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Hintergrund
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Carbonfaser ist ein Material, das aus Fasern besteht, die sich hauptsächlich aus Kohlenstoffatomen zusammensetzen. Die Kohlenstoffatome sind in Kristallen gebunden, die parallel zu der Längsachse der Faser ausgerichtet sind. Die Kristallausrichtung verleiht der Faser ein hohes Steifigkeit/Volumen-Verhältnis. Mehrere tausend Carbonfasern werden zu einem Faden miteinander verdreht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
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1 ist eine tragbare Computervorrichtung mit einem Gewebegehäuse gemäß einer beispielhaften Implementierung;
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2a ist ein Gewebematerial gemäß einer beispielhaften Implementierung;
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2b ist ein unidirektionales Material gemäß einer beispielhaften Implementierung;
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2c ist ein unidirektionales Material gemäß einer beispielhaften Implementierung;
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3 ist ein Querschnitt von Materialschichten gemäß einer beispielhaften Implementierung; und
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4 ist ein Beispiel eines Strahlungsmusters einer Antenne gemäß einer beispielhaften Implementierung.
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Ausführliche Beschreibung
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Kohlenstoff ist ein Leiter. Ein Gehäuse für eine drahtlose Antenne, das einen Leiter einschließt, kann ein Signal von der Antenne reflektieren oder abschwächen. Dies kann die Reichweite des Signals signifikant reduzieren oder das Signal gänzlich daran hindern, durch das Gehäuse übertragen zu werden. Eine Signalsperrlitze aus Faser ist eine Litze, die ein drahtloses Signal stört, wie z. B. Carbonfasern. Eine Signaldurchlasslitze aus Faser ist eine Litze, die ein drahtloses Signal nicht stört, wie z. B. Glasfasern (Faserglas).
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Carbonfaser ist ein starkes, leichtgewichtiges Material, das zum Erzeugen von Gehäusen für tragbare elektronische Vorrichtungen, wie z. B. Computer oder Telefone, verwendet werden kann. Ein tragbarer Computer oder ein tragbares Telefon können eine Antenne zum Kommunizieren mit einem Access Point oder einer anderen Vorrichtung aufweisen. Eine elektronische Vorrichtung mit einer Antenne kann kein vollständig aus Carbonfaser gefertigtes Gehäuse aufweisen, weshalb ein Gehäuse aus Carbonfaser eine Öffnung aufweisen kann, durch die das Antennensignal durchgelassen wird. Die Öffnung kann mit Kunststoff oder einem anderen Material bedeckt sein, welches das Signal nicht sperrt.
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Carbonfasern können miteinander verwoben werden, um ein Material zu bilden, das eine relativ hohe Steifigkeit in mehrere Richtungen im Vergleich zu einer Gewebeglasfaser aufweist. Ein Gewebematerial, das sowohl Carbonfasern für die Steifigkeit als auch Glasfasern zum Durchlassen von drahtlosen Signalen einschließt, kann zum Bilden eines Gehäuses einer elektronischen Vorrichtung verwendet werden, das keine Öffnung in dem Gewebematerial für die Antennensignale hat. Außerdem können die Endlosfaserlitzen die Steifigkeit des Gehäuses erhöhen. Keine Öffnung in dem Gewebematerial bereitzustellen, die mit einem anderen Material, wie z. B. Kunststoff, gefüllt ist, macht eine Beschichtung, wie z. B. Lack, der auf das Gehäuse aufgetragen wird, um den Materialübergang zu verbergen, überflüssig. Keine Beschichtung auf der Außenseite des Gehäuses bereitzustellen kann das fortlaufende Muster des Gewebematerials an der Außenseite der elektronischen Vorrichtung sichtbar machen.
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Bei einer Ausführungsform kann eine Vorrichtung ein Gewebematerial mit Signalsperrlitzen und Signaldurchlasslitzen einschließen. Eine drahtlose Antenne kann sich innerhalb eines Anzeigegehäuses befinden. Das Gehäuse kann zumindest teilweise das Gewebematerial einschließen. Die Antenne kann seitlich mit den Signaldurchlasslitzen fluchtend sein und seitlich mit den Signalsperrlitzen nichtfluchtend sein. Seitlich kann an der Seite oder in Bezug auf die Seite bedeuten, sodass, von den Seiten des Gehäuses aus betrachtet, die Antenne mit den Signaldurchlasslitzen fluchtend und mit den Signalsperrlitzen nichtfluchtend ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Vorrichtung ein Gewebematerial mit Signalsperrlitzen und Signaldurchlasslitzen einschließen. Eine drahtlose Antenne kann mindestens teilweise von dem Gewebematerial umschlossen sein. Das Gewebematerial kann Signalsperrlitzen und Signaldurchlasslitzen einschließen, die auf solche Weise angeordnet sind, dass der Großteil der Strahlung der Antenne keine Störung durch die Signalsperrlitzen erfährt.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann eine elektronische Vorrichtung ein drahtloses Modul und eine mit dem drahtlosen Modul verbundene Antenne einschließen. Die elektronische Vorrichtung kann ein Gehäuse einschließen, das mindestens teilweise aus einem Gewebematerial hergestellt ist. Das Gehäuse kann einen ersten Bereich in mindestens einem Abschnitt des Strahlungsmusters des Antennensignals und einen zu dem ersten Bereich unterschiedlichen zweiten Bereich einschließen. Das Gewebematerial kann Signalsperrlitzen und Signaldurchlasslitzen einschließen. Der erste Bereich kann Signalsperrlitzen ausschließen, und der zweite Bereich kann die Signalsperrlitzen und die Signaldurchlasslitzen einschließen.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen ist 1 eine tragbare Computervorrichtung mit Gewebegehäuse gemäß einer beispielhaften Implementierung. Die tragbare Computervorrichtung 100 kann zum Beispiel jede Vorrichtung mit einem Gehäuse 130 und einer Antenne 125, wie z. B. ein Notebook-Computer, ein Tablet-Computer, ein Telefon oder eine andere tragbare Computervorrichtung, sein.
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Die tragbare Computervorrichtung 100 kann ein Gewebematerial 105, 110, 115, 120 einschließen. Das Gewebematerial 105, 110, 115, 120 kann Signalsperrlitzen und Signaldurchlasslitzen einschließen. Die Signalsperrlitzen können aus einem Leiter, wie z. B. Carbonfaser, hergestellt sein. Ein Gehäuse 130 aus einem Leiter kann ein Signal, das von einer Antenne 125 in dem Gehäuse 130 übertragen wird, zurück in das Gehäuse reflektieren. Ein Gehäuse 130 aus einem Leiter kann ein Signal, das von der Antenne empfangen werden soll, weg von der Antenne reflektieren. Einige Materialien können das Signal abschwächen, statt das Signal zu reflektieren.
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In einigen Implementierungen kann sich die drahtlose Antenne 125 innerhalb eines Anzeigegehäuses befinden, wie z. B. das Anzeigegehäuse eines Notebook-Computers oder Tablet-Computers. Das Anzeigegehäuse kann eine Anzeige, wie z. B. eine Flüssigkristallanzeige, organische Leuchtdiodenanzeige oder eine andere Anzeigetechnologie einschließen.
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Das Gehäuse 130 kann mindestens teilweise aus einem Gewebematerial 105, 110, 115, 120 hergestellt sein. Die Antenne 125 kann seitlich mit den Signaldurchlasslitzen 105 fluchtend sein. Das Gewebematerial kann Signaldurchlasslitzen aufweisen, die in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind. Der erste Bereich des Gewebematerials 105 schließt Signaldurchlasslitzen ein, aber keine Signalsperrlitzen. Die Antenne 125 kann seitlich mit den Signalsperrlitzen in einem zweiten Bereich des Gewebematerials 110, 115, 120 nichtfluchtend sein.
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Die Signalsperrlitzen des Gewebematerials können in unterschiedliche Richtungen in dem Gewebematerial ausgerichtet sein. Das Gewebematerial 110 kann sowohl Signalsperrlitzen als auch Signaldurchlasslitzen einschließen, die in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind, zum Beispiel können die Signaldurchlasslitzen senkrecht zu den Signalsperrlitzen sein. Das Gewebematerial 120 kann sowohl Signalsperrlitzen als auch Signaldurchlasslitzen einschließen, die in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind, zum Beispiel können die Signaldurchlasslitzen senkrecht zu den Signalsperrlitzen sein. Das Gewebematerial 115 kann Signalsperrlitzen, aber keine Signaldurchlasslitzen einschließen.
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Die Signalsperrlitzen können stärker und steifer sein als die Signaldurchlasslitzen. Je höher das Verhältnis von Signalsperrlitzen zu Signaldurchlasslitzen ist, desto höher ist die Steifigkeit des Gehäuses. Das Verwenden von mehr Signalsperrlitzen als Signaldurchlasslitzen kann die Steifigkeit des Gehäuses im Vergleich zu der Steifigkeit eines Gehäuses ohne Signalsperrlitzen erhöhen.
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Die Signalsperrlitzen können zum Beispiel Carbonfaserlitzen sein. Die Signaldurchlasslitzen können zum Beispiel Glasfasern sein. Die Carbonfaserlitzen können ein Elastizitätsmodul von 33 Millionen Pfund pro Quadratzoll (MSI) aufweisen, während eine S-Glasfaser ein Elastizitätsmodul von 12,5 aufweist. S-Glas kann Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Siliciumdioxid enthalten. Aluminium weist ein Elastizitätsmodul von 10 und Titan von 15 auf. Das Elastizitätsmodul kann als Indikator für die Steifigkeit eines Teils verwendet werden. Das Elastizitätsmodul ist die angewandte Zugspannung, basierend auf der Kraft und der Querschnittsfläche, geteilt durch die beobachtete Dehnung bei diesem Spannungswert. Dieser ist konstant, bevor das Material den Punkt erreicht, an dem eine permanente Verformung einsetzen wird. Dies wird als das Gefälle der Spannungs-Dehnungs-Kurve vor der Dehngrenze betrachtet.
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Das spezifische Elastizitätsmodul kann das Steifigkeit/Gewicht-Verhältnis eines gegebenen Materials sein, das durch Teilen des Elastizitätsmoduls durch seine spezifische Schwerkraft von 1,8 für Carbonfaser und 2,49 für S-Glasfaser bestimmt wird. Carbonfaser weist ein spezifisches Elastizitätsmodul von 18,3 auf, während S-Glasfaser ein spezifisches Elastizitätsmodul von 5 aufweist. Aluminium weist ein spezifisches Elastizitätsmodul von 3,7 und Titan von 3,25 auf. Carbonfaser kann ein steiferes Gehäuse und gleichzeitig einen leichteren Rahmen im Vergleich zu Materialien wie z. B. S-Glasfaser, Aluminium und Titan bereitstellen. Ein Gewebematerial, das die Steifigkeit und Gewichte von Carbonfaser und die Signaldurchlassfähigkeit von Glasfasern bereitstellt, wird zu einem Vorrichtungsgehäuse führen, das leichter und steifer ist als das Gehäuse, das ganz aus Glasfasern hergestellt ist, und ermöglicht drahtlosen Antennen weiterhin, durch das Gehäuse hindurch zu kommunizieren.
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Die tragbare Computervorrichtung kann ein drahtloses Modul, wie z. B. ein Wireless Local Area Network(WLAN)-Modul mit zum Beispiel Bluetooth und Wireless Fidelity (WIFI) einschließen, ein Wide Area Network-Modul mit zum Beispiel Global System for Mobile Communication (GSM), Code Division Multiple Access (CDMA) oder ein anderes drahtloses Modul, aufweisen. Die Antenne 125 kann mit dem drahtlosen Modul verbunden sein. Die Antenne 125 kann ein Strahlungsmuster aufweisen. Das Strahlungsmuster der Antenne kann seitlich mit dem ersten Bereich des Gewebematerials 105 fluchtend sein, das die Signaldurchlasslitzen einschließt.
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2a ist ein Gewebematerial 200 gemäß einer beispielhaften Implementierung. Das Gewebematerial weist vertikale Signaldurchlasslitzen 205 und horizontale Signaldurchlasslitzen 207 auf. Die Signaldurchlasslitzen 205 und 207 sind in weiß dargestellt, um diese von den Signalsperrlitzen in der Zeichnung zu unterscheiden, können jedoch jede beliebige Farbe und sogar die gleiche Farbe wie die Signalsperrlitzen aufweisen. Das Gewebematerial schließt vertikale Signalsperrlitzen 212 und horizontale Signalsperrlitzen 210 ein. Die Signalsperrlitzen sind in grau dargestellt, um diese von den Signaldurchlasslitzen in der Zeichnung zu unterscheiden.
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Der Bereich 225 des Gewebematerials schließt vertikale Signalsperrlitzen 212 ein. Der Bereich 225 überschneidet sich mit dem Bereich 215, der die horizontalen Signaldurchlasslitzen 207 einschließt, und mit dem Bereich 230, der die horizontalen Signalsperrlitzen 210 einschließt. Der Bereich 220, der die vertikalen Signaldurchlasslitzen 205 einschließt, überschneidet sich mit dem Bereich 215, der die horizontalen Signaldurchlasslitzen 207 einschließt, und mit dem Bereich 230, der die horizontalen Signalsperrlitzen 210 aufweist. Die Überschneidung von Bereich 220, der die vertikalen Signaldurchlasslitzen 205 einschließt, und Bereich 215, der die horizontalen Signaldurchlasslitzen einschließt, schafft einen Bereich, in dem keine Signalsperrlitzen vorhanden sind. Der Bereich ohne Signalsperrlitzen (Überschneidung von Bereich 220 und 215) kann mit einer Antenne fluchtend sein, sodass die Antenne Signale durch das Gewebematerial 200 senden und empfangen kann.
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2b ist ein unidirektionales Material gemäß einer beispielhaften Implementierung. Das unidirektionale Material schließt horizontale Signaldurchlasslitzen 207 und horizontale Signalsperrlitzen 210 ein. Das unidirektionale Material kann mit dem Gewebematerial geschichtet sein. Die horizontalen Signaldurchlasslitzen 207 des unidirektionalen Materials können mit dem Bereich 215 des Gewebematerials fluchtend sein, sodass jede Schicht das Signal von einer Antenne durchlässt.
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2c ist ein unidirektionales Material gemäß einer beispielhaften Implementierung. Das unidirektionale Material schließt vertikale Signaldurchlasslitzen 205 und vertikale Signalsperrlitzen 212 ein. Das unidirektionale Material kann mit dem Gewebematerial geschichtet sein. Die vertikalen Signaldurchlasslitzen 205 des unidirektionalen Materials können mit dem Bereich 220 des Gewebematerials fluchtend sein, sodass jede Schicht das Signal von einer Antenne durchlässt. Im Kontext der Beschreibung der Gewebe- und unidirektionalen Materialien werden die Begriffe vertikal und horizontal zur Vereinfachung der Beschreibung einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung der Litzen verwendet, sollen die Beschreibung aber nicht auf Richtungen in Bezug auf die Schwerkraft einschränken.
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3 ist ein Querschnitt von Materialschichten gemäß einer beispielhaften Implementierung. Der Querschnitt kann zum Beispiel der eines Anzeigegehäuses 325 einer Vorrichtung sein. Das Anzeigegehäuse kann eine Anzeige 330 aufweisen, die an einer vorderen Seite des Anzeigegehäuses 325 angeordnet ist und Gewebematerial, das auf einer Rückseite 335 des Gehäuses 325 angeordnet ist.
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Die Rückseite 335 des Gehäuses 325 kann mehrere Materialschichten einschließen. Zu Darstellungszwecken können die mehreren Schichten eine erste Schicht 305, eine zweite Schicht 310 und eine dritte Schicht 315 einschließen, können aber jede beliebige Anzahl von Schichten einschließen. Mindestens eine Schicht kann aus den Signalsperrlitzen und den Signaldurchlasslitzen hergestellt sein, die miteinander verwoben werden, um ein Gewebematerial zu bilden. Entsprechend kann die erste Schicht 305 ein Gewebematerial sein. Mehrere Schichten können aus einem Gewebematerial hergestellt sein.
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Einige Schichten können aus unidirektionalen Fasern, entweder Signaldurchlasslitzen und/oder Signalsperrlitzen, hergestellt sein. Die unidirektional angeordneten Fasern gehen alle in eine Richtung, anstelle aus Litzen in mehrere Richtungen gewoben zu sein. Zum Beispiel kann die zweite Schicht 310 eine unidirektional angeordnete Schicht aus Fasern sein. Die unidirektional angeordnete Schicht aus Fasern kann Signalsperrlitzen und Signaldurchlasslitzen einschließen. Mehrere Schichten können dem Gehäuse eine Steifigkeit verleihen, die eine einzelne Schicht nicht bereitstellen kann, wobei jedoch jede Schicht einen Bereich aufweisen muss, der den Durchlass des Signals ermöglicht.
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Die mehreren Schichten können durch ein Harz miteinander verbunden sein. Das Harz kann ein Epoxy, Kunststoff, Klebstoff oder anderes Material sein.
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4 ist ein Beispiel eines Strahlungsmusters einer Antenne gemäß einer beispielhaften Implementierung. Der Querschnitt kann zum Beispiel der eines Gehäuses 425 einer Vorrichtung sein. Das Gehäuse 425 kann ein Gewebematerial 405 und 410 einschließen, das Signalsperrlitzen und Signaldurchlasslitzen einschließt. Eine drahtlose Antenne kann mindestens teilweise von dem Gewebematerial 405 und 410 umschlossen sein. In dem dargestellten Beispiel schließt das Gewebematerial 410 Signalsperrlitzen ein, während das Gewebematerial 405 keine Signalsperrlitzen, aber Signaldurchlasslitzen einschließt.
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Eine Antenne 420 weist ein Strahlungsmuster 425 auf, wie z. B. das dargestellte Beispielhafte. Der Großteil eines Strahlungsmusters 425 der Antenne 420 schließt keinen Bereich des Gewebematerials mit Signalsperrlitzen ein, wie z. B. den Bereich 410. Vielmehr durchläuft der Großteil des Strahlungsmusters 425 der Antenne 420 das Gewebematerial ohne Signalsperrlitzen, wie z. B. 405. Dies ermöglicht der Vorrichtung, wie z. B. einer tragbaren Computervorrichtung, ein Gehäuse mit erhöhter Steifigkeit im Vergleich zu einem Gehäuse, das ohne Signalsperrlitzen hergestellt ist, aufzuweisen. Die tragbare Computervorrichtung kann ein Laptop, ein Tablet oder ein Telefon sein.
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In der vorstehenden Beschreibung werden zahlreiche Details zum Verständnis der vorliegenden Erfindung angegeben. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass die vorliegende Erfindung ohne diese Details ausgeführt werden kann. Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine beschränkte Anzahl von Ausführungsformen offenbart worden ist, wird der Fachmann zahlreiche Modifikationen und Variationen davon zu schätzen wissen. Die angehängten Ansprüche sollen solche Modifikationen und Variationen abdecken, die unter den wahren Geist und den Umfang der Erfindung fallen.
