DE202016004623U1

DE202016004623U1 - Antennen für elektronische Vorrichtung mit Wärmeverteiler

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Publication number: DE202016004623U1
Application number: DE202016004623.4U
Authority: DE
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: US9966653B2; JP3206736U; CN205828650U; US20170062906A1; AU2016101259A4

Abstract

Elektronische Vorrichtung, umfassend: eine gedruckte Leiterplatte; elektrische Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte; ein Wärmeverteiler, der Wärme von den elektrischen Komponenten ableitet; und eine Antenne, die ein Antennenelement und ein Antennenhohlraum, welcher zumindest teilweise aus dem Wärmeverteiler gebildet ist, aufweist.

Description

Diese Anmeldung beansprucht Priorität der US Patentanmeldung Nr. 14/839,619, eingereicht am 28. August 2015, die hiermit durch Referenzierung hierin in ihrer Gesamtheit enthalten ist.
Hintergrund
Dies bezieht sich im Allgemeinen auf elektronische Vorrichtungen und, insbesondere, auf elektronische Vorrichtung mit Drahtloskommunikationsschaltungen.
Elektronische Vorrichtungen beinhalten oft Drahtlosschaltungen mit Antennen. Zum Beispiel zellulare Telefone, Computer und andere Vorrichtungen enthalten oft Antennen, um Drahtloskommunikationen zu unterstützen.
Es kann schwierig sein, Antennenstrukturen für elektronische Vorrichtungen mit gewünschten Eigenschaften zu bilden. In einigen Drahtlosvorrichtungen kann die Anwesenheit von elektronischen Komponenten und leitenden Strukturen in der Vorrichtung eine Antennenleistung beeinflussen. Eine Antennenleistung kann nicht befriedigend sein, wenn leitende Strukturen und elektronische Komponenten in einer Vorrichtung nicht richtig einrichtet sind und mit dem Betrieb der Antenne interferieren. Eine Vorrichtungsgröße kann eine Leistung auch beeinflussen. Es kann schwierig sein, gewünschte Leistungsniveaus in einer kompakten Vorrichtung zu erreichen, insbesondere, wenn die kompakte Vorrichtung leitende Gehäusestrukturen aufweist.
Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu sein, verbesserte Drahtlosschaltungen für elektronische Vorrichtungen bereitzustellen.
Zusammenfassung
Eine elektronische Vorrichtung kann Drahtlosschaltungen mit Antennen aufweisen. Die elektronische Vorrichtung kann ein dielektrisches Gehäuse aufweisen. Eine gedruckte Leiterplatte mit elektrischen Komponenten kann in dem dielektrischen Gehäuse montiert sein. Wärmeverteilerstrukturen, die verwendet werden, um Wärme von den elektronischen Komponenten abzuleiten, können auch in dem Gehäuse montiert sein.
Die Wärmeverteilerstrukturen können einen metallischen Wärmeverteiler beinhalten, von welchem Eckteile entfernt wurden um Antennenhohlräume zu bilden. Die Antennen in der elektronischen Vorrichtung können jede aus einem Antennenresonanzelement und einem der Antennenhohlräume gebildet sein. Antennen können an den Ecken des Gehäuses der elektronischen Vorrichtung angeordnet sein. Die Antennen können drahtlose lokale Netzwerksignale oder andere Drahtlossignale handhaben.
Eine elektronische Komponente, wie z. B. eine lichtemittierende Diode kann in einer der Antennenhohlräume montiert sein. Jede Antenne kann ein Resonanzelement einer invertierten F-Antenne aufweisen mit kurzen und langen Armen, um einen Dualbandbetrieb zu unterstützen. Die kurzen Arme jedes Antennenresonanzelementes können aus kantenbeschichteten Metallleiterbahnen auf einer Kante der gedruckten Schaltung gebildet sein. Der lange Arm kann zwischen einer Rückwand des Antennenhohlraumes und dem kurzen Arm liegen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden Schaltung in einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Antenne für eine elektronische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden gedruckten Leiterplatte und assoziierten Wärmeverteilern gemäß einer Ausführungsform.
5 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines veranschaulichenden inneren Teils einer elektronischen Vorrichtung mit einer Hohlraumantenne gemäß einer Ausführungsform.
7 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Teils einer gedruckten Schaltung, die ein Antennenresonanzelement aufweist, welches aus einer kantenbeschichteten Metallleiterbahn gemäß einer Ausführungsform gebildet ist.
8 ist eine Draufsicht eines Eckteils einer gedruckten Schaltung mit einem Antennenresonanzelement gemäß einer Ausführungsform.
9 ist eine veranschaulichende Isolationsschaltung des Typs, welcher verwendet werden kann, um Antennensignale daran zu hindern, mit dem Betrieb einer elektrischen Komponente, wie z. B. einer lichtemittierenden Diode, zu interferieren, gemäß einer Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung
Elektronische Vorrichtungen, wie z. B. eine elektronische Vorrichtung 10 von 1 können mit Drahtloskommunikationsschaltungen bereitgestellt werden. Die Drahtloskommunikationsschaltungen können verwendet werden, um Drahtloskommunikationen in einem oder mehreren Drahtloskommunikationsbändern zu unterstützen.
Die elektronische Vorrichtung 10 kann eine tragbare elektronische Vorrichtung oder eine andere geeignete elektronische Vorrichtung sein. Die elektronische Vorrichtung 10 kann z. B. ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, eine etwas kleinere Vorrichtung, wie z. B. eine Armbanduhrvorrichtung, Anhängervorrichtung, Kopfhörervorrichtung, Hörmuschelvorrichtung oder eine andere am Körper tragbare oder Miniaturvorrichtung, eine in der Hand gehaltene Vorrichtung, wie z. B. ein zellulares Telefon, ein Medienspieler oder eine andere kleine tragbare Vorrichtung sein. Die Vorrichtung 10 kann auch eine Set-Top-Box, ein Arbeitsplatz-Computer, eine Anzeige, in welche ein Computer oder andere Verarbeitungsschaltungen integriert wurden, eine Anzeige ohne integrierten Computer oder andere geeignete elektronische Ausrüstung sein. Als ein Beispiel kann die Vorrichtung 10 eine Set-Top-Box oder ein Computer sein, welcher ein rechteckiges oder quadratisches Gehäuse aufweist und der an einen Computer-Monitor, Fernseher oder eine andere Anzeige gekoppelt ist.
Die Vorrichtung 10 kann ein Gehäuse, wie z. B. Gehäuse 12 beinhalten. Das Gehäuse 12, welches manchmal als Behälter bezeichnet werden kann, kann aus Kunststoff, Glas, Keramik, Faserverbundstoffen, Metall (z. B. rostfreier Stahl, Aluminium, usw.), anderen geeigneten Werkstoffen oder einer Kombination von diesen Werkstoffen gebildet sein. Teile des Gehäuses 12 (z. B. eine äußere Gehäuseschale) können aus Wänden von dielektrischen oder anderen schlechtleitenden Werkstoffen gebildet sein. Das Gehäuse 12 oder andere Strukturen in der Vorrichtung 10 (z. B. Wärmeabflussstrukturen, interne Gehäusestrukturen, usw.) können auch aus Metall gebildet sein. Die Grundfläche der Vorrichtung 10 (d. h. die Form des Gehäuses 12, wenn von oben betrachtet) kann eine rechteckige, quadratische oder eine andere geeignete Form sein. Die Form des Gehäuses 12 kann kubisch, rechteckig, kastenförmig oder andere geeignete Formen aufweisen.
Um Drahtloskommunikationen zu handhaben kann die Vorrichtung 10 eine oder mehrere Antennen enthalten. Die Antennen können Schleifenantennen, invertierte F-Antennen, Streifenantennen, planare invertierte F-Antennen, Schlitzantennen, Hybridantennen, die Antennenstrukturen von mehr als einem Typ beinhalten, oder andere geeignete Antennen beinhalten.
Im Allgemeinen kann die Vorrichtung 10 jede geeignete Anzahl von Antennen (z. B. eine oder mehrere, zwei oder mehrere, drei oder mehrere, vier oder mehrere, etc.) beinhalten. Die Antennen in der Vorrichtung 10 können an den Ecken des Gehäuses 12 (siehe z. B. Ecken 14 und 16) angeordnet sein, können entlang einer oder mehrerer Kanten eines Vorrichtungsgehäuses angeordnet sein, können in dem Zentrum des Gehäuses 12 gebildet sein oder können an anderen geeigneten Orten angeordnet sein.
In 2 ist ein schematisches Diagramm, welches veranschaulichende Komponenten zeigt, die in der Vorrichtung 10 von 1 verwendet werden können, gezeigt. Wie in 2 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 Steuerschaltungen, wie z. B. Speicher und Verarbeitungsschaltungen 28 beinhalten. Die Speicher und Verarbeitungsschaltungen 28 können Speicher, wie z. B. Festplattenlaufwerkspeicher, nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher oder andere elektrisch programmierbare Nur-Lese-Speicher, die eingerichtet sind, um ein Festkörperlaufwerk zu bilden), flüchtigen Speicher (z. B. statischen oder dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff) usw. beinhalten. Die Verarbeitungsschaltungen in den Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 28 können verwendet werden, um den Betrieb der Vorrichtung 10 zu steuern. Diese Verarbeitungsschaltungen können auf einem oder mehreren Mikroprozessoren, Mikrosteurungen, digitalen Signalprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen usw. basieren.
Die Speicher und Verarbeitungsschaltungen 28 können verwendet werden, um Software auf der Vorrichtung 10 laufen zu lassen, wie z. B. Internet-Browsing-Anwendungen, Voice-over-Internet-Protokoll (VOIP), Telefonanrufanwendungen, Emailanwendungen, Medienwiedergabeanwendungen, Betriebssystemfunktionen, usw. Um ein Zusammenspiel mit externer Ausrüstung zu unterstützen, können die Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 28 beim Implementieren von Kommunikationsprotokollen verwendet werden. Kommunikationsprotokolle, die unter der Verwendung der Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 28 implementiert werden können, beinhalten Internetprotokolle, drahtlos lokale Netzwerkprotokolle (z. B. IEEE 802.11 Protokolle – manchmal als WiFi^® bezeichnet) Protokolle für andere Kurzdistanzdrahtloskommunikationsverbindungen, wie z. B. Bluetooth^® Protokoll, zellulare Telefonprotokolle, Mehrfacheingabe und Mehrfachausgabe (multiple-input and multiple-output, MIMO) Protokolle, Antennendiversitätsprotokolle, usw.
Die Eingabe-Ausgabeschaltungen 30 können Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 beinhalten. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 können verwendet werden, um es zu ermöglichen Daten an die Vorrichtung 10 zu liefern und um es zu erlauben, Daten von der Vorrichtung 10 für externe Vorrichtungen bereitzustellen. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 können Benutzer-Schnittstellenvorrichtungen, Datenanschluss-Vorrichtungen und andere Eingabe-Ausgabe-Komponenten beinhalten. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 können z. B. Berührungsbildschirme, Anzeigen ohne Berührungssensorfähigkeiten, Knöpfe, Joysticks, Scrollräder, Berührungspads, Tastenpads, Tastaturen, Mikrofone, Kameras, Knöpfe, Lautsprecher, Statusindikatoren, Lichtquellen, Audiostecker und andere Audioanschlusskomponenten, digitale Datenanschlussvorrichtungen, Lichtsensoren, Positions- und Orientierungssensoren (z. B. Sensoren wie z. B. Beschleungungsmesser, Gyroskope und Kompasse), Kapazitätssensoren, Annäherungssensoren (z. B. kapazitive Annäherungssensoren, lichtbasierte Annäherungssensoren, usw.), Fingerabdrucksensoren, usw. beinhalten.
Die Eingabe-Ausgabeschaltungen 30 können Drahtloskommunikationsschaltungen 34 zum drahtlosen Kommunizieren mit externer Ausrüstung beinhalten. Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können Hochfrequenz-(radio-frequency, RF)-Sende-Empfängerschaltungen beinhalten, die aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen, Leistungsverstärkerschaltungen, geräuscharmen Eingabeverstärkern, passiven RF-Komponenten, einen oder mehreren Antennen, Übertragungsleitungen und anderen Schaltungen zur Handhabung von RF-Drahtlossignalen gebildet werden. Drahtlossignale können auch unter der Verwendung von Licht (z. B. unter der Verwendung von Infrarotkommunikationen) versendet werden.
Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können Hochfrequenz-Sendeempfängerschaltungen 90 zur Handhabung von verschiedenen Hochfrequenzkommunikationsbändern beinhalten. Die Schaltungen 34 können z. B. Sendeempfängerschaltungen 36, 38 und 42 beinhalten. Die Sendeempfängerschaltungen 36 können drahtlose lokale Netzwerkschaltungen sein, die 2,4 GHz und 5 GHz Bänder für WiFi^® (IEEE 802.11) Kommunikationen handhaben und die das 2,4 GHz Bluetooth^® Kommunikationsband handhaben. Wenn gewünscht können die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 auch zusätzliche Sendeempfänger wie z. B. zellulare Telefonsendeempfängerschaltungen oder andere Ferndrahtlosschaltungen 38 und Satellitennavigationssystemschaltungen wie z. B. Global Positioning System (GPS) Schaltungen 240 beinhalten. Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können auch 60 GHz Sendeempfängerschaltungen oder andere Extremhochfrequenzkommunikationsschaltungen, Schaltungen zum Empfangen von Fernseh- und Radiosignalen, Pageingsystem-Sendeempfänger, Nahfeldkommunikations-(near field communications, NFC)-Schaltungen usw. beinhalten. In WiFI^® und Bluetooth^®-Verbindungen und anderen Kurzdistanzdrahtlosverbindungen werden Drahtlossignale typischerweise verwendet, um Daten über Zehnerschaften oder Hundertschaften von Fuß zu übermitteln. In zellularen Telefonverbindungen und anderen Langdistanzverbindungen werden Drahtlossignale typischerweise verwendet, um Daten über Tausende von Fuß oder Meilen zu übermitteln.
Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können Antennen 40 beinhalten. Die Antennen 40 können unter der Verwendung von jedem geeigneten Antennentypen gebildet sein. Die Antennen 40 können z. B. Antennen mit Resonanzelementen beinhalten, die aus Schleifenantennenstrukturen, Patchantennenstrukturen, invertierten F-Antennen-strukturen, Schlitzantennenstrukturen, planaren invertierten F-Antennenstrukturen, helikalen Antennenstrukturen, Hybriden von diesen Designs usw. gebildet sind. Unterschiedliche Typen von Antennen können für unterschiedliche Bänder und Kombinationen von Bändern verwendet werden. Die Antennen 40 können Einzelbandantennen, Dualbandantennen oder Antennen sein, die in mehr als drei Kommunikationsbändern mitschwingen. Als ein Beispiel können die Antennen 40 drahtlose lokale Netzwerkkommunikationen in einem einzigen Kommunikationsband, wie z. B. einem Kommunikationsband bei 2,4 GHz handhaben oder Kommunikationen in mehreren Bändern (z. B. einem 2,4 GHz Band und einem 5 GHz Band) handhaben.
In 3 ist eine veranschaulichende Antenne für die Vorrichtung 10, die an eine Sende-Empfängerschaltung gekoppelt ist, gezeigt. Die Antenne 40 von 3 ist eine invertierte F-Antenne, die ein invertiertes F-Antennenresonanzelement 106 und eine Antennenmasse 104 aufweist. Wie in 3 gezeigt können die Sende-Empfängerschaltungen 90 an die Antennenstrukturen 40 unter der Verwendung von Pfaden, wie z. B. Übertragungsleitungspfad 92, gekoppelt sein. Die Sende-Empfängerschaltungen 90 können an die Steuerschaltungen 28 gekoppelt sein. Die Steuerschaltungen 28 können die Sender-Empfängerschaltungen 90 verwenden, um Drahtlos-Daten durch die Antenne 40 zu übertragen und zu empfangen.
Der Übertragungsleitungspfad 92 von 3 kann einen positiven Signalleiter, wie z. B. Leitung 94 und einen Erdungssignalleiter, wie z. B. Leitung 96 aufweisen. Die Leitungen 94 und 96 können Teile eines Koaxialkabels, einer Streifenleitungsübertragungsleitung oder eine Mikrostreifenübertragungsleitung (als Beispiele) bilden. Ein passendes Netzwerk, welches aus Komponenten, wie z. B. Spulen, Widerständen und Kondensatoren gebildet ist, kann zum Anpassen der Impedanz der Antenne 40 an die Impedanz der Übertragungsleitung 92 verwendet werden. Anpassungsnetzwerkkomponenten können als diskrete Komponenten (z. B. Oberflächenbefestigungstechnologiekomponenten) bereitgestellt sein oder können aus Gehäusestrukturen, gedruckten Leiterplattenstrukturen, Leiterbahnen auf Kunststoffträgern usw. gebildet sein. Komponenten, wie diese, können auch zum Bilden von Filterschaltungen und abstimmbaren Komponenten in einer Antenne 40 verwendet werden und können abstimmbare und/oder feste Vorrichtungen beinhalten.
Die Übertragungsleitung 92 kann an Antennenspeisungsstrukturen, die mit der Antenne 40 assoziiert sind, gekoppelt sein, wie z. B. Speisung 112. Die invertierte F-Antenne 40 von 3 weist das Antennenresonanzelement 106 und die Antennenmasse 104 auf. Das Antennenresonanzelement 106 kann einen Hauptresonanzelementarm, wie z. B. Arm 108 und einen sekundären Arm (z. B. einen kürzeren Arm), wie z. B. Arm 108', aufweisen. Die Längen der Arme 108 und 108' kann ausgewählt werden, so dass die Antenne 40 bei gewünschten Betriebsfrequenzen mitschwingt. Die Längen der Arme 108 und 108' können z. B. ein Viertel einer Wellenlänge bei gewünschten Betriebsfrequenzen für die Antenne 40 betragen. Die Antenne 40 kann auch Resonanzen bei harmonischen Frequenzen aufweisen.
Der Hauptresonanzelementarm 108 kann an die Masse 104 durch einen Rückkehrpfad 110 gekoppelt sein. Eine Spule oder eine andere Komponente kann in dem Pfad 110 zwischengeschaltet sein und/oder abstimmbare Komponenten können in dem Pfad 110 zwischengeschaltet sein und/oder parallel mit dem Pfad 110 zwischen dem Arm 108 und der Masse 104 geschaltet sein.
Die Antennenspeisung 112 kann einen positiven Antennenspeisungsanschluss 98 und ein Massenantennenspeisungsanschluss 100 beinhalten und kann parallel zum Rückkehrpfad 110 zwischen dem Resonanzelement 106 und der Masse 104 verlaufen. Wenn gewünscht, können die invertierten F-Antennen, wie z. B. die veranschaulichende Antenne 40 von 4, mehr als einen Resonanzarm (z. B. mehrere Arme, wie z. B. Arme 108 und 108') aufweisen, um mehrere Frequenzresonanzen zu erzeugen, um einen Betrieb in mehreren Kommunikationsbändern zu unterstützen oder kann andere Antennenstrukturen (z. B. parasitäre Antennenresonanzelemente, abstimmbare Komponenten, um eine Antennenabstimmung zu unterstützen, usw.) aufweisen. Es können mehrere Speisungen verwendet werden, um die Antennen, wie z. B. die Antenne 40, zu speisen.
In dem Beispiel von 3 ist die Antenne 40 eine invertierte F-Antenne, die einen Hauptarm 108 aufweist, zum Unterstützen von Kommunikationen bei einem ersten Kommunikationsband, wie z. B. einem 2,4 GHz Kommunikationsband und einen sekundären Arm 108' zum Unterstützen von Kommunikationen bei einem zweiten Kommunikationsband, wie z. B. einem 5,0 GHz Kommunikationsband (d. h. die Antenne 40 kann eine drahtlose lokale Netzwerkantenne, wie z. B. eine Dualband-WiFi^®-Antenne sein). Wenn gewünscht können andere Anordnungen für die Antenne 40 verwendet werden. Die Anordnung von 3 ist lediglich veranschaulichend.
Die Antenne 40 kann aus Metallleiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte oder anderen leitenden Strukturen in der Vorrichtung 10 gebildet sein. Mit einer geeigneten Anordnung, welche hierin manchmal als ein Beispiel beschrieben ist, kann das Resonanzelement 106 aus gemusterten metallischen Leiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte gebildet sein, wobei die Masse 104 aus einer metallischen Antennenhohlraumstruktur gebildet sein kann, die mit Masseleiterbahnen auf der gedruckten Leiterlatte kurzgeschlossen ist. Die metallischen Hohlraumstrukturen können, als ein Beispiel, aus einem Hohlraum in einer metallischen Vorrichtungsstruktur, wie z. B. einem metallischen Wärmeverteiler (wie z. B. einer Wärmesenke) gebildet sein.
In 4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden gedruckten Schaltung und assoziierte Wärmeverteiler (thermische Verteiler) Strukturen des Typs, welcher in der Vorrichtung 10 verwendet werden kann, gezeigt. Wie in 4 gezeigt, können elektrische Komponenten 156 für die Vorrichtung 10 auf einer oder auf beiden Seiten der gedruckten Schaltung 154 montiert sein. Die gedruckte Schaltung 154 kann gemusterte metallische Leiterbahnen enthalten, an welche Kontakte auf elektrischen Komponenten 156 unter der Verwendung von Lötzinn oder anderen leitenden Werkstoffen gekoppelt sind. Die Komponenten 156 können integrierte Schaltungen, Sensoren und andere Schaltungen für die Vorrichtung 10 (siehe z. B. Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 28 und Eingabe-Ausgabeschaltungen 30 von 2) beinhalten. Wärmeverteiler 152 und 150 (manchmal als Wärmesenken, Wärmesenkstrukturen oder thermische Verteiler bezeichnet) können verwendet werden, um Wärme abzuleiten, die durch Komponenten 156 während eines Betriebs erzeugt wird. Wärmeverteiler 152 und 150 können aus Kupfer, Aluminium, Zink, Eisen, anderen Metallen oder anderen Werkstoffen, welche Wärme effizient leiten, gebildet sein. Wärmeverteiler 152 und 150 können Formen aufweisen, welche der Vorrichtung 10 helfen, Wärme durch das Gehäuse 10 in die vorrichtungsumgebende Luft freizugeben. Montagestrukturen, wie z. B. die Stützstrukturen 158 und thermische Verbindungen oder andere Werkstoffe 160 (z. B. Dichtungswerkstoffe, Klebstoffe, Lötzinn, usw.) können verwendet werden, um die Wärmeverteiler 150 und 152 an den gedruckten Schaltungen 154 zu montieren. In der veranschaulichenden Anordnung von 4 ist ein erster Wärmeverteiler (Wärmeverteiler 152) über den Komponenten 156 auf der oberen Oberfläche der gedruckten Schaltung 154 montiert und ein zweiter Wärmeverteiler (Wärmeverteiler 150) ist unterhalb den Komponenten 156 auf der gegenüberliegenden unteren Oberfläche der gedruckten Schaltung 154 montiert.
5 ist eine Querschnittsseitenansicht der Vorrichtung 10 von 1 entlang der Linie 18 und in Richtung 20 gesehen. Wie in 5 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 die gedruckte Schaltung 154 und die Wärmeverteiler 152 und 150 in dem Gehäuse 12 beinhalten. Das Gehäuse 12 kann aus einer dielektrischen Struktur, wie z. B. einer Kunststoffschale oder einer anderen geeigneten Struktur gebildet sein, welche die äußere Oberfläche der Vorrichtung 10 (z. B. die obere Wand und die Seitenwände der Vorrichtung 10) bildet. Der Wärmeverteiler 150 oder eine Struktur, auf welcher der Wärmeverteiler 150 montiert ist, kann die untere Oberfläche des Gehäuses für die Vorrichtung 10 bilden. Der obere Wärmeverteiler 152 kann sich vertikal erstreckende Teile 152' aufweisen, welche helfen, Wärme durch das Gehäuse 12 abzuleiten. Die Schaltungen 162 könne Komponenten 164 (z. B. Stromversorgungskondensatoren, usw.) und andere Schaltungen 166 beinhalten. Die Schaltungen 162 können z. B. eine Stromversorgung beinhalten, welche Wechselstrom-(alternating current, AC)-Leistung von einem AC-Wandauslass in Gleichstrom-(direct current, DC)-Leistung zur Verwendung durch die Schaltungen der Vorrichtung 10 konvertieren.
Antennen für die Vorrichtung 10 können in den Ecken des Gehäuses 12, wie in Verbindung mit den veranschaulichenden Ecken 14 und 16 von 1 beschrieben, gebildet sein. Eine perspektivische Ansicht einer Ecke der Vorrichtung 10 (mit dem äußeren Gehäuse 12 entfernt) ist in 6 gezeigt. Wie in 6 gezeigt kann die Antenne 40 auf metallischen Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte 154, wie z. B. metallischen Leiterbahnen auf Kanten 154E der gedruckten Leiterplatte 154, die den Antennenresonanzelementarm 108' bildet, gebildet sein. In der Ecke des Wärmeverteilers 152 kann eine Öffnung gebildet sein, um einen Hohlraum 170 zu bilden. Die Öffnung in dem Wärmeverteiler 152 kann einen Teil des Wärmeverteilers 150 überlappen, welcher eine untere Oberfläche für den Hohlraum 170 bilden kann. Das Metall der Vorrichtung 10 sowie auch die Teile des Wärmeverteilers 152 (und Wärmeverteilers 150), welche die inneren Oberflächen des Hohlraumes 170 bilden, können eine Antennenmasse 104 (4) für die Antenne 40 bilden. Der Hohlraum 170 kann daher einen Hohlraum für die Antenne 40 (d. h. die Antenne 40 kann eine hohlraumgestützte invertierte F-Antenne sein) bilden. Der Hohlraum 170 kann mit Erdungsleiterbahnen auf der gedruckten Schaltung 154 kurzgeschlossen sein (z. B. Erdungsleiterbahnen, welche der inneren Wand des Hohlraums 170 folgen). Eine Dichtung, leitender Klebstoff, Lötzinn oder andere Kopplungsverfahren können verwendet werden, um das Metall des Wärmeverteilers 152 assoziiert mit dem Hohlraum 170 mit den Erdungsleiterbahnen auf der gedruckten Schaltung 154 kurzzuschließen.
Wenn gewünscht können eine oder mehrere elektrische Komponenten, wie z. B. die elektrische Komponente 152 innerhalb des Hohlraumes 170 montiert werden. Die Komponente 172 kann eine integrierte Schaltung, ein Sensor oder weitere Schaltungen für die Vorrichtung 10 (siehe z. B. Schaltungen 28 und 30 von 2) sein. In einer veranschaulichenden Anordnung kann die Komponente 172 eine lichtemittierende Diode sein, welche die Steuerschaltungen 28 an- und ausschaltet, um einem Benutzer der Vorrichtung 10 Statusinformationen zu übermitteln. Wenn gewünscht, können weitere elektrische Komponenten in dem Antennenhohlraum 170 montiert werden. Die Aufnahme einer lichtemittierenden Diode in den Hohlraum 170 ist lediglich veranschaulichend.
Metallische Leiterbahnen für das Antennenresonanzelement 106 können auf peripheren Kanten 154E der gedruckten Schaltung 154 gebildet sein, um die Trennung zwischen diesen metallischen Leiterbahnen und der Antennenmasse 104 zu maximieren und dabei eine Bandbreite einer Antenne zu erhöhen. Wenn gewünscht können Kantenbeschichtungstechniken (stromlose oder elektrolytische Beschichtung) verwendet werden, um metallische Leiterbahnen für die Antenne 40 auf der Seite der gedruckten Schaltung 154 zu bilden. Wie in 7 gezeigt, können metallische Schichten, wie z. B. die metallischen Schichten 108M der gedruckten Schaltung 154, mit einer Metallbeschichtung entlang der Kante 154E unter der Verwendung von Kantenbeschichtungstechniken beschichtet sein, wobei eine kantenbeschichtete Metallstruktur, wie z. B. eine Antennenresonanzelementstruktur 108' gebildet wird. Weil die metallische Leiterbahn 108' von 7 auf der Kante 154E gebildet ist, erstreckt sich die Leiterbahn 108' vertikal, senkrecht zu der Ebene der gedruckten Schaltung 154. Wenn gewünscht können weitere Kantenbeschichtungsstrukturen beim Bilden der Antenne 40 verwendet werden.
8 ist eine Draufsicht eines Eckteils einer gedruckten Schaltung 154 (d. h. eine Ansicht der metallischen Leiterbahnmuster auf der gedruckten Schaltung 154, wenn der Antennenhohlraum des Wärmeverteilers 152 entfernt ist). Wie in 8 gezeigt können Erdungsleiterbahnen 170M auf der gedruckten Schaltung 154 mit der Form der Wände des Hohlraums 170 ausgerichtet sein (z. B. so, dass die Leiterbahnen 170M entlang den Wänden des Hohlraumes 170 kurzgeschlossen sind, wenn der Wärmeverteiler 152 über der gedruckten Schaltung 154 montiert ist, wie in 6 gezeigt). Antennensignale können zu und von der Antenne 40 von 8 durch eine Lücke in den Erdungsleiterbahnen 170M unter der Verwendung der Übertragungsleitung 92 geführt werden. Die Übertragungsleitung 92 kann eine zentrale positive metallische Leiterbahn (Leitung 94) beinhalten, welche durch ein Paar von Erdungsmetallleiterbahnen (Leitungen 96) flankiert ist. Bei der Speisung 112 kann die Leiterbahn 94 an den positiven Antennenspeisungsanschluss 98 gekoppelt sein und die Leiterbahnen 96 können an die Massenantennenspeisungsanschlüsse 100 gekoppelt sein.
Das Antennenresonanzelement 106 kann einen längeren Arm aufweisen, wie z. B. den Arm 108, welcher in der Mitte des durch den Hohlraum 170 schattierten Bereichs liegt und einen kürzeren Arm, wie z. B. den Arm 108', welcher aus kantenbeschichtetem Metall auf der Kante 154 jeder gedruckten Schaltung 154 gebildet ist. Der Arm 108 kann es der Antenne 40 ermöglichen, in einem ersten Kommunikationsband (z. B. bei einer Frequenz von 2,4 GHz) mitzuschwingen, und der Arm 108' kann es der Antenne 40 erlauben, in einem zweiten Kommunikationsband (z. B. bei einer Frequenz von 5 GHz) mitzuschwingen. Der Rückkehrpfad 110 kann das Antennenresonanzelement 106 an die Masse koppeln. Die hochfrequenteren Signale assoziiert mit dem Arm 108' können in ihrer Natur stärker richtungsgebunden sein, als die tieffrequenten Signale assoziiert mit dem Arm 108, so dass eine Antennenleistung durch eine Platzierung des Armes 108' an einem Ort, der weiter von der rückseitigen Hohlraumwand des Hohlraums 170 und den Masseleiterbahnen 170M entfernt ist, als der Arm 108, verbessert werden.
Der Hohlraum 170 und die assoziierten Erdungsleiterbahnen 170M können eine Form aufweisen, welche die elektrischen Komponenten 172 (z. B. eine lichtemittierende Diode) aufnimmt. Um die Komponente 172 und die Antenne 40 elektrisch zu isolieren, kann die Vorrichtung 10 mit einer Isolationsschaltung des in 9 gezeigten Typs bereitgestellt werden. Wie in 9 gezeigt, kann die lichtemittierende Diode 172 während eines Betriebs Licht 180 emittieren. Die Steuerschaltung 28 (1) kann über die Anschlüsse 182 und 184 Signale anwenden, um den Betrieb der Diode 172 zu steuern (d. h. um den Betrag von Licht 180, welcher emittiert wird, anzupassen). Die Isolationsschaltungen, wie z. B. Isolationsschaltung 190, kann zwischen die Anschlüsse 182 und 184 und die Diode 174 zwischengeschaltet sein, um die Diode 174 von der Antenne 40 zu isolieren. Die Isolationsschaltungen 190 können Parallelkapazitäten 186 und in Reihe geschaltete Spulen 188 oder andere Isolationsschaltungen, welche Signale bei Funkfrequenzen blockieren, beinhalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die eine gedruckte Leiterplatte, elektrische Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte, einen Wärmeverteiler, welcher Wärme von den elektrischen Komponenten ableitet und eine Antenne, welche ein Antennenelement und ein zumindest teilweise aus dem Wärmeverteiler gebildeter Antennenhohlraum aufweist, beinhaltet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine elektrische Komponente in dem Antennenhohlraum.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektrische Komponente eine lichtemittierende Diode.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Antennenelement ein aus metallischen Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte gebildetes Antennenresonanzelement.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die gedruckte Leiterplatte eine Kante auf und die metallischen Leiterbahnen beinhalten kantenbeschichtete Leiterbahnen auf der Kante.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhalten das antwortenden Element der Antenne ein invertiertes F-Antennenresonanzelement, welches erste und zweite Arme aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Arm länger als der zweite Arm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet die kantenbeschichtete Metalleiterbahn den zweiten Arm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine lichtemittierende Diode in dem Antennenhohlraum und eine an die lichtemittierende Diode gekoppelte Isolationsschaltung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine kantenbeschichtete Metallleiterbahn auf der gedruckten Schaltung, welche zumindest einen Teil des Antennenelementes bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung ein Kunststoffgehäuse, welches den Wärmeverteiler und die gedruckte Schaltung abdeckt.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die ein dielektrisches Gehäuse, eine gedruckte Leiterplatte in dem Gehäuse, elektrische Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte, metallische Strukturen, welche Wärme von den elektrischen Komponenten ableiten und welche Teile aufweisen, welche einen Antennenhohlraum definieren, und eine Antenne, die aus einem Antennenelement und dem Antennenhohlraum gebildet ist, beinhaltet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Antenne eine Antennenspeisung auf, wobei die elektronische Vorrichtung eine Übertragungsleitung auf der gedruckten Leiterplatte beinhaltet, die an die Antennenspeisung gekoppelt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine elektrische Komponente, welche auf die gedruckte Leiterplatte in dem Antennenhohlraum montiert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Antennenelement ein Antennenresonanzelement, welches aus einer kantenbeschichteten Metallleiterbahn auf der Kante der gedruckten Leiterplatte gebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Antennenelement einen ersten Arm auf, welcher bei 2,4 GHz mitschwingt und einen zweiten Arm, welcher bei 5 GHz mitschwingt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der zweite Arm kantenbeschichtetes Metall auf einer Kante der gedruckten Leiterplatte.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche eine gedruckte Schaltung, welche Schaltungen aufweist, einen metallischen Wärmeverteiler, welcher Hitze von den Schaltungen ableitet, ein dielektrisches Gehäuse, welches Seitenwände und eine obere Wand aufweist, welche den metallischen Wärmeverteiler und die gedruckte Leiterplatte umgeben, ein Teil eines Ecks des metallischen Wärmeverteilers, der entfernt ist, um zumindest einen Teil eines Antennenhohlraums einer Antenne zu bilden und einer Antenne, die aus dem Antennenhohlraum und dem Antennenelement auf der gedruckten Leiterplatte gebildet ist, beinhaltet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Antennenelement einen kantenbeschichteten Resonanzelementarm auf einer Kante der gedruckten Leiterplatte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine lichtemittierende Diode in dem Antennenhohlraum.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine zusätzliche Antenne, wobei ein zusätzlicher Teil des metallischen Wärmeverteilers in einer weiteren Ecke des metallischen Wärmeverteilers entfernt ist, um zumindest einen Teil eines zusätzlichen Antennenhohlraums zu bilden und wobei die zusätzliche Antenne den zusätzlichen Antennenhohlraum und ein zusätzliches Antennenelement auf der gedruckten Leiterplatte beinhaltet.
Das Vorhergehende ist lediglich veranschaulichend und verschiedene Modifikationen können durch Fachleute angebracht werden, ohne von dem Umfang und dem Geist der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die vorhergehenden Ausführungsformen können individuell oder in jeder 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 Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11 [0024]
IEEE 802.11 [0027]

Claims

Elektronische Vorrichtung, umfassend: eine gedruckte Leiterplatte; elektrische Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte; ein Wärmeverteiler, der Wärme von den elektrischen Komponenten ableitet; und eine Antenne, die ein Antennenelement und ein Antennenhohlraum, welcher zumindest teilweise aus dem Wärmeverteiler gebildet ist, aufweist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin eine elektrische Komponente in dem Antennenhohlraum umfassend.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die elektrische Komponente eine lichtemittierende Diode umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antennenelement ein Antennenresonanzelement, welches aus metallischen Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte gebildet ist, umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die gedruckte Leiterplatte eine Kante aufweist und wobei die metallischen Leiterbahnen eine Leiterplatte metallische Leiterbahn auf der Kante beinhalten.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Antennenantwortelement ein invertiertes F-Antennenresonanzelement umfasst, welches erste und zweite Arme aufweist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Arm länger ist als der zweite Arm.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die kantenbeschichtete metallische Leiterbahn den zweiten Arm bildet.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine lichtemittierende Diode in dem Antennenhohlraum; und eine Isolationsschaltung, die an die lichtemittierende Diode gekoppelt ist, weiterhin eine kantenbeschichtete metallische Leiterbahn auf der gedruckten Schaltung umfassend, die zumindest einen Teil des Antennenelementes bildet.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin ein Kunststoffgehäuse umfassend, welches den Wärmeverteiler und die gedruckte Schaltung abdeckt.
Elektronische Vorrichtung, umfassend: ein dielektrisches Gehäuse; eine gedruckte Leiterplatte in dem Gehäuse; elektrische Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte; metallische Strukturen, die Wärme von den elektrischen Komponenten ableiten und die Teile aufweisen, welche einen Antennenhohlraum definieren; und eine Antenne, die aus einem Antennenelement und dem Antennenhohlraum gebildet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Antenne eine Antennenspeisung aufweist, wobei die elektronische Vorrichtung weiterhin eine Übertragungsleitung auf der gedruckten Leiterplatte umfasst, die an die Antennenspeisung gekoppelt ist, weiterhin eine elektrische Komponente umfassend, die auf die gedruckte Leiterplatte in dem Antennenhohlraum montiert ist, wobei das Antennenelement ein Antennenresonanzelement umfasst, welches aus einer kantenbeschichteten metallische Leiterbahn auf einer Kante der gedruckten Leiterplatte gebildet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Antennenelement einen ersten Arm, welcher bei 2,4 GHz mitschwingt und einem zweiten Arm, welcher bei 5 GHz mitschwingt, aufweist, wobei der zweite Arm kantenbeschichtetes Metall auf einer Kante der gedruckten Leiterplatte beinhaltet.
Elektronische Vorrichtung umfassend: eine gedruckte Schaltung, die Schaltungen aufweist; einen metallischen Wärmeverteiler, der Wärme von den Schaltungen ableitet; ein dielektrisches Gehäuse, welches Seitenwände und eine obere Wand aufweist, welche den metallischen Wärmeverteiler und die gedruckte Leiterplatte umgeben, wobei ein Teil einer Ecke des metallischen Wärmeverteilers entfernt ist, um zumindest ein Teil eines Antennenhohlraums zu bilden; und eine Antenne, die aus dem Antennenhohlraum und einem Antennenelement auf der gedruckten Leiterplatte gebildet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Antennenelement einen kantenbeschichteten Resonanzelementarm auf einer Kante der gedruckten Leiterplatte umfasst, weiterhin eine lichtemittierende Diode in dem Antennenhohlraum umfasst, und weiterhin eine zusätzliche Antenne umfasst, wobei ein zusätzlicher Teil des metallischen Wärmeverteilers in einer weiteren Ecke des metallischen Wärmeverteilers entfernt ist, um zumindest einen Teil eines zusätzlichen Antennenhohlraums zu bilden und wobei die zusätzliche Antenne den zusätzlichen Antennenhohlraum und ein zusätzliches Antennenelement auf der gedruckten Leiterplatte beinhaltet.