DE202017004035U1

DE202017004035U1 - Antennen für elektronische Vorrichtungen

Info

Publication number: DE202017004035U1
Application number: DE202017004035.2U
Authority: DE
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2017-11-19
Anticipated expiration: 2027-08-01
Also published as: US10367252B2; JP3213148U; KR20180121850A; KR20180018371A; KR101916602B1; CN207218688U; CN208597073U; US20180048058A1; KR102023854B1

Abstract

Elektronische Vorrichtung mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückflächen, umfassend: ein Gehäuse mit einer metallischen Gehäusewand, die mindestens einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bildet; eine Spule; drahtlose Leistungsempfängerschaltungen, die die Spule verwendet, um drahtlose Leistungssignale über die Rückfläche zu empfangen; und Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen, die mit der Spule gekoppelt sind und konfiguriert sind, um Signale unter Verwendung der Spule als ein Antennenresonanzelement für die Antenne zu senden und zu empfangen.

Description

Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der US-Patentanmeldung mit der Nummer 15/234,918, eingereicht am 11. August 2016, die hiermit durch Verweis vollständig in die vorliegende Schrift aufgenommen wird.
Hintergrund
Dies betrifft elektronische Vorrichtungen und insbesondere Antennen für elektronische Vorrichtungen mit drahtlosen Kommunikationsschaltungen.
Elektronische Vorrichtungen sind oftmals mit der Fähigkeit zur drahtlosen Kommunikation bereitgestellt. Um die kundenseitige Nachfrage nach drahtlosen Vorrichtungen mit kleinem Formfaktor zu befriedigen, streben Hersteller fortwährend nach der Umsetzung drahtloser Kommunikationsschaltungen, wie beispielsweise Antennenkomponenten, die kompakte Strukturen verwenden. Gleichzeitig besteht der Wunsch nach drahtlosen Vorrichtungen zum Abdecken einer wachsenden Anzahl an Kommunikationsbändern.
Da Antennen das Potential aufweisen, einander und Komponenten in einer drahtlosen Vorrichtung zu stören, muss die Integration von Antennen in eine elektronische Vorrichtung vorsichtig erfolgen. Darüber hinaus muss sichergestellt sein, dass die Antennen und drahtlosen Schaltungen in einer Vorrichtung in der Lage sind, eine zufriedenstellende Leistung über eine Bandbreite an Betriebsfrequenzen bereitzustellen.
Dementsprechend wäre es wünschenswert, verbesserte drahtlose Kommunikationsschaltungen für drahtlose elektronische Vorrichtungen bereitstellen zu können.
Zusammenfassung
Eine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise eine Armbanduhr, kann ein Gehäuse mit metallischen Teilen aufweisen, wie beispielsweise metallische Seitenwände. Eine Anzeige kann an einer Vorderfläche der Vorrichtung montiert sein. Lichtbasierte Komponenten, wie beispielsweise lichtemittierende Dioden und Detektoren, können an einer Rückfläche der Vorrichtung montiert sein.
Das Gehäuse kann eine Antennenerdung bilden. Die Antennenerdung und ein Antennenresonanzelement können verwendet werden, um eine Antenne an der Vorderfläche der Vorrichtung zu bilden. Das Antennenresonanzelement kann aus einem Stapel kapazitiv miteinander gekoppelter Komponentenschichten an der Vorderfläche der Vorrichtung bestehen. Der Stapel an Komponentenschichten kann die Anzeigenschicht, eine berührungsempfindliche Sensorschicht und eine Nahfeldkommunikationsantennenschicht umfassen.
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 Signale aus dem WLAN-Netzwerk zu verarbeiten.
Eine rückseitige Antenne kann dadurch gebildet sein, dass eine drahtlose mit Strom beaufschlagte Spule als ein Hochfrequenzantennenresonanzelement für Zellulartelefonsignale verwendet wird, oder kann aus Metallleiterbahnen auf einer Kunststoffstütze für die lichtbasierten Komponenten bestehen.
Zellulartelefonsignale können durch Verwenden der Antennen an der Vorder- und der Rückfläche übertragen und empfangen werden. Signale bei Frequenzen von mehr als 960 MHz können durch Verwenden der vorderseitigen Antenne verarbeitet werden; Signale zwischen 700 und 960 MHz können durch Verwenden der Rückflächenantenne verarbeitet werden, wobei diese Antennen alternativ verwendet werden können, um Signale bei anderen Frequenzen zu verarbeiten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Vorderansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform.
3 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden Monopolantenne entsprechend einer Ausführungsform.
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform.
5 ist eine perspektivische Rückansicht veranschaulichender Schichten von kapazitiv miteinander gekoppelten Komponenten in einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform.
6 ist eine Querschnittsseitenansicht von Komponenten, die verwendet werden können, um eine elektronische Antennenvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform zu bilden.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Abschirmdose mit einem Teil, der verwendet werden kann, um eine Antennenanschlussklemme an die Komponenten aus 6 anzuschließen, entsprechend einer Ausführungsform.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines veranschaulichenden Satzes an Pressfingern, die verwendet werden können, um eine positive Antennenanschlussklemme an die Abschirmdose aus 7 anzuschließen, entsprechend einer Ausführungsform.
9 ist eine Querschnittsseitenansicht eines hinteren Abschnitts einer elektronischen Vorrichtung mit Strukturen, die eine Antenne entsprechend einer Ausführungsform bilden können.
10 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden drahtlosen Stromspule des Typs, der als Zellulartelefonantenne entsprechend einer Ausführungsform verwendet werden kann.
11 ist eine perspektivische Ansicht von veranschaulichenden drahtlosen Schaltungen für eine elektronische Vorrichtung mit einer drahtlosen Stromspule, die entsprechend einer Ausführungsform als eine Zellulartelefonantenne verwendet wird.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Stützstruktur des Typs, der als ein Antennenträger für eine elektronische Antennenvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform verwendet werden kann.
13 ist eine Draufsicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit einer peripheren Antenne, die entlang einer peripheren Kante der Vorrichtung entsprechend einer Ausführungsform verläuft.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines veranschaulichenden Antennenresonanzelementes für die Antenne aus 13 entsprechend einer Ausführungsform.
15 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Antenne mit einem Antennenresonanzelement des in 14 veranschaulichten Typs, gekoppelt mit einer Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung entsprechend einer Ausführungsform.
16 ist eine Tabelle, die veranschaulichende Betriebsarten für die Antenne aus 15 entsprechend einer Ausführungsform zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Eine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise die elektronische Vorrichtung 10 aus 1, kann mit einer drahtlosen Schaltung versehen sein. Die drahtlose Schaltung kann Antennen umfassen. Antennen, wie beispielsweise Zellulartelefonantennen und WLAN- und Satellitennavigationssystemantennen, können aus elektrischen Komponenten bestehen, wie beispielsweise Anzeigen, berührungsempfindliche Sensoren, Nahfeldkommunikationsantennen, drahtlose Stromspulen, periphere Antennenresonanzelemente und Vorrichtungsgehäusestrukturen. Bei der elektronischen Vorrichtung 10 kann es sich um eine Rechenvorrichtung, wie beispielsweise ein Laptop-Computer, ein Computermonitor, der einen eingebetteten Computer enthält,
Ein Tablet-Computer, ein Mobiltelefon, ein Media-Player oder andere Hand- oder tragbare elektronische Vorrichtungen, eine kleinere Vorrichtung, wie beispielsweise eine Armbanduhrvorrichtung, eine Anhängervorrichtung, eine Kopfhörer- oder Muschelvorrichtung, eine Vorrichtung, die in eine Brille oder andere Geräte eingebettet ist, die ein Benutzer auf dem Kopf trägt, oder eine andere tragbare oder Miniaturvorrichtung, einen Fernseher, einen Computerbildschirm, der keinen eingebetteten Computer enthält, eine Videospielevorrichtung, eine Navigationsvorrichtung, ein eingebettetes System, wie beispielsweise ein System, in dem elektronische Geräte mit einer Anzeige in einem Kiosk oder einem Automobil montiert sind, Geräte, die die Funktionen von zwei oder mehr dieser Vorrichtungen umsetzen, oder andere elektronische Geräte handeln. In der veranschaulichenden Konfiguration in 1 handelt es sich bei der Vorrichtung 10 um eine tragbare Vorrichtung, wie beispielsweise eine Armbanduhr. Andere Konfigurationen können für die Vorrichtung 10 verwendet werden, sofern dies gewünscht ist. Das Beispiel aus 1 ist lediglich veranschaulichend.
In dem Beispiel in 1 umfasst die Vorrichtung 10 eine Anzeige, wie beispielsweise die Anzeige 14. Die Anzeige 14 ist in einem Gehäuse montiert, wie beispielsweise Gehäuse 12. Das Gehäuse 12, das manchmal als eine Umhausung bezeichnet werden kann, kann aus Kunststoff, Glas, Keramik, Faserverbundwerkstoffen, Metall (z. B. Edelstahl, Aluminium usw.), anderen geeigneten Werkstoffen oder einer Kombination aus beliebigen zwei oder mehr dieser Werkstoffe hergestellt sein. Das Gehäuse 12 kann als Einvolumenkonfiguration ausgebildet sein, in der das Gehäuse 12 ganz oder teilweise maschinell bearbeitet oder als eine einzelne Struktur geformt ist oder unter Verwendung mehrerer Strukturen geformt ist (z. B. eine innere Rahmenstruktur, eine oder mehrere Strukturen, die außenliegende Gehäuseoberflächen bilden usw.). Das Gehäuse 12 kann metallische Seitenwände oder Seitenwände aufweisen, die aus anderen Werkstoffen hergestellt sind.
Bei der Anzeige 14 kann es sich um eine Touchscreenanzeige handeln, die eine Schicht aus leitfähigen kapazitiven berührungsempfindlichen Sensorelektroden oder andere berührungsempfindliche Sensorkomponenten umfasst (z. B. ohmsche berührungsempfindliche Sensorkomponenten, akustische berührungsempfindliche Sensorkomponenten, kraftbasierte berührungsempfindliche Sensorkomponenten, lichtbasierte berührungsempfindliche Sensorkomponenten usw.,) oder es kann sich um eine Anzeige handeln, die nicht berührungsempfindlich ist. Kapazitive Touchscreenelektroden können von einer beliebigen Anordnung aus Indiumzinnoxidmatten oder anderen transparenten leitfähigen Strukturen gebildet sein.
Die Anzeige 14 kann eine Reihe von Anzeigepixeln, die aus Bestandteilen einer Flüssigkristallanzeige (LCD) gebildet sind, eine Reihe von elektrophoretischen Anzeigepixeln, eine Reihe von Plasmaanzeigepixeln, eine Reihe von organischen lichtemittierenden Diodenanzeigepixeln, eine Reihe von Elektrobenetzungsanzeigepixeln oder Anzeigepixel auf der Grundlage von anderen Anzeigetechnologien umfassen.
Die Anzeige 14 kann unter Verwendung einer Anzeigenabdeckungsschicht geschützt sein. Die Anzeigenabdeckungsschicht kann aus einem transparenten Werkstoff bestehen, wie beispielsweise Glas, Kunststoff, Saphir- oder andere kristalline dielektrische Werkstoffe, Keramik oder ein anderer durchsichtiger Werkstoff.
Die Vorrichtung 10 kann, sofern gewünscht, mit einem Band gekoppelt sein, wie beispielsweise Band 16. Das Band 16 kann verwendet werden, um die Vorrichtung 10 am Handgelenk eines Benutzers zu halten (beispielsweise). Konfigurationen, die keine Bänder umfassen, können für die Vorrichtung 10 verwendet werden.
Ein schematisches Diagramm, das veranschaulichende Komponenten zeigt, die im Rahmen von Vorrichtung 10 verwendet werden können, ist in 2 veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht, kann die Vorrichtung 10 eine Steuerschaltung umfassen, wie beispielsweise die Speicher- und Rechenschaltung 28. Die Speicher- und Rechenschaltung 28 kann einen Speicher enthalten, wie beispielsweise einen Festplattenspeicher, einen nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher oder ein anderer elektrisch programmierbarer Nur-Lese-Speicher, der so konfiguriert ist, dass er ein Festkörperlaufwerk bildet), einen flüchtigen Speicher (z. B. ein statischer oder dynamischer Direktzugriffsspeicher) usw. Rechenschaltungen in der Speicher- und Rechenschaltung 28 können verwendet werden, um den Betrieb der Vorrichtung 10 zu steuern. Die Rechenschaltungen können auf einem oder mehreren Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, digitalen Signalprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen usw. basieren. Die Speicher – und Rechenschaltung 28 kann verwendet werden, um Software auf der Vorrichtung 10 auszuführen, wie beispielsweise Internet-Browsing-Anwendungen, Internet-Protokoll-Telefonieanwendungen (VoIP), E-Mail-Anwendungen, Anwendungen zur Wiedergabe von Medien, Betriebssystemfunktionen usw. Um Interaktionen mit externen Geräten zu unterstützen, kann die Speicher- und Rechenschaltung 28 im Rahmen der Umsetzung von Kommunikationsprotokollen verwendet werden. Kommunikationsprotokolle, die unter Zuhilfenahme der Speicher- und Rechenschaltung 28 umgesetzt werden können, sind Internetprotokolle, WLAN-Protokolle (z. B. IEEE-802.11-Protokolle – mitunter auch als WiFi^® bezeichnet), Protokolle für andere drahtlose Kommunikationsverbindungen mit kurzer Reichweite, wie beispielsweise das Bluetooth^®-Protokoll, Zellulartelefonprotokolle, MIMO-Protokolle, Antennendiversitätsprotokolle usw.
Die Ein-/Ausgabeschaltung 44 kann Ein-/Ausgabevorrichtungen 32 umfassen. Ein-/Ausgabevorrichtungen 32 können verwendet werden, um eine Bereitstellung von Daten für die Vorrichtung 10 und eine Bereitstellung von Daten von der Vorrichtung 10 für externe Vorrichtungen zu ermöglichen. Ein-/Ausgabevorrichtungen 32 können Benutzerschnittstellenvorrichtungen, Datenanschlussvorrichtungen und andere Ein-/Ausgabekomponenten umfassen. Beispielsweise können Ein-/Ausgabevorrichtungen 32 Touchscreens, Anzeigen ohne berührungsempfindliche Sensorfunktion, Schaltflächen, Scrollräder, integrierte Berührungsfelder, Tastaturfelder, Tastaturen, Mikrofone, Kameras, Tasten, Lautsprecher, Statusanzeigen, Lichtquellen, Audioanschlüsse und andere Audioanschlusskomponenten, digitale Datenanschlussvorrichtungen, Lichtsensoren, lichtemittierende Dioden, Bewegungssensoren (Beschleunigungssensoren), Kapazitätssensoren, Näherungssensoren, magnetische Sensoren, Kraftsensoren (z. B. Kraftsensoren, die mit einer Anzeige gekoppelt sind, um einen auf die Anzeige aufgebrachten Druck zu erkennen) usw. umfassen.
Die Ein-/Ausgabeschaltung 44 kann eine drahtlose Schaltung 34 umfassen. Die drahtlose Schaltung 34 kann eine Spule 50 und einen drahtlosen Stromempfänger 48 umfassen, um drahtlos übertragenen Strom von einem drahtlosen Stromadapter zu empfangen. Um die drahtlose Kommunikation zu unterstützen, kann die drahtlose Schaltung 34 eine Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung umfassen, die aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen, Leistungsverstärkerschaltungen, rauscharmen Eingangsverstärkern, passiven Hochfrequenzkomponenten, einer oder mehreren Antennen, wie beispielsweise die Antennen 40, Übertragungsleitungen und anderen Schaltungen zum Verarbeiten von drahtlosen Hochfrequenzsignalen besteht. Drahtlose Signale können zudem unter Verwendung von Licht gesendet werden (z. B. unter Verwendung von Infrarotverbindungen).
Die drahtlose Schaltung 34 kann eine Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung 90 zum Verarbeiten verschiedener Hochfrequenzkommunikationsbänder umfassen. Beispielsweise kann die Schaltung 34 die Sender-Empfänger-Schaltungen 36, 38, 42 und 46 umfassen. Bei der Sender-Empfänger-Schaltung 36 kann es sich um eine WLAN-Sender-Empfänger-Schaltung handeln, die in den Bändern 2,4 GHz und 5 GHz für WiFi^®-Verbindungen (IEEE 802.11) und im Band 2,4 GHz für Bluetooth^®-Verbindungen funktionieren. Die Schaltung 34 kann eine Mobiltelefon-Sender-Empfänger-Schaltung 38 verwenden, um drahtlose Verbindungen in Frequenzbereichen zu verarbeiten, wie beispielsweise ein niedriges Kommunikationsband von 700 bis 960 MHz, ein mittleres Band von 1400 MHz oder 1500 MHz bis 2170 MHz (z. B. ein mittleres Band mit einer Spitze bei 1700 MHz) und ein hohes Band von 2170 oder 2300 bis 2700 MHz (z. B. ein hohes Band mit einer Spitze bei 2400 MHz) oder andere Kommunikationsbänder zwischen 700 MHz und 2700 MHz oder andere geeignete Frequenzen (beispielsweise). Die Schaltung 38 kann Sprachdaten und Nicht-Sprachdaten verarbeiten. Die drahtlose Kommunikationsschaltung 34 kann Schaltungen für andere drahtlose Verknüpfungen mit kurzer oder langer Reichweite umfassen, sofern gewünscht. Beispielsweise kann die drahtlose Kommunikationsschaltung 34 Sender-Empfänger-Schaltungen mit 60 GHz, Schaltungen zum Empfangen von Fernseh- und Radiosignalen, Funkrufsystem-Sender-Empfänger, Nahfeldkommunikations-Sender-Empfänger-Schaltungen 46 (z. B. einen Nahfeldkommunikations-Sender-Empfänger, der bei 13,56 MHz oder einer anderen geeigneten Frequenz läuft) usw. umfassen. Die drahtlose Schaltung 34 kann Satellitennavigationssystemschaltungen umfassen, wie beispielsweise Empfangsschaltungen für das globale Positionierungssystem (GPS) 42 zum Empfangen von GPS-Signalen bei 1575 MHz oder zum Verarbeiten anderer Satellitenpositionierungsdaten. Bei WiFi^®- und Bluetooth^®-Verbindungen und anderen drahtlosen Verbindungen mit kurzer Reichweite werden die drahtlosen Signale in der Regel verwendet, um Daten über zig oder hunderte von Meter zu übermitteln. Bei Zellulartelefonverbindungen und anderen Verbindungen mit langer Reichweite werden die drahtlosen Signale in der Regel verwendet, um Daten über tausende von Meter oder Kilometern zu übertragen.
Die drahtlose Schaltung 34 kann Antennen 40 umfassen. Antennen 40 können unter Verwendung von beliebigen geeigneten Antennentypen gebildet sein. Beispielsweise können die Antennen 40 Antennen mit Resonanzelementen umfassen, die aus Schleifenantennenstrukturen, Patchantennenstrukturen, invertierten F-Antennenstrukturen, Schlitzantennenstrukturen, flächigen invertierten F-Antennenstrukturen, spiralförmigen Antennenstrukturen, Monopolantennen, Dipolen, Hybriden dieser Formen usw. bestehen. Verschiedene Antennentypen können für verschiedene Bänder und Kombinationen von Bändern verwendet werden. Beispielsweise kann ein Antennentyp im Rahmen der Bildung einer lokalen drahtlosen Verbindungsantenne verwendet werden und ein anderer Antennentyp kann im Rahmen der Bildung einer drahtlosen Remote-Verbindungsantenne verwendet werden. Bei einigen Konfigurationen können verschiedene Antennen beim Verarbeiten verschiedener Bänder für eine Zellulartelefon-Sender-Empfänger-Schaltung 38 verwendet werden. Beispielsweise kann eine erste Antenne ein niedriges Band bei 700–960 MHz für die Sender-Empfänger-Schaltung 38 verarbeiten und eine zweite Antenne kann Satellitennavigationssystemfrequenzen und Zellulartelefonverbindungen bei Frequenzen über 960 MHz für die Sender-Empfänger-Schaltung 38 verarbeiten.
Bei kompakten elektronischen Vorrichtungen liegt das Hauptaugenmerk auf dem Einbauraum. Aus diesem Grund kann es wünschenswert sein, Antennen in der Vorrichtung 10 unter Verwendung von Teilen elektrischer Komponenten umzusetzen, die andernfalls nicht als Antennen verwendet werden würden und zusätzliche Funktionen der Vorrichtung unterstützen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, Antennenströme in Komponenten zu induzieren, wie beispielsweise Anzeige 14, so dass die Anzeige 14 und/oder andere elektrische Komponenten (z. B. ein berührungsempfindlicher Sensor, eine Nahfeldkommunikationsschleifenantenne usw.) als eine Antenne für Zellulartelefonfrequenzen und/oder andere Frequenzen dienen können, ohne sperrige Antennenstrukturen in der Vorrichtung 10 umsetzen zu müssen. Beispielsweise kann außerdem eine Komponente, wie beispielsweise die Spule 50, die drahtlose Stromsignale empfängt (im Allgemeinen bei Frequenzen im kHz-MHz-Bereich, die unter der Untergrenze von 700 MHz für Zellulartelefonfrequenzen liegen) im Rahmen der Verarbeitung von Zellulartelefonübertragungen verwendet werden (z. B. bei 700–960 MHz oder anderen geeigneten Frequenzen). Periphere leitfähige Strukturen, wie beispielsweise ein Antennenresonanzelement, das entlang der Peripherie von Gehäuse 12 verläuft, können ebenfalls im Rahmen der Ausbildung von Antennen 40 verwendet werden (z. B. zum Ausbilden einer WLAN-Antenne usw.).
3 ist eine vereinfachte Querschnittsseitenansicht der Vorrichtung 10, die veranschaulicht, wie eine Antenne für die Vorrichtung 10 in einem Hohlraum gebildet werden kann, der durch das Gehäuse 12 gebildet wird. Die Antenne 40F aus 3 kann ein Antennenresonanzelement aufweisen, wie beispielsweise das Resonanzelement 102, das an die Antenneneinspeisung gekoppelt ist, wie beispielsweise Einspeisung 100. Die Einspeisung 100 kann eine positive Antennenanschlussklemme, wie beispielsweise die positive Antennenanschlussklemme 104, und eine Antennenerdungsklemme, wie beispielsweise die Antennenerdungsklemme 106, aufweisen. Die positive Antennenanschlussklemme 104 kann mit dem Antennenresonanzelement 102 gekoppelt sein. Die Antennenerdungsklemme 106 kann mit der Masse gekoppelt sein (z. B. mit metallischen Teilen der Seitenwände von Gehäuse 12 und anderen leitfähigen Strukturen um das Element 102, wie beispielsweise Leiterplattenstrukturen, um einen Antennenhohlraum im Beispiel aus 3 zu bilden). Die Einspeisung 100 kann über eine Übertragungsleitung, wie beispielsweise ein Koaxialkabel oder eine flexible Leiterplattenübertragungsleitung, mit der Sender-Empfänger-Schaltung 90 gekoppelt sein. Bei dem Resonanzelement 102 kann es sich um ein Monopolantennenresonanzelement (z. B. kann es sich bei Antenne 40F um eine hohlraumgestützte Monopolantenne handeln) oder ein anderes geeignetes Antennenresonanzelement handeln.
Wie in der veranschaulichenden Konfiguration in 3 veranschaulicht, kann ein Teil des Antennenresonanzelementes 102, wie beispielsweise die Spitze 110 des Antennenresonanzelementes 102, über den induktiven Pfad 108 (z. B. ein Pfad, der aus Metallleiterbahnen auf einer flexiblen Leiterplatte oder einem anderen geeigneten Signalpfad besteht) mit der Masse gekoppelt sein (z. B. Gehäuse 12). Die Antenne 40F kann verwendet werden, um Hochfrequenzsignale in Zellulartelefonbändern und anderen Bändern (z. B. Bänder über 700 MHz, Bänder über 960 MHz usw.) oder anderen geeigneten Frequenzbändern zu übertragen und zu empfangen. Zusätzliche Antennen können zudem in der Vorrichtung 10 vorgesehen sein, um diese Frequenzbänder und/oder andere Frequenzbänder zu verarbeiten. Die Konfiguration für die Antenne 40F in 3 ist lediglich veranschaulichend.
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung, wie beispielsweise Vorrichtung 10 aus 1. Bei der veranschaulichenden Konfiguration in 4 wurde das Antennenresonanzelement 102 von Antenne 40F aus einem Stapel an kapazitiv miteinander gekoppelten elektrischen Komponenten unter der Anzeigenabdeckungsschicht 120 von Anzeige 14 gebildet. Die Vorrichtung 10 kann ein Gehäuse aufweisen, wie beispielsweise Gehäuse 12 (z. B. ein Gehäuse mit metallischen Seitenwänden und/oder anderen metallischen Teilen), das als Antennenerdung für die Antenne 40F fungiert. Die Komponenten unter der Anzeigenabdeckungsschicht 120, die zum Bilden des Antennenresonanzelementes 102 für die Antenne 40F verwendet werden, können flächige Formen aufweisen (z. B. flächige rechteckige Formen, flächige kreisrunde Formen usw.) und können leitfähige Strukturen umfassen, die aus Metall- und/oder anderen leitfähigen Werkstoffen bestehen, die Antennenströme tragen. Die dünnen flächigen Formen dieser Komponenten und die gestapelte Konfiguration in 4 (ihren zu einer kapazitiven Kopplung dieser Komponenten miteinander, so dass sie bei Hochfrequenzen unter Bildung des Antennenresonanzelementes 102 zusammenwirken können.
Die Komponenten, aus denen das Antennenresonanzelement 102 besteht, können beispielsweise flächige Komponenten, wie beispielsweise der berührungsempfindliche Sensor 122, das Anzeigefeld 124 (manchmal als eine Anzeige, eine Anzeigenschicht oder eine Pixelreihe bezeichnet) und die Nahfeldkommunikationsantenne 126, und die Nahfeldkommunikationsschaltung 128 umfassen. Bei dem berührungsempfindlichen Sensor 122 kann es sich um einen kapazitiven berührungsempfindlichen Sensor handeln, der aus einem Polyimid-Substrat oder einer anderen flexiblen Polymerschicht mit transparenten kapazitiven berührungsempfindlichen Sensorelektroden besteht (z. B. Indiumzinnoxidelektroden). Bei dem Anzeigefeld 124 kann es sich um eine organische lichtemittierende Diodenanzeigenschicht oder eine andere geeignete Anzeigenschicht handeln. Die Nahfeldkommunikationsantenne 126 kann aus einer flexiblen Schicht bestehen, die einen magnetisch abschirmenden Werkstoff (z. B. eine Eisenschicht oder eine andere magnetisch abschirmende Schicht) enthält und Schleifen aus Metallleiterbahnen umfasst, wie beispielsweise Nahfeldkommunikationsschleifen 140. Die Antenne 40F kann unter Verwendung der Antenneneinspeisung 100 gespeist werden. Die Einspeisung 100 kann eine positive Klemme aufweisen, wie beispielsweise Klemme 104, die mit dem Antennenresonanzelement 102 gekoppelt ist (z. B. mit der Nahfeldkommunikationsschaltung 128 oder einem anderen Teil der gestapelten Komponenten aus 4). Die Einspeisung 100 kann eine Erdungsklemme aufweisen, wie beispielsweise Klemme 106, die mit einer Antennenerdung in der Vorrichtung 10 gekoppelt ist (z. B. Metallgehäuse 12).
Die Nahfeldkommunikationsschaltung 128 kann ein Leiterplattensubstrat umfassen, wie beispielsweise die Leiterplatte 150, die Nahfeldkommunikations-Sender-Empfänger-Schaltung 46 und andere elektrische Komponenten (Komponenten 152), die an der Leiterplatte 150 montiert sind, und die metallische Abschirmdose 154, die die Komponenten 152 überlappt und abschirmt.
Der induktive Pfad 108 kann aus einer flexiblen Leiterplatte mit Metallleiterbahnen bestehen, die zwischen der Nahfeldkommunikationsschaltung 128 und der Leiterplatte 130 verlaufen. An einer Seite des Pfades 108 kann der Pfad 108 mit der Leiterplatte 132 der Nahfeldkommunikationsschaltung 128 gekoppelt sein (z. B. unter Verwendung eines Steckers mit Nullkraftfassung oder eines anderen Kopplungsmechanismus). An einer gegenüberliegenden Seite des Pfades 108 kann der Pfad 108 mit der Leiterplatte 132 und der Systemblockschaltung 134 auf der Leiterplatte 132 gekoppelt sein (siehe beispielsweise Schaltung 28 und/oder Schaltung 44 in 2). Der Pfad 108 kann als ein Teil von Antenne 40F dienen, wie in Verbindung mit 3 beschrieben, und kann zudem Daten- und Steuersignale zwischen der Systemblockschaltung 134 und anderen Schaltungen auf der Leiterplatte 132 und dem Stapel an Komponenten unter der Anzeigenabdeckungsschicht 120 (z. B. berührungsempfindliche Sensorschicht 122, Anzeigenschicht 124 und Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126) und der Nahfeldkommunikationsschaltung 128 übertragen.
Leitfähige Strukturen, wie beispielsweise die Metallschraube 160, können verwendet werden, um Signalspuren in der Leiterplatte 132 mit der Masse zu koppeln (z. B., so dass der Pfad 108 mit dem Gehäuse 12 gekoppelt werden kann). Komponenten, wie beispielsweise der Wechselrichter 156 (z. B. ein elektromagnetischer Aktuator, den die Steuerschaltung 28 steuern kann, um einem Benutzer Warnungen zu senden) und die Batterie 158 (z. B. eine Batterie, die unter Verwendung des drahtlosen Stromempfängers 48 und der Spule 50 drahtlos aufgeladen wird), können zwischen der Rückfläche der Vorrichtung 12 (als Gehäuse 12 in der veranschaulichenden Anordnung von 4 dargestellt) und Komponenten angeordnet sein, wie beispielsweise die Komponenten 122, 124 und 126.
Eine perspektivische Rückansicht von veranschaulichenden elektrischen Komponenten, die unter der Anzeigenabdeckungsschicht 120 gestapelt sein und das Antennenresonanzelement 104 von Antenne 40F ausbilden können, ist in 5 veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht, kann der Komponentenstapel 168 eine berührungsempfindliche Sensorschicht 122, eine Anzeigenschicht 124 und eine Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126 umfassen. Die Schicht 122, die Schicht 124 und die Schicht 126 sind nebeneinander gestapelt und sind deshalb kapazitiv miteinander gekoppelt. Dadurch können die Schichten 122, 124 und 126 gemeinsam als ein Antennenresonanzelement bei Hochfrequenzen fungieren (z. B. bei Zellulartelefonfrequenzen). Die Schicht 122, die Schicht 124 und die Schicht 126 können mit anderen Komponenten in der Vorrichtung 10 verbunden sein, wobei Verbinder 162 zum Einsatz kommen. Die Verbinder 162 können an der Unterseite von Schicht 126, am Ende 122T von Schicht 122, am Ende 124T von Schicht 124 und/oder an anderen geeigneten Strukturen montiert sein. Die Nahfeldkommunikationsschaltung 128 und zusätzliche Schaltungen, wie beispielsweise die Schaltung zum Verarbeiten des berührungsempfindlichen Sensors 164 und die Anzeigentreiberschaltung 166, können an der Unterseite der Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126 montiert sein (beispielsweise). Andere Arten von Komponenten können, sofern gewünscht, im Stapel 168 montiert sein. Beispielsweise kann eine Kraftsensorschicht im Stapel 168 enthalten sein. Beispielsweise können außerdem die Funktionen von zwei oder mehreren dieser Schichten konsolidiert werden. Beispielsweise können kapazitive berührungsempfindliche Sensorelektroden für einen kapazitiven berührungsempfindlichen Sensor aus Metallleiterbahnen an der organischen lichtemittierenden Diodenanzeigenschicht 124 bestehen und eine separate berührungsempfindliche Sensorschicht 122 kann weggelassen werden. Die Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126 kann zudem weggelassen werden (z. B. in einer Konfiguration für die Vorrichtung 10 ohne Nahfeldkommunikationsschaltungen und/oder in einer Konfiguration für die Vorrichtung 10, in der sich die Nahfeldkommunikationsantenne in einem anderen Teil des Gehäuses 12 befindet). Die Konfiguration des elektrischen Komponentenstapels 168 in 5 ist veranschaulichend.
6 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Teils der Nahfeldkommunikationsantennenschicht 126 und der damit verbundenen Nahfeldkommunikationsschaltung 128. Wie in 6 veranschaulicht, kann die Nahfeldkommunikationsschaltung 128 Schaltungen umfassen, wie beispielsweise die Schaltung 170 (siehe beispielsweise die Nahfeldkommunikations-Sender-Empfänger-Schaltung 46 in 2), die mit Nahfeldkommunikationsantennenschleifen gekoppelt sind, wie beispielsweise die Spuren 140. Es kann eine beliebige geeignete Anzahl an schleifenförmigen Spuren 140 in der Nahfeldkommunikationsantenne der Vorrichtung 10 geben (z. B. 2–40 Schleifen, mehr als 5 Schleifen, weniger als 30 Schleifen usw.). Die Signalpfade 172 (z. B. metallische Spuren in den Schichten 126 und 150) können beim Koppeln der Schaltung 170 mit den Spuren 140 und beim Ausbilden einer Masse für die Abschirmdose 154 verwendet werden. Die Schaltung 170 und zusätzliche Schaltungen, wie beispielsweise die Schaltung 174, können von der Abschirmdose 154 umhaust sein. Die flexible Leiterplatte 108 kann unter Verwendung von Verbinder 108C mit der Leiterplatte 132 gekoppelt sein.
Die Abschirmdose 154 kann aus einem Metall bestehen und eine Öse, eine Klammer oder einen anderen vorstehenden Teil aufweisen, wie beispielsweise den Teil 154C, der als Antennenanschlussklemme 104 dient. Der Teil 154C der Dose 154 kann zwischen flexiblen Pressfingern aufgenommen werden, wie beispielsweise die metallischen Zinken 176P in Klammer 176. Die Klammer 176 kann mit einem positiven Signalpfad auf einer flexiblen Leiterplattenübertragungsleitung oder einem anderen geeigneten Signalpfad gekoppelt sein, der mit der Sender-Empfänger-Schaltung 90 gekoppelt ist, so dass die Antennensignale über die Klammer 176 an die Abschirmdose 154 geliefert werden können.
Eine perspektivische Rückansicht der Abschirmdose 154 in einer veranschaulichenden Konfiguration, in der Teil 154C aus einem Metallstreifen besteht (z. B. ein Teil der Dose 154 und/oder ein zusätzlicher Metallstreifen, der mit der Abschirmdose 154 verbunden ist). Der Teil 154C kann eine Beschichtung aufweisen, wie beispielsweise die Beschichtung 178 (z. B. Gold, Nickel oder andere Metalle), um einen guten ohmschen Kontakt zwischen dem Teil 154C und den Zinken 176P der Klammer 176 zu ermöglichen, wenn die beschichtete Oberfläche von Teil 154C zwischen den Zinken 176P aufgenommen wird.
Eine perspektivische Ansicht der Klammer 176 in einer veranschaulichenden Konfiguration, in der die Klammer 176 unter Verwendung von Befestigungselementen befestigt ist, wie beispielsweise Schrauben 180, ist in 8 veranschaulicht. Die Klammer 176 kann an einer Kunststoffstütze am Gehäuse 12 oder an anderen geeigneten Stützstrukturen montiert sein. Metallleiterbahnen in einer flexiblen Leiterplatte, wie beispielsweise die flexible Leiterplatte 182, können positive Antenneneinspeisesignale an die Klammer 176 leiten. Sofern gewünscht, können Leistungsanpassungsschaltungen und andere Schaltungen an der Leiterplatte 182 montiert sein.
Die Antenne 40F kann wirksam durch die Vorderfläche der Vorrichtung 10 funktionieren und kann dementsprechend manchmal dahingehend bezeichnet werden, dass sie eine vorderseitige Antenne für die Vorrichtung 10 ausbildet. Sofern gewünscht, kann ein peripheres leitfähiges Element verwendet werden, um eine Antenne für die Vorrichtung 10 auszubilden, und/oder kann eine rückseitige Antenne verwendet werden, um eine Antenne für die Vorrichtung 10 auszubilden.
Betrachten wir beispielsweise die Seitenansicht der Rückfläche der Vorrichtung 10 in 9. Bei einer Konfiguration des in 9 veranschaulichten Typs kann die hintere Gehäusewand 12R aus einem Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff, Glas oder ein anderes Dielektrikum, bestehen und eine kreisrunde Form oder eine andere Form aufweisen, durch die die hintere Wand 12R in anderen Teilen des Gehäuses 12 aufgenommen werden kann (z. B. metallische Gehäuseteile, wie beispielsweise metallische Seitenwände usw.). Die Spule 50 kann aus Schleifen aus leitfähigem Draht, Schleifen aus Metallleiterbahnen auf einer Leiterplatte oder anderen Schleifen aus leitfähigen Signalpfaden bestehen. Die hintere Gehäusewand 12R kann eine gekrümmte Außenfläche aufweisen, die am Körper eines Benutzers anliegt (z. B. Handgelenk 180), wenn die Vorrichtung 10 durch einen Benutzer getragen wird. Sofern gewünscht, kann die hintere Wand 12R eine Öffnung mit einem oder mehreren transparenten Fenstern aufweisen, wie beispielsweise Fenster 184. Die lichtbasierten Komponenten 182 können mit den Fenstern ausgerichtet montiert sein, wie beispielsweise Fenster 184. Die Komponenten 182 können lichtemittierende Dioden (z. B. infrarotes Licht emittierende Dioden, sichtbares Licht emittierende Dioden usw.) und Lichtdetektoren umfassen (z. B. Detektoren zum Erkennen von Licht, das durch die lichtemittierenden Dioden ausgesendet wurde, nachdem das Licht vom Handgelenk 180 reflektiert wurde). Konfigurationen wie diese können die Verwendung lichtbasierter Komponenten 182 ermöglichen, um die physiologischen Parameter eines Benutzers zu überwachen (Herzfrequenz, Sauerstoffgehalt im Blut usw.).
Die Signalpfade in der Spule 50 und/oder in anderen Metallstrukturen in direkter Nachbarschaft zur hinteren Wand 12R, wie beispielsweise die Metallleiterbahnen an einem Kunststoffträger, der mit den Komponenten 182 oder anderen Strukturen in der Vorrichtung 10 assoziiert ist, können verwendet werden, um eine rückseitige Antenne für die Vorrichtung 10 auszubilden (Antenne 40R). Im Betrieb kann die Antenne 40R Hochfrequenzsignale übertragen und/oder empfangen, die elektrische Felder aufweisen, die normal zu den Oberflächen der Rückfläche 12R und des Handgelenks 180 orientiert sind. Diese Signale können manchmal als Kriechwellen bezeichnet werden und ermöglichen es der Antenne 40R unter Umständen, selbst in Gegenwart des Handgelenks 180 wirksam zu arbeiten.
10 ist ein Schaltplan einer veranschaulichenden Schaltung, die in der Vorrichtung 10 verwendet werden kann, damit die Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung 90 die Spule 48 als rückseitige Antenne 40R verwendet, und zwar bei Hochfrequenzen (z. B. Zellulartelefonfrequenzen). Beim Empfangen von drahtlosem Strom kann die Spule 50 drahtlos übertragene Wechselstromsignale empfangen, die von einem drahtlosen Stromadapter oder einer anderen Vorrichtung zur drahtlosen Stromübertragung übertragen wurden. Der drahtlose Stromempfänger 48 kann eine Gleichrichterschaltung aufweisen, die die empfangenen drahtlosen Wechselstromsignale gleichrichtet, um einen Gleichstrom für die Vorrichtung 10 zu erzeugen. Die Anpassungsschaltung 190 kann verwendet werden, um die Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung 90 mit der Spule 50 zu koppeln. Die Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung 90 kann bei Frequenzen zwischen 700 MHz und 960 MHz (z. B. ein niedriges Zellulartelefonkommunikationsband) oder bei anderen geeigneten Frequenzen arbeiten (z. B. Frequenzen über 700 MHz usw.). Bei diesen Frequenzen bilden die Koppelkondensatoren 192 Kurschlüsse, so dass übertragene Hochfrequenzsignale auf den leitfähigen Werkstoff in der Spule 50 aufgebracht werden können, und so, dass Hochfrequenzsignale, die durch die Spule 50 empfangen werden, an den Hochfrequenz-Sender-Empfänger 90 übertragen werden können. bei Frequenzen über 700 MHz können die leitfähigen Pfade in der Spule 50 eine Antenne ausbilden, wie beispielsweise eine Patch- oder Monopolantenne (z. B. fungiert die Spule 50 bei diesen Frequenzen nicht als eine Induktionsspule). Bei den niedrigeren Frequenzen, die mit dem drahtlosen Stromempfang assoziiert sind (z. B. bei Frequenzen im Bereich von 1 kHz–100 MHz oder anderen geeigneten Frequenzen), bilden die Kondensatoren 192 offene Schaltkreise und ermöglichen das Empfangen drahtloser Stromsignale, die einen Stromfluss um die Schleifen der Spule 50 hervorrufen.
11 ist eine perspektivische Ansicht von veranschaulichenden Strukturen, die verwendet werden können, um Signale zur Spule 50 und von der Spule 50 zu leiten. In dem Beispiel aus 11 wurde die Spule 50 unter Verwendung einer ringförmigen flexiblen Leiterplatte mit Schleifen aus Metallleiterbahnen umgesetzt. Ein Signalpfad, wie beispielsweise das flexible Leiterplattenkabel 194 (manchmal auch als eine „Spulenanschlussleitung” bezeichnet) kann verwendet werden, um die Leiterplatte 202 mit der Spule 50 zu koppeln. Die Schaltung 200 an der Leiterplatte 202 kann einen drahtlosen Stromempfänger 48 und eine drahtlose Sender-Empfänger-Schaltung 90 umfassen. Wenn der Sender-Empfänger 90 die Spule 50 als eine Zellulartelefonantenne in einem niedrigen Band verwendet, kann die Spule 50 unter Verwendung einer Antenneneinspeisung gespeist werden, die eine positive Antennenanschlussklemme, wie beispielsweise Einspeiseklemme 196, und eine Einspeiseantennenanschlussklemme umfasst, wie beispielsweise die Antennenerdungsklemme 198. Die Antennenerdungsklemme 198 kann an eine Antennenerdung gekoppelt sein, wie beispielsweise ein metallischer Teil des Gehäuses 12 (beispielsweise). Wenn die Spule 50 drahtlosen Strom empfängt, können die Signale von der Spule 50 über Metallleiterbahnen in der flexiblen Leiterplatte 194 an den drahtlosen Stromempfänger 48 in der Schaltung 200 geleitet werden.
Sofern gewünscht, kann ein Antennensignalpfad, wie beispielsweise eine flexible Leiterplatte mit einer Übertragungsleitung (siehe beispielsweise die Leiterplatte 194), verwendet werden, um die Sender-Empfänger-Schaltung 90 an Metallleiterbahnen auf einer Kunststoffstützstruktur oder einer anderen dielektrischen Struktur in direkter Nachbarschaft zum hinteren Gehäuse 12R zu koppeln. Bei dieser Art der Konfiguration können die Metallleiterbahnen auf der Kunststoffstützstruktur als ein Antennenresonanzelement für die rückseitige Antenne 40R dienen. Bei einer veranschaulichenden Konfiguration, die in 12 veranschaulicht ist, können lichtbasierte Komponenten 182, wie beispielsweise die lichtemittierenden Dioden 182E und die Lichtdetektoren 182D, in einem Kanal oder einer anderen Stützstruktur montiert sein, wie beispielsweise das Stützelement 206 in 12. Das Element 206 kann aus einem dielektrischen Werkstoff bestehen, wie beispielsweise undurchsichtiger Kunststoff. Die Teile des Stützelementes 206, die zwischen den lichtemittierenden Dioden 182E und den Lichtdetektoren 182D angeordnet sind, können dabei behilflich sein, internes Streulicht, das von den lichtemittierenden Dioden 182E ausgesendet wurde, daran zu hindern, die Lichtdetektoren 182D zu erreichen. Das Element 206 kann in direkter Nachbarschaft zur hinteren Gehäusestruktur 12R montiert sein (9), so dass lichtbasierte Komponenten 184 mit jeweiligen durchsichtigen Fenstern ausgerichtet sind, wie beispielsweise das Fenster 184 (9).
Die Metallleiterbahnen 204 auf der Oberfläche des Kunststoffelementes 206 können verwendet werden, um ein Antennenresonanzelement für die Antenne 40R auszubilden (z. B. ein Monopolantennenresonanzelement, ein invertiertes F-Antennenresonanzelement, ein Patchantennenresonanzelement usw.). Die Metallleiterbahnen 204 können auf der unteren Oberfläche des Elementes 206 in direkter Nachbarschaft zur Gehäusewandstruktur 12R oder an anderen Teilen des Elementes 206 ausgebildet sein. Lücken können in Teilen von Schicht 204 ausgebildet sein (z. B. in Teilen von Schicht 204 in direkter Nachbarschaft zur Lücke zwischen den lichtemittierenden Dioden 182E), um unerwünschte Stromschleifen zu verringern, die den Wirkungsgrad herabsetzen könnten (z. B. wenn die Schicht 204 als ein Monopolantennenresonanzelement fungiert). Bei Konfigurationen, in denen die rückseitige Antenne 40R aus Metallleiterbahnen 204 am Stützelement 20 besteht, kann die Spule 50 ausschließlich zum Empfangen drahtloser Stromsignale verwendet werden. Bei Konfigurationen, in denen die Spuren 204 weggelassen wurden, kann die Spule 50 verwendet werden, um drahtlose Stromsignale zu empfangen und die Antenne 40R entsprechend der Beschreibung im Zusammenhang mit 10 auszubilden.
Zusätzlich zur vorderseitigen Antenne 40F und zur Rückflächenantenne 40R kann die Vorrichtung 10 eine oder mehrere periphere Antennen aufweisen, wie beispielsweise die periphere Antenne 40P aus 13. Die periphere Antenne 40P kann ein peripheres Antennenresonanzelement aufweisen, wie beispielsweise das periphere Antennenresonanzelement 220. Das Antennenresonanzelement 220 kann entlang einer, zwei oder mehr als zwei Kanten von Vorrichtung 10 verlaufen. Bei dem Antennenresonanzelement 220 kann es sich um ein Monopolresonanzelement oder, sofern gewünscht, um ein invertiertes F-Antennenresonanzelement mit einem Rückpfad handeln, wie beispielsweise Pfad 226, der einen Kurzschluss zwischen dem Element 220 und der Masse parallel mit einer Antenneneinspeisung herstellt, die aus einer positiven Antennenanschlussklemme 222 und einer Antennenerdungsklemme 224 besteht. Sofern gewünscht, kann das Element 220 erweitert und/oder können zusätzliche Resonanzelemente entlang der Peripherie von Gehäuse 12 ausgebildet werden, wie durch das veranschaulichende zusätzliche Resonanzelement aus einem leitfähigen Werkstoff 228 veranschaulicht. Sofern gewünscht, können eine oder mehrere Schaltungen, wie beispielsweise die Schaltung 230, zwischen Antennenresonanzelementstrukturen und der Masse gekoppelt sein (z. B. einstellbare Schaltungen, Kondensatoren, Induktionsspulen und/oder andere Antennenschaltungen).
Eine veranschaulichende Konfiguration des Antennenresonanzelementes 220 der Antenne 40P ist in 14 veranschaulicht. Wie in 14 veranschaulicht, kann das Resonanzelement 220 aus einem leitfähigen Element bestehen, wie beispielsweise ein Blechelement (Metallblechstreifen), das in den geformten Kunststoffantennenträger 232 eingebettet ist. Der Träger 232 kann in einer peripheren Nut in der Unterseite der Anzeigenabdeckungsschicht 120 (4) aufgenommen werden oder in anderen peripheren Teilen der Vorrichtung 10 montiert sein. Teile des Elementes 220 können die Klemmen A und B ausbilden. Die Klemme A kann sich an der Seite 244 des Elementes 220 befinden und Klemme B kann in einem Abstand D entlang der Länge des Elementes 220 von der Seite 244 des Elementes 220 angeordnet sein. Die flexible Leiterplatte 236 kann eine Übertragungsleitung aufweisen, wie beispielsweise die Übertragungsleitung 238, mit einem positiven Signalleiter, der mit der positiven Antennenanschlussklemme 222 gekoppelt ist, und einem Erdungssignalleiter, der mit der Antennenerdungsklemme 224 gekoppelt ist. Die Einspeiseklemme 224 kann unter Verwendung eines metallischen Befestigungselementes, wie beispielsweise die Schraube 240, die in das Gehäuse 12 oder eine andere elektrische Verbindung geschraubt ist, geerdet sein (z. B. mit dem Metallgehäuse 12 oder einer anderen geeigneten Erdungsstruktur in der Vorrichtung 10). Ein Schaltkreis 242 kann verwendet werden, um die Klemmen A und B selektiv mit verschiedenen Teilen der flexiblen Leiterplatte 236 zu koppeln und es dadurch der Antenne 40P zu erlauben, auf verschiedene Betriebsarten eingestellt zu werden (z. B. zum Einstellen der Antenne usw.).
15 ist ein schematisches Diagramm, das veranschaulicht, wie der Schaltkreis 242 einstellbare Komponenten enthalten kann, wie beispielsweise den einstellbaren Phasenschieber 244. Sofern gewünscht, kann die Schaltung 242 andere einstellbare Komponenten aufweisen (z. B. einstellbare Induktionsspulen, einstellbare Kondensatoren usw.). Der Schaltkreis 242 kann durch Steuersignale konfiguriert werden, die an Eingang 246 von der Steuerschaltung 28 empfangen werden. Die Sender-Empfänger-Schaltung 90 (z. B. Sender-Empfänger-Schaltung 36 aus 2 und/oder andere Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltungen, die Antennensignale unter Verwendung der peripheren Antenne 40P übertragen und/oder empfangen) kann die Klemmen X und Y aufweisen, die mit der Schaltung 242 gekoppelt sind. Die Erdungsklemme C (siehe beispielsweise die Schraube 240 aus 14, die mit Metallteilen des Gehäuses 12 gekoppelt werden kann, die als Antennenerdung dienen) kann ebenfalls mit der Schaltung 242 gekoppelt sein.
16 ist eine Tabelle, die veranschaulichende Betriebsarten für die Antenne 40P zeigt. Die Antenne 40P kann so konfiguriert sein, dass sie in verschiedenen Betriebsarten, wie beispielsweise die Betriebsarten M1, M2 und M3 aus 16, und/oder zusätzlichen Betriebsarten arbeitet. Das Beispiel aus 16 ist lediglich veranschaulichend.
In der Betriebsart M1 des veranschaulichenden Beispiels aus 16 kann Klemme X mit Klemme A gekoppelt sein und kann Klemme Y mit Klemme B gekoppelt sein. In dieser Betriebsart kann die Antenne 40P als eine invertierte F-Antenne arbeiten.
In der Betriebsart M2 kann der Schaltkreis 242 so konfiguriert sein, dass er die Klemme Y mit der Klemme A koppelt und die Klemme X mit der Klemme B koppelt. Die Antenne 40P in der Betriebsart M2 kann eine invertierte F-Antenne sein. Der Standort des Rückpfades der Antenne 40P kann zwischen den Betriebsarten M1 und M2 umgekehrt werden.
In der Betriebsart M3 kann der Schaltkreis 242 so konfiguriert sein, dass er die Klemme B mit einem offenen Schaltkreis koppelt, die Klemme X mit der Klemme C (Masse) koppelt und die Klemme Y mit der Klemme A koppelt. In dieser Betriebsart, die manchmal als Gehäuseerdungsmodus bezeichnet werden kann, kann die Antenne 40P als eine Monopolantenne arbeiten (beispielsweise).
Die drahtlose Schaltung 34 kann die Antennen 40F, 40R, 40P, die Spule 50 und die Nahfeldkommunikationsantenne 126 verwenden. Die Nahfeldkommunikations-Sender-Empfänger-Schaltung 46 kann die Antenne 126 verwenden, um Nahfeldkommunikationssignale zu übertragen und zu empfangen (z. B. bei 13,56 MHz oder einer anderen geeigneten Frequenz). Die Spule 50 kann durch den drahtlosen Stromempfänger 48 verwendet werden, um drahtlosen Strom zu empfangen (z. B. bei Frequenzen von weniger als 100 MHz, weniger als 10 MHz, weniger als 1 MHz, mehr als 1 kHz oder anderen geeigneten Frequenzen). Hochfrequenzsignale über 700 MHz, wie beispielsweise Signale bei 2,4 GHz und/oder 5 GHz für IEEE 802.11-Verbindungen, Bluetooth^® und/oder andere WLAN-Verbindungen, können durch die periphere Antenne 40P verarbeitet werden (beispielsweise). Zellulartelefonsignale auf einem niedrigen Band (z. B. Zellulartelefonverbindungen bei Frequenzen zwischen 700 MHz und 960 MHz) können durch die Antenne 40R verarbeitet werden. Zellulartelefonsignale und GPS-Signals in einem mittleren Band, einem hohen Band und anderen Bändern, die über 960 MHz liegen, wie beispielsweise Zellulartelefon- und GPS-Signale bei 960–2700 MHz, können durch die Antenne 40F verarbeitet werden. Sofern gewünscht, kann die Antenne 40P weggelassen werden und kann die Antenne 40F verwendet werden, um Hochfrequenzsignale bei 2,4 GHz und/oder 5 GHz für IEEE-802.11-Verbindungen, Bluetooth^® und/oder andere WLAN-Verbindungen zu verarbeiten. Die Antenne 40F und/oder andere Antennen in der Vorrichtung 10 können zudem verwendet werden, um Signale in einem niedrigen Band zu verarbeiten (z. B. Signale zwischen 700 und 960 MHz), sofern gewünscht.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückflächen vorgesehen, die ein Gehäuse mit einer metallischen Gehäusewand, die mindestens einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bildet, eine Spule, eine drahtlose Leistungsempfängerschaltung, die die Spule verwendet, um drahtlose Stromsignale durch die Rückfläche zu empfangen, und eine Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung aufweist, die mit der Spule gekoppelt ist, die so konfiguriert ist, dass sie Signale unter Verwendung der Spule als ein Antennenresonanzelement für die Antenne überträgt und empfängt.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung eine Zellulartelefon-Sender-Empfänger-Schaltung, die so konfiguriert ist, dass sie Zellulartelefonsignale unter Verwendung der Antenne überträgt und empfängt.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung eine flexible Leiterplatte, die zwischen der Zellulartelefon-Sender-Empfänger-Schaltung und der Spule gekoppelt ist.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung mindestens einen Kondensator, der zwischen der Zellulartelefon-Sender-Empfänger-Schaltung und der Spule gekoppelt ist, durch die die Zellulartelefonsignale laufen.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung ein invertiertes F-Antennenresonanzelement, das entlang mindestens einer Kante des Gehäuses verläuft. Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung eine WLAN-Sender-Empfänger-Schaltung, die so konfiguriert ist, dass sie WLAN-Signale unter Verwendung des invertierten F-Antennenresonanzelementes überträgt und empfängt.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung einen Schaltkreis, der zwischen der WLAN-Sender-Empfänger-Schaltung und dem invertierten F-Antennenresonanzelement gekoppelt ist.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung eine Anzeige an der Vorderfläche.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform bildet die Anzeige einen Teil eines Antennenresonanzelementes für eine zusätzliche Antenne.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform ist die Zellulartelefon-Sender-Empfänger-Schaltung so konfiguriert, dass sie Signale zwischen 700 MHz und 960 MHz unter Verwendung der Spule als das Antennenresonanzelement für die Antenne überträgt und empfängt, und so konfiguriert, dass sie Signale über 960 MHz unter Verwendung der zusätzlichen Antenne überträgt und empfängt.
Entsprechend einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückflächen vorgesehen, die ein Gehäuse mit einer metallischen Gehäusewand, die mindestens einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bildet, eine Kunststoffstützstruktur, lichtbasierte Komponenten in der Kunststoffstützstruktur, eine Metallleiterbahn auf der Kunststoffstützstruktur, die ein Antennenresonanzelement für die Antenne bildet, und eine Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung aufweist, die mit dem Antennenresonanzelement und der Antennenerdung gekoppelt und so konfiguriert ist, dass sie Signale über die Rückfläche unter Verwendung der Antenne überträgt und empfängt.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die Hochfrequenz-Sender-Empfänger-Schaltung eine Zellulartelefon-Sender-Empfänger-Schaltung, die so konfiguriert ist, dass sie Zellulartelefonsignale unter Verwendung der Antenne überträgt und empfängt.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung eine Anzeige an der Vorderfläche, wobei die Anzeige einen Teil eines Antennenresonanzelementes für eine zusätzliche Antenne bildet.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform ist die Zellulartelefon-Sender-Empfänger-Schaltung so konfiguriert, dass sie Signale zwischen 700 MHz und 960 MHz unter Verwendung der Antenne überträgt und empfängt, und so konfiguriert, dass sie Signale über 960 MHz unter Verwendung der zusätzlichen Antenne überträgt und empfängt.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung ein peripheres Antennenresonanzelement, das entlang mindestens einer peripheren Kante des Gehäuses verläuft.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung eine WLAN-Sender-Empfänger-Schaltung, die so konfiguriert ist, dass sie WLAN-Signale unter Verwendung des peripheren Antennenresonanzelementes überträgt und empfängt.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung eine Spule und eine drahtlose Leistungsempfängerschaltung, die die Spule verwendet, um drahtlose Stromdaten über die Rückfläche zu empfangen.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfassen die lichtbasierten Komponenten mindestens eine lichtemittierende Diode und mindestens einen Lichtdetektor.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung ein Band, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
Entsprechend einer Ausführungsform ist eine elektronische Vorrichtung mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückflächen und einer peripheren Kante vorgesehen, die eine vorderseitige Antenne, die mindestens eine elektrische Komponentenschicht umfasst, die ein Antennenresonanzelement an der Vorderfläche ausbildet, eine Spule, die drahtlose Stromsignale über die Rückfläche empfängt, eine Nahfeldkommunikationsantenne, eine rückseitige Antenne an der Rückfläche, ein peripheres Antennenresonanzelement, das entlang der peripheren Kante verläuft, einen Zellulartelefon-Sender-Empfänger, der so konfiguriert ist, dass er unter Verwendung der vorderseitigen Antenne Zellulartelefonsignale über die Vorderfläche überträgt und empfängt, und so konfiguriert ist, dass er unter Verwendung der Rückflächenantenne Zellulartelefonsignale über die Rückfläche überträgt und empfängt, ein WLAN-Sender-Empfänger, der mit dem peripheren Antennenresonanzelement gekoppelt ist, eine Nahfeldkommunikations-Sender-Empfänger-Schaltung, die mit der Nahfeldkommunikationsantenne gekoppelt ist, und einen drahtlosen Stromempfänger umfasst, der mit der Spule gekoppelt ist.
Die vorstehenden Ausführungen haben lediglich einen veranschaulichenden Charakter und verschiedene Modifikationen können an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die vorstehenden Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt sein.
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-Protokolle [0034]
IEEE 802.11 [0037]
IEEE 802.11-Verbindungen [0066]
IEEE-802.11-Verbindungen [0066]

Claims

Elektronische Vorrichtung mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückflächen, umfassend: ein Gehäuse mit einer metallischen Gehäusewand, die mindestens einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bildet; eine Spule; drahtlose Leistungsempfängerschaltungen, die die Spule verwendet, um drahtlose Leistungssignale über die Rückfläche zu empfangen; und Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen, die mit der Spule gekoppelt sind und konfiguriert sind, um Signale unter Verwendung der Spule als ein Antennenresonanzelement für die Antenne zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen Zellulartelefonsendeempfängerschaltungen umfassen, die konfiguriert sind, um Zellulartelefonsignale unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner eine flexible gedruckte Schaltung umfassend, die zwischen den Zellulartelefonsendeempfängerschaltungen und der Spule gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner mindestens einen Kondensator umfassend, der zwischen den Zellulartelefonsendeempfängerschaltungen und der Spule gekoppelt ist, durch die die Zellulartelefonsignale laufen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner ein invertiertes F-Antennenresonanzelement umfassend, das entlang mindestens einer Kante des Gehäuses verläuft.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner lokale Drahtlosnetzwerksendeempfängerschaltungen umfassend, die konfiguriert sind, um lokale Drahtlosnetzwerksignale unter Verwendung des invertierten F-Antennenresonanzelementes zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend Umschaltschaltungen, die zwischen der lokalen Drahtlosnetzwerksendeempfängerschaltung und dem invertierten F-Antennenresonanzelement gekoppelt ist, und eine Anzeige an der Vorderfläche.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Anzeige einen Teil eines Antennenresonanzelementes für eine zusätzliche Antenne bildet, wobei die Zellulartelefonsendeempfängerschaltungen konfiguriert sind, um Signale zwischen 700 MHz und 960 MHz unter Verwendung der Spule als das Antennenresonanzelement für die Antenne zu senden und zu empfangen, und konfiguriert sind, um Signale über 960 MHz unter Verwendung der zusätzlichen Antenne zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückflächen, umfassend: ein Gehäuse mit einer metallischen Gehäusewand, die mindestens einen Teil einer Antennenerdung für die Antenne bildet; eine Kunststoffstützstruktur; lichtbasierte Komponenten in der Kunststoffstützstruktur; eine Metallleiterbahn auf der Kunststoffstützstruktur, die ein Antennenresonanzelement für die Antenne bildet; und Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen, die mit dem Antennenresonanzelement und der Antennenerdung gekoppelt sind und konfiguriert sind, um Signale über die Rückfläche unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen Zellulartelefonsendeempfängerschaltungen umfassen, die konfiguriert sind, um sie Zellulartelefonsignale unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner eine Anzeige an der Vorderfläche umfassend, wobei die Anzeige einen Teil eines Antennenresonanzelementes für eine zusätzliche Antenne bildet.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Zellulartelefonsendeempfängerschaltungen konfiguriert sind, um Signale zwischen 700 MHz und 960 MHz unter Verwendung der Antenne zu senden und zu empfangen, und konfiguriert sind, um Signale über 960 MHz unter Verwendung der zusätzlichen Antenne zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner ein peripheres Antennenresonanzelement umfassend, das entlang mindestens einer peripheren Kante des Gehäuses verläuft.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, ferner lokale Drahtlosnetzwerksendeempfängerschaltungen umfassend, die konfiguriert sind, um lokale Drahtlosnetzwerksignale unter Verwendung des peripheren Antennenresonanzelementes zu senden und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückflächen und einer peripheren Kante, umfassend: eine vorderseitige Antenne, die mindestens eine elektrische Komponentenschicht umfasst, die ein Antennenresonanzelement an der Vorderfläche bildet, eine Spule, die drahtlose Leistungssignale durch die Rückfläche empfängt; eine Nahfeldkommunikationsantenne; eine Rückflächenantenne auf der Rückfläche; ein peripheres Antennenresonanzelement, das entlang der peripheren Kante verläuft; ein Zellulartelefonsendeempfänger, der konfiguriert ist, um Zellulartelefonsignale über die Vorderfläche unter Verwendung der Vorderflächenantenne zu senden und zu empfangen, und konfiguriert ist, um Zellulartelefonsignale über die Rückfläche unter Verwendung der Rückflächenantenne zu senden und zu empfangen; ein lokaler Drahtlosnetzwerksendeempfänger, der mit dem peripheren Antennenresonanzelement gekoppelt ist; Nahfeldkommunikationssenderempfängerschaltungen, die mit der Nahfeldkommunikationsantenne gekoppelt sind; und einen drahtlosen Leistungsempfänger, der mit der Spule gekoppelt ist.