DE202017003928U1

DE202017003928U1 - Antennen einer elektronischen Vorrichtung

Info

Publication number: DE202017003928U1
Application number: DE202017003928.1U
Authority: DE
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2017-11-13
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: US20180048057A1; KR20180018363A; US10181640B2; CN207074710U; US20190123431A1; JP3213151U; KR101974730B1; US11196148B2

Abstract

Elektronische Vorrichtung, umfassend: ein Gehäuse, das eine Metallgehäusewand aufweist, welches zumindest einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bildet; eine Anzeigeabdeckschicht; einen Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten, der durch die Anzeigeabdeckschicht überlappt wird und der ein Antennenresonanzelement für die Antenne bildet; und eine Antennenspeisung für die Antenne, die ein positives Antennenspeisungsterminal aufweist, das mit dem Stapel von elektrischen Komponentenschichten gekoppelt ist und ein Erdungsantennenspeisungsterminal aufweist, das mit der Antennenerdung gekoppelt ist.

Description

Diese Anmeldung beansprucht Priorität der US Patentanmeldung Nr. 15/234,907, eingereicht am 11. August 2016, welche hierin durch Bezug in ihrer Gesamtheit beinhaltet ist.
Hintergrund
Das Vorliegende bezieht sich auf elektronische Vorrichtungen und insbesondere auf Antennen für elektronische Vorrichtungen mit Drahtloskommunikationsschaltungen.
Elektronische Vorrichtungen werden oft mit Fähigkeiten zur Drahtloskommunikation bereitgestellt. Um einer Nachfrage von Endkunden nach Drahtlosvorrichtungen mit einem kleinen Formfaktor zu erfüllen, streben Hersteller kontinuierlich danach, Drahtloskommunikationsschaltungen wie beispielsweise Antennenkomponenten unter der Verwendung von kompakten Strukturen zu implementieren. Gleichzeitig besteht der Wunsch nach Drahtlosvorrichtungen, die eine wachsende Anzahl von Kommunikationsbändern abdecken. Weil Antennen das Potenzial in sich tragen miteinander oder mit Komponenten in einer Drahtlosvorrichtung zu interferieren, muss beim Einbringen von Antennen in einer elektronischen Vorrichtung sorgfältig vorgegangen werden. Überdies muss sorgfältig vorgegangen werden, um sicherzustellen, dass die Antennen und Drahtlosschaltungen in einer Vorrichtung in der Lage sind, eine zufriedenstellende Leistung über einen Bereich von Betriebsfrequenzen aufzuweisen.
Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu sein, verbesserte Drahtloskommunikationsschaltungen für drahtlose elektronische Vorrichtungen bereitzustellen.
Zusammenfassung
Eine elektronische Vorrichtung wie beispielsweise eine Armbanduhr kann ein Gehäuse mit metallischen Abschnitten wie beispielsweise metallischen Seitenwänden aufweisen. Eine Anzeige kann auf einer vorderen Fläche der Vorrichtung montiert sein. Lichtbasierte Komponenten wie beispielsweise lichtemittierende Dioden und Detektoren können auf einer Rückseite der Vorrichtung montiert sein.
Das Gehäuse kann eine Antennenerdung bilden. Die Antennenerdung und ein Antennenresonanzelement können beim Bilden einer Antenne auf der vorderen Fläche der Vorrichtung benutzt werden. Das Antennenresonanzelement kann aus einem Stapel von kapazitiv gekoppelten Komponentenschichten an der vorderen Fläche der Vorrichtung gebildet sein. Der Stapel von Komponentenschichten kann die Anzeigeschicht, eine Berührungssensorschicht und eine Nahfeldkommunikationsantennenschicht beinhalten. Eine periphere Antenne kann aus einem peripheren Resonanzelement gebildet sein, das entlang einer peripheren Kante der Vorrichtung und der Antennenerdung verläuft. Die periphere Antenne kann verwendet werden, um drahtlose lokale Netzwerksignale zu handhaben.
Eine Rückseitenantenne kann unter der Verwendung einer Drahtlos-Leistungsempfangsspule als ein Hochfrequenzantennenresonanzelement für zellulare Telefonsignale gebildet sein oder kann aus metallischen Antennenleiterbahnen auf einem Kunststoffträger für die lichtbasierten Komponenten gebildet sein.
Zellulare Telefonsignale können unter Verwendung von Antennen auf der Vorder- und der Rückseite gesendet und empfangen werden. Signale bei Frequenzen über 960 MHz können unter Verwendung der Vorderseitenantenne gehandhabt werden, Signale von 700–960 MHz können unter Verwendung der Rückseitenantenne gehandhabt werden, oder diese Antennen können verwendet werden, um Signale bei anderen Frequenzen zu handhaben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Vorderansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
3 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden Monopolantenne in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
5 ist eine perspektivische Rückansicht von veranschaulichenden Schichten von kapazitiv gekoppelten Komponenten in einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
6 ist eine Querschnittsseitenansicht von Komponenten, die beim Bilden einer elektronischen Vorrichtungsantenne in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet werden können.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Abschirmung, die einen Abschnitt aufweist, der beim Koppeln eines Antennenspeisungsterminals mit den Komponenten von 6 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet werden kann.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines veranschaulichenden Satzes von Federfingern, die verwendet werden können, um ein positives Antennenspeisungsterminal mit der Abschirmung von 7 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zu koppeln.
9 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Rückabschnittes einer elektronischen Vorrichtung, die Strukturen aufweist, welche eine Antenne in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform bilden können.
10 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden Drahtlosleistungsspule des Typs, welcher als eine zellulare Telefonantenne in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet werden kann.
11 ist eine perspektivische Ansicht von veranschaulichenden Drahtlosschaltungen für eine elektronische Vorrichtung, die eine drahtlose Leistungsspule aufweist, die als Antenne für ein zellulares Telefon in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet wird.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Trägerstruktur des Typs, der als ein Antennenträger für eine Antenne einer elektronischen Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform verwendet werden kann.
13 ist eine Draufsicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit einer peripheren Antenne, die in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform entlang einer peripheren Kante der Vorrichtung verläuft.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines veranschaulichenden Antennenresonanzelements für die Antenne von 13 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
15 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Antenne mit einem Antennenresonanzelement des Typs, wie in 14 gezeigt, gekoppelt mit Hochfrequenz-Sendeempfängerschaltungen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
16 ist eine Tabelle, die veranschaulichende Betriebsmodi für die Antenne von 15 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Eine elektronische Vorrichtung wie beispielsweise die elektronische Vorrichtung 10 von 1 kann mit Drahtlosschaltungen bereitgestellt sein. Die Drahtlosschaltungen können Antennen beinhalten. Antennen wie beispielsweise zellulare Telefonantennen und lokale Drahtlosnetzwerk- und Satellitennavigationssystemantennen, können aus elektrischen Komponenten wie beispielsweise Anzeigen, Berührungssensoren, Nahfeldkommunikationsantennen, Drahtlosleistungsspulen, peripheren Antennenresonanzelementen und Vorrichtungsgehäusestrukturen gebildet sein.
Die elektronische Vorrichtung 10 kann eine Computervorrichtung sein wie beispielsweise ein Laptopcomputer, ein Computerschirm, der einen eingebetteten Computer enthält, ein Tabletcomputer, ein zellulares Telefon, ein Medienspieler oder eine andere in der Hand gehaltene oder tragbare elektronische Vorrichtung, eine kleinere Vorrichtung wie beispielswese eine Armbanduhrvorrichtung, eine hängende Vorrichtung, eine Kopfhörer- oder Ohrhörervorrichtung, eine Vorrichtung, die in Brillengläser oder in andere Ausrüstung, die auf einem Kopf eines Benutzers getragen wird, eingebettet ist oder eine andere am Körper tragbare oder Miniaturvorrichtung, ein Fernseher, eine Computeranzeige, die keinen eingebetteten Computer enthält, eine Spielvorrichtung, eine Navigationsvorrichtung, ein eingebettetes System wie beispielsweise ein System, in welchem elektronische Ausrüstung mit einer Anzeige in einem Kiosk oder einem Automobil montiert ist, Ausrüstung, welche die Funktionalität von zwei oder mehreren dieser Vorrichtungen implementiert oder andere elektronische Ausrüstungen. In der veranschaulichenden Konfiguration von 1 ist die Vorrichtung 10 eine tragbare Vorrichtung wie beispielsweise eine Armbanduhr. Andere Konfigurationen können für die Vorrichtung 10 verwendet werden, wenn gewünscht. Das Beispiel von 1 ist lediglich veranschaulichend.
In dem Beispiel von 1 beinhaltet die Vorrichtung 10 eine Anzeige wie beispielsweise die Anzeige 14. Die Anzeige 14 wurde in einem Gehäuse wie beispielsweise dem Gehäuse 12 montiert. Das Gehäuse 12, welches manchmal als eine Hülle oder ein Etui bezeichnet wird, kann aus Kunststoff, Glas, Keramik, Faserverbundstoffen, Metall (z. B. rostfreiem Stahl, Aluminium, usw.), anderen geeigneten Materialien oder einer Kombination von beliebigen zwei oder mehreren dieser Materialien gebildet sein. Das Gehäuse 12 kann unter Verwendung einer Einkörperkonfiguration gebildet sein, in dem ein Teil oder das gesamte Gehäuse als eine einzige Struktur gespant oder geformt ist, oder kann unter Verwendung von mehreren Strukturen gebildet sein (z. B. einer internen Rahmenstruktur, einer oder mehreren Strukturen, die äußere Gehäuseoberflächen bilden, usw.). Das Gehäuse 12 kann metallische Seitenwände oder Seitenwände, die aus anderen Materialien gebildet sind, aufweisen.
Die Anzeige 14 kann eine Berührungsbildschirmanzeige sein, die eine Schicht von leitenden kapazitiven Berührungssensoren oder anderen Berührungssensorkomponenten beinhaltet (z. B. resistive Berührungssensorkomponenten, akustische Berührungssensorkomponenten, kraftbasierte Berührungssensorkomponenten, lichtbasierte Berührungssensorkomponenten, usw.) oder kann eine Anzeige sein, die nicht berührungsempfindlich ist. Kapazitive Berührungsbildschirmelektroden können aus einer Anordnung von Indiumzinnoxidkissen oder aus anderen transparenten leitenden Strukturen gebildet sein.
Die Anzeige 14 kann eine Anordnung von Anzeigepixeln, welche 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 Elektro-Benetzungsanzeigepixeln oder Anzeigepixel, welche auf anderen Anzeigetechnologien basieren, beinhalten.
Die Anzeige 14 kann unter Verwendung einer Anzeigeabdeckschicht geschützt sein. Die Anzeigeabdeckschicht kann aus einem transparenten Material wie beispielsweise Glas, Kunststoff, Saphir oder anderen kristallinen dielektrischen Materialien, Keramik oder anderen klaren Materialien gebildet sein.
Die Vorrichtung 10 kann, wenn gewünscht, an einen Riemen gekoppelt sein, wie beispielsweise den Riemen 16. Der Riemen 16 kann verwendet werden, um die Vorrichtung 10 gegen ein Handgelenk eines Benutzers zu halten (als ein Beispiel). Konfigurationen, die keine Riemen beinhalten, können für die Vorrichtung 10 auch verwendet werden.
Ein schematisches Diagramm, das veranschaulichende Komponenten zeigt, die in der Vorrichtung 10 verwendet werden können, ist in 2 gezeigt. Wie in 2 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 Steuerschaltungen wie beispielsweise die Speicher- und Steuerschaltungen 28 beinhalten. Die Speicher- und Steuerschaltungen 28 können Speicher beinhalten, wie beispielsweise Festplattenlaufwerkspeicher, nicht-flüchtigen Speicher (z. B. Flashspeicher oder anderen elektrisch programmierbaren Nurlesespeicher, der eingerichtet ist, um ein Festplattenlaufwerk zu bilden), flüchtigen Speicher (z. B. statischen oder dynamischen Speicher mit wahlweisem Zugriff), usw. Die Verarbeitungsschaltungen im Speicher und die Verarbeitungsschaltungen 28 können verwendet werden, um den Betrieb der Vorrichtung 10 zu steuern. Diese Verarbeitungsschaltungen können auf einem oder auf mehreren Mikroprozessoren, Mikrosteuerungen, Digitalsignalprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, usw. basiert sein.
Die Speicher- und Verarbeitungsschaltung 28 können verwendet werden, um Software auf der Vorrichtung 10 auszuführen, wie beispielsweise Internetbrowsing-Anwendungen, Voice-over-internet-protocol-(VOIP)-Telefonanrufanwendungen, Emailanwendungen, Medienwiedergabeanwendungen, Betriebssystemfunktionen, usw. Um Interaktionen 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, lokale Drahtlosnetzwerkprotokolle (z. B. IEEE 802.11 Protokolle – manchmal als WiFi^® bezeichnet), Protokolle für andere Kurzdistanzdrahtloskommunikationsverbindung wie beispielsweise das Bluetooth^® Protokoll, Zellulartelefonprotokolle, MIMO-Protokolle, Antennendiversitätsprotokolle, usw.
Die Eingabe-Ausgabeschaltungen 44 können die Eingabe-Ausgabevorrichtungen 32 beinhalten. Die Eingabe-Ausgabevorrichtungen 32 können verwendet werden, um es zu erlauben, Daten an die Vorrichtung 10 zu liefern und um es zu erlauben, Daten von der Vorrichtung 10 an externe Vorrichtungen bereitzustellen. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 können Benutzerschnittstellenvorrichtungen, Datenanschlussvorrichtungen und andere Eingabe-Ausgabekomponenten beinhalten. Zum Beispiel können die Eingabe-Ausgabevorrichtungen 32 Berührungsbildschirme, Anzeigen ohne Berührungssensorfähigkeiten, Tasten, Scrollräder, Touchpads, Keypadtastaturen, Mikrofone, Kameras, Tasten, Lautsprecher, Statusindikatoren, Lichtquellen, Audioboxen und andere Audioanschlusskomponenten, digitale Datenanschlussvorrichtungen, Lichtsensoren, lichtemittierende Dioden, Bewegungssensoren, (Beschleunigungsmesser), Kapazitätssensoren, Annäherungssensoren, magnetische Sensoren, Kraftsensoren (z. B. Kraftsensoren, die an eine Anzeige gekoppelt sind, um einen Druck zu erkennen, der auf die Anzeige angebracht wird), usw. beinhalten.
Die Eingabe-Ausgabeschaltungen 44 können die Drahtlosschaltungen 34 beinhalten. Die Drahtlosschaltungen 34 können eine Spule 50 und die drahtlosen Leistungsempfänger 48 zum Empfangen von drahtlos übertragener Leistung von einem Drahtlosleistungsadapter beinhalten. Um Drahtloskommunikationen zu unterstützen, können die Drahtlosschaltungen 34 Hochfrequenz (radio frequency, RF) Sendeempfängerschaltungen beinhalten, welche aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen, Leistungsverstärkerschaltungen, Niedrigrauschen-Eingabeverstärkern, passiven RF-Komponenten, oder aus einer oder aus mehreren Antennen wie beispielsweise die Antennen 40, Übertragungsleitungen und anderen Schaltungen zur Handhabung von RF Drahtlossignalen gebildet sind. Drahtlossignale können auch unter Verwendung von Licht (z. B. unter der Verwendung von Infrarot-Kommunikationen) versendet werden.
Die Drahtlosschaltungen 34 können die Hochfrequenz-Sendeempfängerschaltungen 90 zur Handhabung von verschiedenen Hochfrequenzkommunikationsbändern beinhalten. Die Schaltungen 34 können z. B. die Sendeempfängerschaltungen 36, 38, 42 und 46 beinhalten. Die Sendeempfängerschaltungen 36 können lokale Drahtlosnetzwerk-Sendeempfängerschaltungen sein, die 2,4 GHz und 5 GHZ Bänder für WiFi^® (IEEE 802.11) Kommunikationen handhaben können und die das 2,4 GHz Bluetooth^® Kommunikationsband handhaben können. Die Schaltungen 34 können zellulare Telefon-Sendeempfängerschaltungen 38 zur Handhabung von Drahtloskommunikationen in Frequenzbereichen wie beispielsweise einem Niedrigkommunikationsband von 700 bis 960 MHz, einem Mittelband von 1400 MHz oder 1500 MHz bis 2170 MHz (z. B. ein Mittelband mit einer Spitze bei 1700 MHz) und ein Hochband von 2170 oder 2300 bis 2700 MHz (z. B. ein Hochband mit einer Spitze bei 2400 MHz) oder andere Kommunikationsbänder zwischen 700 MHz und 2700 MHz oder andere geeignete Frequenzen (als Beispiele) handhaben. Die Schaltungen 38 können Sprachdaten und Nichtsprachdaten handhaben. Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können Schaltungen für andere Kurzdistanz- und Langdistanzdrahtlosverbindungen beinhalten, wenn gewünscht. Zum Beispiel können die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 60 GHz Sendempfängerschaltungen, Schaltungen zum Empfangen von Fernseh- und Radiosignalen, Pagingsystem-Sendeempfänger, Nahfeldkommunikations-(NFC)-Sendeempfängerschaltungen 46 (z. B. ein NFC Sendeempfänger, der bei 13,56 MHz oder bei einer anderen geeigneten Frequenz arbeitet), usw. beinhalten. Die Drahtlosschaltungen 34 können Satellitennavigationssystemschaltungen wie beispielsweise globale Positionierungssystem-(GPS)-Sendeempfängerschaltungen 42 zum Empfangen von GPS Signalen bei 1575 MHz oder zur Handhabung von anderen Satellitenpositionierungsdaten beinhalten. In WiFi^®- und Bluetooth^®-Verbindungen und anderen Kurzdistanzdrahtlosverbindungen werden Drahtlossignale typischerweise verwendet, um Daten über mehrere zehn oder mehrere hundert Fuß zu übertragen. In zellularen Telefonverbindungen und anderen Langdistanzverbindungen werden Drahtlossignale typischer Weise verwendet, um Daten über mehrere tausend Fuß oder Meilen zu übertragen.
Die Drahtlosschaltungen 34 können die Antennen 40 beinhalten. Die Antennen 40 können unter der Verwendung von irgendeinem geeigneten Antennentyp gebildet sein. Zum Beispiel können die Antennen 40 Antennen mit Resonanzelementen beinhalten, die aus Schleifenantennenstrukturen, Patch-Antennenstrukturen, invertierten F-Antennenstrukturen, Schlitzantennenstrukturen, planar-invertierten F-Antennenstrukturen, helikalen Antennenstrukturen, Monopolantennen, Dipolen, Hybriden von diesen Designs, usw. gebildet sind. Verschiedene Typen von Antennen können für unterschiedliche Bänder und Kombinationen von Bändern verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Typ von Antenne beim Bilden einer lokalen Drahtlosverbindungsantenne verwendet werden und ein anderer Typ von Antenne kann beim Bilden einer entfernten Drahtlosverbindungsantenne verwendet werden. In einigen Konfigurationen können unterschiedliche Antennen zur Handhabung von unterschiedlichen Bändern für zellulare Telefon-Sendeempfängerschaltungen 38 verwendet werden. Zum Beispiel kann eine erste Antenne ein Niedrigband bei 700 bis 960 MHz für die Sendeempfänger-Schaltungen 38 handhaben und eine zweite Antenne kann Satellitennavigationssystem-Frequenzen und zellulare Telefonkommunikationen bei Frequenzen über 960 MHz für die Sendeempfänger-Schaltungen 38 handhaben.
In kompakten elektronischen Vorrichtungen ist Raum sehr knapp. Es kann daher wünschenswert sein, Antennen in der Vorrichtung 10 unter der Verwendung von Abschnitten von elektrischen Komponenten zu implementieren, die sonst nicht als Antennen verwendet würden und die zusätzliche Vorrichtungsfunktionen unterstützen. Als ein Beispiel kann es wünschenswert sein, Antennenströme in Komponenten wie beispielsweise der Anzeige 14 zu induzieren, so dass die Anzeige 14 und/oder andere elektrische Komponenten (z. B. ein Berührungssensor, Nahfeldkommunikationsschleifenantennen, usw.) als eine Antenne für zellulare Frequenzen und/oder andere Frequenzen dienen können, ohne die Notwendigkeit sperrige Antennenstrukturen in der Vorrichtung 10 aufzunehmen. Als ein weiteres Beispiel kann eine Komponente wie beispielsweise die Spule 50, welche Drahtlos-Leistungssignale empfängt, (im Allgemeinen bei Frequenzen im kHz- bis MHz-Bereich, die unterhalb der 700 MHz Untergrenze von zellularen Telefonfrequenzen liegen) auch bei der Handhabung von zellularen Telefonübertragungen verwendet werden (z. B. bei 700 bis 960 MHz oder anderen geeigneten Frequenzen). Periphere leitende Strukturen wie beispielsweise ein Antennenresonanzelement, das entlang der Peripherie des Gehäuses 12 verläuft, können auch zum Bilden der Antennen 40 verwendet werden (z. B. um eine lokale Drahtlosnetzwerkantenne zu bilden, usw.).
3 ist eine vereinfachte Querschnittsseitenansicht der Vorrichtung 10, die zeigt, wie eine Antenne für die Vorrichtung 10 in einem Hohlraum gebildet sein kann, welcher von dem Gehäuse 12 gebildet wird. Die Antenne 40F von 3 kann ein Antennenresonanzelement aufweisen wie beispielsweise das Resonanzelement 102, welches mit einer Antennenspeisung wie beispielsweise der Antennenspeisung 100 gekoppelt ist. Die Antennenspeisung 100 kann ein positives Antennenspeisungsterminal wie beispielsweise das positive Antennenspeisungsterminal 104 und ein Erdungsantennenspeisungsterminal wie beispielsweise das Antennenspeisungsterminal 106 aufweisen. Das positive Antennenspeisungsterminal 104 kann mit dem Antennenresonanzelement 102 gekoppelt sein. Das Erdungsantennenspeisungsterminal 106 kann an die Erdung gekoppelt sein (z. B. an die metallischen Seitenwandabschnitte des Gehäuses 12 und andere leitende Strukturen, um das Element 102 wie beispielsweise die gedruckten Schaltungsstrukturen, um einen Antennenhohlraum in dem Beispiel von 3 zu bilden. Die Speisung 100 kann durch eine Übertragungsleitung wie beispielsweise ein Koaxialkabel oder eine flexible gedruckte Schaltungsübertragungsleitung mit der Sendeempfängerschaltungen 90 gekoppelt sein. Das Resonanzelement 102 kann ein Monopolantennenresonanzelement (z. B. die Antenne 40F kann eine hohlraumgestützte Monopolantenne sein) oder kann ein anderes geeignetes Antennenresonanzelement sein.
Wie in der veranschaulichenden Konfiguration von 3 gezeigt, kann ein Abschnitt des Antennenresonanzelements 102 wie beispielsweise die Spitze 110 des Antennenresonanzelements 102 durch den induktiven Pfad 108 mit der Erdung (z. B. das Gehäuse 12) gekoppelt sein (z. B. durch einen Pfad, der aus metallischen Leiterbahnen auf einer flexiblen gedruckten Schaltung gebildet ist oder durch einen anderen geeigneten Signalpfad). Die Antenne 40F kann verwendet werden, um Hochfrequenzsignale in zellularen Telefonbändern und anderen Bändern (z. B. Bändern über 700 MHz, Bändern über 960 MHz, usw.) oder anderen geeigneten Frequenzbändern zu senden und zu empfangen. In der Vorrichtung 10 können auch zusätzliche Antennen bereitgestellt werden, um diese Frequenzbänder und/oder andere Frequenzbänder zu handhaben. Die Konfiguration für die Antenne 40F von 3 ist lediglich veranschaulichend.
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung wie beispielsweise die Vorrichtung 10 von 1. In der veranschaulichenden Konfiguration von 4 wurde das Antennenresonanzelement 102 der Antenne 40F aus einem Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponenten unter der Anzeigeabdeckschicht 120 der Anzeige 14 gebildet. Die Vorrichtung 10 kann ein Gehäuse aufweisen, wie beispielsweise das Gehäuse 12 (z. B. ein Gehäuse, das metallische Seitenwände und/oder andere metallische Abschnitte aufweist), welches als Antennenerdung für die Antenne 40F dient. Die Komponenten unter der Anzeigeabdeckschicht 120, die zum Bilden des Antennenresonanzelements 102 für die Antenne 40F verwendet werden, können ebene Formen aufweisen (z. B. ebene rechteckige Formen, ebene kreisförmige Formen, usw.) und können leitende Strukturen beinhalten, die aus Metall und/oder anderem leitenden Material, das Antennenströme tragen kann, gebildet sind. Die dünnen ebenen Formen dieser Komponenten und die gestapelte Konfiguration von 4 koppeln diese Komponenten kapazitiv aneinander, so dass sie bei Hochfrequenzen zusammen arbeiten können, um Antennenresonanzelemente 102 zu bilden.
Die Komponenten, welche das Antennenresonanzelement 102 bilden, können ebene Komponenten wie beispielsweise den Berührungssensor 122, das Anzeigepanel 124 (manchmal als eine Anzeige, eine Anzeigeschicht, oder eine Pixelanordnung bezeichnet) und die Nahfeldkommunikationsantennen 126 beinhalten, und sie können die Nahfeldkommunikationsschaltungen 128 beinhalten. Der Berührungssensor 122 kann ein kapazitiver Berührungssensor sein und er kann aus einem Polyimidsubstrat oder einer anderen flexiblen Polymerschicht mit transparenten kapazitiven Berührungssensorelektroden (z. B. Indiumzinnoxidelektroden) gebildet sein. Ein Anzeigepaneel 124 kann eine organische licht-emittierende Diodenanzeigeschicht oder eine andere geeignete Anzeigeschicht sein. Die Nahfeldkommunikationsantenne 126 kann aus einer flexiblen Schicht gebildet sein, die ein magnetisches Abschirmmaterial beinhaltet (z. B. eine Ferritschicht oder eine andere magnetische abschirmende Schicht und die Schleifen von Metallleiterbahnen wie beispielsweise Nahfeldkommunikationsschleifen 140 beinhaltet). Die Antenne 40F kann unter Verwendung der Antennenspeisung 100 gespeist werden. Die Speisung 100 kann ein positives Terminal aufweisen wie beispielsweise das Terminal 104, das mit dem Antennenresonanzelement 102 gekoppelt ist (z. B. mit den Nahfeldkommunikationsschaltungen 128 oder einem anderen Abschnitt der gestapelten Komponenten von 4). Die Speisung 100 kann ein Erdungsterminal aufweisen wie beispielsweise das Erdungsterminal 106, das mit einer Antennenerdung in der Vorrichtung 10 gekoppelt ist (z. B. mit dem Metallgehäuse 12).
Die Nahfeldkommunikationsschaltungen 128 können ein gedrucktes Schaltsubstrat wie beispielsweise die gedruckte Schaltung 150 beinhalten, kann die Nahfeldkommunikations-Sendeempfängerschaltungen 46 und andere elektrische Komponenten (die Komponenten 152), die auf der gedruckten Schaltung 150 montiert sind, beinhalten und kann eine Metallabschirmung 154 beinhalten, welche mit den Abschirmkomponenten 152 überlappt.
Der induktive Pfad 108 kann aus einer flexiblen gedruckten Schaltung mit metallischen Leiterbahnen gebildet sein, die sich zwischen den Nahfeldkommunikationsschaltungen 128 und der gedruckten Schaltung 130 erstrecken. An einem Ende des Pfades 108 kann der Pfad 108 mit der gedruckten Schaltung 132 der Nahfeldkommunikationsschaltungen 128 gekoppelt sein (z. B. unter der Verwendung eines Nulleinfügekraftverbinders oder eines anderen Kopplungsmechanismus). An einem gegenüberliegenden Ende des Pfades 108 kann der Pfad 108 mit der gedruckten Schaltung 132 und den System-im-Paket-Schaltungen 134 auf der gedruckten Schaltung 132 gekoppelt sein (z. B. die Schaltungen 28 und/oder die Schaltungen 44 von 2). Der Pfad 108 kann als ein Teil einer Antenne 40F dienen, wie in Verbindung mit 3 beschrieben, und kann auch Daten und Steuersignale zwischen dem System-im-Paket-Schaltungen 134 und anderen Schaltungen auf der gedruckten Schaltung 132 und dem Stapel von Komponenten unter der Anzeigeabdeckschicht 120 (z. B. die Berührungssensorschicht 122, die Anzeigeschicht 124 und die Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126) und den Nahfeldkommunikationsschaltungen 128 tragen.
Die leitenden Strukturen wie beispielsweise die Metallschrauben 160 können verwendet werden, um Signalleiterbahnen in der gedruckten Schaltung 132 mit der Erdung zu koppeln (z. B. so, dass der Pfad 108 an das Gehäuse 12 gekoppelt werden kann). Komponenten wie beispielsweise der Vibrator 156 (z. B. ein elektromagnetischer Aktuator, der durch die Steuerschaltungen 28 gesteuert werden kann, um einem Benutzer Warnungen bereitzustellen) und die Batterie 158 (z. B. eine Batterie, die drahtlos unter der Verwendung der Drahtlosleistungsempfänger 48 und der Spule 50 geladen wird), können zwischen die Rückseite der Vorrichtung 12 (gezeigt als Gehäuse 12 in der veranschaulichenden Anordnung von 4) und Komponenten wie beispielsweise die Komponenten 122, 124 und 126, zwischengeschaltet sein.
Eine perspektivische Rückansicht einer veranschaulichenden elektronischen Komponente, die unter der Anzeigeabdeckschicht 120 gestapelt werden kann und die ein Antennenresonanzelement 104 der Antenne 40F bilden kann, ist in 5 gezeigt. Wie in 5 gezeigt, kann der Komponentenstapel 168 die Berührungssensorschicht 122, die Anzeigeschicht 124 und die Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126 beinhalten. Die Schicht 122, die Schicht 124 und die Schicht 126 sind direkt aufeinandergestapelt und daher kapazitiv miteinander gekoppelt. Dies erlaubt es den Schichten 122, 124 und 126 zusammen als ein Antennenresonanzelement bei Hochfrequenzen zu arbeiten (z. B. bei zellularen Telefonfrequenzen). Die Schicht 122, die Schicht 124 und die Schicht 126 können mit anderen Komponenten in der Vorrichtung 10 unter der Verwendung von Verbindern 162 verbunden sein. Die Verbinder 162 können auf der Unterseite der Schicht 126, am Heck 122T der Schicht 122, am Heck 124T der Schicht 124 und/oder an anderen geeigneten Strukturen montiert sein. Die Nahfeldkommunikationsschaltungen 128 und zusätzliche Schaltungen wie beispielsweise die Berührungssensorverarbeitungsschaltungen 164 und die Anzeigetreiberschaltungen 166 können auf der Unterseite der Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126 montiert sein (als ein Beispiel). Andere Typen von Komponenten können in dem Stapel 168 montiert sein, wenn gewünscht. Zum Beispiel kann eine Kraftsensorschicht in dem Stapel 168 beinhaltet sein. Als ein weiteres Beispiel können die Funktionen von zwei oder von mehreren von diesen Schichten konsolidiert sein. Zum Beispiel können die kapazitiven Berührungssensorelektroden für einen kapazitiven Berührungssensor aus metallischen Leiterbahnen auf einer organischen lichtemittierenden Diodenanzeigeschicht 124 gebildet sein und eine separate Berührungssensorschicht 122 kann weggelassen werden. Die Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126 kann auch weggelassen werden (z. B. in einer Konfiguration für die Vorrichtung 10 ohne Nahfeldkommunikationsschaltungen und/oder in einer Konfiguration der Vorrichtung 10, in welcher die Nahfeldkommunikationsantenne in einem unterschiedlichen Abschnitt im Gehäuse 12 angeordnet ist). Die Konfiguration des elektrischen Komponentenstapels 168 von 5 ist veranschaulichend.
6 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnittes einer Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126 und assoziierten Nahfeldkommunikationsschaltungen 128. Wie in 6 gezeigt können die Nahfeldkommunikationsschaltungen 128 Schaltungen beinhalten wie beispielsweise die Schaltungen 170 (siehe z. B. Nahfeldkommunikationssendeempfängerschaltungen 46 von 2), die mit Nahfeldkommunikationsantennenschleifen wie beispielsweise die Leiterbahnen 140 gekoppelt sind. Es kann jede geeignete Anzahl von schlaufenförmigen Leiterbahnen 140 in der Nahfeldkommunikationsantenne der Vorrichtung 10 verwendet werden (z. B. 2–40 Schleifen, mehr als 5 Schleifen, weniger als 30 Schleifen, usw.). Die Signalpfade 172 (z. B. Metallleiterbahnen in den Schichten 126 und 150) können zum Koppeln der Schaltungen 170 mit den Leiterbahnen 140 und zum Bilden einer Erdung für die Abschirmbüchse 154 verwendet werden. Die Schaltungen 170 und zusätzliche Schaltungen beispielsweise die Schaltungen 174 können unter der Abschirmbüchse 154 beherbergt werden. Die flexible gedruckte Schaltung 108 kann mit der gedruckten Schaltung 132 unter der Verwendung eines Verbinders 108C gekoppelt werden.
Die Abschirmbüchse (Abschirmbüchse) 154 kann aus Metall gebildet sein und kann eine Lasche, einen Clip oder andere vorstehende Abschnitte wie beispielsweise den Abschnitt 154C aufweisen, welcher als Antennenspeisungsterminal 104 dient. Der Abschnitt 154C der Büchse 154 kann zwischen flexiblen Federfingern wie beispielsweise den Metallzacken 176P im Clip 176 aufgenommen werden. Der Clip 176 kann einen positiven Signalpfad auf einer flexiblen gedruckten Schaltungsübertragungsleitung oder anderen geeigneten Signalpfaden, die an die Sendeempfängerschaltungen 90 gekoppelt sind, gekoppelt sein, so dass Antennensignale über den Clip 176 zur Abschirmbüchse 154 bereitgestellt werden können.
Eine perspektivische Rückansicht der Abschirmungsbüchse 154 in einer veranschaulichenden Konfiguration, in welcher der Abschnitt 154C aus einem Metallstreifen gebildet wurde (z. B. einem Abschnitt der Büchse 154 und/oder einem zusätzlichen Streifen aus Metall, der mit der Abschirmbüchse 154 verbunden ist). Der Abschnitt 154C kann eine Beschichtung aufweisen wie beispielsweise die Beschichtung 178 (z. B. Gold, Nickel oder andere Metalle), um einen guten Ohm'schen Kontakt zwischen dem Abschnitt 154C und den Zacken 176P des Clips 176 zu vermitteln, wenn die beschichtete Oberfläche des Abschnittes 154C zwischen den Zacken 176P aufgenommen wird.
Eine perspektivische Ansicht des Clips 176 in einer veranschaulichenden Konfiguration, in welcher der Clip 176 unter der Verwendung von Befestigungselementen wie beispielsweise Schrauben 180 gesichert ist, ist in 8 gezeigt. Der Clip 176 kann auf einem Kunststoffträger auf dem Gehäuse 12 oder anderen geeigneten Trägerstrukturen montiert sein. Metallleiterbahnen in einer flexiblen gedruckten Schaltung wie beispielsweise der flexiblen gedruckten Schaltung 182 können positive Antennenspeisungssignale zum Clip 176 leiten. Wenn gewünscht können Impedanzabstimmschaltungen und andere Schaltungen an der Schaltung 182 montiert sein.
Die Antenne 40F wird bei einem Betrieb durch die Vorderseite der Vorrichtung 10 wirksam und kann daher manchmal bezeichnet werden als würde sie eine vordere Flächenantenne für die Vorrichtung 10 bilden. Wenn gewünscht kann ein peripheres leitendes Element beim Bilden einer Antenne für die Vorrichtung 10 verwendet werden und/oder eine Rückseitenantenne kann zum Bilden einer Antenne für die Vorrichtung 10 verwendet werden.
Man betrachte, als ein Beispiel, die Seitenansicht der Rückseite der Vorrichtung 10 von 9. In einer Konfiguration des Typs, wie in 9 gezeigt, kann die Gehäuserückwand 12R aus einem Material wie beispielsweise Kunststoff, Glas oder aus einem anderen Dielektrikum gebildet sein und kann eine kreisförmige Form oder eine andere Form aufweisen, welche es der Rückwand 12R erlaubt, in anderen Abschnitten des Gehäuses 12 aufgenommen zu werden (z. B. in metallischen Gehäuseabschnitten wie beispielsweise metallischen Seitenwänden, usw.). Die Spule 50 kann aus Schleifen eines leitenden Drahts, Schleifen metallischer Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung oder anderen Schleifen leitender Signalpfade gebildet sein. Die hintere Gehäusewand 12R kann eine gekrümmte äußere Oberfläche aufweisen, die auf dem Körper eines Benutzers ruht (z. B. dem Handgelenk 180), wenn die Vorrichtung 10 von einem Benutzer getragen wird. Wenn gewünscht kann die Rückwand 12R eine Öffnung mit einem oder mit mehreren transparenten Fenstern wie beispielsweise dem Fenster 184 aufweisen. Die lichtbasierten Komponenten 182 können in Ausrichtung mit Fenstern wie beispielsweise dem Fenster 184 montiert sein. Die Komponenten 182 können lichtemittierende Dioden beinhalten (z. B. Infrarotlicht emittierende Dioden, sichtbares Licht emittierende Dioden, usw.) und können Lichtdetektoren beinhalten (z. B. Detektoren zum Detektieren von Licht, welches durch die lichtemittierenden Dioden nach einer Reflektion vom Handgelenk 180 emittiert wurde). Konfigurationen wie diese können es lichtbasierten Komponenten 182 erlauben, verwendet zu werden, um physiologische Parameter (Herzrate, Blutsauerstoffniveau, usw.) eines Benutzers zu überwachen.
Die Signalpfade in der Spule 50 und/oder andere metallische Strukturen in der Nähe der Rückwand 12R wie beispielsweise metallische Antennenleiterbahnen auf einem Kunststoffträger, der mit den Komponenten 182 verknüpft ist oder andere Strukturen in der Vorrichtung 10, können verwendet werden zum Bilden einer Rückseitenantenne für die Vorrichtung 10 (Antenne 40R). Im Betrieb kann die Antenne 40R Hochfrequenzsignale, die elektrische Felder aufweisen, die normal zu den Oberflächen der Rückseite 12R und dem Handgelenk 180 sind, senden und/oder empfangen. Diese Signale können manchmal als Schleichwellen bezeichnet werden und können es der Antenne 40R erlauben, sogar in der Anwesenheit eines Handgelenks 180 effizient zu arbeiten.
10 ist ein Schaltdiagramm von veranschaulichenden Schaltungen, die in der Vorrichtung 10 verwendet werden können, um es den Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen 90 zu erlauben, die Spule 48 als Rückseitenantenne 40R bei Hochfrequenzen zu verwenden (z. B. zellulare Telefonfrequenzen). Beim Empfangen von Drahtlosleistung kann die Spule 50 drahtlos übermittelte Wechselstromsignale empfangen, die von einem Drahtlosleistungsadapter oder einem anderen Drahtlosleistungsübertragungsgerät übermittelt wurden. Der Drahtlosleistungsempfänger 48 kann Gleichrichterschaltungen aufweisen, welche die empfangenen Wechselstromdrahtlosleistungssignale gleichrichtet, um Gleichstromleistung für die Vorrichtung 10 zu produzieren. Die Abstimmschaltung 190 kann verwendet werden, um die Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen 90 an die Spule 50 zu koppeln. Die Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen 90 können bei Frequenzen von 700 MHz bis 960 MHz arbeiten (z. B. ein Niedrigzellulartelefonkommunikationsband) oder bei anderen geeigneten Frequenzen (z. B. bei Frequenzen über 700 MHz, usw.). Bei diesen Frequenzen bilden Kopplungskondensatoren 192 Kurzschlüsse, so dass die übertragenen Hochfrequenzsignale auf das leitende Material in der Spule 50 angewendet werden können und so, dass Hochfrequenzsignale, die durch die Spule 50 empfangen werden, durch die Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen 90 übertragen werden können. Bei Frequenzen über 700 MHz können die leitenden Pfade in der Spule 50 eine Antenne bilden, wie beispielsweise eine Patch- oder eine Monopolantenne (z. B. die Spule 50 arbeitet nicht als Induktor bei diesen Frequenzen). Bei den niedrigeren Frequenzen, die mit drahtlosem Leistungsempfang verknüpft sind (z. B. bei Frequenzen im Bereich zwischen 1 kHz bis 100 MHz oder anderen geeigneten Frequenzen) bilden die Kondensatoren 192 offene Schaltungen und erlauben es, dass drahtlos Leistungssignale empfangen werden können, die einen Stromfluss in den Schleifen der Spule 50 induzieren.
11 ist eine perspektivische Ansicht von veranschaulichenden Strukturen, die verwendet werden können, um Signale zu und von der Spule 50 zu leiten. In dem Beispiel von 11 wurde die Spule 50 unter der Verwendung einer ringförmigen flexiblen gedruckten Schaltung mit Schleifen aus metallischen Leiterbahnen implementiert. Ein Signalpfad wie beispielsweise das flexible gedruckte Schaltkabel 194 (manchmal als ein coil-flex bezeichnet) können verwendet werden, um die gedruckte Schaltung 202 an die Spule 50 zu koppeln. Die Schaltungen 200 auf der gedruckten Schaltung 202 können die Drahtlosleistungsempfänger 48 und die Drahtlossendempfängerschaltungen 90 beinhalten. Wenn der Sendeempfänger 90 die Spule 50 als eine Niedrigbandzellulartelefonantenne verwendet, kann die Spule 50 unter der Verwendung einer Antennenspeisung gespeist werden, welche ein positives Antennenspeisungsterminal, beispielsweise das Speisungsterminal 196 und ein Erdungsantennenspeisungsterminal wie beispielsweise das Erdungsantennenspeisungsterminal 198 aufweist. Das Erdungsantennenspeisungsterminal 198 kann an eine Antennenerdung wie beispielsweise einen metallischen Abschnitt des Gehäuses 12 (als ein Beispiel) gekoppelt sein. Wenn Drahtlosleistung durch die Spule 50 empfangen wird, können Signale von der Spule 50 an den Drahtlosleistungsempfänger 48 in den Schaltungen 200 über metallische Leiterbahnen in der flexiblen gedruckten Schaltung 194 geleitet werden. Wenn gewünscht können Antennensignalpfade, wie beispielsweise eine flexible gedruckte Schaltung mit einer Übertragungsleitung (siehe z. B. die gedruckte Schaltung 194) verwendet werden, um die Sendeempfängerschaltungen 90 an metallische Leiterbahnen auf einer Kunststoffträgerstruktur oder einer anderen dielektrischen Struktur in der Nähe der Rückseite des Gehäuses 12R zu koppeln. In diesem Konfigurationstyp können die metallischen Leiterbahnen auf der Kunststoffträgerstruktur als ein Antennenresonanzelement für die Rückseitenantenne 40R dienen.
Mit einer veranschaulichenden Konfiguration, welche in 12 gezeigt ist, können lichtbasierte Komponenten 182 wie beispielsweise die lichtemittierenden Dioden 182E und die Lichtdetektoren 182D in einer Schale oder einer anderen Trägerstruktur wie beispielsweise im Trägerelement 206 von 12 montiert werden. Das Element 206 kann aus einem dielektrischen Material wie beispielsweise einem undurchsichtigen Kunststoff gebildet sein. Die Abschnitte des Trägerelementes 206, die zwischen die lichtemittierenden Dioden 182E und die Lichtdetektoren 182D zwischengeschaltet sind, können helfen, zu verhindern, dass internes Streulicht, das von den lichtemittierenden Dioden 182E emittiert wird, die Lichtdetektoren 182D erreicht. Das Element 206 kann neben der Rückgehäusestruktur 12R (9) montiert sein, so dass die lichtbasierten Komponenten 184 mit jeweiligen durchsichtigen Fenstern wie beispielsweise dem Fenster 184 (9) ausgerichtet sind.
Die metallischen Leiterbahnen 204 auf der Oberfläche des Kunststoffelementes 206 können verwendet werden, um ein Antennenresonanzelement für die Antenne 40R zu bilden (z. B. ein Monopolantennenresonanzelement, ein invertiertes F-Antennenresonanzelement, ein Patch-Antennenresonanzelement, usw.). Die Metallleiterbahnen 204 können auf der unteren Oberfläche des Elementes 206 neben der Gehäusewandstruktur 12R gebildet werden, oder können auf anderen Abschnitten des Elementes 206 gebildet werden. Lücken können in Abschnitten der Schicht 204 gebildet werden (z. B. in Abschnitten der Schicht 204 neben der Lücke zwischen den lichtemittierenden Dioden 182E), um ungewünschte Stromschleifen zu verringern, welche die Effizienz verringern könnten (z. B. wenn die Schicht 204 als ein Monopolantennenresonanzelement arbeitet). In Konfigurationen, in welchen die Rückseitenantenne 40R aus metallischen Leiterbahnen 204 auf dem Trägerelement 20 gebildet ist, kann die Spule 50 exklusiv zum Empfangen von Drahtlosleistungssignalen verwendet werden. In den Konfigurationen, in welchen die Leiterbahnen 204 weggelassen werden, kann die Spule 50 verwendet werden, um Drahtlosleistungssignale zu empfangen und kann verwendet werden, um die Antenne 40R zu bilden, wie in Verbindung mit 10 beschrieben.
Zusätzlich zu der Vorderseitenantenne 40F und der Rückseitenantenne 40R kann die Vorrichtung 10 eine oder mehrere periphere Antennen wie beispielsweise die periphere Antenne 40P von 13 aufweisen. Die periphere Antenne 40P kann ein Peripherieantennenresonanzelement wie beispielsweise das Peripherieantennenresonanzelement 220 aufweisen. Das Antennenresonanzelement 220 kann entlang einer, zwei oder mehr als zwei Kanten der Vorrichtung 10 verlaufen. Das Antennenresonanzelement 220 kann ein Monopolantennenresonanzelement sein, oder kann, wenn gewünscht, ein invertiertes F-Antennenresonanzelement sein, welches einen Rückpfad aufweist, wie beispielsweise den Pfad 226, welcher das Element 220 mit der Erdung kurzschließt, parallel zu einer Antennenspeisung, welche aus dem positiven Antennenspeisungterminal 222 und dem Erdungsantennenspeisungsterminal 224 gebildet ist. Wenn gewünscht kann das Element 220 erweitert werden und/oder zusätzliche Resonanzelemente können entlang der Peripherie des Gehäuses 12 gebildet werden, wie es durch das veranschaulichende zusätzliche Resonanzelement leitende Material 228 angezeigt ist. Wenn gewünscht können eine oder mehrere Schaltungen, wie beispielsweise die Schaltungen 230, zwischen die Antennenresonanzelementstrukturen und die Erdung geschaltet sein (abstimmbare Schaltungen, Kondensatoren, Induktoren und/oder andere Antennenschaltungen).
Eine veranschaulichende Konfiguration für das Antennenresonanzelement 220 der Antenne 40P ist in 14 gezeigt. Wie in 14 gezeigt, kann das Resonanzelement 220 aus einem leitenden Element wie beispielsweise einem Schichtmetallelement (eifern Streifen aus Schichtmetall) gebildet sein, welches in dem geformten Kunststoffantennenträger 232 eingebettet ist. Der Träger 232 kann in einer peripheren Nut in der Unterseite der Anzeigeabdeckschicht 120 (4) aufgenommen werden oder kann in anderen peripheren Abschnitten der Vorrichtung 10 montiert werden. Abschnitte des Elementes 220 können die Terminals A und B bilden. Das Terminal A kann an einem Ende 244 des Elementes 220 angeordnet sein und das Terminal B kann eine Distanz entlang der Länge des Elementes 220 weg von dem Ende 244 des Elementes 220 angeordnet sein. Die flexible gedruckte Schaltung 236 kann eine Übertragungsleitung wie beispielsweise die Übertragungsleitung 238 mit einem positiven Signalleiter aufweisen, der mit dem positiven Antennenspeisungsterminal 222 gekoppelt ist und kann einen Erdungssignalleiter aufweisen, der mit dem Erdungsantennenspeisungsterminal 224 gekoppelt ist. Das Speisungsterminal 224 kann geerdet sein (z. B. zu dem Metallgehäuse 12 oder einer anderen geeigneten Erdungsstruktur in der Vorrichtung 10) unter Verwendung eines Metallbefestigungsmittels wie beispielsweise einer Schraube 240, die in das Gehäuse 12 geschraubt ist, oder durch eine andere elektrische Verbindung. Die Umschaltschaltungen 242 können verwendet werden, um die Terminals A und B zu unterschiedlichen Abschnitten der flexiblen gedruckten Schaltung 236 wahlweise zu koppeln, wodurch es der Antenne 40P erlaubt wird, in unterschiedlichen Betriebsmodi platziert zu werden (z. B. zum Abstimmen einer Antenne, usw.).
15 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, wie die Umschaltschaltungen 242 abstimmbare Komponenten wie beispielsweise den anpassbaren Phasenshifter 244 beinhalten können. Wenn gewünscht, können die Schaltungen 242 andere abstimmbare Komponenten aufweisen (z. B. abstimmbare Induktoren, abstimmbare Kondensatoren, usw.). Die Umschaltschaltungen 242 können durch Steuersignale konfiguriert sein, welche von den Steuerschaltungen 28 bei der Eingabe 246 empfangen werden. Die Sendeempfängerschaltungen 90 (z. B. die Sendeempfängerschaltungen 36 von 2 und/oder andere Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen, die Antennensignale unter Verwendung einer peripheren Antenne 40P senden und/oder empfangen) können die Terminals X und Y aufweisen, die mit den Schaltungen 242 gekoppelt sind. Das Erdungsterminal C (siehe z. B. Schraube 240 von 14, welche mit metallischen Abschnitten des Gehäuses 12 gekoppelt sein kann, die als Antennenerdung dienen) kann auch mit den Schaltungen 242 gekoppelt sein.
16 ist eine Tabelle, die veranschaulichende Betriebsmodi der Antenne 40P zeigt. Die Antenne 40P kann konfiguriert sein, um in unterschiedlichen Betriebsmodi wie beispielsweise den Modi M1, M2 und M3 von 16 und/oder zusätzlichen Betriebsmodi zu arbeiten. Das Beispiel von 16 ist lediglich veranschaulichend.
Im Modus M1 des veranschaulichenden Beispiels von 16 kann das Terminal X an das Terminal A gekoppelt werden und das Terminal Y kann an das Terminal B gekoppelt werden. In diesem Modus kann die Antenne P als eine invertierte F-Antenne arbeiten.
Im Modus M2 können die Umschaltschaltungen 242 konfiguriert sein, um das Terminal Y mit dem Terminal A zu koppeln und um das Terminal X mit dem Terminal B zu koppeln. Die Antenne 40P kann im Modus M2 eine invertierte F-Antenne sein. Die Lage des Rückpfades der Antenne 40P kann zwischen den Modi M1 und M2 umgekehrt sein.
Im Modus M3 können die Umschaltschaltungen 242 konfiguriert sein, um das Terminal B mit einer offenen Schaltung zu koppeln, um das Terminal X mit dem Terminal C (Erdung) zu koppeln und um das Terminal Y an das Terminal A zu koppeln. In diesem Modus, der manchmal als Erdungsmodus bezeichnet wird, kann die Antenne 40P als Monopolantenne (als ein Beispiel) arbeiten.
Die Drahtlosschaltungen 34 können die Antennen 40F, 40R, 40P, die Spule 50 und die Nahfeldkommunikationsantenne 126 verwenden. Die Nahfeldkommunikationssendeempfängerschaltungen 46 können die Antenne 126 verwenden, um Nahfeldkommunikationssignale (z. B. bei 13,56 MHz oder einer anderen geeigneten Frequenz) zu senden und zu empfangen. Die Spule 50 kann durch den Drahtlosleistungsempfänger 48 verwendet werden, um Drahtlosleistung zu empfangen (z. B. bei Frequenzen unter 100 MHz, unter 10 MHz, unter 1 MHz, über 1 kHz oder bei anderen geeigneten Frequenzen). Hochfrequenzsignale über 700 MHz wie beispielsweise Signale bei 2,4 GHz und/oder 5 GHz für IEEE 802.11 Kommunikationen, Bluetooth^® und/oder andere lokale Drahtlosnetzwerkkommunikationen können durch die periphere Antenne 40P gehandhabt werden (als ein Beispiel). Niedrigbandzellulartelefonsignale (z. B. Zellulartelefonkommunikationen bei Frequenzen zwischen 700 MHz und 960 MHz) können durch die Antenne 40R gehandhabt werden. Zellulare Telefonsignale und GPS Signale in einem Mittelband, einem Hochband und anderen Bändern, die über 960 MHz liegen, wie beispielsweise zellular Telefon- und GPS Signale bei 960 bis 2700 MHz können durch die Antenne 40F gehandhabt werden. Wenn gewünscht kann die Antenne 40P weggelassen werden und die Antenne 40F kann verwendet werden, um Hochfrequenzsignale bei 2,4 GHz und/oder 5 GHz für IEEE 802.11 Kommunikationen, Bluetooth^® und/oder andere lokale Drahtlosnetzwerkkommunikationen zu handhaben. Die Antenne 40F und/oder andere Antennen in der Vorrichtungen 10 können zur Handhabung von Niedrigbandsignalen (z. B. Signalen von 700 bis 960 MHz) verwendet werden, wenn gewünscht.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die ein Gehäuse, das eine Metallgehäusewand aufweist, die zumindest einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bildet, eine Anzeigeabdeckschicht, einen Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten, die durch die Anzeigeabdeckschicht überlappt werden und die ein Antennenresonanzelement für die Antenne bilden, und eine Antennenspeisung für die Antenne, die ein positives Antennenspeisungsterminal aufweist, das an den Stapel von elektrischen Komponentenschichten gekoppelt ist und ein Erdungsantennenspeisungsterminal aufweist, das mit der Antennenerdung gekoppelt ist, beinhaltet.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten eine Anzeigeschicht.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten eine Berührungssensorschicht, die zwischen die Anzeigeschicht und die Anzeigeabdeckschicht zwischengeschaltet ist.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten eine Nahfeldkommunikationsantennenschicht.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die Anzeigeschicht eine organische lichtemittierende Diodenanzeigeschicht, die zwischen die Nahfeldkommunikationsantennenschicht und die Berührungssensorschicht zwischengeschaltet ist.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung Nahfeldkommunikationsschaltungen, die mit der Nahfeldkommunikationsantennenschicht gekoppelt sind.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die Nahfeldkommunikationsantennenschicht Schleifen aus Metallleiterbahnen und die Nahfeldkommunikationsschaltungen beinhalten eine gedruckte Schaltung, einen Nahfeldkommunikationssendeempfänger auf der gedruckten Schaltung, der mit den Schleifen der Metallleiterbahnen gekoppelt ist und eine Metallabschirmbüchse, welche den Nahfeldkommunikationssendeempfänger überlappt.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform ist das positive Antennenspeisungsterminal mit der Metallabschirmbüchse gekoppelt.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine zusätzliche gedruckte Schaltung und eine flexible gedruckte Schaltung, die zwischen die gedruckte Schaltung und die Nahfeldkommunikationsschaltungen und die zusätzliche gedruckte Schaltung gekoppelt ist, die als ein induktiver Pfad dient, welcher das Antennenresonanzelement mit der Erdung koppelt.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine Batterie zwischen der zusätzlichen gedruckten Schaltung und der Nahfeldkommunikationsantennenschicht.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen, die an die Antenne gekoppelt sind, welche konfiguriert sind, um Antennensignale bei Frequenzen über 960 MHz unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen, die an die Antenne gekoppelt sind, welche konfiguriert sind, um zellulare Telefonsignale unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Stapel von kapazitiv gekoppelten Komponentenschichten eine Anzeigeschicht.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine Lasche, die mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die eine Struktur beinhaltet, welche eine Antennenerdung für eine Antenne bildet, eine Anzeige, die zumindest einen Teil eines Antennenresonanzelements für die Antenne bildet und eine Antennenspeisung für die Antenne, welche ein positives Antennenspeisungsterminal aufweist, welches mit der Anzeige koppelt ist und ein Erdungsantennenspeisungsterminal aufweist, welches mit der Antennenerdung gekoppelt ist.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine Anzeigeabdeckschicht, welche die Anzeige überlappt und einen Berührungssensor, der kapazitiv mit der Anzeige gekoppelt ist und der einen Teil des Antennenresonanzelements bildet.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung eine Nahfeldkommunikationsschicht, die kapazitiv mit dem Berührungssensor gekoppelt ist und die einen Teil von dem Antennenresonanzelement bildet.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung Nahfeldkommunikationsschaltungen, die eine Abschirmbüchse aufweisen, wobei die positive Antennenspeisung mit der Anzeige durch die Abschirmbüchse gekoppelt ist.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung Metallfederfinger, wobei die Abschirmbüchse einen Abschnitt aufweist, der mit den Metallfederfingern gekoppelt ist.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die ein Gehäuse beinhaltet, welches Metallseitenwände aufweist, die zumindest einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bilden, eine Anzeige in dem Gehäuse, eine Anzeigeabdeckschicht, die die Anzeige überlappt, einen Berührungssensor, der zwischen die Anzeige und die Anzeigeabdeckschicht zwischengeschaltet ist, wobei zumindest der Berührungssensor und die Anzeige kapazitiv gekoppelt sind und ein Antennenresonanzelement für die Antenne bilden und Zellulartelefonsendeempfängerschaltungen, die eingerichtet sind, um Antennensignale unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.
Das Vorhergehende ist lediglich veranschaulichend und verschiedene Modifikationen können an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die vorhergehenden Ausführungsformen können individuell oder in jeder Kombination implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11 [0033]
IEEE 802.11 [0036]
IEEE 802.11 [0065]
IEEE 802.11 [0065]

Claims

Elektronische Vorrichtung, umfassend: ein Gehäuse, das eine Metallgehäusewand aufweist, welches zumindest einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bildet; eine Anzeigeabdeckschicht; einen Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten, der durch die Anzeigeabdeckschicht überlappt wird und der ein Antennenresonanzelement für die Antenne bildet; und eine Antennenspeisung für die Antenne, die ein positives Antennenspeisungsterminal aufweist, das mit dem Stapel von elektrischen Komponentenschichten gekoppelt ist und ein Erdungsantennenspeisungsterminal aufweist, das mit der Antennenerdung gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten eine Anzeigeschicht umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten eine Berührungssensorschicht umfasst, die zwischen die Anzeigeschicht und die Anzeigeabdeckschicht zwischengeschaltet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Stapel von kapazitiv gekoppelten elektrischen Komponentenschichten eine Nahfeldkommunikationsantennenschicht umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anzeigeschicht eine organische lichtemittierende Diodenanzeigeschicht umfasst, die zwischen die Nahfeldkommunikationsantennenschicht und die Berührungssensorschicht zwischengeschaltet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner Nahfeldkommunikationsschaltungen umfassend, die mit der Nahfeldkommunikationsantennenschicht gekoppelt sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Nahfeldkommunikationsantennenschicht Schleifen aus Metallleiterbahnen umfasst und wobei die Nahfeldkommunikationsschaltungen eine gedruckte Schaltung, einen Nahfeldkommunikationssendeempfänger auf der gedruckten Schaltung, der mit den Schleifen der Metallleiterbahnen gekoppelt ist und eine Metallabschirmbüchse, die die Nahfeldkommunikationssendeempfänger überlappt, umfassen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner eine Batterie zwischen der zusätzlichen gedruckten Schaltung und der Nahfeldkommunikationsantennenschicht umfassend.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen umfassend, die mit der Antenne gekoppelt sind, welche konfiguriert sind, um Antennensignale bei Frequenzen über 960 MHz unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen umfassend, die mit der Antenne gekoppelt sind, die konfiguriert sind, um Zellulartelefonsignale unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung umfassend: eine Struktur, die eine Antennenerdung für eine Antenne bildet; eine Anzeige, die zumindest einen Teil eines Antennenresonanzelements für die Antenne bildet; und eine Antennenspeisung für die Antenne, die ein positives Antennenspeisungsterminal aufweist, welches mit der Anzeige gekoppelt ist, und ein Erdungsantennenspeisungsterminal aufweist, welches mit der Antennenerdung gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend: eine Anzeigeabdeckschicht, welche die Anzeige überlappt; und einen Berührungssensor, der kapazitiv mit der Anzeige gekoppelt ist, und der einen Teil des Antennenresonanzelements bildet.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner eine Nahfeldkommunikationsschicht umfassend, die kapazitiv mit dem Berührungssensor gekoppelt ist, und die einen Teil des Antennenresonanzelements bildet.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, ferner umfassend: Nahfeldkommunikationsschaltungen, die eine Abschirmbüchse aufweisen, wobei die positive Antennenspeisung mit der Anzeige durch die Abschirmbüchse gekoppelt ist; und Metallfederfinger, wobei die Abschirmbüchse einen Abschnitt aufweist, der mit den Metallfederfingern gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung, umfassend: ein Gehäuse, das Metallseitenwände aufweist, die zumindest einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bilden; eine Anzeige in dem Gehäuse; eine Anzeigeabdeckschicht, welche die Anzeige überlappt; einen Berührungssensor, der zwischen die Anzeige und die Anzeigeabdeckschicht zwischengeschaltet ist, wobei zumindest der Berührungssensor und die Anzeige kapazitiv gekoppelt sind und ein Antennenresonanzelement für die Antenne bilden; und Zellulartelefonsendeempfängerschaltungen, die konfiguriert sind, um Antennensignale unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.