 110 verbunden.
Ein Außengeflechtmasseleiter des
Koaxialkabels wird elektrisch mit der Masseplatte 54-2 über den
Verbinder 110 bei dem Punkt 115 verbunden (und,
kann wenn dies gewünscht
ist, mit der Masseplatte 54-2 an anderen Befestigungspunkten
aufwärts
des Verbinders 110 kurzgeschlossen werden). Eine Klammer
kann verwendet werden, um den Verbinder 110 an der Einfassung 14 bei
diesem Teil der Masseplatte zu erden.
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Der
Leiter 108 kann elektrisch mit dem Antennenleiter 112 verbunden
werden. Der Leiter 112 kann aus einem leitenden Element
wie einem Metallstreifen (zum Beispiel einer Kupferspur) gebildet
werden, das an einer seitlichen Oberfläche der Stützstruktur 102 ausgebildet
ist (zum Beispiel als Teil des flexiblen Schaltkreises, der die
Resonanzelemente 54-1A und 54-1B enthält). Der
Leiter 112 kann elektrisch direkt mit dem Resonanzelement 54-1A (zum Beispiel
am Abschnitt 116) verbunden werden oder kann elektrisch
mit dem Resonanzelement 54-1A durch den Abstimmkondensator 114 oder
andere geeignete elektrische Komponenten verbunden werden. Die Größe des Abstimmkondensators 114 kann gewählt werden,
um die Antenne 54 abzustimmen und um sicherzustellen, dass
die Antenne 54 die Frequenzbänder von Interesse für die Vorrichtung 10 abdeckt.
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Der
Spalt 70 kann unterhalb des Resonanzelementes 54-1A der 12 angeordnet
sein. Das Signal von dem Mittelleiter 108 kann an den Punkt 106 auf
der Masseplatte 54-2 in der Nähe des Spaltes 70 geleitet
werden mit Hilfe eines leitenden Pfades, der von dem Antennenleiter 112,
dem optionalen Kondensator 114 oder anderen Abstimmkomponenten,
dem Antennenleiter 117 und dem Antennenleiter 104 gebildet
wird.
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Die
Konfigurierung der 12 ermöglicht es, dass ein einzelnes
Koaxialkabel oder ein anderer Übertragungsleitungspfad
gleichzeitig sowohl den PIFA Teil als auch den Spaltteil der hybriden
PIFA/Spaltantenne speist.
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Der
Massepunkt 115 funktioniert als der Masseanschluss für den Spaltantennenteil
der hybriden PIFA/Spaltantenne, der durch den Spalt 70 in
der Masseplatte 54-2 gebildet wird. Der Punkt 106 dient als
Signalanschluss für
den Spaltantennenteil der hybriden PIFA/Spaltantenne. Signale werden über den Pfad,
der aus dem leitenden Pfad 112, dem Abstimmelement 114,
dem Pfad 117 und dem Pfad 104 gebildet wird, zu
dem Punkt 106 gespeist.
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Für den PIFA
Teil der hybriden PIFA/Spaltantenne dient der Punkt 115 als
Antennenmasse. Der Mittelleiter 108 und sein Befestigungspunkt
mit dem Leiter 112 dienen als der Signalanschluss für die PIFA.
Der Leiter 112 dient als Speiseleiter und speist Signale
von dem Signalanschluss 108 an das PIFA Resonanzelement 54-1A.
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Während des
Betriebes tragen sowohl der PIFA Teil und der Spaltantennenteil
der hybriden PIFA/Spaltantenne zu der Leistungsfähigkeit der hybriden PIFA/Spaltantenne
bei.
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Die
PIFA Funktionen der hybriden PIFA/Spaltantenne erhält man durch
Verwendung des Punktes 115 als PIFA Masseanschluss (wie
mit dem Anschluss 62 der 7), durch
Verwendung des Punktes 108, an welchem der Koaxialmittelleiter
mit der leitenden Struktur 112 verbunden ist, als den PIFA
Signalanschluss (wie mit dem Anschluss 60 der 7)
und durch Verwendung der leitenden Struktur 112 als dem
PIFA Speiseverbinder (wie mit dem Speiseverbinder 58 von 7).
Während
des Betriebes dient der Antennenleiter 112 dazu, Hochfrequenzsignale
von dem Anschluss 108 an das Resonanzelement 54-1A auf
dieselbe Weise zu leiten, wie der Leiter 58 Hochfrequenzsignale
von dem Anschluss 60 an das Resonanzelement 54-1A in 4 und 5 leitet,
wobei die leitende Leitung 104 dazu dient, dass Resonanzelement 54-1A an
der Masseplatte 54-2 abzuschließen, so wie mit dem Erdungsteil 61 der 4 und 5.
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Die
Spaltantennenfunktionen der hybriden PIFA/Spaltantenne werden mit
Hilfe des Massenpunktes 115 als Spaltantennenmasseanschluss
(wie mit dem Anschluss 86 der 8) erhalten,
mit Hilfe des leitenden Pfades als Leiter 82 der 8 oder Leiter 82-2 der 10,
der aus dem Antennenleiter 112, dem Abstimmelement 114,
dem Antennenleiter 117 und dem Antennenleiter 104 gebildet
wird, und mit Hilfe des Anschlusses 106 als Spaltantennensignalanschluss
(wie bei Anschluss 84 der 8).
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Die
beispielhafte Konfiguration der 10 zeigt,
wie der Spaltantennenmasseanschluss 92 und der PIFA Antennenmasseanschluss 88 an
separaten Orten auf der Masseplatte 54-2 ausgebildet sein
können.
In der Konfiguration der 12 kann
ein einzelnes Koaxialkabel verwendet werden sowohl den PIFA Teil
der Antenne als auch den Spaltanteil der hybriden PIFA Spaltantenne
zu speisen. Dies kommt daher, da der Anschluss 115 sowohl
als ein PIFA Masseanschluss für
den PIFA Teil der hybriden Antenne dient als auch als ein Spaltantennenmasseanschluss
für den
Spaltantennenteil der hybriden Antenne. Weil die Masseanschlüsse der
PIFA und der Spaltantennenteile der hybriden Antenne durch eine gemeinsame
Masseanschlussstruktur bereitgestellt werden und weil die leitenden
Pfade 112, 117 und 104 zur Verteilung
von Hochfrequenzsignalen zu und von dem Resonanzelement 54-1A und
der Masseplatte 54-2, wie für den PIFA und Spaltantennenbetriebe
benötigt,
dienen, kann eine einzelne Übertragungsleitung
(zum Beispiel der Koaxialleiter 56A) verwendet werden,
um Hochfrequenzsignale zu senden und zu empfangen, die mit Hilfe
sowohl der PIFA als auch den Spaltteilen der hybriden PIFA/Spaltantenne
gesendet und empfangen werden.
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Wenn
es gewünscht
wird, können
andere Antennenkonfigurationen verwendet werden, um die hybriden
PIFA/Spaltbetrieb zu unterstützen.
Zum Beispiel können
die Hochfrequenzabstimmfähigkeiten
des Abstimmkondensators 114 durch ein Netzwerk anderer
geeigneter Abstimmkomponenten bereitgestellt werden, wie einer oder
mehrerer Induktivitäten,
einem oder mehreren Widerständen,
direkt kurzschließenden
Metallstreifen/mehreren Streifen, Kondensatoren oder Kombinationen
solcher Komponenten. Ein oder mehrere Abstimmnetzwerke können auch
an verschiedenen Orten in der Antennenstruktur mit der hybriden
Antenne verbunden werden. Diese Konfigurierungen können mit
Einzelspeisungs- und Mehrfachspeisungsübertragungsleitungsanordnungen
verwendet werden.
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Weiterhin
kann der Ort des Signalanschlusses und des Masseanschlusses in der
hybriden PIFA/Spaltantenne sich von dem, der in 12 gezeigt ist,
unterscheiden. Zum Beispiel können
die Anschlüsse 115/108 und
der Anschluss 106 in Bezug auf die Orte, die in 12 gezeigt
sind, verschoben werden, vorausgesetzt, dass die verbindenden Leiter 112, 117 und 104 geeignet
angepasst werden.
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Der
PIFA Teil der hybriden PIFA/Spaltantenne kann mit Hilfe eines im
Wesentlichen F-förmigen leitenden
Elementes bereitgestellt werden, das eine oder mehrere Arme, wie
die Arme 98 und 100 der 12, aufweist
oder mit Hilfe anderer Anordnungen (zum Beispiel Arme, die gerade,
serpentinenförmig, gebogen
sind, 90° Biegungen,
180° Biegungen
haben, etc.). Die Streifenantenne, die mit dem Resonanzelement 54-1 gebildet
wird, kann auch von Leitern anderer Gestalt gebildet werden. Die
Verwendung von anderen Gestaltungen der Arme oder anderer Teile
der Resonanzelemente 54-1A und 54-1B hilft den
Antennenentwerfern, die Frequenzverhalten der Antenne 54 an
die gewünschten
Betriebsfrequenzen anzupassen und die Isolierung zu maximieren.
Die Größe dieser
Strukturen in den Resonanzelementen 54-1A und 54-1B kann
nach Bedarf angepasst werden (z. B. den Gewinn und/oder die Bandbreite
für ein
bestimmtes Betriebsband zu erhöhen oder
zu verringern, die Isolation bei einer bestimmten Frequenz zu verbessern,
etc.).
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Eine
perspektivische Explosionsansicht einer beispielhaften handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung 10, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wird in 13 gezeigt.
Wie in 13 gezeigt, kann die handgehaltene
elektronische Vorrichtung 10 eine leitende Einfassung,
wie die leitende Einfassung 14, zum Sichern der Anzeige 16 oder
anderer solcher flachen Komponenten an dem unteren Gehäuseteil 12 aufweisen.
Eine Dichtung, wie die Dichtung 150, kann zwischen der
Einfassung 14 und der freiliegenden Oberfläche der
Anzeige 16 eingelegt werden. Die Dichtung 150 kann
aus Silikon oder anderem weichen Kunststoff (zum Beispiel) gebildet
werden. Die Dichtung 150 kann jeden geeigneten Querschnitt haben.
Zum Beispiel kann die Dichtung 150 einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisen (d. h. die Dichtung 150 kann ein o-Ring sein).
Die Anzeige 16 kann ein oder mehrere Löcher oder ausgenommene Abschnitte
aufweisen. Zum Beispiel kann die Anzeige 16 ein Loch 152 aufweisen,
um den Knopf 19 in dem unteren Gehäuseteil 12 aufzunehmen.
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Wenn
es gewünscht
wird, kann die Anzeige 16 berührungsempfindlich sein. In
berührungsempfindlichen
Anordnungen kann die Anzeige 16 einen Berührungssensor,
wie den Berührungssensor 154 aufweisen,
der unterhalb des aktiven Teils des Anzeigenbildschirms 16 angebracht
ist. Das untere Gehäuse 12 kann
eine Ausnehmung 156 aufweisen, das die Anzeige und Berührungssensorkomponenten
aufnimmt, die der Anzeige 16 zugeordnet sind. Die Antennenstrukturen
können
hinter einer Kunststoffendkappe in dem Bereich 18 untergebracht
sein. Zusätzliche
Komponenten (zum Beispiel ein Lautsprecher, etc.) können in
dem Bereich 158 am entgegen gesetzten Ende der Vorrichtung 10 untergebracht
sein.
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Die
Einfassung 14 kann an dem Gehäuse 12 mit Hilfe irgendeiner
geeigneten Technik befestigt sein (zum Beispiel mit Klammern, mit
Schnappverschlüssen,
mit Klebern, mit Hilfe von Löttechniken, mit
Hilfe einer Kombination dieser Maßnahmen, etc.). Wie in 13 gezeigt,
kann die Einfassung 14 Abschnitte 160 aufweisen,
die sich nach unten erstrecken. Die Abschnitte 160 können die
Form von Zacken, Schienen oder anderen hervorstehenden Elementen
annehmen. Die Abschnitte 160 können so konfiguriert sein,
dass der äußere Umfang
der Abschnitte 160 mit dem inneren Umfang der Ausnehmung 156 zusammenpasst.
Die Abschnitte 160 können
Schraubenlöcher 162 aufweisen,
die mit entsprechenden Schraubenlöchern 164 in dem unteren Gehäuseteil 12 zusammenpassen.
Schrauben oder andere Befestiger können verwendet werden, um die Einfassung 14 an
dem unteren Gehäuseteil 156 zu befestigen.
Schrauben und andere leitende Befestigungsstrukturen (zum Beispiel
Lötbefestigung,
Drähte,
etc.) können
verwendet werden, um die Einfassung 14 elektrisch mit Masseelementen
in der Vorrichtung 10 zu verbinden. Für die Einfachheit des Zusammenbaus
können
die Abschnitte des unteren Gehäuses 12 (d.
h. die Abschnitte des unteren Gehäuses 12, die Schraubenlöcher enthalten,
wie dem Abschnitt 166) Zacken beinhalten, Schnappverschlüsse oder
andere Befestigungsstrukturen. Während
des Zusammenbaus kann der Abschnitt 166 an die Einfassung 14 mit
Hilfe von Schrauben befestigt werden. Nachdem der Abschnitt 166 und
die Einfassung 14 aneinander befestigt wurden, können die
Befestigungsstrukturen an dem Abschnitt 166 in passende Strukturen
des unteren Gehäuseteils 12 eingeführt werden,
um den Abschnitt 166, die Einfassung 14, die Dichtung 150 und
die Anzeige 16 an dem unteren Gehäuseteil 12 zu befestigen.
-
Wenn
Anordnungen des Typs, der in 13 gezeigt
ist, für
die handgehaltene elektronische Vorrichtung 10 verwendet
werden, können
die Antennenresonanzelemente der Vorrichtung 10 in einem Bereich 18 untergebracht
sein. Eine Schnittansicht einer beispielhaften handgehaltenen elektronischen Vorrichtung 10,
in welcher der Ort des Bereiches 18 mit Bezug auf die geerdeten
Komponenten der Vorrichtung 10 und der Einfassung 14 gezeigt
ist, wird in 14 dargestellt. Wie in 14 dargestellt,
kann die Einfassung 14 verwendet werden, um die Anzeige 16 an
das Gehäuse 12 zu
montieren. Die elektrischen Komponenten 168, wie Leiterplatten,
flexible Schaltkreise, integrierte Schaltungen, Batterien und andere
Vorrichtungen können
innerhalb des Abschnitts 170 der Vorrichtung 10 montiert
werden. Die leitenden Strukturen innerhalb des Abschnitts 170 können elektrisch
miteinander verbunden werden, so dass sie als Masse für die Antenne(n)
in der Vorrichtung 10 dienen. Die Einfassung 14 kann
ebenso elektrisch mit dem Abschnitt 170 verbunden werden
(z. B. durch Löten,
Metallschrauben, Metallclips, Presspassungskontakt zwischen nebeneinander
liegenden Metallteilen, Drähten,
etc.).
-
Als
ein Ergebnis dieser elektrischen Verbindungen können die Einfassung 14 und
der leitende Abschnitt 170 der Vorrichtung 10 wie
in 15 gezeigt, konfiguriert werden. Wie in 15 gezeigt, kann
der leitende Abschnitt 170 als Antennenmasseplatte für die Vorrichtung 10 dienen.
Der Abschnitt 172 der Einfassung 14 kann sich
von dem geerdeten Abschnitt 170 aus erstrecken, um eine Öffnung 174 zu
bilden. Die Öffnung 174 kann
eine oder mehrere Antennen aufnehmen, die Masseplattenöffnungen, wie
den Spalt 70, aufweisen.
-
In
einer geeigneten Konfigurierung können die Öffnungen 174 so in
der Größe angepasst
sein, dass sie direkt einen Masseplattenspalt oder ein Loch (zum
Beispiel den Spalt 70 der 12) bilden. In
diesem Typ an Anordnung stimmen die Abmessungen der Öffnung 174 mit
den Abmessungen der Öffnungen
des Spalts 70 überein.
Wenn es gewünscht
wird, kann die Öffnung 174 groß genug
sein, um eine ein wenig kleinere Spaltöffnung innerhalb ihres Randes
aufzunehmen. In dieser Art Anordnung kann die Öffnung des Spaltes 70 als
eine Öffnung
in einer Leiterplattenmasseplatte oder als eine Öffnung innerhalb anderer leitender
Strukturen ausgebildet sein. Der Spalt kann deshalb eine Öffnung bilden,
die eine Fläche
aufweist, die kleiner ist als die Öffnung 174, so dass
der Spalt 70 ganz in der Öffnung 174 enthalten
ist. In einer anderen möglichen
Anordnung überlappt
der Spalt 70 mit der Öffnung 174.
In dieser Art an Konfigurierung kann die effektive Fläche in der Öffnung des
Spaltes 70 in der Größe verringert
sein, so dass die resultierende Antennenöffnung auf die Überlappfläche zwischen
dem Spalt und der Öffnung 174 beschränkt ist.
-
16 zeigt
eine mögliche
Anordnung für die
Einfassung 14 bezogen auf einen Spalt 70 in der Antennenmasseplatte 54-2.
Die Anordnung der Einfassung 14 in 16 wird
durch eine gestrichelte Linie angezeigt. Wie in dem Beispiel der 16 angezeigt,
kann der Spalt 70 verwendet werden, um eine Spaltantenne
für die
handgehaltene elektronische Vorrichtung zu bilden. Die Spaltantenne
kann wie mit Bezug auf 8 beschrieben arbeiten. Die
Anordnung der leitenden Einfassung 14, die durch die gestrichelte
Linie in 16 angezeigt ist, nimmt die Spaltantenne
auf, weil der Spalt 70 innerhalb der Öffnung 174 (15)
gebildet wird, die durch die Einfassung 14 in dem Bereich 172 gebildet
wird.
-
Wie
in 17 gezeigt, kann die handgehaltene elektronische
Vorrichtung 10 eine hybride Antenne umfassen. Die hybride
Antenne kann von einer Spaltantenne und zusätzlichen Resonanzstrukturen, wie
z. B. PIFA Resonanzstrukturen, gebildet werden. In dem Beispiel
der 17 wird der Spalt 70 verwendet, um einen
Spaltteil der hybriden Antenne zu bilden und das PIFA Resonanzelement 176 bildet
einen PIFA Teil der hybriden Antenne. Eine mögliche Anordnung für die Einfassung 14,
die die hybride Antenne beherbergt, wird durch die gestrichelte
und gepunktete Linie 14 dargestellt. Der Spalt in der hybriden
Antenne der 17 kann für eine Im-Band-Resonanz (in-band
resonance) konfiguriert sein (zum Beispiel wie in Verbindung mit
dem Spalt 70 der 12 beschrieben)
oder kann für
Resonanz außerhalb
des Bandes (out-of-band resonance) konfiguriert sein (wobei in diesem
Fall der Spalt eine Resonanz in einem Teil des Frequenzspektrum
aufweist, der nicht für
das Antennensenden und -empfangen verwendet wird). Weiterhin, obwohl
der PIFA Teil 176 ein massives, oberhalb des Spaltes 70 angeordnetes Resonanzelement
enthaltend dargestellt ist, können ein
oder mehrere Resonanzelemente oberhalb des Spaltes 70 angeordnet
sein und diese Resonanzelemente können jede gewünschte Form
aufweisen (z. B. gerade oder mäanderförmige Arme,
massive Rechtecke, Rechtecke mit Spalten, etc.).
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Die
Einfassung 14 kann Spalte an verschiedenen Positionen entlang
der Oberfläche
der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung 10 beherbergen.
Zum Beispiel kann der Spalt 70 in der Mitte der Masseplatte 54-2,
wie in 18 gezeigt, angeordnet sein.
In dem Beispiel der 18 kann die Einfassung der handgehaltenen
elektronischen Vorrichtung wie mit der gestrichelten Linie 14 angedeutet,
angeordnet sein. An dieser Position kann die Einfassung 14 einen
zentral angeordneten Spalt, wie den Spalt 70, beherbergen.
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Eine
zentrale Anordnung kann auch in Hybridantennenanordnungen verwendet
werden. Wie in 19 gezeigt, kann der Spalt 70 und
das Resonanzelement 176 zum Beispiel an einer zentralen
Position innerhalb der Masseplatte 54-2 angeordnet sein. In
diesem Typ einer beispielhaften Konfiguration kann die Einfassung
der handgehaltenen elektronischen Vorrichtung wie durch die gestrichelte
und gepunktete Linie 14 angezeigt, angeordnet sein. Weil die
Einfassung 14 entlang des Umfangs der Masseplatte 54-2 angeordnet
ist, kann sich die Einfassung 14 um den Spalt 70 herum
ausdehnen, um die zentral angeordnete Antenne zu beherbergen.
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Am
Umfang angeordnete Einfassungen sind mit Spalten verschiedener Gestaltungen
kompatibel. Das Beispiel von 20 zeigt,
wie der Spalt 70 einem mäanderförmigen Pfad folgen kann. Dieser
Typ an Anordnung kann in Anwendungen verwendet werden, in welchen
ein relativ großer
innerer Umfang P für
eine Spaltantenne oder für
den Spaltteil einer hybriden Antenne gewünscht ist. Der mäanderförmige Pfad
erhöht
den inneren Umfang des Spaltes 70 während die Zunahme an Spaltfläche minimiert
wird. Die Einfassung 14 kann wie durch die gestrichelte und
gepunktete Linien 14 angezeigt, angeordnet sein, um den
Spalt 70 zu beherbergen und wenn gewünscht, können optional Resonanzelemente
oberhalb des Spaltes 70 bereitgestellt werden, um eine oder
mehrere Hybridantennen zu bilden.
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21 zeigt
eine andere beispielhafte Konfiguration. In der Anordnung, die in 21 gezeigt
ist, hat der Spalt 70 einen mäanderförmigen Umfang 178.
Die Länge
des Umfangs 178 ist länger
als die Länge
des Umfangs eines rechteckigen Spaltes mit einer vergleichbaren
Fläche.
Die Verwendung von einem mäanderförmigen Umfang
kann deshalb vorteilhaft sein, in welcher ein bestimmter Umfang
P gewünscht
ist, um die Betriebsfrequenz der Antenne abzustimmen, während die
Spaltfläche
minimiert wird. Spalten des in 21 gezeigten
Typs können
in einer Spaltantenne oder in hybriden Antennen (zum Beispiel hybride
PIFA/Spaltantennen mit im Band- oder außerhalb des Bandes-Spalten).
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Wenn
es gewünscht
wird, kann der Umfang des Spaltes 70 angepasst werden mit
Hilfe eines Hochfrequenzschalters. Echtzeitumfangslängenanpassungen
dieses Typs können
verwendet werden, um einen Spalt in einer Spaltantenne oder einer
Hybridantenne anzupassen. Durch Anpassen des Umfangs des Spaltes
wird die Frequenz bei welcher der Spalt eine Resonanz aufweist,
proportional angepasst.
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Eine
beispielhafte Ausführungsform
eines Spaltes mit einem anpassbaren Umfang wird in 22 gezeigt.
Die Einfassung 14 kann entlang des Pfades, der durch die
gestrichelte und gepunktete Linie 14 definiert ist, angeordnet
sein, um den Spalt 70 zu beherbergen. Obwohl der Spalt 70 mit
einer rechteckigen Gestalt in dem Beispiel der 22 dargestellt
ist, kann der Spalt 70 jede geeignete Gestalt aufweisen
(zum Beispiel kann ein mäanderförmiger Umfang
und/oder ein mäanderförmiger Pfad
verwendet werden).
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Wie
in 22 gezeigt, kann der Spalt 70 mit einem
Schalter 184 überbrückt werden.
Der Schalter 184 kann aus einer p-i-n Diode oder aus anderen
geeigneten steuerbaren hochfrequenzelektrischen Komponenten gebildet
werden. Der Zustand des Schalters 70 kann durch Steuersignale
gesteuert werden, welche von einer Steuerschaltung bereitgestellt
werden, die mit den Transceivern der handge haltenen elektronischen
Vorrichtung 10 zusammenhängen. Wenn der Schalter 184 geöffnet wird,
hat der Spalt 70 den Umfang P1.
Wenn der Schalter 184 geschlossen wird, wird der Punkt 180 mit
dem Punkt 182 durch den Schalter 184 kurzgeschlossen.
Dies reduziert effektiv den Umfang des Spaltes 70 auf P2. Die Umfangslänge ist ungefähr gleich
einer Wellenlänge
bei der Spitzenresonanzfrequenz des Spaltes. Weil P2 kleiner
als P1 ist, erhöht sich die Resonanzfrequenz
des Spaltes, wenn der Schalter 184 geschlossen wird. Beispielsweise
kann sich die Resonanzfrequenz des Spaltes 70 (und der
zugehörigen Antenne
oder Antennen der Vorrichtung 10) von fa nach
fb ändern,
wenn der Schalter 184 von der offenen in die geschlossene
Position bewegt wird, wie in 23 gezeigt.
Wenn der Schalter 184 offen ist, ist der Umfang des Spaltes 70 P1 und die Resonanzfrequenzspitze ist fa. Wenn der Schalter 184 geschlossen
ist, wird der Umfang des Spaltes 70 auf P2 reduziert,
so dass sich die Resonanzfrequenzspitze, die mit dem Spalt 70 zusammenhängt, auf
fb erhöht.
Die Abstimmfähigkeiten
des Spaltes 70 können
verwendet werden, um die Antenne(n) der Vorrichtung 10 abzustimmen
(zum Beispiel um die Antennen zwischen verschiedenen Kommunikationsbändern von Interesse
abzustimmen). Die Spaltabstimmungsanordnung dieses Typs kann verwendet
werden, um Spaltantennen oder Hybridantennen (beispielsweise) abzustimmen.
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Das
vorhergehende ist lediglich beispielhaft für die Prinzipien dieser Erfindung
und verschiedene Modifikationen können durch den Fachmann vorgenommen
werden, ohne von dem Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
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Zusammenfassung
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Eine
handgehaltene, elektronische Vorrichtung kann bereitgestellt werden,
die Drahtloskommunikationsschaltungen enthält. Die handgehaltene, elektronische
Vorrichtung kann ein Gehäuse
und eine Anzeige aufweisen. Die Anzeige kann an das Gehäuse mithilfe
einer leitenden Einfassung angebracht sein. Die handgehaltene, elektronische
Vorrichtung kann eine oder mehrere Antennen zur Unterstützung von
Drahtloskommunikation aufweisen. Eine Masseplatte in der handgehaltenen,
elektronischen Vorrichtung kann als Masse für eine oder mehrere der Antennen
dienen. Die Masseplatte und die Einfassung können eine Öffnung definieren. Eine rechteckige
Spaltantenne oder eine andere geeignete Spaltantenne kann von oder
mithilfe der Öffnung gebildet
werden. Ein oder mehrere Antennenresonanzelemente können über dem
Spalt angeordnet sein. Ein elektrischer Schalter, der den Spalt überbrückt, kann
verwendet werden, um den Umfang des Spaltes zu ändern, um die Kommunikationsbänder der
handgehaltenen, elektronischen Vorrichtung abzustimmen.