DE202016006358U1

DE202016006358U1 - Elektronische Vorrichtungen mit Millimeterwellenantennen und Metallgehäusen

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Publication number: DE202016006358U1
Application number: DE202016006358.9U
Authority: DE
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2026-10-14
Also published as: US10862195B2; AU2016101775A4; US20210083367A1; US11799193B2; CN206076482U; US20170110787A1; AU2016101775B4; US20190214708A1

Abstract

Elektronische Vorrichtung umfassend: ein Metallgehäuse; eine Nichtmillimeterwellen-Antenne, welche einen dielektrischen Spalt aufweist, welcher leitende Nichtmillimeterwellen-Antennenstrukturen voneinander trennt, wobei der dielektrische Spalt der Nichtmillimeterwellen-Antenne ein Millimeterwellen-Antennenfenster bildet; und zumindest eine Millimeterwellen-Antenne, welche innerhalb des Gehäuses montiert ist und welche Antennensignale durch das Millimeterwellen-Antennenfenster übermittelt und empfängt.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 14/883,495, eingereicht am 14. Oktober 2015, welche hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
Hintergrund
Dies bezieht sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen und insbesondere auf elektronische Vorrichtungen mit Drahtloskommunikationsschaltungen.
Elektronische Vorrichtungen beinhalten oft Drahtloskommunikationsschaltungen. Zum Beispiel enthalten zellulare Telefone, Computer und andere Vorrichtungen häufig Antennen und drahtlose Sendeempfänger zum Unterstützen von drahtlosen Kommunikationen.
Es kann wünschenswert sein, drahtlose Kommunikationen in Millimeterwellenkommunikationsbändern zu unterstützen. Millimeterwellenkommunikationen, welche manchmal als Extremhochfrequenz-(extremely high frequency, EHF)-Kommunikationen bezeichnet werden, umfassen Kommunikationen bei Frequenzen von ungefähr 10 bis 400 GHZ. Ein Betrieb bei diesen Frequenzen kann hohe Bandweiten unterstützen, jedoch kann dies erhebliche Herausforderungen hervorrufen. Zum Beispiel sind Millimeterwellenkommunikationen typischerweise Sichtlinien-Kommunikationen und können durch wesentliche Abschwächung während einer Signalausbreitung gekennzeichnet sein. Zusätzliche Herausforderungen treten beim Versuch auf, Millimeterwellenantennen innerhalb von elektronischen Vorrichtungen zu platzieren. Gehäusestrukturen und andere Komponenten in einer elektronischen Vorrichtung können die Antennenleistung nachteilig beeinträchtigen. Bei fehlender Sorgfalt können Komponenten, wie beispielsweise Metallgehäusekomponenten, Antennen daran hindern, effektiv zu arbeiten.
Es wäre demnach wünschenswert in der Lage zu sein, elektronische Vorrichtungen mit verbesserten Drahtloskommunikationsschaltungen, wie beispielsweise Kommunikationsschaltungen, welche Millimeterwellenkommunikationen unterstützen, bereitzustellen.
Zusammenfassung
Eine elektronische Vorrichtung kann mit Drahtlosschaltungen bereitgestellt werden. Die Drahtlosschaltungen können eine oder mehrere Antennen beinhalten. Die Antennen können Millimeterwellenantennenanordnungen beinhalten.
Nichtmillimeterwellenantennen, wie beispielsweise zellulare Telefonantennen können leitende Strukturen aufweisen, die durch einen dielektrischen Spalt getrennt sind. In einer Vorrichtung mit einem Metallgehäuse kann ein kunststoffgefüllter Schlitz oder eine andere kunststoffgefüllte Öffnung in dem Metallgehäuse mit dem dielektrischen Spalt assoziiert sein.
Die Nichtmillimeterwellenantennen können Schlitzantennen, invertierte F-Antennen oder andere Antennen sein. Die leitenden Strukturen für die Nichtmillimeterwellenantennen können Anteile einer Erdungsebene beinhalten, welche den kunststoffgefüllten Schlitz enthalten, können ein invertiertes F-Antennenresonanzelement beinhalten, welches von einer Antennenerdungsebene durch den kunststoffgefüllten Schlitz getrennt ist, oder können andere Antennenstrukturen beinhalten.
Der kunststoffgefüllte Schlitz, welcher mit der Nichtmillimeterwellenantenne assoziiert ist, kann als ein Millimeterwellenantennenfenster dienen. Eine Millimeterwellenantennenanordnung kann ausgerichtet mit dem Millimeterwellenantennenfenster montiert sein und kann Antennensignale durch das Fenster übermitteln und empfangen. Millimeterwellenantennenfenster in Metallvorrichtungsgehäusen können auch die Gestaltung von Logos, Spalten in peripheren leitenden Gehäusestrukturen oder andere Gestalten aufweisen.
Millimeterwellenantennenfenster können aus luftgefüllten Öffnungen in einem Metallgehäuse gebildet sein, wie beispielsweise Audioanschlussöffnungen, Verbinderanschlussöffnungen oder andere Löcher in den Metallwänden einer elektronischen Vorrichtung. Millimeterwellenantennen können aus Schlitzantennen, Patchantennen, Dipol- oder anderen Antennen gebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit Drahtloskommunikationsschaltungen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit Drahtloskommunikationsschaltungen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
3, 4, 5, 6, 7 und 8 sind perspektivische Ansichten von veranschaulichenden elektronischen Vorrichtungen, welche veranschaulichende Orte zeigen, an welchen Antennenanordnungen für Millimeterwellenkommunikationen gelegen sein können in Übereinstimmung mit Ausführungsformen.
9, 10, 11 und 12 sind perspektivische Ansichten von veranschaulichenden Schlitzantennenspeisungsstrukturen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen.
13, 14, 15 und 16 sind Draufsichten von veranschaulichenden Schlitzantennen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen.
17 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit einer Schlitzantenne, die mit einem dielektrischen Schlitz in einem Metallgehäuse einer elektronischen Vorrichtung ausgerichtet ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
18 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden Patchantenne, die mit einem dielektrischen Schlitz von der in 17 gezeigten Art ausgerichtet ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
19 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden Schlitzantenne, die mit dem dielektrischen Schlitz von der in 17 gezeigten Art ausgerichtet ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
20 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung, welche ein Metallgehäuse mit einem dielektrischen Schlitz aufweist und eine Anordnung von Schlitzantennen aufweist, die mit dem dielektrischen Schlitz ausgerichtet sind, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
21 ist eine Draufsicht eines veranschaulichenden dielektrischen Fensters in einem Metallgehäuse, in welchem eine Anordnung von Antennen, wie beispielsweise eine Anordnung von Schlitzantennen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform montiert wurde.
22 ist eine perspektivische Ansicht eines Anteils einer elektronischen Vorrichtung, wie beispielsweise Lautsprecherlöchern oder anderen luftgefüllten Audioanschlussöffnungen, in welchen Schlitzantennen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform montiert wurden.
23 ist eine perspektivische Ansicht eines Anteils eines Metallgehäuses einer Vorrichtung, welches mit einer Anordnung von Öffnungen und assoziierten Schlitzantennen bereitgestellt wurde, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
24 ist eine perspektivische Ansicht eines Anteils eines Metallgehäuses einer elektronischen Vorrichtung mit einer Anordnung von Metallstrukturen in einem Gitter aus Dielektrikum, welche Antennen beherbergen können, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
25 ist eine Draufsicht einer veranschaulichenden kreuzförmigen dielektrischen Region in einem Metallgehäuse, welche verwendet werden kann, um eine Millimeterwellenantenne zu beherbergen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
26 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Patchantenne in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
27 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Patchantenne mit einer gekoppelten Speisung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
28 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Patchantenne mit parasitären Patchelementen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
29 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Patchantenne, welche eine verlängerte Öffnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform beinhaltet.
30 ist eine Draufsicht eines veranschaulichenden Patchresonanzelements in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
31 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Patchantenne, welche mehrere Speisungen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform aufweist.
32 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden invertierten F-Antenne in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
33 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden ebenen invertierten F-Antenne in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
34 ist eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von veranschaulichenden Patchantennen in einem dielektrischen Fenster in einem Metallgehäuse einer elektronischen Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
35, 36, 37, 38, 39 und 40 zeigen veranschaulichende dipolartige Antennenstrukturen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
41 ist eine Querschnittseitenansicht einer veranschaulichenden Anordnung von Dipolantennen, die mit einer dielektrischen Öffnung ausgerichtet sind, wie beispielsweise einem Schlitz in einem Metallgehäuse einer elektronischen Vorrichtung, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
42, 43, 44 und 45 sind Diagramme von veranschaulichenden dielektrischen Öffnungen in Metallgehäusen von elektronischen Vorrichtungen von der Art, welche Millimeterwellenantennen beherbergen können, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen.
Detaillierte Beschreibung
Eine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise eine elektronische Vorrichtung 10 der 1, kann Drahtlosschaltungen enthalten. Die Drahtlosschaltungen können eine oder mehrere Antennen beinhalten. Die Antennen können eine oder mehrere Antennen beinhalten und können phasengesteuerte Antennenanordnungen beinhalten. Die Antennen können Millimeterwellenantennen beinhalten, welche verwendet werden, um Millimeterwellenkommunikationen zu behandeln. Millimeterwellenkommunikationen, welche manchmal als Extremhochfrequenz-(extremely high frequency, EHF)-Kommunikationen bezeichnet werden, umfassen Signale bei 60 GHz oder anderen Frequenzen zwischen ungefähr 10 GHz und 400 GHz. Falls gewünscht kann die Vorrichtung 10 auch Drahtloskommunikationsschaltungen enthalten zum Behandeln von Satellitennavigationssystemsignalen, zellularen Telefonsignalen, lokalen drahtlosen Netzwerksignalen, Nahfeldkommunikationen, lichtbasierten drahtlosen Kommunikationen oder anderen drahtlosen Kommunikationen.
Die elektronische Vorrichtung 10 kann eine Rechenvorrichtung sein, wie beispielsweise ein Laptop-Computer, ein Computermonitor, welcher einen eingebetteten Computer enthält, ein Tablet-Computer, ein zellulares Telefon, ein Medienspieler oder eine andere handgehaltene oder tragbare elektronische Vorrichtung, eine kleinere Vorrichtung, wie beispielsweise eine Armbanduhrvorrichtung, eine Anhängervorrichtung, eine Kopfhörer- oder Ohrhörervorrichtung, eine Vorrichtung, welche in eine Brille oder eine andere Ausrüstung, die an dem Kopf eines Benutzers getragen wird, eingebettet ist, oder eine andere am Körper tragbare oder Miniaturvorrichtung, ein Fernseher, eine Computeranzeige, welche keinen eingebetteten Computer enthält, eine Spielevorrichtung, eine Navigationsvorrichtung, ein eingebettetes System, wie beispielsweise ein System, in welchem eine elektronische Ausrüstung mit einer Anzeige in einem Kiosk oder einem Fahrzeug montiert ist, eine Ausrüstung, die die Funktionalität von zwei oder mehreren von diesen Vorrichtungen implementiert oder eine andere elektronische Ausrüstung. In der veranschaulichenden Konfiguration der 1 ist die Vorrichtung 10 eine tragbare Vorrichtung, wie beispielsweise ein zellulares Telefon, ein Medienspieler, ein Tablet-Computer oder eine andere tragbare Rechenvorrichtung. Andere Konfigurationen für die Vorrichtung 10 können verwendet werden, falls gewünscht. Das Beispiel der 1 ist nur veranschaulichend.
Wie in 1 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 eine Anzeige, wie beispielsweise eine Anzeige 14, beinhalten. Die Anzeige 14 kann in einem Gehäuse, wie beispielsweise einem Gehäuse 12, montiert sein. Das Gehäuse 12, welches manchmal als eine Umhüllung oder Hülle bezeichnet wird, kann aus Kunststoff, Glas, Keramiken, Faserverbundwerkstoffen, Metall (z. B. rostfreier Stahl, Aluminium, usw.), oder anderen geeigneten Materialien oder einer Kombination von irgendwelchen zwei oder mehreren von diesen Materialien gebildet sein. Das Gehäuse 12 kann unter Verwendung einer Einkörperkonfiguration gebildet sein, in welcher ein Teil oder das gesamte Gehäuse 12 als eine einzelne Struktur gespant oder gegossen ist oder das Gehäuse 12 kann unter Verwendung von mehreren Strukturen gebildet sein (z. B. einer internen Rahmenstruktur, einer oder mehrerer Strukturen, welche die äußeren Gehäuseoberflächen bilden, usw.).
Die Anzeige 14 kann eine Berührungsbildschirmanzeige sein, welche eine Schicht von leitenden kapazitiven Berührungssensorelektroden oder andere Berührungssensorkomponenten einschließt (z. B. resistive Berührungssensorkomponenten, akustische Berührungssensorkomponenten, kraftbasierte Berührungssensorkomponenten, lichtbasierte Berührungssensorkomponenten, usw.) oder kann eine Anzeige sein, welche nicht berührungsempfindlich ist. Kapazitive Berührungsbildschirmelektroden können aus einer Anordnung von Indium-Zinn-Oxid-Feldern oder aus anderen transparenten leitenden Strukturen gebildet sein.
Die Anzeige 14 kann eine Anordnung von Anzeigepixeln, die aus Flüssigkristallanzeige(liquid crystal display, LCD)-Komponenten gebildet sind, eine Anordnung von elektrophoretischen Anzeigepixeln, eine Anordnung von Plasmaanzeigepixeln, eine Anordnung von organischen lichtemittierenden Diodenanzeigepixeln, eine Anordnung von Elektrobenetzungsanzeigepixeln oder Anzeigepixeln, die auf anderen Anzeigetechnologien basieren, beinhalten.
Die Anzeige 14 kann unter Verwendung einer Anzeigeabdeckungsschicht geschützt sein, wie beispielsweise eine Schicht aus transparentem Glas, klarem Kunststoff, Saphir oder einem anderen transparenten Dielektrikum. Öffnungen können in der Anzeigeabdeckungsschicht gebildet sein. Zum Beispiel kann eine Öffnung in der Anzeigeabdeckungsschicht gebildet sein, um einen Knopf, wie beispielsweise einen Knopf 16, zu beherbergen. Eine Öffnung kann auch in der Anzeigeabdeckungsschicht gebildet sein, um Anschlüsse zu beherbergen, wie beispielsweise einen Lautsprecheranschluss. Öffnungen können in dem Gehäuse 12 gebildet sein, um Kommunikationsanschlüsse zu bilden (z. B. einen Audiosteckeranschluss, einen digitalen Datenanschluss, usw.). Öffnungen in dem Gehäuse 12 können auch für Audiokomponenten gebildet sein, wie beispielsweise Lautsprecher und Mikrofone. Audioanschlüsse können aus einzelnen Öffnungen in dem Gehäuse 12 oder Anordnungen von kleinen Öffnungen gebildet sein (manchmal als Mikroperforationsöffnungen bezeichnet).
Antennen können in dem Gehäuse 12 montiert sein. Um eine Unterbrechung von Kommunikationen zu verhindern, wenn ein externes Objekt, wie beispielsweise eine menschliche Hand oder ein anderes Körperteil eines Benutzers eine oder mehrere Antennen blockiert, können Antennen an mehreren Orten in dem Gehäuse 12 montiert sein. Sensordaten, wie beispielsweise Annäherungssensordaten, Echtzeitantennenimpedanzmessungen, Signalqualitätsmessungen, wie beispielsweise Stärkeinformationen von empfangenen Signalen, und andere Daten können beim Bestimmen verwendet werden, wenn eine Antenne (oder Satz von Antennen) nachteilig aufgrund der Ausrichtung des Gehäuses 12, einer Blockierung durch eine Hand eines Benutzers oder eines anderen externen Objekts, oder anderer Umgebungsfaktoren beeinträchtigt wird. Die Vorrichtung 10 kann dann eine Antenne (oder einen Satz von Antennen) in Betrieb schalten anstelle der Antennen, welche nachteilig beeinträchtigt werden. In einigen Konfigurationen können die Antennen in der Vorrichtung 10 in einer phasengesteuerten Anordnung angeordnet sein. Die Antennenanordnungen können Strahlsteuerungstechniken verwenden, um zu einer besseren Antennenleistung beizutragen. Extremhochfrequenzkommunikationen sind häufig Sichtlinienkommunikationen und können deshalb von Strahlsteuerungstechniken profitieren, welche dabei unterstützen Hochfrequenzsignale mit gewünschten Zielen auszurichten.
Antennen können entlang der peripheren Kanten des Gehäuses 12, an der Rückseite des Gehäuses 12 (d. h. an der ebenen Rückgehäusewand 12W an der Rückoberfläche des Gehäuses 12 in dem Beispiel der 1), unter dem Anzeigeabdeckungsglas oder einer anderen dielektrischen Anzeigeabdeckungsschicht, welche verwendet wird zur Abdeckung und zum Schutz der Anzeige 14 auf der Vorderoberfläche der Vorrichtung 10, unter einem dielektrischen Fenster an einer Rückseite des Gehäuses 12 (z. B. unter einem dielektrischen Logo, einem Antennenfenster oder einem dielektrischen Schlitz eines zellularen Telefons an der Rückwand 12W) oder der Kante des Gehäuses 12 (z. B. in einer Öffnung oder einem kunststoffgefüllten Fenster in einer der Gehäuseseitenwänden 12W), unter luftgefüllten Öffnungen in dem Gehäuse 12 (z. B. unter den Audioanschlussöffnungen in dem Gehäuse 12 oder unter anderen Öffnungen der Art, die mit Luft gefüllt sein können), oder irgendwo anders in der Vorrichtung 10 montiert sein.
Ein schematisches Diagramm, welches veranschaulichende Komponenten zeigt, die in der Vorrichtung 10 verwendet werden können, wird in 2 gezeigt. Wie in 2 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 Steuerungsschaltungen beinhalten, wie beispielsweise Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 30. Die Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 30 können Speicher beinhalten, wie beispielsweise Festplattenspeicher, nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flashspeicher oder einen anderen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher, der konfiguriert ist, um eine Festzustandsplatte zu bilden), flüchtigen Speicher (z. B. statischen oder dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff) usw. Die Verarbeitungsschaltungen in den Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 30 können verwendet werden, um den Betrieb der Vorrichtung 10 zu steuern. Diese Verarbeitungsschaltungen können auf einem oder mehreren Mikroprozessoren, Mikrosteuerungen, digitalen Signalprozessoren, Basisbandprozessor-integrierten-Schaltungen, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, usw. basieren.
Die Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 30 können verwendet werden, um Software auf der Vorrichtung 10 auszuführen, wie beispielsweise Internet-Durchsuch-Anwendungen, Sprache über Internet-Protokoll-(voice over internet protocol, VOIP)-Telefonanrunfsanwendungen, Emailanwendungen, Medienwiedergabeanwendungen, Betriebssystemfunktionen, usw. Um Interaktionen mit externer Ausrüstung zu unterstützen, können die Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 30 in der Implementierung von Kommunikationsprotokollen verwendet werden, Kommunikationsprotokolle, welche unter Verwendung der Speicher- und Verarbeitungsschaltungen 30 implementiert werden können, können Internetprotokolle, lokale drahtlose Netzwerkprotokolle (z. B. IEEE 802.11 Protokolle – manchmal als WiFi^® bezeichnet), Protokolle für andere Drahtloskommunikationsverbindungen mit kurzer Reichweite, wie beispielsweise Bluetooth^®-Protokolle, zellulare Telefonprotokolle, MIMO-Protokolle, Antennendiversitätsprotokolle, Satellitennavigationssystem-Protokolle usw., beinhalten.
Die Vorrichtung 10 kann Eingabe-Ausgabeschaltungen 44 beinhalten. Die Eingabe-Ausgabe-Schaltungen 44 können Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 beinhalten. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 können verwendet werden, um Daten zu ermöglichen, an die Vorrichtung 10 geliefert zu werden und um Daten zu ermöglichen von der Vorrichtung 10 an externe Vorrichtungen bereitgestellt zu werden. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 können Benutzerschnittstellenvorrichtungen, Datenanschluss-Vorrichtungen und andere Eingabe-Ausgabe-Komponenten beinhalten. Zum Beispiel können Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen Berührungsbildschirme, Anzeigen ohne Berührungssensorfähigkeiten, Knöpfe, Joysticks, Scrollräder, Berührungsfelder, Tastenfelder, Tastaturen, Mikrofone, Kameras, Lautsprecher, Statusindikatoren, Lichtquellen, Audiostecker und andere Audioanschlusskomponenten, digitale Datenanschlussvorrichtungen, Lichtsensoren, Beschleunigungsmesser oder andere Komponenten, welche Bewegung und die Ausrichtung der Vorrichtung relativ zu Erde detektieren können, Kapazitätssensoren, Annäherungssensoren (z. B. ein kapazitiver Annäherungssensor und/oder ein Infrarotannäherungssensor), magnetische Sensoren, einen Verbinderanschluss-Sensor oder ein anderer Sensor, welcher bestimmt, ob die Vorrichtung 10 in einem Dock montiert ist, oder andere Sensoren und Eingabe-Ausgabe-Komponenten beinhalten. Die Eingabe-Ausgabe-Schaltungen 44 können Drahtloskommunikationsschaltungen 34 zum drahtlosen Kommunizieren mit einer externen Ausrüstung beinhalten. Die drahtlosen Kommunikationsschaltungen 34 können Hochfrequenz-(radio frequency, RF)-Sende-Empfänger-Schaltungen beinhalten, welche aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen, Leistungsverstärkerschaltungen, Niedrigrauschen-Eingabeverstärkern, passiven HF-Komponenten, einer oder mehreren Antennen 40, Übermittlungsleitungen und anderen Schaltungen zum Behandeln von HF-Drahtlossignalen gebildet sein. Drahtlose Signale können auch unter Verwendung von Licht gesendet werden (z. B. unter Verwendung von Infrarotkommunikationen.
Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können Hochfrequenz-Sende-Empfängerschaltungen 90 beinhalten, zum Handhaben von verschiedenen Hochfrequenzkommunikationsbändern. Zum Beispiel können die Schaltungen 34 Sende-Empfänger-Schaltungen 36, 38, 42 und 46 beinhalten.
Die Sende-Empfänger-Schaltungen 36 können drahtlose Netzwerk-Sende-Empfängerschaltungen sein, welche 2,4 GHz und 5 GHz Bänder für WiFi^® (IEEE 802.11)-Kommunikationen handhaben können und das 2,4 GHz Bluetooth^®-Kommunikationsband handhaben können.
Die Schaltungen 34 können die Zellulartelefon-Sende-Empfänger-Schaltungen 38 zum Behandeln von Drahtloskommunikationen in Frequenzbereichen, wie beispielsweise einem Niedrig-Kommunikationsband von 700 bis 960 MHz, einem Mittelband von 1710 bis 2170 MHz und einem Hochband von 2300 bis 2700 MHz oder anderen Kommunikationsbändern zwischen 700 MHz und 2700 MHz oder anderen geeigneten Frequenzen (als Beispiele) verwenden. Die Schaltungen 38 können Sprachdaten und Nicht-Sprachdaten behandeln.
Die Millimeterwellen-Sende-Empfänger-Schaltungen 46 können Kommunikationen bei extrem hohen Frequenzen unterstützen (z. B. Millimeterwellen-Frequenzen von 10 GHz bis 400 GHz oder anderen Millimeterwellen-Frequenzen).
Die drahtlosen Kommunikationsschaltungen 34 können Satelliten-Navigationssystem-Schaltungen beinhalten, wie beispielsweise Global Positioning System(GPS)-Empfänger-Schaltungen 42 zum Empfangen von GPS-Signalen bei 1575 MHz oder zum Behandeln anderer Satelliten-Positionierungsdaten (z. B. GLONASS-Signale bei 1609 MHz).
Die Satelliten-Navigationssystem-Signale für den Empfänger 42 werden von einer Konstellation von Satelliten empfangen, welche die Erde umkreisen.
In Satelliten-Navigationssystem-Verbindungen, zellularen Telefonverbindungen und anderen Verbindungen mit langer Reichweite, werden Drahtlossignale typischerweise verwendet, um Daten über Tausende Fuß oder Meilen zu übertragen. In WiFi^® und Bluetooth^®-Verbindungen und anderen Drahtlosverbindungen mit kurzer Reichweite, werden Drahtlossignale typischerweise verwendet, um Daten über das Zehnfache oder Hundertfache von Fuß zu übertragen. Extremhochfrequenz(extremely high frequency, EHF)-Drahtlos-Sendeempfänger-Schaltungen 46 können Signale über diese kurzen Distanzen übertragen, welche zwischen dem Sender und Empfänger über einen Sichtlinienpfad übergehen. Um den Signalempfang für Millimeter-Wellenkommunikationen zu verbessern, können phasengesteuerte Antennenanordnungen und Strahlsteuerungstechniken verwendet werden. Antennendiversitätsschemata können verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Antennen, die blockiert sind, oder die anderweitig aufgrund der Betriebsumgebung der Vorrichtung 10 verschlechtert sind, aus dem Betrieb genommen werden und besserleistende Antennen an ihrer Stelle verwendet werden.
Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können Schaltungen für andere Drahtlosverbindungen von kurzer Reichweite und langer Reichweite, falls gewünscht, beinhalten. Zum Beispiel können die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 Schaltungen zum Empfangen von Fernseh- und Radiosignalen, Paging-System-Sendeempfänger, Nahfeldkommunikations-(near field communications, NFC)-Schaltungen, usw. beinhalten.
Die Antennen 40 in den Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können gebildet sein unter Verwendung irgendeiner geeigneten Antennenart. Zum Beispiel können die Antennen 40 Antennen mit Resonanzelementen beinhalten, welche aus Schleifenantennenstrukturen, Patchantennenstrukturen, invertierten F-Antennenstrukturen, Schlitzantennenstrukturen, ebenen invertierten F-Antennenstrukturen, Spiralantennenstrukturen, Hybriden dieser Designs, usw. gebildet sind. Falls gewünscht, können eine oder mehrere der Antennen 40 hohlraumunterstützte Antennen sein. Verschiedene Arten von Antennen können für unterschiedliche Bänder und Kombinationen von Bändern verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Art von Antenne für die Bildung einer Drahtlosnetzwerkverbindungsantenne verwendet werden und eine andere Art von Antenne kann verwendet werden bei der Bildung einer drahtlosen Fernverbindungsantenne. Dedizierte Antennen können verwendet werden zum Empfangen von Satellitennavigationssystemsignalen oder, falls gewünscht, können die Antennen 40 konfiguriert sein, um sowohl Satellitennavigationssystemsignale als auch Signale für andere Kommunikationsbänder zu empfangen (z. B. drahtlose Netzwerksignale und/oder zellulare Telefonsignale). Die Antennen 40 können phasengesteuerte Antennenanordnungen und andere Antennenstrukturen zum Behandeln von Millimeter-Wellenkommunikationen beinhalten.
Übermittlungsleitungspfade können verwendet werden, um Antennensignale innerhalb der Vorrichtung 10 zu leiten. Zum Beispiel können Übermittlungsleitungspfade verwendet werden, um die Antennenstrukturen 40 an die Sendeempfängerschaltungen 90 zu koppeln. Die Übermittlungsleitungen in der Vorrichtung 10 können Koaxialkabelpfade, Mikrostreifenübermittlungsleitungen, Streifenleitungsübermittlungsleitungen, kantengekoppelte Mikrostreifenübermittlungsleitungen, kantengekoppelte Streifenleitungsübermittlungsleitungen, Übermittlungsleitungen, die aus einer Kombination von Übermittlungsleitungen dieser Art gebildet sind, usw. beinhalten. Filterschaltungen, Umschaltschaltungen, Impedanzabstimmungsschaltungen und andere Schaltungen können zwischen die Übermittlungsleitungen, falls gewünscht, geschaltet werden. In einigen Anordnungen kann die Verwendung von Übermittlungsleitungen minimiert werden durch Aneinanderlegen (co-locating) von Hochfrequenz-Sendeempfängerschaltungen mit den Antennen 40.
Die Vorrichtung 10 kann mehrere Antennen 40 enthalten. Die Antennen können zusammen verwendet werden oder eine der Antennen kann in Betrieb geschalten sein, während andere Antenne(n) außer Betrieb geschalten sind. Falls gewünscht können die Steuerschaltungen 30 verwendet werden, um eine Optimumantenne zur Verwendung in der Vorrichtung 10 in Echtzeit auszuwählen und/oder um eine Optimumeinstellung für anpassbare Drahtlosschaltungen, die mit einer oder mehreren der Antennen 40 assoziiert sind, auszuwählen. Antennenanpassungen können durchgeführt werden, um die Antennen einzustellen, um in gewünschten Frequenzbereichen zu arbeiten, um Strahlsteuerung mit einer phasengesteuerten Antennenanordnung durchzuführen und um anderweitig die Antennenleistung zu optimieren. Sensoren können in die Antennen 40 eingebracht sein, um Sensordaten in Echtzeit zu sammeln, welche beim Anpassen der Antennen 40 verwendet werden.
In einigen Konfigurationen können die Antennen 40 Antennenanordnungen beinhalten, (z. B. phasengesteuerte Antennenanordnungen, um Strahlsteuerungsfunktionen zu implementieren). Zum Beispiel können die Antennen, die bei dem Behandeln von Millimeterwellensignalen für Extremhochfrequenz-Drahtlos-Sendeempfängerschaltungen 46 verwendet werden, als phasengesteuerte Antennenanordnungen implementiert sein. Die Abstrahlelemente in einer phasengesteuerten Antennenanordnung zum Unterstützen von Millimeterwellenkommunikationen können Schlitzantennen, Patchantennen, Dipolantennen oder andere geeignete Antennenelemente sein. Sendeempfängerschaltungen können mit den phasengesteuerten Antennenanordnungen integriert sein, um eine integrierte phasengesteuerte Antennenanordnung und Sendeempfängerschaltungsmodule zu bilden.
In Vorrichtungen, wie beispielsweise handgehaltenen Vorrichtungen, hat das Vorhandensein eines externen Objekts, wie beispielsweise die Hand eines Benutzers oder ein Tisch oder andere Oberfläche, auf welcher eine Vorrichtung abgelegt ist, ein Potential drahtlose Signale, wie beispielsweise Millimeterwellensignale, zu blockieren. Dementsprechend kann es wünschenswert sein, mehrere phasengesteuerte Antennenanordnungen in der Vorrichtung 10 einzuschließen, wobei jede von diesen an einem unterschiedlichen Ort innerhalb der Vorrichtung 10 gelegen ist. Mit dieser Art der Anordnung kann eine nichtblockierte phasengesteuerte Antennenanordnung in Betrieb geschalten werden und sobald diese in Betrieb geschalten ist, kann die phasengesteuerte Antennenanordnung Strahlsteuerung verwenden, um die Drahtlosleistung zu optimieren. Konfigurationen, in welchen Antennen aus einem oder mehreren unterschiedlichen Orten in der Vorrichtung 10 zusammen betrieben werden, können auch verwendet werden (z. B. um eine phasengesteuerte Antennenanordnung zu bilden, usw.).
Leitende Strukturen in der Vorrichtung 10, wie beispielsweise Anteile der Anzeige 14, gedruckte Schaltungsleitungen, interne Gehäusemetallmerkmale (z. B. Montageklammern), Metall in elektrischen Komponenten, wie beispielsweise integrierten Schaltungen, Lautsprecherspulen, Knopfleitern und anderen elektrischen Komponentenstrukturen und Metallgehäusewänden in dem Gehäuse 12 können die Antennenleistung beeinflussen. Um Antennen in einer Vorrichtung zu beherbergen, welche Metallstrukturen, wie diese (z. B. Metallgehäusestrukturen) einschließt, kann es wünschenswert sein, dielektrische Öffnungen in einem Metallgehäuse zu bilden. Konfigurationen, in welchen das Gehäuse 12 aus Metall gebildet ist, und eine oder mehrere dielektrische Öffnungen aufweist, um die Antennen 40 und/oder Teile der Antennen 40 zu beherbergen, können manchmal hierin als ein Beispiel beschrieben sein. Falls gewünscht können das gesamte Gehäuse 12 oder Teile von diesem aus Glas, Kunststoff oder einem anderen dielektrischen Material gebildet sein, welches nicht wesentlich mit dem Betrieb der darunterliegenden Antennen interferiert. Die Verwendung von Metallgehäusen 12 ist nur veranschaulichend.
Antennenfenster in dem Metallgehäuse 12 können aus Öffnungen in dem Metallgehäuse 12 gebildet sein, welche mit Dielektrikum gefüllt sind. Das Dielektrikum kann gasförmig (z. B. Luft) oder fest (z. B. Kunststoff, Glas, Keramik, usw.) sein. Kunststoffgefüllte Antennenfenster können verwendet in Konfigurationen werden, in welchen es wünschenswert ist, eine Gehäusestruktur zu bilden, welche das Eindringen von Umgebungsverunreinigungen verhindert, wie beispielsweise Staub und Feuchtigkeit. Luftgefüllte Antennenfenster können in Konfigurationen verwendet werden, in welchen es wünschenswert ist, Ton zu ermöglichen durch die Antennenfenster hindurchzugehen (z. B. in dem Kontext von einem Audioanschluss, wie beispielsweise einem Lautsprecheranschluss oder einem Mikrofonanschluss) und in Konfigurationen, in welchen es wünschenswert ist, Luft zu erlauben zu fließen (z. B. in Ventilationsanschlüssen, wie beispielsweise Einzugs- und Ausstoßanschlüssen in einem Ventilationssystem für einen Laptop-Computer oder einer anderen Vorrichtung).
Es ist oft wünschenswert, die Vorrichtung 10 mit Antennen bereitzustellen, welche unterschiedliche Kommunikationsbänder abdecken. Die Antennen, die in der Behandlung von einigen Arten von Signalen verwendet werden, können unterschiedliche Größen aufweisen als die Antennen, die andere Arten von Signalen verwenden. Zum Beispiel können Antennen für zellulare Telefone und für lokale drahtlose Netzwerke, wie beispielsweise WiFi^®-Antennen Dimensionen aufweisen, die in der Größenordnung von Zentimetern sind (z. B. 1 bis 5 cm, größer als 1 cm, weniger als 10 cm, usw.), wohingegen Millimeterwellenantennen kleinere Dimensionen aufweisen können (z. B. ein Bruchteil eines Millimeters, mehr als 0,05 mm, 0,1 mm bis 2 mm, weniger als 2 mm, weniger als 1 mm, usw.). Die Unterschiede in den Ausmaßen zwischen diesen unterschiedlichen Arten von Antennen kann ausgenutzt werden, wenn Millimeterwellenantennen innerhalb einer elektronischen Vorrichtung mit einem Metallgehäuse integriert werden.
Als ein Beispiel kann eine Antenne für zellulare Telefone in dem Metallgehäuse 12 eine invertierte F-Antennenkonstruktion aufweisen. Die Antenne kann einen verlängerten kunststoffgefüllten Schlitz in dem Metallgehäuse 12 verwenden, um ein invertiertes F-Antennenresonanzelement (z. B. ein peripherer leitender Anteil des Gehäuses 12, wie beispielsweise ein Segment einer Seitenwand 12W) von einer größeren rechteckigen Gehäusestruktur zu trennen (z. B. der Rückwand 12R), welche als Antennenerdung dient. Der kunststoffgefüllte Schlitz, kann eine Länge von einigen Zentimetern oder mehr und eine Breite von 0,5 bis 2 mm aufweisen (oder eine andere Größe, welcher größer als 0,5 mm, größer als 1 mm, weniger als 8 mm, usw.) ist. Die Größe des Zellulartelefonschlitzes kann ausreichend sein, um sowohl als ein dielektrischer Spalt zwischen der Antennenerdungsebene und dem invertierten F-Resonanzelement in der Zellulartelefonantenne und als ein kunststoffgefülltes Millimeterwellenantennenfenster für eine Anordnung von Millimeterwellenantennen zu dienen. Ähnlicher Weise kann eine Zellulartelefonschlitzantenne einen kunststoffgefüllten Schlitz in einer Metallgehäusewand aufweisen. Der kunststoffgefüllte Schlitz kann in dieser Situation auch als ein Millimeterwellenantennenfenster für eine Anordnung von Millimeterwellenantennen dienen. Millimeterwellenantennenfenster können auch aus dielektrischen Spalten in hybriden schlitzinvertierten F-Antennen gebildet werden.
3, 4, 5, 6, 7 und 8 zeigen veranschaulichende Orte, an welchen Antennenanordnungen für Millimeterwellenkommunikationen in der Vorrichtung 10 gelegen sein können. Das Gehäuse 12 kann aus einem leitenden Material, wie beispielsweise Metall, gebildet sein. Öffnungen können in dem Metall des Gehäuses 12 gebildet sein. Diese Öffnungen können mit Kunststoff gefüllt sein und/oder können für die Luft offengelassen werden. Diese Öffnungen können dazu dienen, leitende Strukturen von einander in einer Zellulartelefonantenne oder einer anderen größeren Wellenlängenantenne zu trennen und können als ein Antennenfenster für eine oder mehrere Millimeterwellenantennen dienen.
In der veranschaulichenden Konfiguration der 3 ist eine Zellulartelefonschlitzantenne (und/oder WiFi^®-Antenne) eine invertierte F-Antenne, welche unter Verwendung eines kunststoffgefüllten Schlitzes (Öffnung 114) in einer Metallgehäusewand 12R gebildet ist. Der Schlitz 114 erstreckt sich entlang einer hinteren Metallgehäusewand 12R und an der linken und rechten Kante der Wand 12W hinunter, wodurch ein peripherer Anteil der leitenden Gehäusestrukturen der Vorrichtung 10 entlang der oberen Kante des Gehäuses 12 von dem Hauptanteil der hinteren Wand 12W getrennt wird. Der getrennte Anteil der peripheren leitenden Gehäusestrukturen bildet einen leitenden Metallabschnitt, welcher entlang zumindest den peripheren Kanten des Gehäuses 10 verläuft und als ein invertiertes F-Antennenresonanzelement 106 (in diesem Beispiel) dient. Der Schlitz 114 trennt das Element 106 von einer hinteren Metallwand 12W, welche als Antennenerdung für die invertierte F-Antenne dient. Ein Rückpfad 110 kann das Element 106 elektrisch mit der Erdung 104 an einer Position entlang der Länge des Schlitzes 114, welcher parallel zu der Antennenspeisung für die invertierte F-Antenne ist, koppeln.
Nichtmillimeterwellen-Sendeempfänger-Schaltungen, wie beispielsweise die Sendeempfänger-Schaltungen 102, können mit der invertierten F-Antenne (und/oder mit anderen Nichtmilllimeterwellenantennen) gekoppelt sein. Die Sendeempfängerschaltungen 102 können Nicht-Extremhochfrequenz-Sendeempfängerschaltungen, wie beispielsweise Zellulartelefon-Sendeempfänger-Schaltungen 38, Satellitennavigationssystemschaltungen 42 und/oder Lokaldrahtlosnetzwerk(WiFi^®)-Sendeempfänger-Schaltungen 36 (als ein Beispiel) beinhalten. Die Übermittlungsleitung 92 kann die Sendeempfänger-Schaltungen 102 mit einer Speisung für die invertierte F-Antenne koppeln. Die Übermittlungsleitung 92 kann einen positiven Übermittlungsleitungsleiter 94 beinhalten, der mit einem positiven Antennenspeisungsanschluss 98 gekoppelt ist und einen Erdungsübermittlungsleitungsleiter 96 beinhalten, der mit einem Erdungsantennenspeisungsanschluss 100 gekoppelt ist.
Die Größe der Öffnung 114 der 3 kann ausreichend sein, um der Öffnung 114 zu erlauben, als ein Millimeterwellen-Antennenfenster in dem Metallgehäuse 12 zu dienen. Falls gewünscht, können Millimeterwellen-Antennenfenster 114 aus anderen Arten von kunststoffgefüllten Öffnungen gebildet sein (wobei jede falls gewünscht in einer Bildung einer invertierten F-Antenne, Schlitz-Antenne oder anderen Art von Antenne verwendet werden kann, welche mit den Sendeempfängerschaltungen 102 gekoppelt ist). Das Beispiel der 4 zeigt, wie das Millimeterwellen-Antennenfenster 114 aus einem gekrümmten Schlitz in der hinteren Metallgehäusewand 12R gebildet werden kann (z. B. gekrümmter Schlitz für eine Schlitzantenne, usw.). 5 ist ein veranschaulichendes Beispiel, in welchem eine kunststoffgefüllte Öffnung mit einer geraden Schlitzform ein Millimeterwellen-Antennenfenster 114 bildet. In dem Beispiel der 6 weist ein Millimeterwellen-Antennenfenster 114 die Form eines Logos in der hinteren Wand 12R auf. Das Millimeterwellen-Antennenfenster 114 kann, falls gewünscht, unter Verwendung einer kunststoffgefüllten Öffnung gebildet sein, welche sich über einen Anteil der hinteren Wand 12R und einem benachbarten Anteil einer der Seitenwände 12W erstreckt, wie in 7 gezeigt. Falls gewünscht kann ein Kamerafenster (z. B. ein transparentes Glas oder eine Kunststoffscheibe) in der hinteren Gehäusewand 12R gebildet sein, Audioanschlussöffnungen können an den Seitenwänden 12W oder an anderen Wänden des Gehäuses 12 gebildet sein, Verbinder-Anschlussöffnungen können an einer Seitenwand 12W oder anderen Wänden des Gehäuses 12 gebildet sein, oder andere luftgefüllte Öffnungen können in dem Gehäuse 12 gebildet sein. Diese luftgefüllten Öffnungen können als Millimeterwellen-Antennenfenster 114 dienen (s. z. B. 8).
9, 10, 11 und 12 sind Diagramme von veranschaulichenden Schlitzantennen für die Vorrichtung 10. Die Schlitzantennen 116 der 9, 10, 11 und 12 können beispielsweise Millimeterwellen-Schlitzantennen sein (z. B. Millimeterwellen-Schlitzantennen, welche Antennensignale durch dielektrische Anteile der Vorrichtung 10, wie beispielsweise Millimeterwellen-Antennenfenster 114, übermitteln und/oder empfangen).
Wie in 9 gezeigt, kann eine Millimeterwellen-Antenne 116 einen Schlitz, wie beispielsweise einen Schlitz 118 in der Erdungsebene 120 aufweisen. Der Schlitz 118 kann mit einem gasförmigen Dielektrikum gefüllt sein, wie beispielsweise Luft und/oder einem festen Dielektrikum, wie beispielsweise Kunststoff oder Glas. Die Erdungsebene 120 kann aus einem Metallanteil des Gehäuses 12 gebildet sein, wie beispielsweise einem Anteil einer Metallgehäusewand, wie beispielsweise der Wand 12R oder den Seitenwänden 12W, Metallleitungen auf einer gedruckten Schaltung oder einem anderen dielektrischen Substrat, oder anderen leitenden Strukturen in der Vorrichtung 10. Die Schlitzantenne 116 kann unter Verwendung der Übermittlungsleitung 92' gespeist werden. Die Übermittlungsleitung 92' kann einen positiven Signalleiter, wie beispielsweise einen Leiter 94' beinhalten, der mit der positiven Antennenspeisung 98' gekoppelt ist, und einen Erdungssignalleiter beinhalten, wie beispielsweise einen Leiter 96', der mit der Erdungsantennenspeisung 100' gekoppelt ist. Die Millimeterwellen-Sendeempfängerschaltungen 46 können mit der Antennenspeisung für die Schlitzantenne 116 gekoppelt sein, die aus den Anschlüssen 98' und 100' unter Verwendung der Übermittlungsleitung 92' gebildet wird.
Wie in 10 gezeigt, kann die Schlitzantenne 116 unter Verwendung einer gekoppelten Speisungsanordnung gebildet sein (z. B. einer Anordnung, in welcher ein Anteil eines Übermittlungsleitungsleiters, wie beispielsweise Anteil 94P, den Schlitz 118 in der Erdung 120 überlappt). 11 zeigt wie die Übermittlungsleitung 92' aus einer hohlen Wellenführung gebildet wird und wie die Schlitzantenne 116 durch Einbeziehen des Schlitzes 118 in eine der Metallseiten einer hohlen Erdungsstruktur, welche als ein Antennenhohlraum dient, gebildet wird.
Eine andere veranschaulichende hohlraumunterstützte Antennenkonfiguration für die Schlitzantenne 116 wird in 12 gezeigt. In dem Beispiel der 12 wird ein Hohlraum 120 unter Verwendung einer Sonde gespeist, die aus einem sich erstreckenden Anteil des Leiters 94' gebildet wird, welcher von innerhalb der Übermittlungsleitung 92' (z. B. einem koaxialen Kabel) in das Innere des Hohlraums 120 hervorsteht.
13, 14, 15 und 16 sind Draufsichten von veranschaulichenden Konfigurationen der Schlitzantenne 116, in welchen der Schlitz 118 unterschiedliche Formen aufweist. In dem Beispiel der 13 weist der Schlitz 118 eine Hantelform auf. 14 zeigt wie der Schlitz 118 entgegengengesetzte Enden mit vergrößerten dreieckigen Öffnungen aufweisen kann. In dem Beispiel der 15 weist der Schlitz 118 eine schlangenförmige Form auf. In dem Beispiel der 16 weist der Schlitz 118 eine „H”-Form auf. Andere Formen und Größen können für den Schlitz 118 in der Schlitzantenne 116 verwendet werden. Die Beispiele der 13, 14, 15 und 16 sind nur veranschaulichend.
17 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit einer Schlitzantenne. Wie in 7 gezeigt können eine oder mehrere Schlitzantennen, wie beispielsweise die Schlitzantenne 116, in Ausrichtung mit dem Millimeterwellen-Antennenfenster 114 in dem Metallgehäuse 12 montiert werden. Querschnittsseitenansichten eines Millimeterwellen-Antennenfensters, wie beispielsweise dem Fenster 114 in der Metallgehäusewand 12R, werden in den 18 und 19 gezeigt. In dem Beispiel der 18 wurde ein Patchantennenresonanzelement 122 mit dem Fenster 114 ausgerichtet. In dem Beispiel der 19 wurde die Schlitzantenne 116 mit dem Fenster 114 so ausgerichtet, dass Signale durch das Fenster 114 übermittelt und empfangen werden können. Wie in 19 gezeigt, kann die Breite des Schlitzes 118 (z. B. ungefähr 0,2 mm) geringer sein als die Breite des Fensters 114 (z. B. ungefähr 0,8 mm), welches der Millimeterwellen-Schlitzantenne 116 der 19 ermöglicht, effizient zu arbeiten.
20 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung, in welcher das Metallgehäuse 12 eine hintere Wand 12R und Seitenwände 12W aufweist. Das Millimeterwellen-Antennenfenster 114 erstreckt sich entlang der hinteren Gehäusewand 12R. Das Antennenfenster 114 überlappt eine Anordnung von Schlitzantennen 116. Die Schlitzantennen 116 können eine oder mehrere unterschiedliche Ausrichtungen aufweisen (z. B. orthogonale Ausrichtungen). Zum Beispiel können die Antennen 16 horizontale und vertikale Schlitze 118 beinhalten, um die Anordnung von Antennen mit Antennen 16 von zwei unterschiedlichen orthogonalen Polarisierungen bereitzustellen. In dem Beispiel der 21 überlappt ein logoförmiges Millimeterwellen-Antennenfenster 114 die Schlitzantenne 116 mit zwei unterschiedlichen orthogonalen Polarisierungen.
22 zeigt wie die Antennenfenster 114 unter Verwendung von Öffnungen, in dem Metallgehäuse 12 gebildet werden können (z. B. luftgefüllte Audioanschlussöffnungen, luftgefüllte Verbinder-Anschlussöffnungen, usw.). Eine oder mehrere Schlitzantennen 116 können mit jeder Öffnung 114 ausgerichtet sein. Die Öffnungen 114 können auf einer oberen Oberfläche des Grundgehäuses in einem Laptop-Computer, entlang der unteren Kante des zellularen Telefons oder an irgendeinem anderen Anteil des Gehäuses 12 in einer elektronischen Vorrichtung gebildet sein.
23 ist eine perspektivische Ansicht eines Anteils des Metallgehäuses 12. In dem Beispiel der 23 weist das Gehäuse 12 eine Anordnung von Öffnungen auf, einschließlich Millimeterwellen-Antennenfensteröffnungen, wie beispielsweise das Antennenfenster 114, welche die Schlitzantennen 116 überlappen. Falls gewünscht kann das Gehäuse 12 leitenden Inseln aufweisen, welche durch Kunststoff oder ein anderes Dielektrikum gestützt sind. Wie in 24 gezeigt kann das Gehäuse 12 beispielsweise Metallstrukturen (Felder) 12M aufweisen, welche durch ein Dielektrikumgitter gestützt sind (z. B. Kunststoff 12D). Die Schlitzantennen 116 können durch dielektrische Anteile 12D überlappt sein (d. h. das Dielektrikum in den Spalten zwischen entsprechenden Feldern 12M). Die 25 zeigt wie Millimeterwellen-Antennenfenster 114 Kreuzformen aufweisen können. In dem Beispiel der 25 weist das Fenster 114 vertikale und horizontale Anteile auf, wobei jedes davon eine Schlitzantenne 116 enthält. Die Schlitze 118 der Schlitzantenne 116 in 25 weisen longitudinale Achsen auf, welche orthogonal zueinander sind, um eine Antennenpolarisationsdiversität zu verbessern.
Falls gewünscht, können Millimeterwellenantennen für die Vorrichtung 10 unter Verwendung von Patchantennenresonanzelementen gebildet werden. Eine veranschaulichende Patchantenne wird in 26 gezeigt. Die Patchantenne 130 der 26 weist eine Erdung 132 und ein Patchantennenresonanzelement 134 auf. Das Patchantennenresonanzelement 134 kann um eine Distanz H von der Erdung 132 getrennt sein. Das Patchelement 134 kann eine ebene Metallstruktur aufweisen und die Erdung 132 kann parallel zu der ebenen Metallstruktur sein. Die Antenne 130 kann unter Verwendung der Anschlüsse 98' und 100' gespeist werden. Die 27 zeigt, wie die Patchantenne 130 unter Verwendung einer gekoppelten Speisungsanordnung gespeist werden kann (z. B. eine Anordnung, in welcher die positive Signalleitung 94' der Übermittlungsleitung 92', die Öffnung 136 in der Erdungsebene 132 an einem Ort überlappt, welcher durch das Patchantennenresonanzelement 134 überlappt wird). Wie in 28 gezeigt, kann die Patchantenne 130 parasitäre Patchelemente aufweisen, wie beispielsweise parasitäre Patches 138, um die Bandbreite der Antenne 130 zu verbessern. 29 zeigt wie das Patchresonanzelement 134 eine oder mehrere Öffnungen, wie beispielsweise einen Schlitz 140 aufweisen kann, um den Stromfluss in dem Element 134 zu ändern und dadurch die Antennenleistung zu optimieren. Falls gewünscht können Patchantennen nichtquadratische Formen aufweisen. Wie in 30 gezeigt, kann das Element 134 beispielsweise eine Form mit vergrößerten Enden aufweisen. Andere geeignete Formen (Ovale, Kreise, Quadrate, Rechtecke, Dreiecke, andere Formen mit gekrümmten Kanten, andere Formen mit geraden Kanten, Formen mit Kombinationen von gekrümmten und geraden Kanten und andere Formen können verwendet werden, falls gewünscht. Wie in 31 gezeigt kann eine Patchantenne mehrere Speisungen aufweisen (z. B. um die Bandbreite zu erweitern und/oder mehrere Polarisierungen einzuführen).
Falls gewünscht können Millimeterwellenantennen in der Vorrichtung 10 invertierte F-Antennen sein. Eine veranschaulichende invertierte F-Antenne 142 der 32 weist ein invertiertes F-Antennenresonanz-Element 144 und eine Antennenerdungsebene 146 auf. Die Antenne 142 der 32 kann unter Verwendung des positiven Antennenspeisungsanschlusses 98' und des Erdungsantennenspeisungsanschlusses 100 gespeist werden. Das Resonanzelement 144 kann einen Hauptresonanzelementarm, wie beispielsweise einen Arm 150, mit einem oder mehreren Zweigen beinhalten. Der Arm 150 kann gerade sein oder kann, wie in 32 gezeigt, eine schlangenförmige Form aufweisen. Ein Rückpfad 148 kann den Arm 150 parallel zu der Antennenspeisung der Antenne 142 mit der Erdung koppeln.
33 zeigt wie Millimeterwellenantennen in der Vorrichtung 10 aus ebenen invertierten F-Antennenstrukturen gebildet werden können. Eine ebene invertierte F-Antenne 160 weist ein ebenes invertiertes F-Antennenresonanzelement (Element 164) auf, welches mit einer Erdungsebene 166 durch einen Rückpfad 162 gekoppelt ist. Die Antenne 160 wird bei den Anschlüssen 98' und 100 parallel zu dem Rückpfad 162 gespeist.
Wie in 34 gezeigt kann eine Anordnung von zwei oder mehreren Millimeterwellen-Patchantennen, wie beispielsweise die Antennen 130, ausgerichtet zu dem Millimeterwellen-Antennenfenster 114 montiert werden. Die Orte der Antennenspeisungen für die Patchresonanzelemente 134 der Antennen 130 können für unterschiedliche Antennen unterschiedlich sein, so dass unterschiedliche Antennen 130 unterschiedliche Polarisierungen aufweisen. Als ein Beispiel kann die Hälfte der Antennen 130 in eine Richtung polarisiert sein und die andere Hälfte der Antennen 130 kann in einer orthogonalen Richtung polarisiert sein. Diese Art der Anordnung kann verwendet werden für Schlitzantennen, Dipolantennen oder andere Millimeterwellenantennen.
35, 36, 37, 38, 39 und 40 zeigen veranschaulichende dipolartige Antennenstrukturen, welche verwendet werden können bei der Implementierung von Millimeterwellenantennen in der Vorrichtung 10. Wie in 35 gezeigt kann eine Dipolantenne 170 ein Paar von gleichlangen Armen aufweisen, wie beispielsweise Arme 170A und 170B. Die 36 zeigt, wie die Arme der Antenne 170 aus Patches von leitendem Material gebildet sein können (z. B. um die Antennenbandbreite zu verbessern). Die 37 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Monopolantenne. Wie in 37 gezeigt kann eine Monopolantenne 180 einen Arm beinhalten, welcher sich nach außen von einer Erdungsebene 184 erstreckt, wie beispielsweise ein Arm 182.
Falls gewünscht kann ein Paar von Dipolantennen so ausgerichtet sein, dass die Arme von jeder Antenne sich orthogonal hinsichtlich der anderen erstrecken (38). Dies stellt Polarisierungsdiversität bereit. 39 zeigt wie ein ein-endiger Hochfrequenzsendeempfänger (veranschaulichender Sendeempfänger 46) mit der Dipolantenne 170 unter Verwendung eines Symmetrieglieds 186 gekoppelt sein kann. Falls gewünscht kann die Dipolantenne 170 eine Struktur beinhalten, wie beispielsweise eine Pfadlängendifferenzstruktur 170C der 40, welche eine gewünschte Phasenverschiebung in einen der Arme des Dipols einbringt (z. B. in Arm 170B in dem veranschaulichenden Beispiel der 40). Als ein Beispiel kann die Pfadlängendifferenzstruktur 170C eine viertel Wellenlängepfadlängendistanz einbringen, so dass die Arme 170A und 170B 90° phasenverschoben sind.
41 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Anteils der Vorrichtung 10, in welcher das Millimeterwellen-Antennenfenster 114 die Form eines Schlitzes aufweist, der sich in die Seite erstreckt. Das Fenster 114 kann beispielsweise eine kunststoffgefüllte Öffnung in der hinteren Metallgehäusewand 12R sein. Wie in 41 gezeigt kann ein Satz aus einer oder mehreren Dipolantennen 170 eine über die andere in Ausrichtung mit dem Antennenfenster 114 gestapelt sein. Falls gewünscht können die Arme der Dipolantennen 170 sich parallel zu dem Schlitz 114 erstrecken. Die Konfiguration der 41 ist nur veranschaulichend. Falls gewünscht können einige der Antennensignale, die mit den Dipolantennen 170 assoziiert sind (oder mit anderen Millimeterwellenantennen, wie beispielsweise einer Patch- oder Dipolantenne) durch Anteile der Anzeige 14 hindurchgehen (z. B. Anteile eines Anzeigeabdeckglases in einem inaktiven Bereich der Anzeige 14, welcher relativ frei von leitenden Strukturen ist).
42 zeigt wie Dipolantennen 170 mit Armen gebildet werden können, welche sich parallel zu einem schlitzförmigen Millimeterwellen-Antennenfenster in dem Gehäuse 12 erstrecken (d. h. Antennenfenster 114). In dem Beispiel der 43 sind die Dipolantennen 170 bei einem Nullgrad-Winkel (z. B. 45° oder einem anderen Winkel zwischen 0 und 90°) hinsichtlich der longitudinalen Achse 180 des Antennenfensters 114 abgewinkelt. In dem Beispiel der 44 weisen die Dipolantennen 170 Arme auf, welche sich entlang einer Dimension erstrecken, die senkrecht zu der Achse 180 ist. Konfigurationen mit Mischungen der Dipolantennenkonfigurationen der 42, 43 und 44 können auch verwendet werden.
Wie in der veranschaulichenden Endansicht der Vorrichtung 10 der 45 gezeigt, kann das Antennenfenster 114 entlang einer Kante der Vorrichtung 10 gebildet sein (z. B. der oberen oder unteren Seitenwand oder der linken oder rechten Seitenwand einer rechteckigen Vorrichtung, usw.). Die Antennen 170 können in einer Anordnung gebildet sein und können Arme aufweisen, welche sich entlang der Länge des Fensters 114 erstrecken oder welche in dem Fenster 114 in anderen Ausrichtungen positioniert sind.
Allgemein kann das Antennenfenster 114 fest sein oder mit Luft gefüllt sein. Das Fenster 114 kann die Form eines Logos oder eine andere Form aufweisen. Das Fenster 114 kann Teil einer dielektrischen Struktur in einer größeren (Nichtmillimeterwelllen)-Antenne sein, wie beispielsweise eine Zellulartelefon- und/oder Lokaldrahtlosnetzwerk-Antenne, sowie als ein Fenster für eine oder mehrere Millimeterwellenantennen dienen. Millimeterwellenantennen können invertierte F-Antennen, ebene invertierte F-Antennen, Patch-Antennen, Dipol-Antennen, Monopol-Antennen, Schlitz-Antennen oder andere geeignete Antennen sein. Die Millimeterwellenantennen können unter einem oder mehreren Fenstern 114 gebildet sein und können mehrere unterschiedliche Ausrichtungen aufweisen (z. B. mehrere unterschiedliche Polarisierungen). Die Millimeterwellenantennen können in horizontalen Linien, vertikalen Stapeln, zweidimensionalen Anordnungen oder anderen geeigneten Mustern gebildet sein.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche ein Metallgehäuse, eine Nichtmillimeterwellen-Antenne, welche einen dielektrischen Spalt aufweist, der leitende Nichtmillimeterwelllen-Antennenstrukturen voneinander trennt, wobei der dielektrische Spalt der Nichtmillimeterwellen-Antenne ein Millimeterwellen-Antennenfenster bildet, und zumindest eine Millimeterwellenantenne beinhaltet, welche innerhalb des Gehäuses montiert ist und welche Antennensignale durch das Millimeterwellen-Antennenfenster übermittelt und empfängt.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Millimeterwellen-Antennenfenster eine kunststoffgefüllte Öffnung in dem Metallgehäuse.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform weist das Millimeterwellen-Antennenfenster eine Schlitzform auf und die Nichtmillimeterwellen-Antenne beinhaltet eine Schlitzantenne.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhalten die leitenden Nichtmillimeterwellen-Antennenstrukturen Anteile des Metallgehäuses.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Nichtmillimeterwellen-Antenne eine invertierte F-Antenne, welche ein invertiertes F-Antennenresonanzelement und eine Erdungsebene aufweist, welche von dem invertierten F-Antennenresonanzelement durch den dielektrischen Spalt getrennt ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhalten die leitenden Nichtmillimeterwellen-Antennenstrukturen Anteile des Metallgehäuses.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Nichtmillimeterwellen-Antenne eine Zellularzelefonantenne und die zumindest eine Millimeterwellen-Antenne, die Antennensignale durch das Millimeterwellen-Antennenfenster übermittelt und empfängt, beinhaltet eine Anordnung von Millimeterwellenantennen, welche Antennensignale durch das Millimeterwellenantennen-Fenster übermitteln und empfangen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhalten die Millimeterwellenantennen Patchantennen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhalten die Millimeterwellenantennen Schlitzantennen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhalten die Millimeterwellenantennen Dipolantennen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhalten die Millimeterwellenantennen zumindest erste und zweite Millimeterwellenantennen von unterschiedlichen Polarisierungen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet der dielektrische Spalt einen Schlitz in dem Metallgehäuse.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform weist der Schlitz eine longitudinale Achse auf und die Millimeterwellenantennen erstrecken sich entlang der longitudinalen Achse.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform sind die Millimeterwellenantennen über einander gestapelt und überlappen den Schlitz.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche ein Metallgehäuse beinhaltet, welches eine Vielzahl von Öffnungen aufweist und eine Vielzahl von Millimeterwellenantennen beinhaltet, von denen jede hinsichtlich einer der Öffnungen ausgerichtet ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhalten die Öffnungen luftgefüllte Audioanschlüsse.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhalten die Millimeterwellenantennen Schlitzantennen, wobei jede einen Schlitz aufweist, der hinsichtlich einer der Audioanschlussöffnungen ausgerichtet ist.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung, welche vordere und hintere Oberflächen aufweist, bereitgestellt, welche ein Metallgehäuse, welches eine hintere Wand aufweist, die die hintere Oberfläche bildet, eine Anzeige, die in dem Metallgehäuse montiert ist, welche die vordere Oberfläche bildet, eine Zellulartelefonantenne, welche ein Resonanzelement aufweist, welches von einer Antennenerdung durch einen Schlitz, der in der hinteren Wand gebildet ist, getrennt ist, wobei der Schlitz mit Kunststoff gefüllt ist und ein Millimeterwellen-Antennenfenster bildet, und eine Anordnung von Antennen beinhaltet, die Hochfrequenzantennensignale durch Millimeterwellen-Antennenfenster übermitteln und empfangen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Anordnung von Antennen eine Anordnung von Millimeterwellenantennen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform weist jede Schlitzantenne einen verlängerten Schlitz in einer leitenden Struktur auf und ein erster Satz der Schlitze ist orthogonal zu einem zweiten Satz der Schlitze ausgerichtet.
Das Vorangegangene ist nur veranschaulichend und verschiedene Modifikationen können durch den Fachmann getätigt werden ohne sich vom Umfang und Geist der beschriebenen Ausführungsformen zu entfernen. Die vorangegangenen Ausführungsformen können einzeln oder in irgendeiner 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 [0046]
(IEEE 802.11)-Kommunikationen [0049]

Claims

Elektronische Vorrichtung umfassend: ein Metallgehäuse; eine Nichtmillimeterwellen-Antenne, welche einen dielektrischen Spalt aufweist, welcher leitende Nichtmillimeterwellen-Antennenstrukturen voneinander trennt, wobei der dielektrische Spalt der Nichtmillimeterwellen-Antenne ein Millimeterwellen-Antennenfenster bildet; und zumindest eine Millimeterwellen-Antenne, welche innerhalb des Gehäuses montiert ist und welche Antennensignale durch das Millimeterwellen-Antennenfenster übermittelt und empfängt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Millimeterwellen-Antennenfenster eine kunststoffgefüllte Öffnung in dem Metallgehäuse umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Millimeterwellen-Antennenfenster eine Schlitzform aufweist, wobei die Nichtmillimeterwellen-Antenne eine Schlitzantenne umfasst, und die leitenden Nichtmillimeterwellen-Antennenstrukturen Anteile des Metallgehäuses umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Nichtmillimeterwellen-Antenne eine invertierte F-Antenne umfasst, welche ein invertiertes F-Antennenresonanzelement und eine Erdungsebene aufweist, welche von dem invertierten F-Antennenresonanzelement durch den dielektrischen Spalt getrennt ist und wobei die leitenden Nichtmillimeterwellen-Antennenstrukturen Anteile des Metallgehäuses umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Nichtmillimeterwellen-Antenne eine Zellulartelefonantenne umfasst, und wobei die zumindest eine Millimeterwellen-Antenne, welche Antennensignale durch das Millimeterwellen-Antennenfenster übermittelt und empfängt, eine Anordnung von Millimeterwellen-Antennen umfasst, welche Antennensignale durch das Millimeterwellen-Antennenfenster übermittelt und empfängt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Millimeterwellen-Antennen Patchantennen umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Millimeterwellen-Antennen Schlitzantennen umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Millimeterwellen-Antennen Dipolantennen umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Millimeterwellen-Antennen zumindest erste und zweite Millimeterwellen-Antennen unterschiedlicher Polarisierungen umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der dielektrische Spalt einen Schlitz in dem Metallgehäuse umfasst, wobei der Schlitz eine longitudinale Achse aufweist und die Millimeterwellen-Antennen sich entlang der longitudinalen Achse erstrecken.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der dielektrische Spalt einen Schlitz in dem Metallgehäuse umfasst, und wobei die Millimeterwellen-Antennen über einander gestapelt sind und den Schlitz überlappen.
Elektronische Vorrichtung umfassend: ein Metallgehäuse, welches eine Vielzahl von Öffnungen aufweist; und eine Vielzahl von Millimeterwellen-Antennen, wobei jede davon mit einer entsprechenden einen der Öffnungen ausgerichtet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Öffnungen luftgefüllte Audioanschlussöffnungen umfassen und die Millimeterwellen-Antennen Schlitzantennen umfassen, wobei jede einen Schlitz aufweist, der mit einer entsprechenden einen der Audioanschlussöffnungen ausgerichtet ist.
Elektronische Vorrichtung, welche eine vordere und eine hintere Oberfläche aufweist, umfassend: ein Metallgehäuse, welches eine hintere Wand aufweist, die die hintere Oberfläche bildet; eine Anzeige, die in dem Metallgehäuse montiert ist, die die vordere Oberfläche bildet; eine Zellulartelefonantenne, welche ein Resonanzelement aufweist, welches von einer Antennenerdung durch einen Schlitz getrennt ist, der in der hinteren Wand gebildet ist, wobei der Schlitz mit Kunststoff gefüllt ist und ein Millimeterwellen-Antennenfenster bildet; und eine Anordnung von Antennen, welche Hochfrequenzantennensignale durch das Millimeterwellen-Antennenfenster übermitteln und empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Anordnung von Antennen eine Anordnung von Millimeterwellen-Schlitzantennen umfasst, wobei jede Millimeterwellen-Schlitzantenne einen verlängerten Schlitz in einer leitenden Struktur aufweist und wobei ein erster Satz der verlängerten Schlitze orthogonal zu einem zweiten Satz der verlängerten Schlitze ausgerichtet ist.