DE112020000980T5

DE112020000980T5 - Elektronische vorrichtungen mit sondengespeisten dielektrischen resonatorantennen

Info

Publication number: DE112020000980T5
Application number: DE112020000980.7T
Authority: DE
Inventors: Bilgehan Avser; Hansh Rajagopalan; Simone Paulotto; Jennifer M. Edwards; Mauia Pascolini
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2021-11-18
Also published as: JP7162403B2; JP2022521995A; US20210091472A1; CN114628886A; CN111628275A; US20200280131A1; WO2020176167A1; US20230327339A1; KR102576115B1; CN111628275B; US10886617B2; KR20210119490A; KR20230132879A; US11735821B2

Abstract

Eine elektronische Vorrichtung kann mit einem phasengesteuerten Antennen-Array und einer Anzeigedeckschicht bereitgestellt werden. Das phasengesteuerte Antennen-Array kann eine sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne einschließen. Die Antenne kann ein dielektrisches Resonanzelement einschließen, das auf einer flexiblen gedruckten Schaltung montiert ist. Eine Zuleitungssonde kann aus einem Patch aus Leiterbahnen an einer Seitenwand des Resonanzelements gebildet werden. Die Zuleitungssonde kann Resonanzmoden des Resonanzelements anregen. Das Resonanzelement kann entsprechende Hochfrequenzsignale durch die Anzeigedeckschicht übertragen. Eine zusätzliche Zuleitungssonde kann an einer orthogonalen Seitenwand des Resonanzelements angebracht werden, um zusätzliche Polarisationen abzudecken. Sondengespeiste dielektrische Resonatorantennen zur Abdeckung verschiedener Polarisationen und Frequenzen können über das phasengesteuerte Antennen-Array verschachtelt werden.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 16/289.459 , eingereicht am Donnerstag, 28. Februar 2019, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen wird.
STAND DER TECHNIK
Dies betrifft allgemein elektronische Vorrichtungen und genauer elektronische Vorrichtungen mit Drahtlos-Schaltung.
Elektronische Vorrichtungen schließen oftmals Schaltungen für drahtlose Kommunikation ein. Zum Beispiel enthalten Mobiltelefone, Computer und andere Vorrichtungen oftmals Antennen und drahtlose Transceiver zum Unterstützen drahtloser Kommunikation.
Es kann wünschenswert sein, drahtlose Kommunikation in Frequenzbändern von Millimeter- und Zentimeterwellen zu unterstützen. Millimeterwellen-Kommunikation, die manchmal als extreme Hochfrequenzkommunikation (EHF-Kommunikation) bezeichnet wird, und Zentimeterwellen-Kommunikation umfassen Kommunikation in Frequenzen von etwa 10 bis 300 GHz. Der Betrieb auf diesen Frequenzen kann hohe Bandbreiten unterstützen, aber kann auch zu erheblichen Herausforderungen führen. Zum Beispiel können Hochfrequenzkommunikationen in Millimeter- und Zentimeterwellen-Kommunikationsbändern durch wesentliche Dämpfung und/oder Verzerrung während der Signalausbreitung durch verschiedene Medien gekennzeichnet sein. Außerdem kann das Vorhandensein leitfähiger elektronischer Vorrichtungskomponenten es erschweren, Schaltungen zum Handhaben von Millimeter- und Zentimeterwellenkommunikation in die elektronische Vorrichtung zu integrieren.
Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu sein, elektronische Vorrichtungen mit verbesserter Drahtlos-Schaltung, wie etwa eine Drahtlos-Schaltung, die Millimeter- und Zentimeterwellen-Kommunikationen unterstützt, bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG
Eine elektronische Vorrichtung kann mit einem Gehäuse, einer Anzeige und drahtloser Schaltung bereitgestellt sein. Das Gehäuse kann periphere leitfähige Gehäusestrukturen einschließen, die um eine Peripherie der Vorrichtung verlaufen. Die Anzeige kann eine Anzeigedeckschicht einschließen, die an den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen montiert ist. Die Drahtlos-Schaltung kann ein phasengesteuertes Antennen-Array einschließen, das Hochfrequenzsignale in einem oder mehreren Frequenzbändern zwischen 10 GHz und 300 GHz überträgt. Das phasengesteuerte Antennen-Array kann die Hochfrequenzsignale durch die Anzeigedeckschicht oder andere dielektrische Deckschichten in der Vorrichtung übertragen.
Das phasengesteuerte Antennen-Array kann sondengespeiste dielektrische Resonatorantennen einschließen. Jede sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne kann ein dielektrisches Resonanzelement einschließen, das aus einer Säule aus einem Material mit relativ hoher Dielektrizitätskonstante gebildet ist, das in ein umgebendes dielektrisches Substrat eingebettet ist. Das dielektrische Resonanzelement kann auf einer flexiblen gedruckten Schaltung montiert sein. Eine Zuleitungssonde kann aus einem Patch von Leiterbahnen gebildet werden, die auf einer Seitenwand des dielektrischen Resonanzelements strukturiert sind. Die Zuleitungssonde kann mit einer Hochfrequenzübertragungsleitung auf der flexiblen gedruckten Schaltung gekoppelt sein. Die Zuleitungssonde kann elektromagnetische Resonanzmoden des dielektrischen Resonanzelements anregen. Bei Anregung kann das dielektrische Resonanzelement Hochfrequenzsignale durch die Anzeigedeckschicht abstrahlen. Das dielektrische Resonanzelement kann eine relativ kleine seitliche Grundfläche aufweisen. Dadurch können die dielektrischen Resonanzelemente des phasengesteuerten Antennen-Arrays in einem relativ engen Raum zwischen einem Anzeigemodul für die Anzeige und den peripheren leitenden Gehäusestrukturen angebracht werden.
Falls gewünscht, kann eine zusätzliche Zuleitungssonde an einer orthogonalen Seitenwand des dielektrischen Resonanzelements angebracht werden. Jede Zuleitungssonde kann Hochfrequenzsignale mit einer anderen linearen Polarisation übertragen. Die flexible gedruckte Schaltung kann Masseleiterbahnen einschließen. Falls gewünscht, können die Masseleiterbahnen einen Schlitz bilden, der das dielektrische Resonanzelement überlappt. Die Breite des Schlitzes, die Abmessungen der Zuleitungssonden und/oder der Übertragungsleitungsstutzen können verwendet werden, um die Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitungen an die Impedanz des dielektrischen Resonanzelements anzupassen.
Das phasengesteuerte Antennen-Array kann einen ersten und einen zweiten Satz von sondengespeisten dielektrischen Resonatorantennen einschließen. Jede Antenne im ersten Satz kann ein dielektrisches Resonanzelement und eine erste und eine zweite Zuleitungssonde zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen in einem ersten Frequenzband mit orthogonalen linearen Polarisationen einschließen. Jede Antenne im zweiten Satz kann ein dielektrisches Resonanzelement und eine erste und eine zweite Zuleitungssonde zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen in einem zweiten Frequenzband mit orthogonalen Polarisationen einschließen. Da sondengespeiste dielektrische Resonatorantennen einen kleineren lateralen Bereich einnehmen als andere Antennentypen wie Patch-Antennen oder Schlitzantennen, können die sondengespeisten dielektrischen Resonatorantennen aus dem ersten und zweiten Satz in einem verschachtelten Muster über das phasengesteuerte Antennen-Array angeordnet werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden Schaltung in einer elektronischen Vorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden Drahtlos-Schaltung gemäß einigen Ausführungsformen.
4 ist ein Diagramm eines veranschaulichenden phasengesteuerten Antennen-Arrays, das unter Verwendung einer Steuerschaltung eingestellt werden kann, um ein Bündel von Signalen gemäß einigen Ausführungsformen zu leiten.
5 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit phasengesteuerten Antennen-Arrays zur Strahlung durch verschiedene Seiten der Vorrichtung, gemäß einigen Ausführungsformen.
6 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden sondengespeisten dielektrischen Resonatorantenne, die gemäß einigen Ausführungsformen in einer elektronischen Vorrichtung montiert ist.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden sondengespeisten dielektrischen Resonatorantenne zum Abdecken mehrerer Polarisationen, gemäß einigen Ausführungsformen.
8 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden sondengespeisten dielektrischen Resonatorantenne, die eine Öffnung in Masseleiterbahnen überlappt, gemäß einigen Ausführungsformen.
9 ist eine Draufsicht einer veranschaulichenden sondengespeisten dielektrischen Resonatorantenne, die eine Öffnung in Masseleiterbahnen überlappt, gemäß einigen Ausführungsformen.
10 ist eine Draufsicht auf ein veranschaulichendes phasengesteuertes Antennen-Array mit verschachtelten, sondengespeisten dielektrischen Resonatorantennen zur Behandlung gleicher Frequenzen und unterschiedlicher Polarisationen gemäß einigen Ausführungsformen.
11 ist eine Draufsicht auf ein veranschaulichendes phasengesteuertes Antennen-Array mit ineinander verschachtelten, sondengespeisten dielektrischen Resonatorantennen zur Behandlung verschiedener Frequenzen und Polarisationen gemäß einigen Ausführungsformen.
12 ist eine Draufsicht auf ein veranschaulichendes phasengesteuertes Antennen-Array mit verschachtelten, doppelpolarisierten, sondengespeisten dielektrischen Resonatorantennen zur Behandlung verschiedener Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen.
13 ist eine Draufsicht auf eine veranschaulichende elektronische Vorrichtung mit sondengespeisten dielektrischen Resonatorantennen, die gemäß einigen Ausführungsformen auf eine Kerbe in peripheren leitenden Gehäusestrukturen ausgerichtet sind.
14 ist eine Draufsicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit sondengespeisten dielektrischen Resonatorantennen, die mit einer Kerbe in einem Anzeigemodul ausgerichtet sind, gemäß einigen Ausführungsformen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise eine elektronische Vorrichtung 10 von FIG., 1 kann eine Drahtlos-Schaltung enthalten. Die drahtlosen Schaltungen können eine oder mehr Antennen einschließen. Die Antennen können phasengesteuerte Antennen-Arrays einschließen, die zur Durchführung von drahtlosen Kommunikationen unter Verwendung von Millimeter- und Zentimeterwellensignalen verwendet werden. Millimeterwellensignale, die manchmal als extreme Hochfrequenzsignale (EHF-Signale) bezeichnet werden, breiten sich bei Frequenzen über 30 GHz (z. B. bei 60 GHz oder anderen Frequenzen zwischen etwa 30 GHz und 300 GHz) aus. Zentimeterwellensignale breiten sich bei Frequenzen zwischen etwa 10 GHz und 30 GHz aus. Falls gewünscht, kann die Vorrichtung 10 auch Antennen zur Verarbeitung von Satellitensignalen für Navigationssysteme, Mobiltelefonsignalen, lokalen drahtlosen Netzwerksignalen, Nahfeldkommunikationen, lichtbasierter drahtloser Kommunikationen oder anderen drahtlosen Kommunikationen beinhalten.
Bei der elektronischen Vorrichtung 10 kann es sich um eine tragbare elektronische Vorrichtung oder eine andere geeignete elektronische Vorrichtung handeln. Zum Beispiel kann es sich bei der elektronischen Vorrichtung 10 um einen Laptop-Computer, einen Tablet-Computer, eine etwas kleinere Vorrichtung wie beispielsweise eine Armbanduhrvorrichtung, eine Schmuckanhängervorrichtung, eine Kopfhörervorrichtung, eine Hörelementvorrichtung oder eine andere am Körper tragbare Vorrichtung oder Miniaturvorrichtung, eine handgeführte Vorrichtung wie beispielsweise ein Mobiltelefon, eine Medienwiedergabevorrichtung oder eine andere kleine tragbare Vorrichtung handeln. Bei der Vorrichtung 10 kann es sich auch um eine Set-Top-Box, einen Desktop-Computer, eine Anzeige, in die ein Computer oder eine andere Verarbeitungsschaltung integriert wurde, eine Anzeige ohne einen integrierten Computer, einen drahtlosen Zugangspunkt, eine drahtlose Basisstation, eine in einen Kiosk, ein Gebäude oder ein Fahrzeug eingebundene elektronische Vorrichtung oder eine beliebige andere geeignete elektronische Ausrüstung handeln.
Die Vorrichtung 10 kann ein Gehäuse, wie beispielsweise ein Gehäuse 12, einschließen. Das Gehäuse 12, das manchmal als Umhüllung bezeichnet werden kann, kann aus Kunststoff, Glas, Keramik, Faserverbundwerkstoffen, Metall (z. B. Edelstahl, Aluminium usw.), anderen geeigneten Materialien oder einer Kombination dieser Materialien gebildet sein. In manchen Situationen können Teile des Gehäuses 12 aus dielektrischem oder anderem Material mit geringer Leitfähigkeit (z.B. Glas, Keramik, Plastik, Saphir) geformt sein. In anderen Situationen können das Gehäuse 12 oder mindestens manche der Strukturen, aus denen das Gehäuse 12 besteht, aus Metallelementen gebildet sein.
Die Vorrichtung 10 kann, falls gewünscht, eine Anzeige, wie beispielsweise eine Anzeige 14, aufweisen. Die Anzeige 14 kann an der Vorderseite von Vorrichtung 10 angebracht sein. Die Anzeige 14 kann ein Touchscreen mit kapazitiven Berührungselektroden oder berührungsunempfindlich sein. Die Rückseite des Gehäuses 12 (d.h. die der Vorderseite der Vorrichtung 10 gegenüberliegende Seite der Vorrichtung 10) kann eine im Wesentlichen flache Gehäusewand wie eine hintere Gehäusewand 12R (z.B. eine flache Gehäusewand) aufweisen. Die hintere Gehäusewand 12R kann Schlitze aufweisen, die vollständig durch die hintere Gehäusewand 12 hindurchgehen und somit Gehäusewandabschnitte voneinander trennen. Die hintere Gehäusewand 12R kann leitfähige Abschnitte und/oder dielektrische Abschnitte einschließen. Falls gewünscht, kann die hintere Gehäusewand 12R eine glatte Metallschicht einschließen, die durch eine dünne Schicht oder Beschichtung eines Dielektrikums abgedeckt ist, wie beispielsweise Glas, Kunststoff, Saphir oder Keramik. Das Gehäuse 12 kann auch flache Nuten aufweisen, die nicht vollständig durch das Gehäuse 12 hindurchgehen. Die Schlitze und Rillen können mit Kunststoff oder einem anderen Dielektrikum gefüllt sein. Falls gewünscht, können Abschnitte des Gehäuses 12, die voneinander getrennt worden sind (z. B. durch einen Durchgangsschlitz), über interne leitfähige Strukturen (z. B. Blech oder andere Metallteile, die den Schlitz überbrücken) verbunden sein.
Das Gehäuse 12 kann auch periphere Gehäusestrukturen wie beispielsweise die peripheren Strukturen 12W einschließen. Die leitfähigen Abschnitte der peripheren Strukturen 12W und die leitfähigen Abschnitte der hinteren Gehäusewand 12R können hierin manchmal kollektiv als leitfähige Strukturen des Gehäuses 12 bezeichnet werden. Die peripheren Strukturen 12W können um den Umfang der Vorrichtung 10 und der Anzeige 14 verlaufen. In Konfigurationen, in denen die Vorrichtung 10 und die Anzeige 14 eine rechteckige Form mit vier Ecken aufweist, können die peripheren Strukturen 12W unter Verwendung von peripheren Gehäusestrukturen implementiert sein, die eine rechteckige Ringform mit vier entsprechenden Ecken aufweisen und sich von der hinteren Gehäusewand 12R bis zur Vorderseite der Vorrichtung 10 erstrecken (als ein Beispiel). Die peripheren Strukturen 12W oder ein Teil der peripheren Strukturen 12W können, falls gewünscht, als eine Einfassung für die Anzeige 14 dienen (z. B. ein Ziersaum, der alle vier Seiten der Anzeige 14 umgibt und/oder dazu beiträgt, die Anzeige 14 an der Vorrichtung 10 zu halten). Die peripheren Strukturen 12W können, falls gewünscht, auch Seitenwandstrukturen für die Vorrichtung 10 bilden (indem z.B. ein Metallband mit vertikalen Seitenwänden, gebogenen Seitenwänden usw. gebildet wird).
Die peripheren Gehäusestrukturen 12W können aus einem leitfähigen Material wie beispielsweise Metall gebildet sein und können deshalb manchmal als periphere leitfähige Gehäusestrukturen, leitfähige Gehäusestrukturen, periphere Metallstrukturen, periphere leitfähige Seitenwände, leitfähige Gehäuseseitenwände, periphere leitfähige Gehäuseseitenwände, Seitenwände, Seitenwandstrukturen oder als ein peripheres leitfähiges Gehäuseelement (als Beispiele) bezeichnet werden. Die peripheren Gehäusestrukturen 12W können aus einem Metall, wie beispielsweise aus Edelstahl, Aluminium, oder aus anderen geeigneten Materialien gebildet sein. Eine, zwei oder mehr als zwei separate Strukturen können beim Bilden der peripheren Gehäusestrukturen 12W verwendet werden.
Es ist nicht notwendig, dass die peripheren Gehäusestrukturen 12W einen einheitlichen Querschnitt aufweisen. Zum Beispiel kann der obere Abschnitt der peripheren Gehäusestrukturen 12W, falls gewünscht, einen nach innen hervorstehenden Ansatz aufweisen, der dazu beiträgt, die Anzeige 14 in Position zu halten. Der untere Abschnitt der peripheren Gehäusestrukturen 12W kann auch einen vergrößerten Ansatz aufweisen (z. B. in der Ebene der rückwärtigen Oberfläche der Vorrichtung 10). Die peripheren Gehäusestrukturen 12W können im Wesentlichen gerade vertikale Seitenwände aufweisen, können Seitenwände aufweisen, die gebogen sind, oder können andere geeignete Formen aufweisen. In manchen Konfigurationen (z. B. wenn die peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W als eine Einfassung für die Anzeige 14 dienen) können die peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W um den Ansatz des Gehäuses 12 verlaufen (d. h. die peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W bedecken unter Umständen nur die Kante des Gehäuses 12, welche die Anzeige 14 umgibt, und nicht den Rest der Seitenwände des Gehäuses 12).
Die hintere Gehäusewand 12R kann in einer Ebene liegen, die parallel zur Anzeige 14 liegt. In Konfigurationen für die Vorrichtung 10, in denen einige oder alle hinteren Gehäusewände 12R aus Metall sind, kann es wünschenswert sein, Teile der peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W als integrale Abschnitte der Gehäusestrukturen auszubilden, welche die hintere Oberfläche des Gehäuses 12R bilden. Beispielsweise kann die hintere Gehäusewand 12R der Vorrichtung 10 eine glatte Metallstruktur einschließen und Abschnitte der peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W können als flache oder gekrümmte, vertikal verlaufende integrale Metallabschnitte 12 der glatten Metallstruktur gestaltet sein (z. B. können die Gehäusestrukturen 12R und 12W aus einem einzigen Stück Metall in einer einheitlichen Konfiguration geformt sein). Gehäusestrukturen wie diese können, falls gewünscht, aus einem Metallblock maschinell hergestellt werden und/oder können mehrere Metallstücke einschließen, die zusammengesetzt werden, um das Gehäuse 12 zu bilden. Die leitfähige hintere Gehäusewand 12R kann einen oder mehr, zwei oder mehr oder drei oder mehr Abschnitte aufweisen. Die peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W und/oder die leitfähigen Abschnitte der hinteren Gehäusewand 12R können eine oder mehrere Außenflächen der Vorrichtung 10 bilden (z. B. Oberflächen, die für einen Benutzer der Vorrichtung 10 sichtbar sind) und/oder unter Verwendung innerer Strukturen implementiert werden, die keine Außenoberflächen der Vorrichtung 10 bilden (z. B. leitfähige Gehäusestrukturen, die für einen Benutzer der Vorrichtung 10 nicht sichtbar sind, wie leitfähige Strukturen, die mit Schichten bedeckt sind, wie dünnen kosmetischen Schichten, Schutzbeschichtungen und/oder anderen Beschichtungen, die dielektrische Materialien wie Glas, Keramik, Plastik oder sonstige Strukturen einschließen, welche die Außenflächen der Vorrichtung 10 bilden und/oder dazu dienen, die peripheren leitfähigen Strukturen 12W und/oder die leitfähige hintere Gehäusewand 12R zu verbergen).
Die Anzeige 14 kann ein Pixelfeld aufweisen, das einen aktiven Bereich AA bildet, der Bilder für einen Benutzer der Vorrichtung 10 anzeigt. Beispielsweise kann der aktive Bereich AA ein Array von Anzeigepixeln einschließen. Das Pixelfeld kann aus einem Array von Anzeigepixeln aus den Komponenten der Flüssigkristallanzeige (LCD), einem Array von elektrophoretischen Pixeln, einem Array von Plasmaanzeigepixeln, einem Array von Anzeigepixeln organischer lichtemittierender Dioden oder anderen lichtemittierenden Dioden, einem Array von elektrobenetzenden Anzeigepixeln oder von Anzeigepixeln, die auf anderen Anzeigetechnologien beruhen, gebildet werden. Falls gewünscht, kann der aktive Bereich AA Berührungssensoren wie kapazitive Berührungssensorelektroden, Kraftsensoren oder andere Sensoren zum Sammeln einer Benutzereingabe einschließen.
Die Anzeige 14 kann einen inaktiven Grenzbereich aufweisen, der entlang einer oder mehrerer Kanten des aktiven Bereichs AA verläuft. Der inaktive Bereich IA der Anzeige 14 kann keine Bildanzeigepixel aufweisen und kann die Schaltung und andere interne Strukturen der Vorrichtung in dem Gehäuse 12 überlappen. Um diese Strukturen für einen Benutzer der Vorrichtung 10 zu verbergen, kann die Unterseite der Anzeigedeckschicht oder andere Schichten in der Anzeige 14, die den inaktiven Bereich IA überlappen, im inaktiven Bereich IA mit einer undurchsichtigen Maske beschichtet sein. Die undurchsichtige Maske kann jede geeignete Farbe aufweisen. Der inaktive Bereich IA kann einen ausgesparten Bereich, wie etwa eine Kerbe 8, einschließen, die sich in den aktiven Bereich AA erstreckt. Der aktive Bereich AA kann, zum Beispiel, durch den seitlichen Bereich eines Anzeigemoduls für die Anzeige 14 definiert sein (z. B. ein Anzeigemodul, das eine Pixelschaltung, Berührungssensorschaltung usw. einschließt). Das Anzeigemodul kann eine Kerbe oder Kerbe im oberen Bereich 20 der Vorrichtung 10 aufweisen, die frei von aktiver Anzeigeschaltung ist (d. h. was Kerbe 8 des inaktiven Bereichs IA bildet). Die Kerbe 8 kann ein im Wesentlichen rechteckiger Bereich sein, der auf drei Seiten durch den aktiven Bereich AA und auf einer vierten Seite von peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W umgeben (definiert) ist.
Anzeige 14 kann durch Verwendung einer Anzeigedeckschicht wie einer Schicht aus transparentem Glas, durchsichtigem Kunststoff, transparenter Keramik, Saphir oder anderem transparentem kristallinem Material oder (einer) anderen transparenten Schicht(en) geschützt sein. Die Anzeigedeckschicht kann ebenflächig sein, ein konvexes gekrümmtes Profil, flache und gekrümmte Abschnitte aufweisen, ein Layout haben, das eine flache Hauptfläche einschließt, die nach außen an einer oder mehreren Ecken mit einem Teil, das aus der Ebene der flachen Hauptfläche gebogen ist, umgeben ist, oder andere geeignete Formen aufweisen. Die Anzeigedeckschicht kann die gesamte Vorderseite der Vorrichtung 10 bedecken. In einer anderen geeigneten Anordnung kann die Anzeigedeckschicht im Wesentlichen die gesamte Vorderseite der Vorrichtung 10 oder nur einen Teil der Vorderseite der Vorrichtung 10 bedecken. Öffnungen können in der Anzeigedeckschicht ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Anzeigedeckschicht eine Öffnung aufweisen, um eine Taste einzugliedern. In der Anzeigedeckschicht kann auch eine Öffnung ausgebildet sein, um Anschlüsse wie etwa einen Lautsprecheranschluss 16 in Kerbe 8 oder einen Mikrofonanschluss aufzunehmen. Gehäuse 12 kann Öffnungen aufweisen, um Kommunikationsanschlüsse (z. B. einen Audiobuchsenanschluss, einen digitalen Datenport usw.) und/oder Audioanschlüsse für Audiokomponenten, wie beispielsweise einen Lautsprecher und/oder ein Mikrofon, zu bilden, falls gewünscht.
Anzeige 14 kann leitfähige Strukturen einschließen, wie eine Anordnung kapazitiver Elektroden für einen Berührungssensor, leitfähige Leitungen zum Adressieren von Pixeln, Treiberschaltungen usw. Gehäuse 12 kann interne leitfähige Strukturen einschließen, wie Metallrahmenelemente und ein flaches, leitfähiges Gehäuseelement (gelegentlich als Rückwand bezeichnet), das die Wände des Gehäuses 12 überspannt (d. h. eine im Wesentlichen rechteckige Platte aus einem oder mehreren Metallteilen, die zwischen gegenüberliegenden Seiten der peripheren leitfähigen Strukturen 12W angeschweißt oder anderweitig damit verbunden ist). Die Rückwand kann eine äußere Rückwand der Vorrichtung 10 bilden oder kann mit Schichten wie kosmetischen Schichten, Schutzbeschichtungen und/oder anderen Beschichtungen abgedeckt sein, die dielektrische Materialien wie Glas, Keramik, Kunststoff oder andere Strukturen beinhalten können, welche die Außenflächen der Vorrichtung 10 bilden und/oder dazu dienen, die Rückwand vor dem Anblick des Benutzers zu verbergen. Die Vorrichtung 10 kann auch leitfähige Strukturen, wie beispielsweise Leiterkarten, auf Leiterkarten montierte Komponenten und andere interne leitfähige Strukturen einschließen. Diese leitfähigen Strukturen, die bei der Bildung einer Massefläche in der Vorrichtung 10 verwendet werden können, können sich, zum Beispiel, unter den aktiven Bereich AA für Anzeige 14 erstrecken.
In den Bereichen 22 und 20 können Öffnungen innerhalb der leitfähigen Strukturen der Vorrichtung 10 vorhanden sein (z. B. zwischen den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W und gegenüberliegenden leitfähigen Massestrukturen, wie leitfähigen Abschnitten der hinteren Gehäusewand 12R, Leiterbahnen auf einer Leiterkarte, leitfähigen elektrischen Bauteilen in der Anzeige 14 usw.). Diese Öffnungen, die manchmal als Spalten bezeichnet werden können, können mit Luft, Kunststoff und/oder anderen Dielektrika gefüllt sein und können auf Wunsch für die Gestaltung von Resonanzelementen für Schlitzantennen für eine oder mehrere Antennen in der Vorrichtung 10 verwendet werden.
Leitfähige Gehäusestrukturen und andere leitfähige Strukturen in der Vorrichtung 10 können als eine Massefläche für die Antennen in der Vorrichtung 10 dienen. Die Öffnungen in den Bereichen 22 und 20 können als Schlitze in offenen oder geschlossenen Schlitzantennen dienen, können als ein mittlerer dielektrischer Bereich dienen, der von einem leitfähigen Pfad aus Materialien in einer Schleifenantenne umgeben ist, können als ein Raum dienen, der ein Antennenresonanzelement wie ein Streifenantennen-Resonanzelement oder ein Inverted-F-Antennen-Resonanzelement von der Massefläche trennt, können zur Leistung eines parasitären Antennen-Resonanzelements beitragen oder können anderweitig als Teil von Antennenstrukturen dienen, die in den Bereichen 22 und 20 vorhanden sind. Falls gewünscht, kann die Masseplatte unter dem aktiven Bereich AA der Anzeige 14 bzw. andere Metallstrukturen in der Vorrichtung 10 Abschnitte aufweisen, die sich in Teile der Enden der Vorrichtung 10 hinein erstrecken (z. B. kann sich die Masse in Richtung der mit Dielektrika gefüllten Öffnungen in den Bereichen 22 und 20 erstrecken), wodurch die Schlitze in den Bereichen 22 und 20 verschmälert werden.
Im Allgemeinen kann die Vorrichtung 10 eine beliebige geeignete Anzahl von Antennen einschließen (z. B. eine oder mehr, zwei oder mehr, drei oder mehr, vier oder mehr usw.). Die Antennen in der Vorrichtung 10 können sich an gegenüberliegenden ersten und zweiten Enden eines länglichen Vorrichtungsgehäuses (z. B. an den Enden der Bereiche 22 und 20 der Vorrichtung 10 von 1), entlang einer oder mehrerer Kanten eines Vorrichtungsgehäuses, in der Mitte eines Vorrichtungsgehäuses, an anderen geeigneten Stellen oder an einer oder mehreren dieser Stellen befinden. Die Anordnung von 1 ist lediglich veranschaulichend.
Abschnitte der peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W können mit peripheren Spaltstrukturen bereitgestellt werden. Zum Beispiel können periphere leitfähige Gehäusestrukturen 12W eine oder mehrere Spalten, wie die in 1 dargestellten Spalten 18, bereitstellen. Die Spalten in den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W können mit einem Dielektrikum, wie beispielsweise einem Polymer, Keramik, Glas, Luft, anderen dielektrischen Materialien oder Kombinationen dieser Materialien, gefüllt sein. Spalten 18 können die peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W in ein oder mehrere periphere leitfähige Segmente unterteilen. Die leitfähigen Segmente, die auf diese Weise ausgebildet sind, können, falls gewünscht, Teile von Antennen in der Vorrichtung 10 ausbilden. Andere dielektrische Öffnungen können in peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W ausgebildet sein (z. B. andere dielektrische Öffnungen als Spalten 18) und können als dielektrische Antennenfenster für Antennen dienen, die im Inneren der Vorrichtung 10 montiert sind. Antennen innerhalb der Vorrichtung 10 können mit den dielektrischen Antennenfenstern ausgerichtet sein, um Hochfrequenzsignale durch periphere leitfähige Gehäusestrukturen 12W zu übertragen. Antennen innerhalb der Vorrichtung 10 können auch mit dem inaktiven Bereich IA der Anzeige 14 ausgerichtet sein, um Hochfrequenzsignale durch die Anzeige 14 zu übertragen.
Um einem Endbenutzer der Vorrichtung 10 eine möglichst große Anzeige bereitzustellen (z. B. um eine Fläche der Vorrichtung zum Anzeigen von Medien, laufenden Anwendungen usw. zu maximieren), kann es wünschenswert sein, die Fläche an der Vorderseite der Vorrichtung 10 zu vergrößern, die von der aktiven Fläche AA der Anzeige 14 abgedeckt wird. Das Vergrößern des aktiven Bereichs AA kann die Größe des inaktiven Bereichs IA in der Vorrichtung 10 reduzieren. Dies kann den Bereich hinter der Anzeige 14 verringern, der für Antennen in der Vorrichtung 10 verfügbar ist. Zum Beispiel kann der aktive Bereich AA der Anzeige 14 leitfähige Strukturen einschließen, die dazu dienen, Hochfrequenzsignale, die von Antennen verarbeitet werden, die hinter dem aktiven Bereich AA angebracht sind, davon abzuhalten, durch die Vorderseite der Vorrichtung 10 zu strahlen. Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu sein, Antennen bereitzustellen, die wenig Platz in der Vorrichtung 10 besetzen (z. B. um einen möglichst großen aktiven Anzeigebereich AA zu ermöglichen), und dennoch den Antennen zu ermöglichen, mit kabellosen Geräten außerhalb der Vorrichtung 10 mit einem zufriedenstellenden Wirkungsgrad der Bandbreite zu kommunizieren.
In einem typischen Szenario kann die Vorrichtung 10 eine oder mehrere obere Antennen sowie eine oder mehrere untere Antennen aufweisen (als Beispiel). Eine obere Antenne kann, zum Beispiel, am oberen Ende der Vorrichtung 10 in Bereich 20 ausgebildet sein. Eine untere Antenne kann, zum Beispiel, am unteren Ende der Vorrichtung 10 in Bereich 22 ausgebildet sein. Falls gewünscht, können zusätzliche Antennen entlang der Kanten des Gehäuses 12 ausgebildet werden, die sich zwischen den Bereichen 20 und 22 erstrecken. Die Antennen können separat verwendet werden, um identische Kommunikationsbänder, sich überlappende Kommunikationsbänder oder separate Kommunikationsbänder abzudecken. Die Antennen können verwendet werden, um ein Antennendiversitätsschema oder ein Antennenschema mit mehreren Ein- und Ausgängen (multiple-input-multiple-output (MIMO)) zu implementieren. Andere Antennen zum Abdecken beliebiger anderer gewünschter Frequenzen können auch an beliebigen Stellen im Inneren der Vorrichtung 10 angebracht sein. Das Beispiel von 1 dient lediglich der Veranschaulichung. Falls gewünscht, kann das Gehäuse 12 andere Formen aufweisen (z. B. eine quadratische Form, zylindrische Form, kugelförmige Form, Kombinationen davon und/oder unterschiedliche Formen usw.).
Ein schematisches Diagramm, das veranschaulichende Komponenten zeigt, die in der Vorrichtung 10 verwendet werden können, ist in 2 gezeigt. Entsprechend der Darstellung in 2 kann die Vorrichtung 10 eine Steuerschaltung 28 einschließen. Die Steuerschaltung 28 kann einen Speicher wie eine Speicherschaltung 30 einschließen. Die Speicherschaltung 30 kann einen Festplattenlaufwerkspeicher, einen nichtflüchtigen Speicher (z. B. einen Flash-Speicher oder einen anderen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher, der dazu konfiguriert ist, ein Solid-State-Laufwerk zu bilden), einen flüchtigen Speicher (z. B. einen statischen oder dynamischen Direktzugriffsspeicher) usw. einschließen. Die Steuerschaltung 28 kann eine Verarbeitungsschaltung, wie etwa die Verarbeitungsschaltung 32, einschließen. Verarbeitungsschaltung 32 kann verwendet werden, um den Betrieb der Vorrichtung 10 zu steuern. Verarbeitungsschaltung 32 kann einen oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren, Hostprozessoren, integrierte Basisbandprozessorschaltungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, Zentraleinheiten (CPUs) usw. einschließen. Die Steuerschaltung 28 kann konfiguriert sein, um Abläufe in der Vorrichtung 10 unter Verwendung von Hardware (z. B. dedizierter Hardware oder Schaltung), Firmware und/oder Software auszuführen. Ein Softwarecode zum Durchführen von Vorgängen in der Vorrichtung 10 kann auf der Speicherschaltung 30 gespeichert sein (z. B. kann die Speicherschaltung 30 nichtflüchtige (greifbare) computerlesbare Speichermedien, die den Softwarecode speichern, einschließen). Der Softwarecode kann manchmal als Programmanweisungen, Software, Daten, Anweisungen oder Code bezeichnet werden. Ein auf der Speicherschaltung 30 gespeicherter Softwarecode kann durch die Verarbeitungsschaltung 32 ausgeführt werden.
Die Steuerschaltung 28 kann verwendet werden, um an der Vorrichtung 10 eine Software wie etwa Internet-Browsing-Anwendungen, VOIP-Telefonanrufanwendungen (Voice Over Internet Protocol, VOIP), E-Mail-Anwendungen, Medienwiedergabeanwendungen, Betriebssystemfunktionen usw. auszuführen. Zur Unterstützung von Interaktionen mit externer Ausrüstung kann die Steuerschaltung 28 zum Implementieren von Kommunikationsprotokollen verwendet werden. Kommunikationsprotokolle, die unter Verwendung der Steuerschaltung 28 implementiert werden können, schließen Internetprotokolle, drahtlose lokale Netzwerkprotokolle (z. B. IEEE 802.11-Protokolle - manchmal als WiFi® bezeichnet), Protokolle für andere drahtlose Kurzstrecken-Kommunikationsverbindungen, wie etwa das Bluetooth®-Protokoll oder andere WPAN-Protokolle, IEEE 802.11ad-Protokolle, Mobiltelefonprotokolle, MIMO-Protokolle, Antennendiversitätsprotokolle, Satellitennavigationssystemprotokolle, antennenbasierte räumliche Entfernungsmessungsprotokolle (z. B. Funkerfassungs- und Entfernungsmessungsmessungsprotokolle (RADAR-Protokolle) oder andere gewünschte Entfernungsmessungsmessungsprotokolle für Signale, die bei Millimeter- und Zentimeter-Wellenfrequenzen übertragen werden) usw. ein. Jedes Kommunikationsprotokoll kann einer entsprechenden Funkzugangstechnologie (Radio Access Technology, RAT) zugeordnet sein, welche die bei der Implementierung des Protokolls verwendete physikalische Verbindungsmethode spezifiziert.
Die Vorrichtung 10 kann eine Eingabe-Ausgabe-Schaltung 24 einschließen. Eingabe-Ausgabe-Schaltung 24 kann Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 26 einschließen. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 26 können verwendet werden, um zu ermöglichen, dass Daten an die Vorrichtung 10 übermittelt werden und dass Daten von der Vorrichtung 10 an externe Vorrichtungen bereitgestellt werden. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 26 können Benutzerschnittstellenvorrichtungen, Datenanschlussvorrichtungen, Sensoren und andere Eingabe-Ausgabe-Komponenten einschließen. Zum Beispiel können Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen Touchscreens, Anzeigen ohne Berührungssensorfähigkeiten, Schaltflächen, Joysticks, Scroll-Räder, Touchpads, Tastenfelder, Tastaturen, Mikrofone, Kameras, Lautsprecher, Statusanzeigen, Lichtquellen, Audiobuchsen und andere Audioanschlusskomponenten, digitale Datenanschlussvorrichtungen, Lichtsensoren, Gyroskope, Beschleunigungsmesser oder andere Komponenten, die Bewegungen und die Ausrichtung der Vorrichtung in Bezug zur Erde erfassen können, Kapazitätssensoren, Näherungssensoren (z. B. einen kapazitiven Näherungssensor und/oder einen Infrarotnäherungssensor), Magnetsensoren und andere Sensoren und Eingabe-Ausgabe-Komponenten einschließen.
Die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 24 kann eine Drahtlos-Schaltung, wie etwa die Drahtlos-Schaltung 34, zur drahtlosen Übertragung von Hochfrequenzsignalen, einschließen. Während die Steuerschaltung 28 in dem Beispiel von 2 der Übersichtlichkeit halber getrennt von der Drahtlos-Schaltung 34 gezeigt ist, kann die Drahtlos-Schaltung 34 eine Verarbeitungsschaltung, die Teil der Verarbeitungsschaltung 32 bildet, und/oder eine Speicherschaltung, die Teil der Speicherschaltung 30 der Steuerschaltung 28 bildet (z. B. können Abschnitte der Steuerschaltung 28 auf der Drahtlos-Schaltung 34 implementiert sein) einschließen. Als ein Beispiel kann die Steuerschaltung 28 eine Basisbandprozessorschaltung oder andere Steuerkomponenten einschließen, die einen Teil der Drahtlos-Schaltung 34 bilden.
Die Drahtlos-Schaltung 34 kann eine Millimeter- und Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung, wie eine Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38, einschließen. Die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 kann Kommunikationen bei Frequenzen zwischen etwa 10 GHz und 300 GHz unterstützen. Zum Beispiel kann die Millimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 Kommunikationen in extrem hochfrequenten (EHF) oder Millimeterwellen-Kommunikationsbändern zwischen etwa 30 GHz und 300 GHz und/oder in Zentimeterwellen-Kommunikationsbändern zwischen etwa 10 GHz und 30 GHz unterstützen (manchmal als Super High Frequency-Bänder (SHF-Bänder) bezeichnet). Als Beispiel kann die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 Kommunikationen in einem IEEE-K-Kommunikationsband zwischen etwa 18 GHz und 27 GHz, einem K_a-Kommunikationsband zwischen etwa 26,5 GHz und 40 GHz, einem K_u-Kommunikationsband zwischen etwa 12 GHz und 18 GHz, einem V-Kommunikationsband zwischen etwa 40 GHz und 75 GHz, einem W-Kommunikationsband zwischen etwa 75 GHz und 110 GHz oder jedem anderen gewünschten Frequenzband zwischen etwa 10 GHz und 300 GHz unterstützen. Falls gewünscht, kann die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 IEEE-802.11ad-Kommwulkationen von 60 GHz und/oder in Mobilnetzwerken der 5. Generation oder drahtlosen Kommunikationsbändern der 5. Generation (5G) zwischen 27 GHz und 90 GHz unterstützen. Die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 kann aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen (z. B. mehreren integrierten Schaltungen auf einer gemeinsamen Leiterplatte in einer SIP-Vorrichtung (System-In-Package, SIP), einer oder mehreren integrierten Schaltungen auf unterschiedlichen Substraten, usw.) gebildet werden.
Falls gewünscht, kann die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 (hierin manchmal einfach als Transceiver-Schaltung 38 oder Millimeter-/Zentimeterwellen-Schaltung 38 bezeichnet) räumliche Entfernungsmessungsoperationen unter Verwendung von Hochfrequenzsignalen bei Millimeter- und/oder Zentimeterwellensignalen durchführen, die von der Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 gesendet und empfangen werden. Die empfangenen Signale können eine Version der gesendeten Signale sein, die von externen Objekten und zurück zur Vorrichtung 10 reflektiert wurden. Die Steuerschaltung 28 kann die gesendeten und empfangenen Signale verwenden, um eine Entfernung zwischen der Vorrichtung 10 und einem oder mehreren externen Objekten in der Umgebung der Vorrichtung 10 (z. B. Objekten extern der Vorrichtung 10, wie etwa dem Körper eines Benutzers oder anderer Personen, anderer Vorrichtungen, Lebewesen, Möbel, Wände oder anderer Gegenstände oder Hindernisse in der Nähe der Vorrichtung 10) zu erfassen oder zu schätzen. Falls gewünscht, kann die Steuerschaltung 28 auch die gesendeten und empfangenen Signale verarbeiten, um eine zwei- oder dreidimensionale räumliche Position der externen Objekte in Bezug auf die Vorrichtung 10 zu identifizieren.
Räumliche Entfernungsmessungsoperationen, die von der Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 durchgeführt werden, sind unidirektional. Die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 kann bidirektionale Kommunikationen mit externen drahtlosen Geräten durchführen. Bidirektionale Kommunikationen beinhalten sowohl die Übertragung drahtloser Daten durch die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 als auch den Empfang drahtloser Daten, die durch externe drahtlose Geräte übertragen wurden. Die drahtlosen Daten können, zum Beispiel, Daten einschließen, die in entsprechende Datenpakete codiert wurden, wie etwa drahtlose Daten, die einem Telefonanruf, Streaming-Medieninhalt, Internetdurchsuchen, drahtlose Daten, die Softwareanwendungen zugeordnet sind, die auf der Vorrichtung 10 ausgeführt werden, E-Mail-Nachrichten usw., zugeordnet sind.
Falls gewünscht, kann die Drahtlos-Schaltung 34 eine Transceiver-Schaltung zum Verarbeiten von Kommunikationen bei Frequenzen unter 10 GHz einschließen, wie etwa die Nicht-Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 36. Die Nicht- Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 36 kann eine Transceiver-Schaltung eines drahtlosen lokalen Netzwerks (WLAN) einschließen, die 2,4 GHz- und 5 GHz-Bänder für Wi-Fi®- (IEEE 802.11) Kommunikationen verarbeitet, eine drahtlose persönliche Netzwerk- (WPAN) Transceiver-Schaltung, die das 2,4 GHz Bluetooth®-Kommunikationsband verarbeitet, eine Mobiltelefon-Transceiver-Schaltung, die Mobiltelefon-Kommunikationsbänder von 700 bis 960 MHz, 1710 bis 2170 MHz, 2300 bis 2700 MHz und/oder ein beliebiges anderes gewünschtes Mobiltelefonkommunikationsband zwischen 600 MHz und 4000 MHz verarbeitet, eine GPS-Empfängerschaltung, die GPS-Signale bei 1575 MHz oder Signale zum Verarbeiten anderer Satellitenpositionsdaten (z. B. GLONASS-Signale bei 1609 MHz), eine Fernsehempfängerschaltung, eine AM/FM-Rundfunkempfängerschaltung, eine Paging-System-Transceiver-Schaltung, eine Nahfeldkommunikations- (NFC) Schaltung usw., verarbeitet. Die Nicht-Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 36 und die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 können jeweils eine oder mehrere integrierte Schaltungen, eine Leistungsverstärkerschaltung, rauscharme Eingangsverstärker, passive Hochfrequenzkomponenten, eine Schaltschaltung, Übertragungsleitungsstrukturen und eine andere Schaltung zum Verarbeiten von Hochfrequenzsignalen einschließen.
Die Drahtlos-Schaltung 34 kann Antennen 40 einschließen. Die Nicht-Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 36 kann Hochfrequenzsignale unter 10 GHz unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen 40 senden und empfangen. Die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 kann Hochfrequenzsignale über 10 GHz (z. B. bei Millimeterwellen- und/oder Zentimeterwellen-Frequenzen) unter Verwendung der Antennen 40 senden und empfangen.
Bei Satellitennavigationsverbindungen, Mobiltelefonverbindungen und anderen Verbindungen mit langer Reichweite werden Hochfrequenzsignale in der Regel verwendet, um Daten über tausende Fuß oder Meilen zu übermitteln. Bei WiFi®- und Bluetooth®-Verbindungen bei 2,4 und 5 GHz und anderen drahtlosen Verbindungen mit kurzer Reichweite werden Hochfrequenzsignale in der Regel verwendet, um Daten über mehrere zehn oder hunderte Fuß zu übermitteln. Die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 kann Hochfrequenzsignale über kurze Entfernungen übermitteln, die sich zwischen Sender und Empfänger über einen Sichtlinienpfad bewegen. Um den Signalempfang für Millimeter- und Zentimeterwellen-Kommunikationen zu verbessern, können phasengesteuerte Antennen-Arrays und Strahlenlenktechniken verwendet werden (z.B. Anordnungen, bei denen eine Antennensignalphase und/oder -größe für jede Antenne in einem Array eingestellt werden, um eine Strahlenlenkung durchzuführen). Die unterschiedlichen Anordnungen der Antennen können auch verwendet werden, um sicherzustellen, dass die blockierten oder anderweitig aufgrund der Betriebsumgebung der Vorrichtung 10 leistungsschwachen Antennen abgeschaltet werden können und stattdessen leistungsstärkere Antennen verwendet werden können.
Die Antennen 40 in der Drahtlos-Schaltung 34 können unter Verwendung beliebiger geeigneter Antennentypen gebildet sein. Zum Beispiel können die Antennen 40 Antennen mit Resonanzelementen einschließen, die aus gestapelten Patchantennen-Strukturen, Schleifenantennen-Strukturen, Patchantennen-Strukturen, invertierten F-Antennenstrukturen, Schlitzantennen-Strukturen, planaren invertierten F-Antennenstrukturen, Monopol-Antennenstrukturen, Dipol-Antennenstrukturen, spiralförmigen Antennenstrukturen, Yagi-(Yagi-Uda) Antennenstrukturen, Hybriden dieser Konstruktionen usw. gebildet sind. In einer anderen geeigneten Anordnung können die Antennen 40 Antennen mit dielektrischen Resonanzelementen, wie etwa dielektrische Resonatorantennen einschließen. Falls gewünscht, können eine oder mehrere der Antennen 40 Hohlraum-gestützte Antennen sein. Für unterschiedliche Bänder und Kombinationen von Bändern können unterschiedliche Antennentypen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Antennentyp beim Bilden einer drahtlosen Nichtmillimeter-/Zentimeterwellenverbindung für die Nichtmillimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 36 verwendet werden, und ein anderer Antennentyp kann beim Übertragen von Hochfrequenzsignalen bei Millimeter- und/oder Zentimeterwellenfrequenzen für die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 verwendet werden. Die Antennen 40, die verwendet werden, um Hochfrequenzsignale bei Millimeter- und Zentimeterwellenfrequenzen zu übermitteln, können in einem oder mehreren phasengesteuerten Antennen-Arrays angeordnet sein.
Ein schematisches Diagramm einer Antenne 40, die in einem phasengesteuerten Antennen-Array zum Übertragen von Hochfrequenzsignalen bei Millimeter- und Zentimeterwellenfrequenzen ausgebildet sein kann, ist in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, kann Antenne 40 mit Millimeter-/Zentimeter- (MM/CM) Wellen-Transceiver-Schaltung 38 gekoppelt sein. Die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 kann mit der Antennenzuleitung 44 der Antenne 40 unter Verwendung eines Übertragungsleitungspfads gekoppelt sein, der die Hochfrequenz-Übertragungsleitung 42 einschließt. Die Hochfrequenz-Übertragungsleitung 42 kann einen positiven Signalleiter, wie etwa Signalleiter 46, einschließen und kann einen Masseleiter, wie etwa Masseleiter 48, einschließen. Der Masseleiter 48 kann mit der Antennenmasse für die Antenne 40 gekoppelt sein (z. B. über einen Masse-Antennenzuleitungsanschluss der Antennenzuleitung 44, der sich auf der Antennenmasse befindet). Signalleiter 46 kann mit dem Antennenresonanzelement für die Antenne 40 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der Signalleiter 46 mit einem positiven Antennenzuleitungsanschluss der Antennenzuleitung 44 gekoppelt sein, der sich auf dem Antennenresonanzelement befindet. In einer anderen geeigneten Anordnung kann die Antenne 40 eine sondengespeiste Antenne sein, die unter Verwendung einer Zuleitungssonde gespeist wird. In dieser Anordnung kann die Antennenzuleitung 44 als eine Zuleitungssonde implementiert sein. Der Signalleiter 46 kann mit der Zuleitungssonde gekoppelt sein. Die Hochfrequenz-Übertragungsleitung 42 kann Hochfrequenzsignale zu und von der Zuleitungssonde übertragen. Wenn Hochfrequenzsignale über die Zuleitungssonde übermittelt werden, kann die Zuleitungssonde das Resonanzelement für die Antenne anregen (z. B. ein dielektrisches Antennenresonanzelement für Antenne 40). Das Resonanzelement kann die Hochfrequenzsignale als Reaktion auf die Anregung durch die Zuleitungssonde abstrahlen.
Die Hochfrequenz-Übertragungsleitung 42 kann eine Streifenübertragungsleitung (hierin manchmal einfach als Streifenleitung bezeichnet), ein Koaxialkabel, eine durch metallisierte Durchkontaktierungen realisierte Koaxialsonde, eine Mikrostreifen-Übertragungsleitung, eine kantengekoppelte Mikrostreifen-Übertragungsleitung, eine kantengekoppelte Streifenübertragungsleitung, eine Wellenleiterstruktur, Kombinationen davon usw. einschließen. Mehrere Arten von Übertragungsleitungen können verwendet werden, um den Übertragungsleitungspfad zu bilden, der die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 mit der Antennenzuleitung 44 koppelt. Filterschaltung, Umschaltschaltung, Impedanzanpassungsschaltung, Phasenschieberschaltung, Verstärkerschaltung und/oder eine andere Schaltung können auf der Hochfrequenz-Übertragungsleitung 42 angeordnet sein, falls gewünscht.
Hochfrequenzübertragungsleitungen in der Vorrichtung 10 können in Keramiksubstraten, starren Leiterplatten und/oder flexiblen gedruckten Schaltungen integriert sein. In einer geeigneten Anordnung können Hochfrequenzübertragungsleitungen in der Vorrichtung 10 innerhalb mehrschichtiger laminierter Strukturen (z. B. Schichten aus einem leitfähigen Material, wie Kupfer und einem dielektrischen Material wie einem Harz, die ohne dazwischenliegende Klebstoffe aneinander laminiert sind) integriert sein, die in mehreren Dimensionen (z. B. zwei oder drei Dimensionen) gefaltet oder gebogen sein können und eine gebogene oder gefaltete Form nach dem Biegen beibehalten (z. B. können die mehrschichtigen laminierten Strukturen in eine bestimmte dreidimensionale Form gefaltet werden, damit sie um andere Komponenten der Vorrichtung herumgeführt werden können, und können steif genug sein, um ihre Form nach dem Falten beizubehalten, ohne durch Versteifungen oder andere Strukturen an der Position gehalten zu werden). Alle der mehreren Schichten der laminierten Strukturen können ohne Klebstoff (z. B. im Gegensatz zum Durchführen mehrerer Pressprozesse, um mehrere Schichten mit Klebstoff zusammenzulaminieren) stapelweise aneinander laminiert werden (z. B. in einem einzigen Pressverfahren).
4 zeigt, wie Antennen 40 zum Verarbeiten von Hochfrequenzsignalen bei Millimeter- und Zentimeterwellenfrequenzen in einem phasengesteuerten Antennen-Array gebildet werden können. Wie in 4 gezeigt, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54 (hierin manchmal als Array 54, Antennen-Array 54 oder Array 54 der Antennen 40 bezeichnet) mit den Hochfrequenzübertragungsleitungen 42 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann eine erste Antenne 40-1 in einem phasengesteuerten Antennen-Array 54 mit einer ersten Hochfrequenz-Übertragungsleitung 42-1 gekoppelt sein, eine zweite Antenne 40-2 in einem phasengesteuerten Antennen-Array 54 mit einer zweiten Hochfrequenz-Übertragungsleitung 42-2 gekoppelt sein, eine N-te Antenne 40-N in einem phasengesteuerten Antennen-Array 54 mit einer N-ten Hochfrequenz-Übertragungsleitung 42-N, usw. gekoppelt sein. Obwohl die Antennen 40 hierin als ein phasengesteuertes Antennen-Array beschrieben sind, können die Antennen 40 im phasengesteuerten Antennen-Array 54 manchmal auch kollektiv als ein einzelnes phasengesteuertes Antennen-Array bezeichnet werden.
Die Antennen 40 in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54 können in jeder gewünschten Anzahl von Zeilen und Spalten oder in jedem anderen gewünschten Muster angeordnet sein (z. B. müssen die Antennen nicht in einem Gittermuster mit Zeilen und Spalten angeordnet sein). Während des Signalübertragungsbetriebs kann Hochfrequenzübertragungsleitung 42 verwendet werden, um Signale (z. B. Hochfrequenzsignale, wie etwa Millimeterwellen- und/oder Zentimeterwellensignale) von der Millimeterwellen-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 (3) an ein phasengesteuertes Antennen-Array 54 zur drahtlosen Übertragung zu liefern. Während des Signalempfangsbetriebs können die Hochfrequenz-Übertragungsleitungen 42 verwendet werden, um Signale, die an dem phasengesteuerten Antennen-Array 54 empfangen werden (z. B. von externen drahtlosen Geräten, oder übertragene Signale, die von externen Objekten reflektiert wurden) an die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 (3) zu übermitteln.
Die Verwendung mehrerer Antennen 40 in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54 ermöglicht es, Strahlenlenkanordnungen durch Steuern der entsprechenden Phasen und Größen (Amplituden) der von den Antennen übermittelten Hochfrequenzsignale zu implementieren. In dem Beispiel von 4 weist jede der Antennen 40 jeweils einen zugehörigen hochfrequenten Phasen- und Größenregler 50 auf (z. B. kann ein erster Phasen- und Größenregler 50-1, der auf Hochfrequenzübertragungsleitung 42-1 angeordnet ist, Phase und Größe für die von der Antenne 40-1 verarbeiteten Hochfrequenzsignale steuern, ein zweiter Phasen- und Größenregler 50-2, der auf Hochfrequenzübertragungsleitung 42-2 angeordnet ist, kann Phase und Größe für die von der Antenne 40-2 verarbeiteten Hochfrequenzsignale steuern, ein N-ter Phasen- und Größenregler 50-N, der auf Hochfrequenzübertragungsleitung 42-N angeordnet ist, kann Phase und Größe für die von Antenne 40-N verarbeiteten Hochfrequenzsignale steuern, usw.).
Phasen- und Größenregler 50 können jeweils eine Schaltung zum Einstellen der Phase der Hochfrequenzsignale auf den Hochfrequenzübertragungsleitungen 42 (z. B. Phasenschieberschaltungen) und/oder eine Schaltung zum Einstellen der Größe der Hochfrequenzsignale auf Hochfrequenzübertragungsleitungen 42 (z. B. Leistungsverstärker und/oder rauscharme Verstärkerschaltungen) einschließen. Phasen- und Größenregler 50 können hierin manchmal kollektiv als Strahlenlenkschaltung bezeichnet werden (z. B. eine Strahlenlenkschaltung, welche die Strahlen von Hochfrequenzsignalen lenkt, die von dem phasengesteuerten Antennen-Array 54 gesendet und/oder empfangen werden).
Die Phasen- und Größenregler 50 können die entsprechenden Phasen und/oder Größen der gesendeten Signale einstellen, die jeder der Antennen in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54 bereitgestellt werden, und sie können die entsprechenden Phasen und/oder Größen der empfangenen Signale einstellen, die von dem phasengesteuerten Antennen-Array 54 empfangen werden. Die Phasen- und Größenregler 50 können, falls gewünscht, eine Schaltung für die Phasenerkennung zum Erfassen der Phasen der von dem phasengesteuerten Antennen-Array 54 empfangenen Signale einschließen. Der Begriff „Strahl“ oder „Signalstrahl“ kann sich hierin kollektiv auf drahtlose Signale, die von einem phasengesteuerten Antennen-Array 54 in einer bestimmten Richtung gesendet und empfangen werden, beziehen. Der Signalstrahl kann eine Spitzenverstärkung aufweisen, die in einer bestimmten Ausrichtungsrichtung in einem entsprechenden Ausrichtungswinkel ausgerichtet ist (z. B. basierend auf einer konstruktiven und destruktiven Interferenz von der Kombination von Signalen von jeder Antenne in dem phasengesteuerten Antennen-Array). Der Begriff „Sendestrahl“ kann hierin manchmal verwendet werden, um Hochfrequenzsignale zu bezeichnen, die in einer bestimmten Richtung übertragen werden, während der Begriff „Empfangsstrahl“ hierin manchmal verwendet werden kann, um Hochfrequenzsignale zu bezeichnen, die von einer bestimmten Richtung empfangen werden.
Wenn zum Beispiel die Phasen- und Größenregler 50 eingestellt werden, um eine erste Gruppe von Phasen und/oder Größen für übertragene Hochfrequenzsignale zu bilden, werden die gesendeten Signale einen Sendestrahl, wie anhand von Strahl B1 von 4 gezeigt, bilden, der in Richtung des Punktes A zeigt. Wenn jedoch die Phasen- und Größenregler 50 eingestellt werden, um eine zweite Gruppe von Phasen und/oder Größen der gesendeten Signale zu bilden, werden die gesendeten Signale einen Sendestrahl, wie anhand von Strahl B2 gezeigt, bilden, der in Richtung des Punktes B zeigt. Ebenso können, wenn die Phasen- und Größenregler 50 eingestellt werden, um die erste Gruppe von Phasen und/oder Größen zu bilden, Hochfrequenzsignale (z. B. Hochfrequenzsignale in einem Empfangsstrahl) aus der Richtung von Punkt A, wie anhand von Strahl B1 gezeigt, empfangen werden. Wenn die Phasen- und Größenregler 50 eingestellt werden, um die zweite Gruppe von Phasen und/oder Größen zu bilden, werden Hochfrequenzsignale aus der Richtung von Punkt B, wie anhand von Strahl B2 gezeigt, empfangen.
Jeder Phasen- und Größenregler 50 kann gesteuert werden, um eine gewünschte Phase und/oder Größe auf Grundlage eines zugehörigen Steuersignals 52, das von Steuerschaltung 28 von 2 empfangen wurde, zu bilden (z.B. kann die Phase und/oder Größe, die durch den Phasen- und Größenregler 50-1 bereitgestellt wird, unter Verwendung des Steuersignals 52-1 gesteuert werden, die Phase und/oder Größe, die durch den Phasen- und Größenregler 50-2 bereitgestellt wird, kann unter Verwendung des Steuersignals 52-2 gesteuert werden, usw.). Falls gewünscht, kann die Steuerschaltung die Steuersignale 52 in Echtzeit aktiv einstellen, um den Sende- oder Empfangsstrahl in unterschiedliche gewünschte Richtungen zu lenken. Die Phasen- und Größenregler 50 können, falls gewünscht, Informationen bereitstellen, indem sie die Phase der von der Steuerschaltung 28 empfangenen Signale identifizieren.
Bei Durchführung einer drahtlosen Kommunikation unter Verwendung von Hochfrequenzsignalen bei Millimeter- und Zentimeterwellenfrequenzen werden Hochfrequenzsignale über einen Sichtlinienpfad zwischen dem phasengesteuerten Antennen-Array 54 und externen drahtlosen Geräten übermittelt. Wenn sich das externe drahtlose Objekt am Punkt A von 4 befindet, können die Phasen- und Größenregler 50 so eingestellt werden, dass sie den Signalstrahl zum Punkt A lenken (z. B. um die Ausrichtungsrichtung des Signalstrahls zum Punkt A zu lenken). Das phasengesteuerte Antennen-Array 54 kann Hochfrequenzsignale in Richtung des Punktes A senden und empfangen. Ebenso können, wenn sich die externe Kommunikationseinrichtung am Punkt B befindet, Phasen- und Größensteuerungen 50 eingestellt werden, um den Signalstrahl in Richtung des Punktes B zu lenken (z. B. um die Ausrichtungsrichtung des Signalstrahls in Richtung des Punktes B zu lenken). Das phasengesteuerte Antennen-Array 54 kann Hochfrequenzsignale in Richtung des Punktes B senden und empfangen. In dem Beispiel von 4 ist die Strahllenkung der Einfachheit halber als über einen einzigen Freiheitsgrad durchgeführt dargestellt (z. B. nach links und rechts auf der Seite von 4). Jedoch kann in der Praxis der Strahl über zwei oder mehr Freiheitsgrade gelenkt werden (z. B. in drei Dimensionen, in und aus der Seite heraus und nach links und rechts auf der Seite von 4). Das phasengesteuerte Antennen-Array 54 kann ein entsprechendes Sichtfeld aufweisen, über das eine Strahllenkung durchgeführt werden kann (z. B. in einer Halbkugel oder einem Segment einer Halbkugel über dem phasengesteuerten Antennen-Array). Falls gewünscht, kann die Vorrichtung 10 mehrere phasengesteuerte Antennen-Arrays einschließen, die jeweils einer anderen Richtung zugewandt sind, um eine Abdeckung von mehreren Seiten der Vorrichtung bereitzustellen.
5 ist eine Querschnittsseitenansicht der Vorrichtung 10 in einem Beispiel, in dem die Vorrichtung 10 mehrere phasengesteuerte Antennen-Arrays aufweist. Entsprechend der Darstellung in 5 können sich die peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W um die (laterale) Peripherie der Vorrichtung 10 erstrecken und können sich von der hinteren Gehäusewand 12R zur Anzeige 14 erstrecken. Anzeige 14 kann ein Anzeigemodul aufweisen, wie etwa Anzeigemodul 68 (manchmal als Anzeigefeld bezeichnet). Das Anzeigemodul 68 kann eine Pixelsschaltung, eine Berührungssensorschaltung, eine Kraftsensorschaltung und/oder eine beliebige andere gewünschte Schaltung zum Bilden des aktiven Bereichs AA der Anzeige 14 einschließen. Die Anzeige 14 kann eine dielektrische Deckschicht einschließen, wie etwa die Anzeigedeckschicht 56, die das Anzeigemodul 68 überlappt. Das Anzeigemodul 68 kann Bildlicht emittieren und kann Sensoreingaben durch die Anzeigedeckschicht 56 empfangen. Die Anzeigedeckschicht 56 und die Anzeige 14 können an den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W montiert sein. Der seitliche Bereich der Anzeige 14, der das Anzeigemodul 68 nicht überlappt, kann den inaktiven Bereich IA der Anzeige 14 bilden.
Vorrichtung 10 kann mehrere phasengesteuerte Antennen-Arrays 54 einschließen, wie ein nach hinten gerichtetes phasengesteuertes Antennen-Array 54-1. Wie in 5 gezeigt, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-1 Hochfrequenzsignale 60 mit Millimeter- und Zentimeterwellenfrequenzen durch die Gehäuserückwand 12R senden und empfangen. In Szenarien, in denen die hintere Gehäusewand 12R Metallabschnitte einschließt, können Hochfrequenzsignale 60 durch eine Blende oder Öffnung in den Metallabschnitten der hinteren Gehäusewand 12R übermittelt werden oder können durch andere dielektrische Abschnitte der hinteren Gehäusewand 12R übermittelt werden. Die Blende kann von einer dielektrischen Deckschicht oder dielektrischen Beschichtung überlappt werden, die sich über den seitlichen Bereich der Gehäuserückwand 12R (z. B. zwischen den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W) erstreckt. Das phasengesteuerte Antennen-Array 54-1 kann eine Strahllenkung für Hochfrequenzsignale 60 über die Halbkugel hinweg unter der Vorrichtung 10 durchführen, wie durch Pfeil 62 gezeigt.
Das phasengesteuerte Antennen-Array 54-1 kann an ein Substrat, wie Substrat 64, montiert sein. Substrat 64 kann ein integrierter Schaltungs-Chip, eine flexible gedruckte Schaltung, eine starre gedruckte Leiterplatte oder ein anderes Substrat sein. Substrat 64 kann hierin manchmal als Antennenmodul 64 bezeichnet werden. Falls gewünscht, kann eine Transceiver-Schaltung (z. B. Millimeter/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 von 2) am Antennenmodul 64 montiert sein. Das phasengesteuerte Antennen-Array 54-1 kann unter Verwendung von Klebstoff an die Gehäuserückwand 12R geklebt sein, kann gegen die Gehäuserückwand 12R gedrückt sein (z. B. in Kontakt gebracht sein) oder kann von der Gehäuserückwand 12R beabstandet sein.
Das Sichtfeld des phasengesteuerten Antennen-Arrays 54-1 ist auf die Halbkugel unter der Rückseite der Vorrichtung 10 beschränkt. Das Anzeigemodul 68 und andere Komponenten 58 (z. B. Abschnitte der Eingabe-Ausgabe-Schaltung 24 oder der Steuerschaltung 28 von 2, ein Akku für die Vorrichtung 10 usw.) schließen in der Vorrichtung 10 leitfähige Strukturen ein. Wenn nicht sorgfältig vorgegangen wird, können diese leitfähigen Strukturen verhindern, dass Hochfrequenzsignale von einem phasengesteuerten Antennen-Array innerhalb der Vorrichtung 10 über die Halbkugel hinweg über die Vorderseite der Vorrichtung 10 übermittelt werden. Während ein zusätzliches phasengesteuertes Antennen-Array zum Abdecken der Halbkugel über der Vorderseite der Vorrichtung 10 gegen die Anzeigedeckschicht 56 innerhalb des inaktiven Bereichs IA montiert sein kann, kann es unzureichenden Raum zwischen der seitlichen Peripherie des Anzeigemoduls 68 und den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W geben, um alle Schaltung- und Hochfrequenz-Übertragungsleitungen zu bilden, die notwendig sind, um das phasengesteuerte Antennen-Array vollständig zu unterstützen. Um diese Probleme abzuschwächen und eine Abdeckung durch die Vorderseite der Vorrichtung 10 bereitzustellen, kann ein nach vorne weisendes phasengesteuertes Antennen-Array innerhalb des peripheren Bereichs 66 der Vorrichtung 10 montiert sein. Die Antennen in dem nach vorne weisenden phasengesteuerten Antennen-Array können dielektrische Resonatorantennen einschließen. Dielektrische Resonatorantennen können weniger Fläche in der X-Y-Ebene von 5 einnehmen als andere Arten von Antennen, wie Patch-Antennen und Schlitzantennen. Das Implementieren der Antennen als dielektrische Resonatorantennen kann ermöglichen, dass die Strahlungselemente des nach vorne weisenden phasengesteuerten Antennen-Arrays in den inaktiven Bereich IA zwischen dem Anzeigemodul 68 und den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W passen. Gleichzeitig können sich die Hochfrequenz-Übertragungsleitungen und andere Komponenten für das phasengesteuerte Antennen-Array hinter (unter) dem Anzeigemodul 68 befinden.
6 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden dielektrischen Resonatorantenne in einem nach vorne weisenden phasengesteuerten Antennen-Array für Vorrichtung 10. Wie in 6 gezeigt, kann Vorrichtung 10 ein nach vorne weisendes phasengesteuertes Antennen-Array mit einer gegebenen Antenne 40 (z. B. montiert innerhalb des peripheren Bereichs 66 von 5) einschließen. Antenne 40 von 6 kann eine dielektrische Resonatorantenne sein. In diesem Beispiel schließt Antenne 40 ein dielektrisches Resonanzelement 92 ein, das auf einem darunter liegenden Substrat, wie einer flexiblen gedruckten Schaltung 72, montiert ist. Dieses Beispiel ist lediglich veranschaulichend, und falls gewünscht, kann die flexible gedruckte Schaltung 72 durch eine starre gedruckte Leiterplatte, ein Kunststoffsubstrat oder ein beliebiges anderes gewünschtes Substrat ersetzt werden.
Die flexible gedruckte Schaltung 72 weist eine Seitenfläche (z. B. in der X-Y-Ebene von 6) auf, die sich entlang der Gehäuserückwand 12R erstreckt. Die flexible gedruckte Schaltung 72 kann unter Verwendung von Klebstoff an die Gehäuserückwand 12R geklebt sein, kann gegen die Gehäuserückwand 12R gedrückt sein (z. B. in Kontakt gebracht sein) oder kann von der Gehäuserückwand 12R beabstandet sein. Die flexible gedruckte Schaltung 72 kann ein erstes Ende an Antenne 40 und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweisen, das mit der Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung in Vorrichtung 10 gekoppelt ist (z. B. Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung 38 von 2). In einer geeigneten Anordnung kann das zweite Ende der flexiblen gedruckten Schaltung 72 mit Antennenmodul 64 von 5 gekoppelt sein.
Wie in 6 gezeigt, kann die flexible gedruckte Schaltung 72 gestapelte dielektrische Schichten 70 einschließen. Die dielektrischen Schichten 70 können Polyimid, Keramik, Flüssigkristallpolymer, Kunststoff und/oder beliebige andere gewünschte dielektrische Materialien einschließen. Leiterbahnen wie Leiterbahnen 82 können auf einer oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 strukturiert sein. Leiterbahnen wie Leiterbahnen 80 können auf einer gegenüberliegenden unteren Oberfläche 78 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 strukturiert sein. Leiterbahnen 80 können auf einem Massepotential gehalten werden und können daher hierin manchmal als Masseleiterbahnen 80 bezeichnet werden. Masseleiterbahnen 80 können mit zusätzlichen Masseleiterbahnen innerhalb der flexiblen gedruckten Schaltung 72 und/oder auf der oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 unter Verwendung von leitfähigen Durchkontaktierungen kurzgeschlossen werden, die sich durch die flexible gedruckte Schaltung 72 erstrecken (der Klarheit halber in 6 nicht gezeigt). Masseleiterbahnen 80 können einen Teil der Antennenmasse für Antenne 40 bilden. Masseleiterbahnen 80 können mit einer Systemmasse in Vorrichtung 10 gekoppelt sein (z. B. unter Verwendung von Lot, Schweißungen, leitfähigem Klebstoff, leitfähigem Band, leitfähigen Klammern, leitfähigen Stiften, leitfähigen Schrauben, leitfähigen Clips, Kombinationen davon usw.). Zum Beispiel können Masseleiterbahnen 80 mit peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W, leitfähigen Abschnitten der Gehäuserückwand 12R oder anderen geerdeten Strukturen in der Vorrichtung 10 gekoppelt sein. Das Beispiel von 6, in dem Leiterbahnen 82 auf der oberen Oberfläche 76 gebildet sind und Masseleiterbahnen 80 auf der unteren Oberfläche 78 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 gebildet sind, ist lediglich veranschaulichend. Falls gewünscht, können eine oder mehrere dielektrische Schichten 70 über Leiterbahnen 82 geschichtet sein und/oder eine oder mehrere dielektrische Schichten 70 können unter Masseleiterbahnen 80 geschichtet sein.
Antenne 40 kann unter Verwendung einer Hochfrequenzübertragungsleitung gespeist werden, die auf der flexiblen gedruckten Schaltung 72, wie beispielsweise Hochfrequenzübertragungsleitung 74, ausgebildet und/oder darin eingebettet ist. Hochfrequenzübertragungsleitung 74 (z. B. eine gegebene Hochfrequenzübertragungsleitung 42 von 3) kann Masseleiterbahnen 80 und Leiterbahnen 82 einschließen. Der Abschnitt der Masseleiterbahnen 80, der Leiterbahnen 82 überlappt, kann den Masseleiter für Hochfrequenzübertragungsleitung 74 bilden (z. B. Masseleiter 48 von 3). Leiterbahnen 82 können den Signalleiter für Hochfrequenzübertragungsleitung 74 (z. B. Signalleiter 46 von 3) bilden und können daher hierin manchmal als Signalleiterbahnen 82 bezeichnet werden. Hochfrequenzübertragungsleitung 74 kann Hochfrequenzsignale zwischen Antenne 40 und der Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung übertragen. Das Beispiel von 6, in dem Antenne 40 über Signalleiterbahnen 82 und Masseleiterbahnen 80 gespeist wird, dient lediglich der Veranschaulichung. Im Allgemeinen kann Antenne 40 unter Verwendung beliebiger Übertragungsleitungsstrukturen in und/oder auf der flexiblen gedruckten Schaltung 72 gespeist werden.
Das dielektrische Resonanzelement 92 der Antenne 40 kann aus einer Säule (Pfeiler) aus dielektrischem Material gebildet sein, die an der oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 montiert ist. Falls gewünscht, kann das dielektrische Resonanzelement 92 in einem dielektrischen Substrat eingebettet sein (z. B. seitlich davon umgeben), das an der oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung 72, wie dem dielektrischen Substrat 90, angebracht ist. Das dielektrische Substrat 90 und das dielektrische Resonanzelement 92 erstrecken sich von einer unteren Oberfläche 100 an der flexiblen gedruckten Schaltung 72 zu einer gegenüberliegenden oberen Oberfläche 98 an Anzeige 14.
Die Resonanzfrequenz der Antenne 40 kann durch Anpassen der Abmessungen des dielektrischen Resonanzelements 92 (z. B. in der Richtung der X-, Y- und/oder Z-Achse von 6) ausgewählt werden. Das dielektrische Resonanzelement 92 kann aus einer Säule aus dielektrischem Material mit einer Dielektrizitätskonstante d_k3 gebildet sein. Dielektrizitätskonstante d_k3 kann relativ hoch sein (z. B. größer als 10,0, größer als 12,0, größer als 15,0, größer als 20,0, zwischen 15,0 und 40,0, zwischen 10,0 und 50,0, zwischen 18,0 und 30,0, zwischen 12,0 und 45,0 usw.). In einer geeigneten Anordnung kann das dielektrische Resonanzelement 92 aus Zirkonoxid oder einem Keramikmaterial gebildet sein. Andere dielektrische Materialien können verwendet werden, um das dielektrische Resonanzelement 92 zu bilden, falls gewünscht.
Das dielektrische Substrat 90 kann aus einem Material mit Dielektrizitätskonstante d_k4 gebildet sein. Dielektrizitätskonstante d_k4 kann kleiner als Dielektrizitätskonstante d_k3 des dielektrischen Resonanzelements 92 sein (z. B. kleiner als 18,0, kleiner als 15,0, kleiner als 10,0, zwischen 3,0 und 4,0, kleiner als 5,0, zwischen 2,0 und 5,0 usw.). Die Dielektrizitätskonstante d_k4 kann um mindestens 10,0, 5,0, 15,0, 12,0, 6,0 usw. größer sein als die Dielektrizitätskonstante d_k3. In einer geeigneten Anordnung kann das dielektrische Substrat 90 aus geformtem Kunststoff hergestellt sein. Andere dielektrische Materialien können verwendet werden, um das dielektrische Substrat 90 zu bilden, oder das dielektrische Substrat 90 kann weggelassen werden, falls gewünscht. Der Unterschied in der Dielektrizitätskonstante zwischen dem dielektrischen Resonanzelement 92 und dem dielektrischen Substrat 90 kann eine Hochfrequenzrandbedingung zwischen dem dielektrischen Resonanzelement 92 und dem dielektrischen Substrat 90 von der unteren Oberfläche 100 zur oberen Oberfläche 98 herstellen. Dies kann das dielektrische Resonanzelement 92 so konfigurieren, dass es als Wellenleiter zur Ausbreitung von Hochfrequenzsignalen bei Millimeter- und Zentimeterwellenfrequenzen dient.
Das dielektrische Substrat 90 kann eine Breite (Dicke) 106 auf jeder Seite des dielektrischen Resonanzelements 92 aufweisen. Breite 106 kann ausgewählt werden, um das dielektrische Resonanzelement 92 von den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W zu isolieren und Signalreflexionen im dielektrischen Substrat 90 zu minimieren. Breite 106 kann beispielsweise mindestens ein Zehntel der effektiven Wellenlänge der Hochfrequenzsignale in einem dielektrischen Material mit der Dielektrizitätskonstante d_k4 betragen. Breite 106 kann beispielsweise 0,4 - 0,5 mm, 0,3 - 0,5 mm, 0,2 - 0,6 mm, größer als 0,1 mm, größer als 0,3 mm, 0,2 - 2,0 mm, 0,3 - 1,0 mm oder größer als zwischen 0,4 und 0,5 mm sein.
Das dielektrische Resonanzelement 92 kann Hochfrequenzsignale 104 abstrahlen, wenn es durch den Signalleiter für die Hochfrequenzübertragungsleitung 74 angeregt wird. In einigen Szenarien ist ein Schlitz in Masseleiterbahnen auf der oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung ausgebildet, wobei der Schlitz indirekt durch einen Signalleiter gespeist wird, der in der flexiblen gedruckten Schaltung 72 eingebettet ist, und der Schlitz das dielektrische Resonanzelement 92 anregt, Hochfrequenzsignale 104 auszustrahlen. In diesen Szenarien können jedoch die Abstrahleigenschaften der Antenne dadurch beeinflusst werden, wie das dielektrische Resonanzelement an der flexiblen gedruckten Schaltung 72 montiert ist. Zum Beispiel können Luftspalte oder Klebstoffschichten, die verwendet werden, um das dielektrische Resonanzelement an der flexiblen gedruckten Schaltung zu befestigen, schwierig zu steuern sein und die Abstrahleigenschaften der Antenne unerwünscht beeinflussen. Um die Probleme abzuschwächen, die mit dem Anregen des dielektrischen Resonanzelements 92 unter Verwendung eines darunter liegenden Schlitzes verbunden sind, kann Antenne 40 unter Verwendung einer Hochfrequenzzuleitungssonde wie der Zuleitungssonde 85 gespeist werden. Zuleitungssonde 85 kann einen Teil der Antennenzuleitung für Antenne 40 bilden (z. B. Antennenzuleitung 44 von 3).
Wie in 6 gezeigt, kann Zuleitungssonde 85 aus Leiterbahnen 84 gebildet sein. Leiterbahnen 84 können einen ersten Abschnitt einschließen, der auf einer gegebenen Seitenwand 102 des dielektrischen Resonanzelements 92 strukturiert ist (z. B. ein leitfähiges Patch auf Seitenwand 102, das unter Verwendung eines Sputterprozesses oder anderer leitfähiger Abscheidetechniken gebildet wird). Leiterbahnen 84 können einen zweiten Abschnitt einschließen, der unter Verwendung der leitfähigen Verbindungsstrukturen 86 mit Signalleiterbahnen 82 gekoppelt ist. Die leitfähigen Verbindungsstrukturen 86 können Lot, Schweißnähte, leitfähigen Klebstoff, leitfähiges Band, leitfähigen Schaum, leitfähige Federn, leitfähige Klammern und/oder beliebige andere gewünschte leitfähige Verbindungsstrukturen einschließen. Zuleitungssonde 85 kann aus beliebigen leitfähigen Strukturen (z. B. Leiterbahnen, leitfähiger Folie, Blech und/oder anderen leitfähigen Strukturen) gebildet sein.
Signalleiterbahnen 82 können Hochfrequenzsignale zu und von der Zuleitungssonde 85 übertragen. Zuleitungssonde 85 kann die Hochfrequenzsignale auf Signalleiterbahnen 82 elektromagnetisch in das dielektrische Resonanzelement 92 koppeln. Dies kann dazu dienen, eine oder mehrere elektromagnetische Modi (z. B. Hochfrequenzhohlraum- oder Wellenleitermodi) des dielektrischen Resonanzelements 92 anzuregen. Bei Anregung durch Zuleitungssonde 85 können die elektromagnetischen Modi des dielektrischen Resonanzelements 92 das dielektrische Resonanzelement so konfigurieren, dass es als Wellenleiter dient, der die Wellenfronten der Hochfrequenzsignale 104 entlang der Länge des dielektrischen Resonanzelements 92 (z. B. in Richtung der Z-Achse von 6) durch die obere Oberfläche 98 und durch die Anzeige 14 ausbreitet.
Zum Beispiel kann Hochfrequenzübertragungsleitung 74 während der Signalübertragung Hochfrequenzsignale von der Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung an Antenne 40 liefern. Zuleitungssonde 85 kann die Hochfrequenzsignale auf Signalleiterbahnen 82 in das dielektrische Resonanzelement 92 koppeln. Dies kann dazu dienen, einen oder mehrere elektromagnetische Modi des dielektrischen Resonanzelements 92 anzuregen, was zur Ausbreitung von Hochfrequenzsignalen 104 über die Länge des dielektrischen Resonanzelements 92 und zur Außenseite der Vorrichtung 10 durch die Anzeigedeckschicht 56 führt. Ebenso können während des Signalempfangs Hochfrequenzsignale 104 durch Anzeigedeckschicht 56 empfangen werden. Die empfangenen Hochfrequenzsignale können die elektromagnetischen Modi des dielektrischen Resonanzelements 92 anregen, was zur Ausbreitung der Hochfrequenzsignale entlang der Länge des dielektrischen Resonanzelements 92 führt. Zuleitungssonde 85 kann die empfangenen Hochfrequenzsignale auf Hochfrequenzübertragungsleitung 74 koppeln, welche die Hochfrequenzsignale an die Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung weitergeleitet werden. Der relativ große Unterschied in der Dielektrizitätskonstante zwischen dem dielektrischen Resonanzelement 92 und dem dielektrischen Substrat 90 kann es dem dielektrischen Resonanzelement 92 ermöglichen, Hochfrequenzsignale 104 mit einem relativ hohen Antennenwirkungsgrad zu übertragen (z. B. indem eine starke Grenze zwischen dem dielektrischen Resonanzelement 92 und dem dielektrischen Substrat 90 für die Hochfrequenzsignale hergestellt wird). Die relativ hohe Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Resonanzelements 92 kann auch ermöglichen, dass das dielektrische Resonanzelement 92 im Vergleich zu Szenarien, in denen Materialien mit einer niedrigeren Dielektrizitätskonstante verwendet werden, ein relativ kleines Volumen einnimmt.
Die Abmessungen der Zuleitungssonde 85 (z. B. in Richtung der X-Achse und der Z-Achse von 6) können ausgewählt werden, um dazu beizutragen, die Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung 74 an die Impedanz des dielektrischen Resonanzelements 92 anzupassen. Zuleitungssonde 85 kann an einer bestimmten Seitenwand 102 des dielektrischen Resonanzelements 92 angeordnet sein, um der Antenne 40 eine gewünschte lineare Polarisation (z. B. eine vertikale oder horizontale Polarisation) bereitzustellen. Falls gewünscht, können mehrere Zuleitungssonden 85 an mehreren Seitenwänden 102 des dielektrischen Resonanzelements 92 ausgebildet sein, um Antenne 40 so zu konfigurieren, dass sie mehrere orthogonale lineare Polarisationen auf einmal abdeckt. Die Phase jeder Zuleitungssonde kann im Laufe der Zeit unabhängig eingestellt werden, um der Antenne andere Polarisationen bereitzustellen, wie beispielsweise eine elliptische oder kreisförmige Polarisation, falls gewünscht. Zuleitungssonde 85 kann hierin manchmal als Zuleitungsleiter 85, Zuleitungspatch 85 oder Sondenzuleitung 85 bezeichnet werden. Das dielektrische Resonanzelement 92 kann hierin manchmal als dielektrisches Strahlungselement, dielektrischer Strahler, dielektrischer Resonator, dielektrisches Antennenresonanzelement, dielektrische Säule, dielektrischer Pfeiler, Strahlungselement oder Resonanzelement bezeichnet werden. Dielektrische Resonatorantennen wie die Antenne 40 von 6 können hierin manchmal als sondengespeiste dielektrische Resonatorantennen bezeichnet werden, wenn sie von einer oder mehreren Zuleitungssonden wie der Zuleitungssonde 85 gespeist werden.
Anzeigedeckschicht 56 kann aus einem dielektrischen Material mit einer Dielektrizitätskonstante d_k1 gebildet sein, die kleiner als Dielektrizitätskonstante d_k3 ist. Beispielsweise kann Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 3,0 und 10,0 liegen (z. B. zwischen 4,0 und 9,0, zwischen 5,0 und 8,0, zwischen 5,5 und 7,0, zwischen 5,0 und 7,0 usw.). In einer geeigneten Anordnung kann Anzeigedeckschicht 56 aus Glas, Kunststoff oder Saphir gebildet sein. Wenn nicht darauf geachtet wird, kann der relativ große Unterschied in der Dielektrizitätskonstante zwischen Anzeigedeckschicht 56 und dem dielektrischen Resonanzelement 92 unerwünschte Signalreflexionen an der Grenze zwischen der Anzeigedeckschicht und dem dielektrischen Resonanzelement verursachen. Diese Reflexionen können zu destruktiven Interferenzen zwischen den gesendeten und reflektierten Signalen und zu Streusignalverlusten führen, die den Antennenwirkungsgrad der Antenne 40 unerwünscht begrenzen.
Um Effekte abzuschwächen, kann Antenne 40 mit einer Impedanzanpassungsschicht, wie beispielsweise der dielektrischen Anpassungsschicht 94, versehen sein. Die dielektrische Anpassungsschicht 94 kann auf der oberen Oberfläche 98 des dielektrischen Resonanzelements 92 zwischen dem dielektrischen Resonanzelement 92 und der Anzeigedeckschicht 56 montiert sein. Falls gewünscht, kann die dielektrische Anpassungsschicht 94 unter Verwendung einer Klebstoffschicht 96 an das dielektrische Resonanzelement 92 geklebt werden. Klebstoff kann auch oder alternativ verwendet werden, um die dielektrische Anpassungsschicht 94 an die Anzeigedeckschicht 56 zu kleben, falls gewünscht. Klebstoff 96 kann relativ dünn sein, um die Ausbreitung von Hochfrequenzsignalen 104 nicht wesentlich zu beeinflussen.
Die dielektrische Anpassungsschicht 94 kann aus einem dielektrischen Material mit Dielektrizitätskonstante d_k2 gebildet sein. Dielektrizitätskonstante d_k2 kann größer als Dielektrizitätskonstante d_k1 und kleiner als Dielektrizitätskonstante d_k3 sein. Beispielhaft kann Dielektrizitätskonstante d_k2 gleich SQRT (d_k1* d_k3) sein, wobei SQRT() der Quadratwurzeloperator und „*“ der Multiplikationsoperator ist. Das Vorhandensein der dielektrischen Anpassungsschicht 94 kann Hochfrequenzsignalen ermöglichen, sich auszubreiten, ohne auf eine scharfe Grenze zwischen dem Material der Dielektrizitätskonstante d_k1 und dem Material der Dielektrizitätskonstante d_k3 zu stoßen, was dazu beiträgt, Signalreflexionen zu reduzieren.
Die dielektrische Anpassungsschicht 94 kann mit Dicke 88 bereitgestellt werden. Dicke 88 kann so gewählt werden, dass sie etwa gleich (z. B. innerhalb von 15 % davon) einem Viertel der effektiven Wellenlänge der Hochfrequenzsignale 104 in der dielektrischen Anpassungsschicht 94 ist. Die effektive Wellenlänge ist durch Teilen der Freiraumwellenlänge von Hochfrequenzsignalen 104 (z. B. einer Zentimeter- oder Millimeterwellenlänge entsprechend einer Frequenz zwischen 10 GHz und 300 GHz) durch einen konstanten Faktor (z. B. die Quadratwurzel von d_k3) gegeben. Wenn sie mit Dicke 88 bereitgestellt wird, kann die dielektrische Anpassungsschicht 94 einen Viertelwellenimpedanzwandler bilden, der alle destruktiven Interferenzen abschwächt, die mit der Reflexion von Hochfrequenzsignalen 104 an den Grenzen zwischen Anzeigedeckschicht 56, der dielektrischen Anpassungsschicht 94 und dem dielektrischen Resonanzelement 92 verbunden ist.
Wenn Antenne 40 auf diese Weise konfiguriert ist, kann sie Hochfrequenzsignale 104 durch die Vorderseite der Vorrichtung 10 abstrahlen, obwohl sie über eine flexible gedruckte Schaltung, die sich an der Rückseite der Vorrichtung 10 befindet, mit der Millimeter-/Zentimeterwellen-Transceiver-Schaltung gekoppelt ist. Die relativ schmale Breite des dielektrischen Resonanzelements 92 kann Antenne 40 ermöglichen, in das Volumen zwischen Anzeigemodul 68, anderen Komponenten 58 und peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W zu passen. Antenne 40 von 6 kann in einem nach vorne weisenden phasengesteuerten Antennen-Array ausgebildet sein, das Hochfrequenzsignale über zumindest einen Abschnitt der Halbkugel über der Vorderseite der Vorrichtung 10 überträgt.
7 ist eine perspektivische Ansicht der sondengespeisten dielektrischen Resonatorantenne von 6 in einem Szenario, in dem das dielektrische Resonanzelement unter Verwendung mehrerer Zuleitungssonden zum Abdecken mehrerer Polarisationen gespeist wird. Die peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W, das dielektrische Substrat 90, die dielektrische Anpassungsschicht 94, Klebstoff 96, Gehäuserückwand 12R, Anzeige 14 und andere Komponenten 58 von 6 sind der Übersichtlichkeit halber in 7 weggelassen.
Wie in 7 gezeigt, ist das dielektrische Resonanzelement 92 der Antenne 40 auf der oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 montiert. Antenne 40 kann unter Verwendung mehrerer Zuleitungssonden 85 gespeist werden, wie beispielsweise einer ersten Zuleitungssonde 85V und einer zweiten Zuleitungssonde 85H, die an dem dielektrischen Resonanzelement 92 und der flexiblen gedruckten Schaltung 72 montiert sind. Zuleitungssonde 85V schließt Leiterbahnen 84V ein, die auf einer ersten Seitenwand 102 des dielektrischen Resonanzelements 92 strukturiert sind. Zuleitungssonde 85H schließt Leiterbahnen 84H ein, die auf einer zweiten (orthogonalen) Seitenwand 102 des dielektrischen Resonanzelements 92 strukturiert sind.
Antenne 40 kann unter Verwendung mehrerer Hochfrequenzübertragungsleitungen 74 gespeist werden, wie einer ersten Hochfrequenzübertragungsleitung 74V und einer zweiten Hochfrequenzübertragungsleitung 74H. Die erste Hochfrequenz-Übertragungsleitung 74V kann Leiterbahnen 122V und 120V auf der oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 einschließen. Leiterbahnen 122V und 120V können einen Teil des Signalleiters (z. B. Leiterbahnen 82 von 6) für Hochfrequenzübertragungsleitung 74V bilden. In ähnlicher Weise kann die zweite Hochfrequenzübertragungsleitung 74H Leiterbahnen 122H und 120H auf der oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 einschließen. Leiterbahnen 122H und 120H können einen Teil des Signalleiters (z. B. Leiterbahnen 82 von 6) für Hochfrequenzübertragungsleitung 74H bilden.
Leiterbahn 122V kann schmäler sein als Leiterbahn 120V. Leiterbahn 122H kann schmäler sein als Leiterbahn 120H. Leiterbahnen 120V und 120H können beispielsweise leitfähige Kontaktpads auf der oberen Oberfläche 76 der flexiblen gedruckten Schaltung 72 sein. Leiterbahnen 84V der Zuleitungssonde 85V können montiert und mit der Leiterbahn 120V gekoppelt werden (z. B. unter Verwendung der leitfähigen Verbindungsstrukturen 86 von 6). In ähnlicher Weise können Leiterbahnen 84H der Zuleitungssonde 85H montiert und mit Leiterbahn 120H gekoppelt sein.
Hochfrequenzübertragungsleitung 74V und Zuleitungssonde 85V können erste Hochfrequenzsignale mit einer ersten linearen Polarisation (z. B. einer vertikalen Polarisation) übertragen. Bei Ansteuerung unter Verwendung der ersten Hochfrequenzsignale kann Zuleitungssonde 85V einen oder mehrere elektromagnetische Modi des dielektrischen Resonanzelements 92 anregen, die der ersten Polarisation zugeordnet sind. Wenn sie auf diese Weise angeregt werden, können sich Wellenfronten, die den ersten Hochfrequenzsignalen zugeordnet sind, entlang der Länge des dielektrischen Resonanzelements 92 (z. B. entlang der Mittel-/Längsachse 109) ausbreiten und können durch die Anzeige abgestrahlt werden (z. B. durch Anzeigedeckschicht 56 von 6).
In ähnlicher Weise können Hochfrequenzübertragungsleitung 74H und Zuleitungssonde 85H Hochfrequenzsignale einer zweiten linearen Polarisation orthogonal zur ersten Polarisation (z. B. einer horizontalen Polarisation) übertragen. Bei Ansteuerung unter Verwendung der zweiten Hochfrequenzsignale kann Zuleitungssonde 85H einen oder mehrere elektromagnetische Modi des dielektrischen Resonanzelements 92 anregen, die der zweiten Polarisation zugeordnet sind. Wenn sie auf diese Weise angeregt werden, können sich Wellenfronten, die den zweiten Hochfrequenzsignalen zugeordnet sind, entlang der Länge des dielektrischen Resonanzelements 92 ausbreiten und können durch die Anzeige abgestrahlt werden (z. B. durch Anzeigedeckschicht 56 von 6). Beide Zuleitungssonden 85H und 85V können auf einmal aktiv sein, so dass Antenne 40 sowohl das erste als auch das zweite Hochfrequenzsignal zu einem gegebenen Zeitpunkt überträgt. In einer anderen geeigneten Anordnung kann eine einzelne der Zuleitungssonden 85H und 85V auf einmal aktiv sein, so dass Antenne 40 Hochfrequenzsignale mit nur einer einzigen Polarisation zu einem gegebenen Zeitpunkt überträgt.
Das dielektrische Resonanzelement 92 kann eine Länge 110, eine Breite 112 und eine Höhe 114 aufweisen. Länge 110, Breite 112 und Höhe 114 können ausgewählt werden, um das dielektrische Resonanzelement 92 mit einer entsprechenden Mischung von elektromagnetischen Hohlraum-/Wellenleitermodi bereitzustellen, die, wenn sie durch Zuleitungssonden 85H und/oder 85V angeregt werden, Antenne 40 so konfigurieren, dass sie bei gewünschten Frequenzen abstrahlt. Zum Beispiel kann Höhe 114 2-10 mm, 4-6 mm, 3-7 mm, 4,5-5,5 mm oder mehr als 2 mm betragen. Breite 112 und Länge 110 können jeweils 0,5-1,0 mm, 0,4-1,2 mm, 0,7-0,9 mm, 0,5-2,0 mm, 1,5 mm-2,5 mm, 1,7 mm-1,9 mm, 1,0 mm-3,0 mm usw. betragen. Breite 112 kann gleich Länge 110 sein oder kann sich in anderen Anordnungen von Länge 110 unterscheiden. Seitenwände 102 des dielektrischen Resonanzelements 92 können das umgebende dielektrische Substrat in Kontakt bringen (z. B. dielektrisches Substrat 90 von 6). Das dielektrische Substrat kann über Zuleitungssonden 85H und 85V geformt werden oder kann Öffnungen, Kerben oder andere Strukturen einschließen, die das Vorhandensein von Zuleitungssonden 85H und 85V aufnehmen. Das Beispiel von 7 ist lediglich veranschaulichend, und falls gewünscht, kann das dielektrische Resonanzelement 92 andere Formen aufweisen (z. B. Formen mit einer beliebigen gewünschten Anzahl gerader und/oder gekrümmter Seitenwände 102).
Leiterbahnen 84V und 84H können jeweils eine Breite 118 und eine Höhe 116 aufweisen. Breite 118 und Höhe 116 können so gewählt werden, dass die Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitungen 74V und 74H an die Impedanz des dielektrischen Resonanzelements 92 angepasst wird. Beispielhaft kann Breite 118 zwischen 0,3 mm und 0,7 mm, zwischen 0,2 mm und 0,8 mm, zwischen 0,4 mm und 0,6 mm oder andere Werte betragen. Höhe 116 kann zwischen 0,3 mm und 0,7 mm, zwischen 0,2 mm und 0,8 mm, zwischen 0,4 mm und 0,6 mm oder andere Werte betragen. Die Höhe 116 kann der Breite 118 entsprechen oder sich von der Breite 118 unterscheiden.
Falls gewünscht, können Übertragungsleitungen 74V und 74H eine oder mehrere Übertragungsleitungsanpassungsstichleitungen einschließen, wie Anpassungsstichleitungen 124, die mit Leiterbahnen 122V und 122H gekoppelt sind. Anpassungsstichleitungen 124 können dazu beitragen, sicherzustellen, dass die Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitungen 74H und 74V an die Impedanz des dielektrischen Resonanzelements 92 angepasst ist. Anpassungsstichleitungen 124 können eine beliebige Form aufweisen oder weggelassen werden. Leiterbahnen 84V und 84H können andere Formen aufweisen (z. B. Formen mit einer beliebigen Anzahl gerader und/oder gekrümmter Kanten).
Falls gewünscht, kann ein Schlitz in Masseleiterbahnen 80 auf der flexiblen gedruckten Schaltung 72 ausgebildet sein, um zu ermöglichen, dass die Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung(en) an das dielektrische Resonanzelement 92 angepasst wird. 8 ist eine Querschnittsseitenansicht der Antenne 40, die zeigt, wie Masseleiterbahnen 80 eine Öffnung einschließen können, um zu ermöglichen, dass die Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung(en) an das dielektrische Resonanzelement 92 angepasst wird. In dem Beispiel von 8 ist nur eine einzige Zuleitungssonde gezeigt und periphere leitfähige Gehäusestrukturen 12W, das dielektrische Substrat 90, die dielektrische Anpassungsschicht 94, Klebstoff 96, Gehäuserückwand 12R, Anzeige 14 und andere Komponenten 58 von 6 sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
Wie in 8 gezeigt, können Masseleiterbahnen 80 einen Schlitz oder eine Öffnung einschließen, wie Schlitz 126 an der unteren Oberfläche 78 der flexiblen gedruckten Schaltung 72. Das dielektrische Resonanzelement 92 der Antenne 40 kann an der flexiblen gedruckten Schaltung 72 montiert sein und mit dem darunter liegenden Schlitz 126 ausgerichtet sein. Schlitz 126 kann eine Breite 128 aufweisen. Breite 128 kann beispielsweise größer oder gleich der Breite 112 des dielektrischen Resonanzelements 92 sein (z. B. eine Gesamtheit der Seitenfläche des dielektrischen Resonanzelements 92 kann Schlitz 126 überlappen). Schlitz 126 kann dazu beitragen, die Impedanz der Übertragungsleitung 74 an die Impedanz des dielektrischen Resonanzelements 92 anzupassen. Falls gewünscht, kann das Vorhandensein des Schlitzes 126 auch der Zuleitungssonde 85 ermöglichen, zusätzliche elektromagnetische Modi des dielektrischen Resonanzelements 92 anzuregen, um die Frequenzen und/oder Bandbreiten, die von Antenne 40 abgedeckt werden, zu erweitern. Breite 128 kann angepasst werden, um die Impedanzanpassung zwischen der Hochfrequenzübertragungsleitung 74 und dem dielektrischen Resonanzelement 92 zu optimieren und/oder um den Frequenzgang (z. B. Spitzenfrequenzgang und Bandbreite) der Antenne 40 abzustimmen. Zusätzlich kann Schlitz 126 dazu dienen, die Kopplung zwischen zwei linearen Polarisationen (z. B. horizontale und vertikale Polarisation) in dem dielektrischen Resonanzelement 92 zu minimieren. Zum Beispiel kann Schlitz 126 dazu beitragen, den Massestromfluss zwischen den Transceiver-Ports, die den Übertragungsleitungen 74V und 74H zugeordnet sind, zu stören (7).
9 ist eine Draufsicht der Antenne 40, die zeigt, wie das dielektrische Resonanzelement 92 einen darunter liegenden Schlitz 126 in Masseleiterbahnen 80 überlappen kann (z. B. in Richtung des Pfeils 130 von 8). Im Beispiel von 9 wurde das dielektrische Material in der flexiblen gedruckten Schaltung 72 von 8 der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
Wie in 9 gezeigt, kann das dielektrische Resonanzelement 92 mit Schlitz 126 in den darunter liegenden Masseleiterbahnen 80 ausgerichtet sein. Schlitz 126 kann eine rechteckige Form (z. B. die gleiche Form wie die laterale Form des dielektrischen Resonanzelements 92) aufweisen oder kann andere Formen aufweisen. Signalleiterbahnen 82 können mit Leiterbahnen 84 in einer entsprechenden Zuleitungssonde 85 gekoppelt sein, die sich an einer gegebenen Seitenwand des dielektrischen Resonanzelements 92 befindet. Dieses Beispiel ist lediglich veranschaulichend, und falls gewünscht, können zusätzliche Zuleitungssonden und Hochfrequenzübertragungsleitungen bereitgestellt werden, um zusätzliche Polarisationen abzudecken.
Falls gewünscht, kann ein gegebenes phasengesteuertes Antennen-Array in Vorrichtung 10 verschiedene Antennen einschließen, die unterschiedliche Polarisationen abdecken (z. B. um das phasengesteuerte Antennen-Array mit Polarisationsdiversität bereitzustellen). Ein phasengesteuertes Antennen-Array kann zum Beispiel einen ersten Satz von Antennen einschließen, die eine horizontale Polarisation abdecken, und einen zweiten Satz von Antennen, die eine vertikale Polarisation abdecken. Um den Platzbedarf in der Vorrichtung zu optimieren, kann der erste Satz von Antennen mit dem zweiten Satz von Antennen in dem phasengesteuerten Antennen-Array verschachtelt werden.
10 ist eine Draufsicht auf ein phasengesteuertes Antennen-Array 54-2 mit verschachtelten Antennen zur Abdeckung sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Polarisation. Wie in 10 dargestellt, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 einen ersten Satz von Antennen 40V einschließen, die Hochfrequenzsignale mit einer ersten linearen Polarisation (z. B. einer vertikalen Polarisation) übertragen, und einen zweiten Satz von Antennen 40H, die Hochfrequenzsignale mit einer orthogonalen zweiten linearen Polarisation (z. B. einer horizontalen Polarisation) übertragen.
Die Antennen 40H und 40V können jeweils ein dielektrisches Resonanzelement 92 einschließen, das durch eine entsprechende Zuleitungssonde 85 angeregt wird. Jedes dielektrische Resonanzelement 92 in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 kann in demselben dielektrischen Substrat (z. B. dem dielektrischen Substrat 90 von 6) oder in zwei oder mehr dielektrischen Substraten montiert sein. Die Zuleitungssonden 85 für die Antennen 40H können rechtwinklig zu den Zuleitungssonden 85 für die Antennen 40V ausgerichtet sein. Dieses Beispiel dient lediglich der Veranschaulichung. In einer anderen geeigneten Anordnung kann jede Antenne 40H und jede Antenne 40V zwei Zuleitungssonden einschließen (z. B. die Zuleitungssonden 85H und 85V in 7). In diesem Szenario können die Antennen 40H Hochfrequenzsignale über die Zuleitungssonden 85H von 7 übertragen, während die Antennen 40V Hochfrequenzsignale über die Zuleitungssonden 85V übertragen können. Die Antennen 40H und 40V können darunter liegende Schlitze 126 in Masseleiterbahnen 80 einschließen (z. B. wie in 8 und 9 dargestellt) oder können durchgehende Masseleiterbahnen 80 unter dielektrischen Resonanzelementen 92 einschließen (z. B. wie in 6 und 7 dargestellt).
Wie in 10 dargestellt, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 ein sich wiederholendes Muster aus zwei oder mehr Antennen-Einheitszellen 132 einschließen (hierin manchmal als Antennen-Einheitszellen 132 bezeichnet). Jede Einheitszelle 132 kann eine entsprechende Antenne 40V und eine entsprechende Antenne 40H einschließen. In dem Beispiel von 10 weist das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 vier Einheitszellen 132 auf. Dies ist nur veranschaulichend, und falls gewünscht, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 mehr als vier Einheitszellen 132 oder weniger als vier Einheitszellen 132 aufweisen.
Um eine zufriedenstellende Strahlformung zu ermöglichen, kann jede Antenne 40H im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 etwa die Hälfte der effektiven Wellenlänge des Vorgangs der Antenne 40H von jeder benachbarten Antenne 40H im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 entfernt sein. In ähnlicher Art und Weise kann jede Antenne 40V etwa die Hälfte der effektiven Wellenlänge des Vorgangs der Antenne 40V von jeder benachbarten Antenne 40V entfernt sein. Wie in 10 dargestellt, ist jede Antenne 40V von einer oder zwei benachbarten Antennen 40V im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 durch den Abstand 134 getrennt. In ähnlicher Art und Weise ist jede Antenne 40H von einer oder zwei benachbarten Antennen 40H durch den Abstand 134 getrennt (z. B. kann die Einheitszelle 132 eine Breite aufweisen, die dem Abstand 134 entspricht). Der Abstand 134 kann zwischen 4 mm und 6 mm, zwischen 3 mm und 7 mm, zwischen 3,5 mm und 4,5 mm, etwa 4 mm usw. betragen. Jede Antenne 40V kann in dem Raum zwischen benachbarten Antennen 40H und jede Antenne 40H kann in dem Raum zwischen benachbarten Antennen 40V in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 angeordnet sein. Im Allgemeinen können dielektrische Resonatorantennen wie die Antennen 40H und 40L einen geringeren seitlichen Bereich einnehmen als andere Antennentypen wie Schlitzantennen oder Patch-Antennen. Durch die Ausbildung der Antennen 40H und 40L als dielektrische Resonatorantennen kann ausreichend Platz zwischen benachbarten Antennen 40H und zwischen benachbarten Antennen 40L vorhanden sein, damit die Antennen 40V zwischen den Antennen 40H im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 verschachtelt werden können. Auf diese Art und Weise kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 in einem möglichst kleinen Bereich eine Polarisationsvielfalt bereitstellen und dennoch eine zufriedenstellende Strahlformung für jede Polarisation ermöglichen.
Im Beispiel von 10 deckt jede Antenne des phasengesteuerten Antennen-Arrays 54-2 dasselbe Frequenzband bzw. dieselben Frequenzbänder ab. Falls gewünscht, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 verschiedene Antennen einschließen, die unterschiedliche Frequenzbänder und/oder unterschiedliche Polarisationen abdecken. 11 ist eine Draufsicht auf ein gegebenes phasengesteuertes Antennen-Array 54-2 mit verschiedenen Antennen zur Abdeckung verschiedener Frequenzbänder mit horizontaler und vertikaler Polarisation.
Wie in 11 dargestellt, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 einen ersten Satz von Antennen 40VH, einen zweiten Satz von Antennen 40HH, einen dritten Satz von Antennen 40VL und einen vierten Satz von Antennen 40HL einschließen. Die Antennen 40VH und die Antennen 40HH können jeweils Hochfrequenzsignale in demselben relativ hohen Frequenzband übertragen. Die Antennen 40VL und die Antennen 40HL können jeweils Hochfrequenzsignale in demselben relativ niedrigen Frequenzband übertragen. Die Abmessungen des dielektrischen Resonanzelements 92 (und optional die Abmessungen des darunter liegenden Schlitzes 126, wie in 8 und 9 dargestellt) in den Antennen 40VL und 40HL können größer sein als die Abmessungen des dielektrischen Resonanzelements 92 in den Antennen 40VH und 40HH, um niedrigere Frequenzen zu unterstützen. Das relativ niedrige Frequenzband kann zum Beispiel Frequenzen zwischen 24 GHz und 31 GHz (z. B. ein 28-GHz-Band), Frequenzen zwischen 26 GHz und 30 GHz oder beliebige andere gewünschte Frequenzen einschließen, die niedriger sind als das Frequenzband mit relativ hoher Frequenz. Das relativ hohe Frequenzband kann zum Beispiel Frequenzen zwischen 37 GHz und 41 GHz (z. B. ein 39-GHz-Band), Frequenzen zwischen 38 GHz und 40 GHz oder beliebige andere gewünschte Frequenzen einschließen, die höher sind als das relativ niedrige Frequenzband.
Die Antennen 40VH und 40VL können beide Hochfrequenzsignale mit einer ersten linearen Polarisation (z. B. einer vertikalen Polarisation) übertragen. Die Antennen 40HH und 40HL können beide Hochfrequenzsignale mit einer orthogonalen zweiten Polarisation (z. B. einer horizontalen Polarisation) übertragen. Das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 von 11 kann ein sich wiederholendes Muster aus einer oder mehreren Einheitszellen 136 und einer oder mehreren Einheitszellen 138 von Antennen einschließen (hierin manchmal als Antennen-Einheitszellen 136 und 138 bezeichnet). Jede Einheitszelle 136 kann eine entsprechende Antenne 40VH, Antenne 40HH und Antenne 40VL einschließen. Jede Einheitszelle 138 kann eine entsprechende Antenne 40VH, Antenne 40HH und Antenne 40HL einschließen. In dem Beispiel von 11 weist das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 zwei Einheitszellen 136 und zwei Einheitszellen 138 auf. Dies ist nur veranschaulichend, und falls gewünscht, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 eine beliebige Anzahl von zwei oder mehr Einheitszellen 136 und zwei oder mehr Einheitszellen 138 aufweisen.
Um eine zufriedenstellende Strahlformung zu ermöglichen, kann jede Antenne 40VH im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 bei etwa der Hälfte der effektiven Wellenlänge platziert werden, die einer Frequenz im relativ hohen Frequenzband von einer oder mehreren benachbarten Antennen 40VH im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 entspricht. In ähnlicher Art und Weise kann jede Antenne 40HH bei etwa der Hälfte der effektiven Wellenlänge entsprechend der Frequenz im relativ hohen Frequenzband von einer oder mehreren benachbarten Antennen 40HH im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 platziert werden. Gleichzeitig kann jede Antenne 40VL im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 bei etwa der Hälfte der effektiven Wellenlänge entsprechend einer Frequenz im relativ niedrigen Frequenzband von einer oder mehreren benachbarten Antennen 40VL im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 lokalisiert sein. In ähnlicher Art und Weise kann jede Antenne 40HL bei etwa der Hälfte der effektiven Wellenlänge, die der Frequenz im relativ niedrigen Frequenzband entspricht, von einer oder mehreren benachbarten Antennen 40HL im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 lokalisiert werden.
Wie in 11 dargestellt, ist jede Antenne 40VH von einer oder zwei benachbarten Antennen 40VH durch den Abstand 140 getrennt, jede Antenne 40HH ist von einer oder zwei benachbarten Antennen 40HH durch den Abstand 140 getrennt, jede Antenne 40VL ist von einer oder zwei benachbarten Antennen 40VL durch den Abstand 140 getrennt, und jede Antenne 40HL ist von einer oder zwei benachbarten Antennen 40HL durch den Abstand 140 getrennt (z. B. können die Einheitszellen 136 und 138 jeweils eine Breite gleich dem Abstand 140 aufweisen). Der Abstand 140 kann zum Beispiel ungefähr die Hälfte der Wellenlänge des Vorgangs der Antennen 40VH und 40HH betragen (z. B. die effektive Wellenlänge, die einer Frequenz im relativ hohen Frequenzband des phasengesteuerten Antennen-Arrays 54-2 entspricht). Einige Beispiele zeigen, dass der Abstand 140 zwischen 4 mm und 6 mm, zwischen 4,5 mm und 5,5 mm, zwischen 3 mm und 7 mm, zwischen 3 mm und 5 mm, etwa 4 mm usw. betragen kann. Durch die Ausbildung der Antennen 40VH, 40HH, 40VL und 40HL als dielektrische Resonatorantennen (und nicht als Patch- oder Schlitzantennen) kann ausreichend Platz vorhanden sein, um sowohl eine Antenne 40HH als auch eine der Antennen 40VL oder 40HL zwischen jedem Paar benachbarter Antennen 40VH zu bilden. Durch diese Verschachtelung der Antennen kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 mit Polarisationsdiversität sowohl für das relativ niedrige als auch für das relativ hohe Frequenzband bereitgestellt werden, wobei der Bereich in der Vorrichtung 10 so klein wie möglich gehalten wird.
In einer anderen geeigneten Anordnung kann jede Antenne im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 gleichzeitig beide linearen Polarisationen abdecken. 12 ist eine Draufsicht auf ein gegebenes phasengesteuertes Antennen-Array 54-2 mit verschiedenen Antennen zur Abdeckung verschiedener Frequenzbänder mit horizontaler und vertikaler Polarisation.
Wie in 12 dargestellt, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 einen ersten Satz von Antennen 40HB und einen zweiten Satz von Antennen 40LB einschließen. Jede Antenne 40HB kann eine erste Zuleitungssonde 85V und eine zweite Zuleitungssonde 85H orthogonal zur ersten Zuleitungssonde einschließen. In ähnlicher Art und Weise kann jede Antenne 40LB eine erste Zuleitungssonde 85V und eine zweite Zuleitungssonde 85H orthogonal zu der ersten Zuleitungssonde einschließen. Die Antennen 40HB können jeweils Hochfrequenzsignale im relativ hohen Frequenzband (z. B. ein Frequenzband bei 39 GHz) sowohl mit horizontaler als auch mit vertikaler Polarisation übertragen. Die Antennen 40LB können jeweils Hochfrequenzsignale im relativ niedrigen Frequenzband (z. B. ein Frequenzband bei 28 GHz) sowohl mit horizontaler als auch mit vertikaler Polarisation übertragen. Die Abmessungen des dielektrischen Resonanzelements 92 (und optional die Abmessungen des darunter liegenden Schlitzes 126, wie in 8 und 9 dargestellt) in den Antennen 40LB können größer sein als die Abmessungen des dielektrischen Resonanzelements 92 in den Antennen 40HB, um niedrigere Frequenzen zu unterstützen. Falls gewünscht, kann die Steuerschaltung (z. B. die Steuerschaltung 28 von 2) selektiv nur eine der Zuleitungssonden 85V und 85H in den Antennen 40HB und/oder Antennen 40LB zu einem bestimmten Zeitpunkt aktivieren, so dass die Antennen nur eine einzige Polarisation übertragen.
Das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 von 12 kann ein sich wiederholendes Muster von zwei oder mehr Einheitszellen 142 einschließen (hierin manchmal als Antennen-Einheitszellen 142 bezeichnet). Jede Einheitszelle 142 kann eine entsprechende Antenne 40HB und eine entsprechende Antenne 40LB einschließen. In dem Beispiel von 12 weist das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 vier Einheitszellen 142 auf. Dies ist nur veranschaulichend, und falls gewünscht, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 eine beliebige Anzahl von zwei oder mehr Einheitszellen 142 aufweisen.
Um eine zufriedenstellende Strahlformung zu ermöglichen, kann jede Antenne 40LB im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 bei etwa der Hälfte der effektiven Wellenlänge platziert werden, die einer Frequenz im relativ niedrigen Frequenzband von einer oder mehreren benachbarten Antennen 40LB im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 entspricht. In ähnlicher Art und Weise kann jede Antenne 40HB bei etwa der Hälfte der effektiven Wellenlänge entsprechend der Frequenz im relativ hohen Frequenzband von einer oder mehreren benachbarten Antennen 40HB im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 platziert werden. Wie in 12 dargestellt, ist jede Antenne 40HB von einer oder zwei benachbarten Antennen 40HB durch den Abstand 144 getrennt, und jede Antenne 40LB ist von einer oder zwei benachbarten Antennen 40LB durch den Abstand 144 getrennt (z. B. können die Einheitszellen 142 jeweils eine Breite aufweisen, die dem Abstand 144 entspricht). Der Abstand 144 kann zum Beispiel ungefähr die Hälfte der Wellenlänge des Vorgangs der Antennen 40HB betragen (z. B. die effektive Wellenlänge, die einer Frequenz im relativ hohen Frequenzband des phasengesteuerten Antennen-Arrays 54-2 entspricht). In einigen Beispielen kann der Abstand 144 zwischen 4 mm und 6 mm, zwischen 4,5 mm und 5,5 mm, zwischen 3 mm und 7 mm, zwischen 3 mm und 5 mm, etwa 4 mm usw. betragen. Durch die Ausbildung der Antennen 40HB und 40LB als dielektrische Resonatorantennen (und nicht als Patch- oder Schlitzantennen) kann ausreichend Platz vorhanden sein, um eine Antenne 40LB zwischen jedem Paar von Antennen 40HB im phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 zu bilden. Durch diese Verschachtelung der Antennen kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 orthogonale Polarisationen sowohl im relativ niedrigen als auch im relativ hohen Frequenzband abdecken und dabei einen möglichst kleinen Bereich der Vorrichtung 10 einnehmen.
Die Beispiele in 10-12 dienen lediglich der Veranschaulichung. Falls gewünscht, kann das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 Antennen einschließen, die in einem zweidimensionalen Muster angeordnet sind. Bei dieser Anordnung lassen sich in vertikaler Richtung ähnliche Abstände zwischen Antennen gleicher Polarisation und gleichen Frequenzbandes bereitstellen wie in der in 10-12 dargestellten horizontalen Richtung. Zum Beispiel können benachbarte Reihen von Antennen im phasengesteuerten Antennen-Array gegeneinander versetzt sein (z. B. um sicherzustellen, dass vertikal benachbarte Antennen nicht dasselbe Frequenzband und dieselbe Polarisation abdecken).
Ein oder mehrere phasengesteuerte Antennen-Arrays 54-2 können an beliebigen Orten in der Vorrichtung 10 entlang des Umfangs der Anzeige 14 angebracht werden, um durch die Anzeige zu strahlen (z. B. innerhalb des inaktiven Bereichs IA der Anzeige 14 in 1). 13 ist eine Draufsicht der Vorrichtung 10, die zeigt, wie ein gegebenes phasengesteuertes Antennen-Array 54-2 mit einer Kerbe in peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W ausgerichtet sein kann.
Wie in 13 gezeigt, können periphere leitfähige Gehäusestrukturen 12W um die Peripherie des Anzeigemoduls 68 in Vorrichtung 10 verlaufen. Anzeigedeckschicht 56 von 5 und 6 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit in 13 weggelassen. Periphere leitfähige Gehäusestrukturen 12W können eine nach innen vorstehende Lippe 148 (hierin manchmal als Absatz oder Festpunkt bezeichnet) und einen erhöhten Abschnitt 146 einschließen. Der erhöhte Abschnitt 146 kann um den Peripherierand der Anzeigedeckschicht herum verlaufen. Die Lippe 148 der peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W kann eine Öffnung wie Kerbe 150 einschließen. Das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 (z. B. ein phasengesteuertes Antennen-Array, das eine einzige Polarisation und ein einziges Frequenzband abdeckt, ein phasengesteuertes Antennen-Array, das mehrere Polarisationen in demselben Frequenzband/denselben Frequenzbändern abdeckt, wie in 10 dargestellt, oder ein phasengesteuertes Antennen-Array, das mehrere Polarisationen und mehrere Frequenzbänder abdeckt, wie in 11 und 12 dargestellt) kann unter der Lippe 148 montiert und mit der Kerbe 150 ausgerichtet werden.
Die Antennen 40 in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 können jeweils ein dielektrisches Resonanzelement 92 einschließen, das von einem oder mehreren dielektrischen Substraten 90 umgeben ist. Jede Antenne 40 in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 kann unter Verwendung einer entsprechenden Hochfrequenzübertragungsleitung in derselben flexiblen gedruckten Schaltung 72 gespeist werden. Dieses Beispiel dient lediglich der Veranschaulichung, und falls gewünscht, können zwei oder mehr Antennen 40 in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 unter Verwendung von Hochfrequenzübertragungsleitungen in separaten flexiblen gedruckten Schaltungen gespeist werden. Antennen 40 in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 können Hochfrequenzsignale durch Kerbe 150 und die Anzeigedeckschicht (nicht gezeigt) übertragen. Das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 kann eine Strahllenkung innerhalb der Halbkugel über der Vorderseite der Vorrichtung 10 durchführen. Das Beispiel von 13 dient lediglich der Veranschaulichung. Falls gewünscht, können Antennen 40 in dem phasengesteuerten Antennen-Array 54-2 in einem zweidimensionalen Muster mit mehreren Reihen und Spalten von Antennen oder in anderen Mustern angeordnet sein.
Falls gewünscht, kann sich das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 an anderer Stelle innerhalb der Vorrichtung 10 befinden. In einer geeigneten Anordnung kann sich das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 innerhalb der Kerbe 8 im aktiven Bereich AA der Anzeige 14 (1) befinden. 14 ist eine Draufsicht, die zeigt, wie das phasengesteuerte Antennen-Array 54-2 mit Kerbe 8 im aktiven Bereich AA der Anzeige 14 ausgerichtet sein kann.
Wie in 14 gezeigt, kann Anzeigemodul 68 der Anzeige 14 Kerbe 8 einschließen. Die Anzeigedeckschicht 56 von 5 und 6 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit in 14 weggelassen. Anzeigemodul 68 kann den aktiven Bereich AA der Anzeige 14 bilden, während Kerbe 8 einen Teil des inaktiven Bereichs IA der Anzeige 14 bildet (1). Die Ränder der Kerbe 8 können durch periphere leitfähige Gehäusestrukturen 12W und das Anzeigemodul 68 definiert sein. Zum Beispiel kann Kerbe 8 zwei oder mehr Kanten (z. B. drei Kanten), die durch das Anzeigemodul 68 definiert sind, und eine oder mehrere Kanten, die durch periphere leitfähige Gehäusestrukturen 12W definiert sind, aufweisen.
Vorrichtung 10 kann Lautsprecheranschluss 16 (z. B. einen Ohrhörer) innerhalb der Kerbe 8 einschließen. Falls gewünscht, kann Vorrichtung 10 andere Komponenten 152 innerhalb der Kerbe 10 einschließen. Andere Komponenten 152 können einen oder mehrere Bildsensoren, wie etwa eine oder mehrere Kameras, einen Infrarot-Bildsensor, einen Infrarot-Lichtsender (z. B. einen Infrarot-Punktprojektor und/oder Flutlichtstrahler), einen Umgebungslichtsensor, einen Fingerabdrucksensor, einen kapazitiven Näherungssensor, einen Wärmesensor, einen Feuchtigkeitssensor oder beliebige andere gewünschte Eingabe-/Ausgabekomponenten (z. B. Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 26 von 2) einschließen. Ein oder mehrere phasengesteuerte Antennen-Arrays 54-2 können mit dem/den Abschnitt(en) der Kerbe 8 ausgerichtet sein, die nicht von anderen Komponenten 152 oder Lautsprecheranschluss 16 belegt sind. Die phasengesteuerten Antennen-Arrays 54-2, die mit Kerbe 8 ausgerichtet sind, können eindimensionale phasengesteuerte Antennen-Arrays, wie eindimensionale phasengesteuerte Antennen-Arrays 54-2', und/oder zweidimensionale phasengesteuerte Antennen-Arrays, wie zweidimensionale phasengesteuerte Antennen-Arrays 54-2", einschließen. Da die dielektrischen Resonanzelemente 92 weniger Seitenfläche einnehmen als Patch-Antennen oder Schlitzantennen, welche die gleichen Frequenzen abdecken, können die phasengesteuerten Antennen-Arrays 54-2' und 54-2" in die Kerbe 8 passen und trotz des Vorhandenseins des Lautsprecheranschlusses 16 und anderer Komponenten 152 noch einen zufriedenstellenden Antennenwirkungsgrad aufweisen.
Falls gewünscht, können mehrere phasengesteuerte Antennen-Arrays 54-2 mit mehreren Kerben in peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen 12W (z. B. mehrere Kerben 150 von 13) ausgerichtet sein und/oder können mit Kerbe 8 in Anzeigemodul 68 ausgerichtet sein. Die phasengesteuerten Antennen-Arrays 54-2 können eine Strahllenkung in einem oder mehreren Frequenzbändern zwischen 10 GHz und 300 GHz innerhalb eines Teils oder der gesamten Halbkugel über der Vorderseite der Vorrichtung 10 bereitstellen. Bei Kombination mit dem Betrieb des phasengesteuerten Antennen-Arrays 54-1 an der Rückseite der Vorrichtung 10 (5) können die phasengesteuerten Antennen-Arrays in der Vorrichtung 10 zusammen eine Abdeckung innerhalb etwa einer vollen Kugel um die Vorrichtung 10 bereitstellen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die ein Gehäuse, eine Anzeige mit einer Anzeigedeckschicht und eine sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne in dem Gehäuse einschließt, die so konfiguriert ist, dass sie Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz von mehr als 10 GHz durch die Anzeigeschicht leitet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne ein dielektrisches Resonanzelement und eine Zuleitungssonde auf dem dielektrischen Resonanzelement ein, wobei die Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das dielektrische Resonanzelement anregt, um die Hochfrequenzsignale abzustrahlen.
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform schließt die elektronische Vorrichtung eine gedruckte Schaltung ein, wobei das dielektrische Resonanzelement auf der gedruckten Schaltung angebracht ist und eine Hochfrequenzübertragungsleitung auf der gedruckten Schaltung mit der Zuleitungssonde gekoppelt ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsfonn schließt die Hochfrequenzübertragungsleitung eine Signalleiterbahn ein, und die Zuleitungssonde schließt eine leitende Leiterbahn ein, die auf dem dielektrischen Resonanzelement strukturiert und mit der Signalspur gekoppelt ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die leitende Leiterbahn so konfiguriert, dass sie eine Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung an eine Impedanz des dielektrischen Resonanzelements anpasst.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die Signalleiterbahn eine Anpassungsstichleitung ein, die so konfiguriert ist, dass sie eine Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung an eine Impedanz des dielektrischen Resonanzelements anpasst.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Zuleitungssonde an einer ersten Seitenwand des dielektrischen Resonanzelements angebracht, und die sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne schließt eine zusätzliche Zuleitungssonde ein, die an einer zweiten Seitenwand des dielektrischen Resonanzelements angebracht ist, wobei die zweite Seitenwand orthogonal zur ersten Seitenwand ist und die zusätzliche Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das dielektrische Resonanzelement anregt, um die Hochfrequenzsignale abzustrahlen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung Masseleiterbahnen auf der gedruckten Schaltung ein, wobei die Masseleiterbahnen einen Schlitz definieren, der das dielektrische Resonanzelement überlappt.
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform schließt die elektronische Vorrichtung eine dielektrische Anpassungsschicht ein, die zwischen dem dielektrischen Resonanzelement und der Anzeigedeckschicht angeordnet ist, wobei das dielektrische Resonanzelement eine erste Dielektrizitätskonstante aufweist, die Anzeigedeckschicht eine zweite Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer als die erste Dielektrizitätskonstante ist, und die dielektrische Anpassungsschicht eine dritte Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer als die zweite Dielektrizitätskonstante und kleiner als die erste Dielektrizitätskonstante ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsfonn schließt das dielektrische Resonanzelement Zirkoniumdioxid ein.
Gemäß einer anderen Ausführungsfonn schließt die Elektronik periphere leitfähige Gehäusestrukturen ein, die sich um eine Peripherie der elektronischen Vorrichtung erstrecken, wobei die Anzeigedeckschicht an den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen und einer Kerbe in den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen angebracht ist, wobei das sondengespeiste dielektrische Resonanzelement auf die Kerbe ausgerichtet und so konfiguriert ist, dass es die Hochfrequenzsignale durch die Kerbe leitet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung periphere leitfähige Gehäusestrukturen ein, die sich um eine Peripherie der elektronischen Vorrichtung erstrecken, wobei die Anzeigedeckschicht an den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen angebracht ist, ein Anzeigemodul, das so konfiguriert ist, dass es Licht durch die Anzeigedeckschicht emittiert, wobei das Anzeigemodul eine Kerbe einschließt, das Anzeigemodul eine Kerbe aufweist, wobei die Kerbe Kanten aufweist, die durch das Anzeigemodul und die peripheren leitenden Gehäusestrukturen definiert sind, ein Audiolautsprecher mit der Kerbe ausgerichtet ist und ein Bildsensor mit der Kerbe ausgerichtet ist, die sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne mit der Kerbe ausgerichtet ist und so konfiguriert ist, dass sie die Hochfrequenzsignale durch die Kerbe leitet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung periphere leitfähige Gehäusestrukturen ein, die sich um eine Peripherie der elektronischen Vorrichtung erstrecken, wobei die Anzeigedeckschicht an den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen angebracht ist, eine hintere Gehäusewand, die der Anzeigedeckschicht gegenüberliegt, und ein phasengesteuertes Antennen-Array, das so konfiguriert ist, dass es zusätzliche Hochfrequenzsignale mit einer zusätzlichen Frequenz von mehr als 10 GHz durch die hintere Gehäusewand überträgt.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die eine gedruckte Schaltung, eine an der gedruckten Schaltung befestigte dielektrische Säule, eine dielektrische Deckschicht, die die dielektrische Säule überlappt, einen leitfähigen Patch auf der dielektrischen Säule und eine mit dem leitfähigen Patch gekoppelte Hochfrequenzübertragungsleitung einschließt, wobei der leitfähige Patch so konfiguriert ist, dass er die dielektrische Säule anregt, um Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz zwischen 10 GHz und 300 GHz durch die dielektrische Deckschicht abzustrahlen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der leitfähige Patch so konfiguriert, dass er die dielektrische Säule anregt, um die Hochfrequenzsignale mit einer ersten linearen Polarisation abzustrahlen, wobei die elektronische Vorrichtung einen zusätzlichen leitfähigen Patch auf der dielektrischen Säule und eine zusätzliche Hochfrequenzübertragungsleitung einschließt, die mit dem zusätzlichen leitfähigen Patch gekoppelt ist, wobei der zusätzliche leitfähige Patch so konfiguriert ist, dass er die dielektrische Säule anregt, um zusätzliche Hochfrequenzsignale mit der Frequenz und mit einer zweiten linearen Polarisation orthogonal zur ersten linearen Polarisation abzustrahlen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung Masseleiterbahnen auf der gedruckten Schaltung ein, wobei die Masseleiterbahnen einen Schlitz definieren, der auf die dielektrische Säule ausgerichtet ist, wobei der Schlitz so konfiguriert ist, dass er eine Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung an eine Impedanz der dielektrischen Säule anpasst.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung ein dielektrisches Substrat ein, das an der gedruckten Schaltung angebracht ist und die dielektrische Säule seitlich umgibt, wobei die dielektrische Säule eine erste Dielektrizitätskonstante und das dielektrische Substrat eine zweite Dielektrizitätskonstante aufweist, die mindestens 10,0 kleiner als die erste Dielektrizitätskonstante ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die ein phasengesteuertes Antennen-Array und eine dielektrische Deckschicht einschließt, die das phasengesteuerte Antennen-Array überlappt, wobei das phasengesteuerte Antennen-Array einen ersten Satz von Antennen einschließt, die so konfiguriert sind, dass sie erste Hochfrequenzsignale mit einer ersten Frequenz durch die dielektrische Deckschicht übertragen, wobei jede Antenne in dem ersten Satz ein erstes dielektrisches Resonanzelement und erste und zweite Zuleitungssonden auf dem ersten dielektrischen Resonanzelement aufweist, die erste Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das erste dielektrische Resonanzelement anregt, um die ersten Hochfrequenzsignale mit einer ersten linearen Polarisation abzustrahlen, und die zweite Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das erste dielektrische Resonanzelement anregt, um die ersten Hochfrequenzsignale mit einer zweiten linearen Polarisation orthogonal zu der ersten linearen Polarisation abzustrahlen, und einen zweiten Satz von Antennen, der so konfiguriert ist, dass er zweite Hochfrequenzsignale mit einer zweiten Frequenz durch die dielektrische Deckschicht hindurch überträgt, wobei die Antennen in dem zweiten Satz zwischen den Antennen in dem ersten Satz verschachtelt sind.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist jede Antenne im zweiten Satz ein zweites dielektrisches Resonanzelement und eine dritte und vierte Zuleitungssonde auf dem zweiten dielektrischen Resonanzelement auf, wobei die dritte Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das zweite dielektrische Resonanzelement anregt, um die zweiten Hochfrequenzsignale mit der ersten linearen Polarisation abzustrahlen, und die vierte Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das zweite dielektrische Resonanzelement anregt, um die zweiten Hochfrequenzsignale mit der zweiten linearen Polarisation abzustrahlen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schließt die erste Frequenz eine Frequenz zwischen 24 GHz und 31 GHz ein, und die zweite Frequenz schließt eine Frequenz zwischen 37 GHz und 41 GHz ein.
Das Vorstehende dient lediglich der Veranschaulichung, und verschiedene Modifikationen können durch den Fachmann vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang und Geist der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die vorstehenden Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16289459 [0001]

Claims

Elektronische Vorrichtung, umfassend: ein Gehäuse; eine Anzeige mit einer Anzeigedeckschicht, die am Gehäuse montiert ist; und eine sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne in dem Gehäuse, die so konfiguriert ist, dass sie Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz von mehr als 10 GHz durch die Anzeigedeckschicht leitet.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne Folgendes umfasst: ein dielektrisches Resonanzelement; und eine Zuleitungssonde auf dem dielektrischen Resonanzelement, wobei die Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das dielektrische Resonanzelement zum Abstrahlen der Hochfrequenzsignale anregt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner Folgendes umfasst: eine gedruckte Schaltung, wobei das dielektrische Resonanzelement auf der gedruckten Schaltung angebracht ist; und eine Hochfrequenzübertragungsleitung auf der gedruckten Schaltung, die mit der Zuleitungssonde gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Hochfrequenzübertragungsleitung eine Signalspur umfasst und die Zuleitungssonde eine leitende Leiterbahn umfasst, die auf dem dielektrischen Resonanzelement strukturiert und mit der Signalleiterbahn gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die leitende Leiterbahn so konfiguriert ist, dass sie eine Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung an eine Impedanz des dielektrischen Resonanzelements anpasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Signalleiterbahn eine Anpassungsstichleitung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie eine Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung an eine Impedanz des dielektrischen Resonanzelements anpasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Zuleitungssonde an einer ersten Seitenwand des dielektrischen Resonanzelements angebracht ist und die sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne ferner Folgendes umfasst: eine zusätzliche Zuleitungssonde, die an einer zweiten Seitenwand des dielektrischen Resonanzelements angebracht ist, wobei die zweite Seitenwand orthogonal zur ersten Seitenwand ist und die zusätzliche Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das dielektrische Resonanzelement anregt, um die Hochfrequenzsignale auszustrahlen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner Folgendes umfasst: Masseleiterbahnen auf der gedruckten Schaltung, wobei die Masseleiterbahnen einen Schlitz definieren, der das dielektrische Resonanzelement überlappt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner Folgendes umfasst: eine dielektrische Anpassungsschicht, die zwischen dem dielektrischen Resonanzelement und der Anzeigedeckschicht angeordnet ist, wobei das dielektrische Resonanzelement eine erste Dielektrizitätskonstante aufweist, die Anzeigedeckschicht eine zweite Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer als die erste Dielektrizitätskonstante ist, und die dielektrische Anpassungsschicht eine dritte Dielektrizitätskonstante aufweist, die größer als die zweite Dielektrizitätskonstante und kleiner als die erste Dielektrizitätskonstante ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das dielektrische Resonanzelement Zirkoniumdioxid umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: periphere leitfähige Gehäusestrukturen, die sich um eine Peripherie der elektronischen Vorrichtung erstrecken, wobei die Anzeigedeckschicht an den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen befestigt ist; und eine Kerbe in den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen, wobei das sondengespeiste dielektrische Resonanzelement mit der Kerbe ausgerichtet ist und konfiguriert ist, um die Hochfrequenzsignale durch die Kerbe zu übertragen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: periphere leitfähige Gehäusestrukturen, die sich um eine Peripherie der elektronischen Vorrichtung erstrecken, wobei die Anzeigedeckschicht an den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen befestigt ist; ein Anzeigemodul, das so konfiguriert ist, dass es Licht durch die Anzeigedeckschicht emittiert, wobei das Anzeigemodul eine Kerbe umfasst, wobei die Kerbe Kanten aufweist, die durch das Anzeigemodul und die peripheren leitenden Gehäusestrukturen definiert sind, einen Audiolautsprecher, der mit der Kerbe ausgerichtet ist; und einen Bildsensor, der auf die Kerbe ausgerichtet ist, wobei die sondengespeiste dielektrische Resonatorantenne auf die Kerbe ausgerichtet ist und so konfiguriert ist, dass sie die Hochfrequenzsignale durch die Kerbe leitet.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: periphere leitfähige Gehäusestrukturen, die sich um eine Peripherie der elektronischen Vorrichtung erstrecken, wobei die Anzeigedeckschicht an den peripheren leitfähigen Gehäusestrukturen befestigt ist; eine Gehäuserückwand, die der Anzeigedeckschicht gegenüberliegt; und ein phasengesteuertes Antennen-Array, das so konfiguriert ist, dass es zusätzliche Hochfrequenzsignale mit einer zusätzlichen Frequenz von mehr als 10 GHz durch die hintere Gehäusewand überträgt.
Elektronische Vorrichtung, umfassend: eine gedruckte Schaltung; eine dielektrische Säule, die an der gedruckten Schaltung befestigt ist; eine dielektrische Deckschicht, die die dielektrische Säule überlappt; ein leitfähiges Patch auf der dielektrischen Säule; und eine Hochfrequenzübertragungsleitung, die mit dem leitfähigen Patch gekoppelt ist, wobei der leitfähige Patch so konfiguriert ist, dass er die dielektrische Säule dazu anregt, Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz zwischen 10 GHz und 300 GHz durch die dielektrische Deckschicht auszustrahlen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der leitfähige Patch so konfiguriert ist, dass er die dielektrische Säule anregt, um die Hochfrequenzsignale mit einer ersten linearen Polarisation abzustrahlen, wobei die elektronische Vorrichtung ferner Folgendes umfasst: ein zusätzliches leitfähiges Patch auf der dielektrischen Säule; und eine zusätzliche Hochfrequenzübertragungsleitung, die mit dem zusätzlichen leitfähigen Patch gekoppelt ist, wobei der zusätzliche leitfähige Patch so konfiguriert ist, dass er die dielektrische Säule anregt, um zusätzliche Hochfrequenzsignale bei der Frequenz und mit einer zweiten linearen Polarisation orthogonal zu der ersten linearen Polarisation auszustrahlen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 15, die ferner Folgendes umfasst: Masseleiterbahnen auf der gedruckten Schaltung, wobei die Masseleiterbahnen einen Schlitz definieren, der mit der dielektrischen Säule ausgerichtet ist, wobei der Schlitz konfiguriert ist, um eine Impedanz der Hochfrequenzübertragungsleitung an eine Impedanz der dielektrischen Säule anzupassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner Folgendes umfasst: ein dielektrisches Substrat, das an der gedruckten Schaltung angebracht ist und die dielektrische Säule seitlich umgibt, wobei die dielektrische Säule eine erste Dielektrizitätskonstante aufweist und das dielektrische Substrat eine zweite Dielektrizitätskonstante aufweist, die mindestens 10,0 kleiner als die erste Dielektrizitätskonstante ist.
Elektronische Vorrichtung, umfassend: Ein phasengesteuertes Antennen-Array; und eine dielektrische Deckschicht, die das phasengesteuerte Antennen-Array überlappt, wobei das phasengesteuerte Antennen-Array Folgendes umfasst: einen ersten Satz von Antennen, die so konfiguriert sind, dass sie erste Hochfrequenzsignale mit einer ersten Frequenz durch die dielektrische Deckschicht übertragen, wobei jede Antenne in dem ersten Satz ein erstes dielektrisches Resonanzelement und erste und zweite Zuleitungssonden auf dem ersten dielektrischen Resonanzelement aufweist, die erste Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das erste dielektrische Resonanzelement anregt, um die ersten Hochfrequenzsignale mit einer ersten linearen Polarisation abzustrahlen, und die zweite Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das erste dielektrische Resonanzelement anregt, um die ersten Hochfrequenzsignale mit einer zweiten linearen Polarisation orthogonal zur ersten linearen Polarisation abzustrahlen, und einen zweiten Satz von Antennen, die so konfiguriert sind, dass sie zweite Hochfrequenzsignale mit einer zweiten Frequenz durch die dielektrische Deckschicht übertragen, wobei die Antennen im zweiten Satz zwischen den Antennen im ersten Satz verschachtelt sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei jede Antenne im zweiten Satz ein zweites dielektrisches Resonanzelement und dritte und vierte Zuleitungssonden auf dem zweiten dielektrischen Resonanzelement aufweist, wobei die dritte Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das zweite dielektrische Resonanzelement anregt, um die zweiten Hochfrequenzsignale mit der ersten linearen Polarisation abzustrahlen, und die vierte Zuleitungssonde so konfiguriert ist, dass sie das zweite dielektrische Resonanzelement anregt, um die zweiten Hochfrequenzsignale mit der zweiten linearen Polarisation abzustrahlen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die erste Frequenz eine Frequenz zwischen 24 GHz und 31 GHz umfasst und die zweite Frequenz eine Frequenz zwischen 37 GHz und 41 GHz umfasst.