DE202017004887U1

DE202017004887U1 - Elektronische Vorrichtung mit Millimeterwellenantennenanordnungen

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Publication number: DE202017004887U1
Application number: DE202017004887.6U
Authority: DE
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2018-01-16
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: US10205224B2; JP3213873U; US10998616B2; US20190173160A1; US20180090816A1; CN207303337U

Abstract

Elektronische Vorrichtung, die gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten aufweist, umfassend: ein Gehäuse, welches eine hintere Gehäusewand aufweist, die die Rückseite abdeckt; eine Anzeige in dem Gehäuse, die die Vorderseite abdeckt; eine Metallmittelplatte, die zwischen die Anzeige und die hintere Gehäusewand zwischengestellt ist und die eine Öffnung aufweist; und eine Millimeterwellenantennenanordnung, die ein Substrat und eine Anordnung von Millimeterwellenantennen auf dem Substrat aufweist, wobei zumindest ein Teil des Substrats in die Öffnung hin zu der hinteren Gehäusewand hineinragt.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 15/275,183, eingereicht am 23. September 2016, welche hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
Hintergrund
Dies bezieht sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen und insbesondere auf elektronische Vorrichtungen mit drahtlosen Kommunikationsschaltungen.
Elektronische Vorrichtungen beinhalten oft drahtlose Kommunikationsschaltungen. Zum Beispiel enthalten zellulare Telefone, Computer und andere Vorrichtungen oft Antennen und drahtlose Sendeempfänger zum Unterstützen von drahtlosen Kommunikationen.
Es kann wünschenswert sein, drahtlose Kommunikationen in Millimeterwellenkommunikationsbändern zu unterstützen. Millimeterwellenkommunikationen, welche manchmal als Extremhochfrequenz-(Extremely High Frequency, EHF)-Kommunikationen bezeichnet werden, beinhalten Kommunikationen bei Frequenzen von ungefähr 10 bis 400 GHz. Ein Betrieb bei diesen Frequenzen kann hohe Bandbreiten unterstützen, kann jedoch erhebliche Herausforderungen hervorbringen. Beispielsweise kann es schwierig sein, Millimeterwellenkommunikationsschaltungen in elektronische Vorrichtungen einzubringen, die andere Arten von Kommunikationsschaltungen beinhalten und die Metallgehäusestrukturen beinhalten.
Zusammenfassung
Eine elektronische Vorrichtung kann mit drahtlosen Schaltungen bereitgestellt sein. Die drahtlosen Schaltungen können eine oder mehrere Antennen beinhalten. Die Antennen können Millimeterwellenantennenanordnungen beinhalten, die aus Anordnungen von Millimeterwellenantennen auf Millimeterwellenantennenanordungssubstraten gebildet sind. Die Antennen können auch Antennen für lokale drahtlose Netzwerke, Satellitennavigationssystemantennen, Zellulartelefonantennen oder andere Antennen beinhalten.
Schaltungen, wie beispielsweise Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen, können auf dem Substrat einer Millimeterwellenantennenanordung montiert sein. Die Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen können mit drahtlosen Kommunikationsschaltungen gekoppelt sein, wie beispielsweise einer Basisbandprozessorschaltung unter Verwendung eines Zwischenfrequenzsignalpfades. Die elektronische Vorrichtung kann entgegengesetzte Vorder- und Rückseiten aufweisen. Eine Anzeige kann die Vorderseite abdecken. Eine hintere Gehäusewand kann die Rückseite abdecken. Eine Metallmittelplatte kann zwischen die Anzeige und die hintere Gehäusewand zwischengestellt sein. Die hintere Gehäusewand kann aus einem Dielektrikum gebildet sein, wie beispielsweise Glas (z. B. eine Schicht aus Glas), Kunststoff, usw. Millimeterwellenantennenanordungen können Antennensignale durch die hintere Gehäusewand übermitteln und empfangen.
Eine Millimeterwellenantennenanordung kann zwischen die Mittelplatte und die hintere Gehäusewand zwischengestellt sein, kann auf einer gedruckten Leiterplatte montiert sein, die zwischen die Mittelplatte und die Anzeige zwischengestellt ist, so dass das Substrat der Millimeterwellenantennenanordnung in eine Öffnung in der Mittelplatte hineinragt, und/oder kann zwischen der Mittelplatte und der Anzeige so gelegen sein, dass Millimeterwellenantennensignale durch eine Öffnung in der Mittelplatte und durch die hintere Gehäusewand übermittelt und empfangen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit drahtlosen Kommunikationsschaltungen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit drahtlosen Kommunikationsschaltungen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Sendeempfängerschaltung und einer Antenne in Übereinstimmung mit einer drahtlosen Kommunikationsschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
4 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Dipolantenne in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Patchantenne, die in einer elektronischen Vorrichtung verwendet werden kann, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
6 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Antenne, wie beispielsweise einer Zellulartelefonantenne, die ein invertiertes F-Antennenresonanzelement beinhaltet, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Anordnung von Millimeterwellenantennen auf einem Millimeterwellenantennenanordnungssubstrat in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
8 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
9 und 10 sind innere Draufsichten von veranschaulichenden elektronischen Vorrichtungen mit Antennen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen.
11 ist eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit Antennen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung
Eine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise eine elektronische Vorrichtung 10 der 1, kann drahtlose Schaltungen enthalten. Die drahtlosen Schaltungen können eine oder mehrere Antennen beinhalten. Die Antennen können Zellulartelefonantennen, Antennen für drahtlose lokale Netzwerke (z. B. WiFi^® Antennen bei 2,4 GHz und 5 GHz und andere geeignete Antennen für drahtlose lokale Netzwerke), Satellitennavigationssystemsignal- und Nahfeldkommunikationsantennen beinhalten. Die Antennen können auch Antennen zum Handhaben von Millimeterwellenkommunikationen beinhalten. Zum Beispiel können die Antennen phasengesteuerte Millimeterwellenantennenanordnungen beinhalten. Millimeterwellenkommunikationen, welche manchmal als Extremhochfrequenz(extremely high frequency, EHF)-Kommunikationen bezeichnet werden, beinhalten Signale bei 60 GHz oder anderen Frequenzen zwischen ungefähr 10 GHz und 400 GHz.
Die elektronische Vorrichtung 10 kann eine Rechenvorrichtung sein, wie beispielsweise ein Laptopcomputer, ein Computermonitor, der einen eingebetteten Computer enthält, ein Tabletcomputer, ein zellulares Telefon, ein Medienspieler oder eine andere handgehaltene oder tragbare elektronische Vorrichtung, eine kleinere Vorrichtung, wie beispielsweise eine Armbanduhrvorrichtung, eine Anhängervorrichtung, eine Kopfhörer- oder Ohrstöpselvorrichtung, eine Vorrichtung, die in eine Brille oder eine andere Ausrüstung, die auf dem Kopf eines Benutzers getragen wird, eingebettet ist, oder eine andere am Körper tragbare oder Miniaturvorrichtung, ein Fernseher, eine Computeranzeige, welche keinen eingebetteten Computer enthält, eine Spielevorrichtung, eine Navigationsvorrichtung, ein eingebettetes System, wie beispielsweise ein System, in welchem elektronische Ausrüstung mit einer Anzeige in einem Kiosk oder einem Fahrzeug montiert ist, Ausrüstung, die Funktionalitäten von zwei oder mehreren dieser Vorrichtungen implementiert, oder andere elektronische Ausrüstung. In der veranschaulichenden Konfiguration der 1 ist die Vorrichtung 10 eine tragbare Vorrichtung, wie beispielsweise ein zellulares Telefon, ein Medienspieler, ein Tabletcomputer oder eine andere tragbare Rechenvorrichtung. Andere Konfigurationen können für die Vorrichtung 10, falls gewünscht, verwendet werden. Das Beispiel der 1 ist nur veranschaulichend.
Wie in 1 gezeigt kann die Vorrichtung 10 eine Anzeige, wie beispielsweise eine Anzeige 14 beinhalten. Die Anzeige 14 kann in einem Gehäuse, wie beispielsweise einem Gehäuse 12, montiert sein. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 10 gegenüberliegende vordere und hintere Seiten aufweisen und die Anzeige 14 kann in dem Gehäuse 12 so montiert sein, dass die Anzeige 14 die vordere Seite der Vorrichtung 10, wie in 1 gezeigt, abdeckt. Das Gehäuse 12, welches manchmal als eine Hülle oder Umhüllung bezeichnet wird, kann aus Kunststoff, Glas, Keramiken, Faserverbundstoffen, Metall (z. B. rostfreiem Stahl, Aluminium, usw.) oder anderen geeigneten Materialien oder einer Kombination von irgendwelchen zwei oder mehreren dieser Materialien gebildet sein. Das Gehäuse 12 kann unter Verwendung einer Einkörperkonfiguration gebildet sein, in welcher einige Teile oder das gesamte Gehäuse 12 als einzige Struktur gestanzt oder gegossen wird oder kann unter Verwendung mehrerer Strukturen gebildet sein (z. B. eine interne Rahmenstruktur, eine oder mehrere Strukturen, die externe Gehäuseoberflächen bilden, usw.). Falls gewünscht können unterschiedliche Anteile des Gehäuses 12 aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Zum Beispiel können die Seitenwände aus Metall gebildet sein und einige Teile der oder die gesamte hintere Wand des Gehäuses 12 kann aus einem Dielektrikum, wie beispielsweise Kunststoff, Glas, Keramik, Saphir, usw. gebildet sein. Die elektrischen hinteren Gehäusewandmaterialien wie diese können, falls gewünscht, mit Metallplatten und/oder anderen Metallstrukturen laminiert sein, um die Stabilität der hinteren Gehäusewand zu verstärken (als ein Beispiel).
Die Anzeige 14 kann eine Berührungsbildschirmanzeige sein, die eine Schicht von leitenden kapazitiven Berührungssensorelektroden oder von anderen Berührungssensorkomponenten beinhaltet (z. B. resistive Berührungssensorkomponenten, akustische Berührungssensorkomponenten, kraftbasierte Berührungssensorkomponenten, lichtbasierte Berührungssensorkomponenten, usw.) oder kann eine Anzeige sein, die nicht berührungsempfindlich ist. Die kapazitiven Berührungsbildschirmelektroden können aus einer Anordnung von Indiumzinnoxidfeldern oder anderen transparenten leitenden Strukturen gebildet sein.
Die Anzeige 14 kann eine Anordnung von Pixeln beinhalten, die aus Flüssigkristallanzeige(liquid crystal display, LCD)-Komponenten gebildet sind, eine Anordnung von elektrophoretischen Pixeln beinhalten, eine Anordnung von Plasmapixeln beinhalten, eine Anordnung von organischen lichtemittierenden Diodenpixeln beinhalten, eine Anordnung von Elektrobenetzungspixeln beinhalten, oder Pixel beinhalten, die auf anderen Anzeigetechnologien basieren.
Die Anzeige 14 kann unter Verwendung einer Anzeigeabdeckungsschicht geschützt werden, wie beispielsweise eine Schicht aus transparentem Glas, klarem Kunststoff, Saphir oder einem anderen transparenten Dielektrikum. Öffnungen können in der Anzeigeabdeckungsschicht gebildet sein. Zum Beispiel kann eine Öffnung in der Anzeigeabdeckungsschicht gebildet sein, um einen Knopf, wie beispielsweise einen Knopf 16, zu beherbergen. Knöpfe, wie beispielsweise der Knopf 16, können auch aus kapazitiven Berührungssensoren, lichtbasierten Berührungssensoren oder anderen Strukturen gebildet sein, die durch die Anzeigeabdeckungsschicht betrieben werden können, ohne eine Öffnung zu bilden.
Falls gewünscht kann eine Öffnung in der Anzeigeabdeckungsschicht gebildet sein, um einen Anschluss, wie beispielsweise einen Lautsprecheranschluss 18 zu beherbergen. Öffnungen können in dem Gehäuse 12 gebildet sein, um Kommunikationsanschlüsse zu bilden (z. B. eine Audiobuchse, einen digitalen Datenanschluss, usw.). Öffnungen in dem Gehäuse 12 können auch für Audiokomponenten gebildet sein, wie beispielsweise einen Lautsprecher und/oder ein Mikrofon. Die elektrisch gefüllten Öffnungen 20, wie beispielsweise kunststoffgefüllte Öffnungen, können in Metallanteilen des Gehäuses 12 gebildet sein, wie beispielsweise in Metallseitenwandstrukturen (z. B. um als Antennenfenster zu dienen und/oder um als Spalten zu dienen, die Anteile von Antennen voneinander trennen).
Antennen können in dem Gehäuse 12 montiert sein. Falls gewünscht, können einige der Antennen (z. B. Antennenanordnungen, die Strahlsteuerung implementieren können, usw.) unter dielektrischen Anteilen der Vorrichtung 10 montiert sein (z. B. Anteile der Anzeigeabdeckungsschicht, Anteile eines Kunststoffantennenfensters in einem Metallgehäuseseitenwandanteil des Gehäuses 12, usw.). Mit einer veranschaulichenden Konfiguration können Teile der hinteren Seite oder die gesamte hintere Seite der Vorrichtung 12 aus einem Dielektrikum gebildet sein. Zum Beispiel kann die hintere Wand des Gehäuses 12 aus Glas, Kunststoff, Keramik oder einem anderen Dielektrikum gebildet sein. In dieser Art der Anordnung können Antennen in dem Inneren der Vorrichtung 10 an einem Ort montiert sein, der es den Antennen erlaubt, Signale durch die hintere Wand der Vorrichtung 10 zu übermitteln und zu empfangen (und falls gewünscht, durch optionale dielektrische Seitenwandanteile in dem Gehäuse 12). Antennen können auch aus Metallseitenwandstrukturen in dem Gehäuse 12 gebildet sein und können in peripheren Anteilen der Vorrichtung 10 gelegen sein.
Um eine Beeinträchtigung von Kommunikationen zu vermeiden, wenn ein externes Objekt, wie beispielsweise eine menschliche Hand oder ein anderes Körperteil eines Benutzers, eine oder mehrere Antennen blockiert, können Antennen an mehreren Orten in dem Gehäuse 12 montiert sein. Sensordaten, wie beispielsweise Nähesensordaten, Echtzeitantennenimpedanzmessungen, Signalqualitätsmessungen, wie beispielsweise Informationen über die empfangene Signalstärke und andere Daten können bei der Bestimmung verwendet werden, wenn eine oder mehrere Antennen negativ durch die Ausrichtung des Gehäuses 12, durch eine Blockierung durch eine Hand eines Benutzers oder durch ein anderes externes Objekt oder durch andere Umgebungsfaktoren beeinfluss wird. Die Vorrichtung 10 kann dann eine oder mehrere Austauschantennen anstelle der Antennen, die negativ beeinflusst sind, in Verwendung schalten.
Antennen können an den Ecken des Gehäuses, entlang der peripheren Kanten des Gehäuses 12, an der Rückseite des Gehäuses 12, unter der Anzeigeabdeckungsschicht, die verwendet wird zur Abdeckung und zum Schutz der Anzeige 14, an der Vorderseite der Vorrichtung 10 (z. B. eine Glasabdeckungsschicht, eine Saphirabdeckungsschicht, eine Kunststoffabdeckungsschicht, andere dielektrische Abdeckungsschichtstrukturen, usw.), unter einem dielektrischen Fenster auf einer Rückseite des Gehäuses 12 oder der Kante des Gehäuses 12, unter einer dielektrischen hinteren Wand des Gehäuses 12 oder irgendwo anders in der Vorrichtung 10 montiert sein. Als ein Beispiel können Antennen an einem oder an beiden Enden 50 der Vorrichtung 10 montiert sein (z. B. entlang der oberen und unteren Kante des Gehäuses 12, an den Ecken des Gehäuses 12, usw.).
Ein schematisches Diagramm von veranschaulichenden Komponenten, die in der Vorrichtung 10 verwendet werden können, wird in 2 gezeigt. Wie in 2 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 Speicher- und Verarbeitungsschaltungen, wie beispielsweise Steuerschaltungen 28, beinhalten. Die Steuerschaltungen 28 können Speicher beinhalten, wie beispielsweise Festplattenspeicher, nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flashspeicher oder einen anderen elektrisch programmierbaren Nurlesespeicher, der konfiguriert ist, um ein Festkörperlaufwerk zu bilden), flüchtigen Speicher (z. B. statischen oder dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff), usw. Die Verarbeitungsschaltungen in den Steuerschaltungen 28 können verwendet werden, um den Betrieb der Vorrichtung 10 zu steuern. Diese Verarbeitungsschaltungen können auf einem oder mehreren Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, digitalen Signalprozessoren, basisbandprozessorintegrierten Schaltungen, anwendungsspezifisch integrierten Schaltungen, usw. basieren.
Die Steuerschaltungen 28 können verwendet werden, um Software auf der Vorrichtung 10 auszuführen, wie beispielsweise Internetbrowser-Anwendungen, Sprache über Internetprotokoll(voice-over-internet-protocol, VOIP)-Telefonanrufanwendungen, Emailanwendungen, Medienspieleranwendungen, Betriebssystemfunktionen, usw. Um Interaktionen mit externer Ausrüstung zu unterstützen, können die Steuerschaltungen 28 beim Implementieren von Kommunikationsprotokollen verwendet werden. Die Kommunikationsprotokolle, die unter Verwendung der Steuerungsschaltungen 28 implementiert werden können, beinhalten Internetprotokolle, Protokolle für drahtlose lokale Netzwerke (z. B. IEEE 802.11 Protokolle – manchmal bezeichnet als WiFi^®), Protokolle für andere drahtlose Kommunikationsverbindungen mit kurzer Reichweite, wie beispielsweise das Bluetooth^®-Protokoll, Zellulartelefonprotokolle, MIMO-Protokolle, Antennendiversitätsprotokolle, Satellitennavigationssystemprotokolle, Millimeterwellenkommunikationsprotokolle, usw.
Die Vorrichtung 10 kann Eingabe-Ausgabe-Schaltungen 44 beinhalten. Die Eingabe-Ausgabe-Schaltungen 44 können Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 beinhalten. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 können verwendet werden, um Daten zu ermöglichen, an die Vorrichtung 10 geliefert zu werden und um Daten zu ermöglichen, von der Vorrichtung 10 an externe Vorrichtungen bereitgestellt zu werden. Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 32 können Benutzerschnittstellenvorrichtungen, Datenanschlussvorrichtungen und andere Eingabe-Ausgabe-Komponenten beinhalten. Zum Beispiel können die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen Berührungsbildschirme, Anzeigen ohne Berührungssensorfähigkeiten, Knöpfe, Joysticks, Scrollräder, Berührungsfelder, Tastenfelder, Tastaturen, Mikrofone, Kameras, Lautsprecher, Statusindikatoren, Lichtquellen, Audiostecker und andere Audioanschlusskomponenten, digitale Datenanschlussvorrichtungen, Lichtsensoren, Beschleunigungsmesser oder andere Komponenten, welche Bewegung und Ausrichtung der Vorrichtung relativ zu der Erde detektieren können, Kapazitätsensoren, Nähesensoren (z. B. ein kapazitiver Nähesensor und/oder ein Infrarotnähesensor), magnetische Sensoren und andere Sensoren und Eingabe-Ausgabe-Komponenten beinhalten.
Die Eingabe-Ausgabe-Schaltungen 44 können Drahtloskommunikationsschaltungen 34 zum drahtlosen Kommunizieren mit einer externen Ausrüstung beinhalten. Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können Hochfrequenz HF(radio frequency, RF)-Sendeempfängerschaltungen beinhalten, welche aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen, Leistungsverstärkerschaltungen, Niedrigrauschen-Eingabeverstärkern, passiven HF-Komponenten, einer oder mehreren Antennen 40, Übermittlungsleitungen und anderen Schaltungen zum Handhaben von HF-Drahtlossignalen gebildet sein. Drahtlose Signale können auch unter Verwendung von Licht gesendet werden (z. B. unter Verwendung von Infrarotkommunikationen). Die drahtlosen Kommunikationsschaltungen 34 können Hochfrequenz-Sendeempfängerschaltungen 90 zum Handhaben von verschiedenen Hochfrequenzkommunikationsbändern beinhalten. Zum Beispiel können die Schaltungen 34 Sendeempfängerschaltungen 36, 38, 42 und 46 beinhalten.
Die Sendeempfängerschaltungen 36 können Sendeempfängerschaltungen für drahtlose lokale Netzwerke sein. Die Sendeempfängerschaltungen 36 können 2,4 GHz und 5 GHz-Bänder für WiFi^®(IEEE 802.11)-Kommunikationen handhaben und können das 2,4 GHz Bluetooth^®-Kommunikationsband handhaben.
Die Schaltungen 34 können Zellulartelefon-Sendeempfängerschaltungen 38 zum Handhaben von Drahtloskommunikationen in Frequenzbereichen, wie beispielsweise einem Kommunikationsband von 700 bis 960 MHz, einem Band von 1710 bis 2170 MHz, einem Band von 2300 bis 2700 MHz, anderen Bändern zwischen 700 und 2700 MHz, höheren Bändern, wie beispielsweise LTE-Bändern 42 und 43 (3,4 bis 3,6 GHz), oder andere Kommunikationsbänder für zellulare Telefone. Die Schaltungen 38 können Sprachdaten und Nichtsprachdaten handhaben.
Die Millimeterwellen-Sendeempfängerschaltungen 46 (manchmal als Extremhochfrequenz-Sendeempfängerschaltungen bezeichnet) können Kommunikationen bei extrem hohen Frequenzen unterstützen (z. B. Millimeterwellenfrequenzen, wie beispielsweise Extremhochfrequenzen von 10 GHz bis 400 GHz oder anderen Millimeterwellenfrequenzen). Zum Beispiel können die Schaltungen 46 IEEE 802.11ad Kommunikationen bei 60 GHz unterstützen. Die Schaltungen 46 können aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen gebildet sein (z. B. mehrere integrierte Schaltungen, die auf einer gemeinsamen gedruckten Leiterplatte in einer System-in-Package-Vorrichtung montiert sind, einer oder mehreren integrierten Schaltungen, die auf unterschiedlichen Substraten montiert sind, usw.)
Die Drahtlosenkommunikationsschaltungen 34 können Satellitennavigationssystemschaltungen beinhalten, wie beispielsweise Global Positioning System(GPS)-Empfängerschaltungen 42 zum Empfangen von GPS-Signalen bei 1575 MHz oder zum Handhaben anderer Satellitenpositionierungsdaten (z. B. GLONASS-Signale bei 1609 MHz). Die Satellitennavigationssystemsignale für den Empfänger 42 werden von einer Konstellation von Satelliten empfangen, welche die Erde umkreisen.
In Satellitennavigationssystemverbindungen, Zellulartelefonverbindungen und anderen Verbindungen mit langer Reichweite, werden Drahtlossignale typischer Weise verwendet, um Daten über tausende Fuß oder Meilen zu übertragen. In WiFi^®- und Bluetooth^®-Verbindungen bei 2,4 und 5 GHz und anderen Drahtlosverbindungen mit kurzer Reichweite werden Drahtlossignale typischer Weise verwendet, um Daten über mehrere zehn oder mehrere hundert Fuß zu übertragen. Extremhochfrequenz(extremely high frequency, EHF)-Drahtlossendeempfängerschaltungen 46 können Signale über diese kurzen Distanzen übertragen, welche zwischen dem Sender und dem Empfänger über einen Sichtlinienpfad übergehen. Um den Signalempfang für Millimeterwellenkommunikationen zu verbessern, können phasengesteuerte Antennenanordnungen und Strahlsteuerungstechniken verwendet werden (z. B. Schemata, in welchen eine Antennensignalphase und/oder Stärke für jede Antenne in einer Anordnung angepasst ist, um Strahlsteuerung durchzuführen). Antennendiversitätsschemata können verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Antennen, die blockiert sind, oder die anderweitig auf Grund der Betriebsumgebung der Vorrichtung 10 verschlechtert sind, aus dem Betrieb genommen werden und besser leistende Antennen an ihrer Stelle verwendet werden.
Die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können Schaltungen für andere Drahtlosverbindungen von kurzer Reichweite und langer Reichweite, falls gewünscht, beinhalten. Zum Beispiel können die Drahtloskommunikationsschaltungen 34 Schaltungen zum Empfangen von Fernseh- und Radiosignalen, Pagingsystemsendeempfänger, Nahfeldkommunikations(near field communications, NFC)-Schaltungen usw. beinhalten.
Die Antennen 40 in den Drahtloskommunikationsschaltungen 34 können unter Verwendung irgendeiner geeigneten Antennenart gebildet sein. Zum Beispiel können die Antennen 40 Antennen mit Resonanzelementen beinhalten, welche aus Schleifenantennenstrukturen, Patchantennenstrukturen, invertierten F-Antennenstrukturen, Schlitzantennenstrukturen, planaren invertierten F-Antennenstrukturen, Monopolen, Dipolen, Spiralantennenstrukturen, Yagi(Yagi-Uda)-Antennenstrukturen, Hybriden dieser Designs, usw. gebildet sein. Falls gewünscht können eine oder mehrere der Antennen 40 hohlraumunterstützte Antennen sein. Unterschiedliche Arten von Antennen können für unterschiedliche Binder und Kombinationen von Bändern verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Art von Antenne für die Bildung einer Drahtlosnetzwerkverbindungsantenne verwendet werden und eine andere Art von Antenne kann bei der Bildung einer drahtlosen Fernverbindungsantenne verwendet werden. Dedizierte Antennen können verwendet werden zum Empfangen von Satellitennavigationssystemsignalen oder, falls gewünscht, können die Antennen 40 konfiguriert sein, um sowohl Satellitennavigationssystemsignale als auch Signale für andere Kommunikationsbänder zu empfangen (z. B. Signale von drahtlosen lokalen Netzwerken und/oder Zellulartelefonsignale). Die Antennen 40 können phasengesteuerte Antennenanordnungen beinhalten zum Handhaben von Millimeterwellenkommunikationen.
In Konfigurationen für die Vorrichtung 10, in welcher das Gehäuse 12 Teile aufweist, die aus Metall gebildet sind, können Öffnungen in den Metallanteilen gebildet sein, um die Antennen 40 zu beherbergen. Zum Beispiel können Öffnungen in einer Metallgehäusewand verwendet werden, um Schlitze (Spalten) zwischen resonierenden Elementstrukturen und Erdungsstrukturen in Zellulartelefonantennen zu bilden. Diese Öffnungen können mit einem Dielektrikum, wie beispielsweise Kunststoff gefüllt sein. Wie in 1 gezeigt, kann ein Anteil einer kunststoffgefüllten Öffnung 20 beispielsweise an einer oder mehreren der Seitenwände des Gehäuses 12 entlanglaufen.
Ein schematisches Diagramm einer Millimeterwellenantenne oder einer anderen Antenne 40, die mit den Sendeempfängerschaltungen 90 gekoppelt ist (z. B. die Millimeterwelllensendempfängerschaltungen 46 und/oder andere Sendeempfängerschaltungen 90) werden in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, können die Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen 90 mit einer Antennenspeisung 102 der Antenne 40 gekoppelt sein unter Verwendung einer Übermittlungsleitung 92. Die Antennenspeisung 102 kann einen positiven Antennenspeisungsanschluss beinhalten, wie beispielsweise einen positiven Antennenspeisungsanschluss 98 und kann einen Erdungsantennenspeisungsanschluss aufweisen, wie beispielsweise einen Erdungsantennenspeisungsanschluss 100. Die Übermittlungsleitung 92 kann aus Metallspuren auf einer gedruckte Leiterplatte gebildet sein oder anderen leitenden Strukturen gebildet sein und kann einen positiven Übermittlungsleitungssignalpfad aufweisen, wie beispielsweise einen Pfad 94, der mit dem Anschluss 98 gekoppelt ist und kann einen Erdungsübermittlungsleitungssignalpfad aufweisen, wie beispielsweise einen Pfad 96, der mit dem Anschluss 100 gekoppelt ist. Übermittlungsleitungspfade, wie beispielsweise der Pfad 92 können verwendet werden, um Antennensignale innerhalb der Vorrichtung 10 zu leiten. Zum Beispiel können Übermittlungsleitungspfade verwendet werden, um die Antennenstrukturen, wie beispielsweise eine oder mehrere Antennen in einer Antennenanordnung, an die Sendeempfängerschaltungen 90 zu koppeln. Die Übermittlungsleitungen in der Vorrichtung 10 können Koaxialkabelpfade, Mikrostreifenübermittlungsleitungen, Streifenleitungsübermittlungsleitungen, kantengekoppelte Mikrostreifenübermittlungsleitungen, kantengekoppelte Streifenleitungsübermittlungsleitungen, Übermittlungsleitungen, die aus einer Kombination von Übermittlungsleitungen dieser Art gebildet sind, usw. beinhalten. Filterschaltungen, Umschaltschaltungen, Impedanzabstimmungsschaltungen und andere Schaltungen können zwischen die Übermittlungsleitung 92 geschaltet werden und/oder Schaltungen wie diese, können in der Antenne 40 beinhaltet sein (z. B. um die Antenneneinstellung zu unterstützen, den Betrieb in gewünschten Frequenzbändern zu unterstützen, usw.).
Falls gewünscht können Signale für Millimeterwellenantennen in der Vorrichtung 10 unter Verwendung von Zwischenfrequenzen verteilt werden (z. B. Frequenzen um ungefähr 5 bis 15 GHz anstatt von 60 Hz). Die Zwischenfrequenzsignale können beispielsweise von einem Basisbandprozessor oder anderen Drahtloskommunikationsschaltungen, die nahe der Mitte der Vorrichtung 10 gelegen sind, an eine oder mehrere Anordnungen von Millimeterwellenantennen an den Ecken der Vorrichtung 10 verteilt werden. An jeder Ecke können Aufwärtswandler- und Abwärtswandlerschaltungen mit dem Zwischenfrequenzpfad gekoppelt sein. Die Aufwärtswandlerschaltungen können empfangene Zwischenfrequenzsignale von dem Basisbandprozessor in Millimeterwellensignale (z. B. Signale bei 60 GHz) zur Übermittlung durch eine Millimeterwellenantennenanordnung umwandeln. Die Abwärtswandlerschaltungen können Millimeterwellenantennensignale von der Millimeterwellenantennenanordnung in Zwischenfrequenzsignale herunterwandeln, welche dann an den Basisbandprozessor über den Zwischenfrequenzpfad übertragen werden.
Die Vorrichtung 10 kann mehrere Antennen 40 enthalten. Die Antennen können zusammen verwendet werden oder eine der Antennen kann in Betrieb geschaltet sein, während andere Antenne(n) außer Betrieb geschaltet sind. Falls gewünscht, können die Steuerschaltungen 28 verwendet werden, um eine optimale Antenne zur Anwendung in der Vorrichtung 10 in Echtzeit auszuwählen und/oder um eine optimale Einstellung für anpassbare Drahtlosschaltungen, die mit einer oder mehreren der Antennen 40 assoziiert sind, auszuwählen. Antennenanpassungen können durchgeführt werden, um die Antennen einzustellen, um in gewünschten Frequenzbereichen zu arbeiten, um Strahlsteuerung mit einer phasengesteuerten Antennenanordnung durchzuführen und um anderweitig die Antennenleistung zu optimieren. Sensoren können in die Antennen 40 eingebracht sein, um Sensordaten in Echtzeit zu sammeln, welche beim Anpassen der Antennen 40 verwendet werden. In einigen Konfigurationen können die Antennen 40 Antennenanordnungen beinhalten (z. B. phasengesteuerte Antennenanordnungen, um Strahlsteuerungsfunktionen zu implementieren). Zum Beispiel können die Antennen, die in der Handhabung von Millimeterwelllensignalen für Extremhochfrequenzdrahtlossendeempfängerschaltungen 46 verwendet werden als phasengesteuerte Antennenanordnungen implementiert sein. Die strahlenden Elemente in einer phasengesteuerten Antennenanordnung zum Unterstützen von Millimeterwellenkommunikationen können Patchantennen, Dipolantennen, Dipolantennen mit Richtern und Reflektoren zusätzlich zu Dipolantennenresonanzelementen (manchmal bezeichnet als Yagi-Antennen oder Strahlantennen) oder andere geeignete Antennenelemente sein. Die Sendeempfängerschaltungen können mit den phasengesteuerten Antennenanordnungen integriert sein, um integrierte phasengesteuerte Antennenanordnungs- und Sendeempfängerschaltungsmodule zu bilden.
Eine veranschaulichende Dipolantenne wird in 4 gezeigt. Wie in 4 gezeigt, kann die Dipolantenne 40 einen ersten und einen zweiten Arm aufweisen, wie beispielsweise einen Arm 40-1 und 40-2 und kann bei der Antennenspeisung 102 gespeist werden. Falls gewünscht kann eine Dipolantenne, wie beispielsweise die Dipolantenne 40 der 4 in eine Yagi-Antenne eingebunden sein (z. B. durch Einbinden eines Reflektors und Richters in die Dipolantenne 40 der 4).
Eine veranschaulichende Patchantenne ist in 5 gezeigt. Wie in 5 gezeigt, kann die Patchantenne 40 ein Patchantennenresonanzelement 40P aufweisen, das getrennt und parallel zu einer Erdungsebene, wie beispielsweise einer Antennenerdungsebene 40G, ist. Ein Arm 40A kann mit dem Patchantennenresonanzelement 40P und dem positiven Antennenspeisungsanschluss 98 der Antennenspeisung 102 gekoppelt sein. Der Erdungsantennenspeisungsanschluss 100 der Speisung 102 kann mit der Erdungsebene 40G gekoppelt sein.
Antennen dieser Art, die in 4 und 5 gezeigt sind und/oder andere Antennen 40 können verwendet werden bei der Bildung von Millimeterwellenantennen. Die Beispiele der 4 und 5 sind nur veranschaulichend.
6 ist ein Diagramm einer veranschaulichenden Antenne 40 basierend auf einem invertierten F-Antennenresonanzelement. Die Antenne 40 der 6 kann beispielsweise eine invertierte F-Antenne oder eine hybride invertierte F-Schlitzantenne sein. Die Antenne 40 der 6 kann bei der Bildung von Zellulartelefonantennen, Antennen für drahtlose lokale Netzwerke, Satellitennavigationssystemantennen und/oder anderen Antennen in der Vorrichtung 10 verwendet werden.
Wie in 6 gezeigt, kann die Antenne 40 ein Antennenresonanzelement, wie beispielsweise ein Antennenresonanzelement 110 und eine Antennenerdung, wie beispielsweise eine Antennenerdung 112, beinhalten. Das Antennenresonanzelement 110 kann einen oder mehrere Zweige aufweisen, wie beispielsweise einen Niedrigfrequenzarm 116 und einen Hochfrequenzarm 114. Arme von unterschiedlicher Länge in dem Element 110 können ein Element 110 mit der Fähigkeit bereitstellen, bei mehreren Frequenzbändern von Interesse zu schwingen. Ein Rückpfad 118 (manchmal als ein Kurzschlusspfad bezeichnet) kann zwischen dem Resonanzelement 110 und der Erdung 112 gekoppelt sein. Die Antennenspeisung 110 kann den positiven Antennenspeisungsanschluss 98 und den Erdungsantennenspeisungsanschluss 100 beinhalten und kann zwischen dem Element 110 und der Erdung 112 parallel zu dem Rückpfad 118 gekoppelt sein. Eine oder mehrere Komponenten 120 (Schalter, einstellbare Schaltungen, wie beispielsweise einstellbare Kondensatoren, einstellbare Spulen, usw.) können zwischen die Antennenerdung 112 und die Resonanzelementarme 114 und 116 gekoppelt sein. Die Komponenten 120 können angepasst sein, um die Antenne 40 einzustellen.
Falls gewünscht können die Antennenresonanzelementarme 114 und 116 durch einen dielektrischen Spalt von der Erdung 112 getrennt sein, der als ein Schlitzantennenresonanzelement dient (z. B. Schlitz 122 der 6). In dieser Anordnungsart kann die Antenne 40 eine hybride invertierte F-Schlitzantenne sein und kann Resonanzbeiträge von sowohl dem invertierten F-Antennenresonanzelementarm(e) 114 und 116 als auch von der Schlitzantenne, die aus dem Schlitz 122 gebildet ist, empfangen. In anderen Konfigurationen trägt der Schlitz 122 nicht zu irgendwelchen Schlitzresonanzen der Antenne 40 bei (z. B. kann die Antenne 40 als eine invertierte F-Antenne betrieben werden). Antennen, wie beispielsweise die Antenne 40 der 6 (z. B. invertierte F-Antennen, Schlitzantennen, hybride invertierte F-Schlitzantennen, usw.) und/oder andere Arten von Antennen (z. B. Patchantennen, Schleifenantennen, usw.) können bei der Unterstützung von Zellulartelefonkommunikationen, Kommunikationen für drahtlose lokale Netzwerke (z. B. Kommunikationen bei 2,4 und 5 GHz, usw.) und/oder von anderen Drahtloskommunikationen verwendet werden.
Die Antennen 40 können aus Blattmetallteilen (z. B. Streifen aus Blattmetall, welches in gegossenen Kunststoff eingebettet ist oder an dielektrischen Stützen unter Verwendung von Klebstoff befestigt ist, usw.) gebildet sein, können aus Kabeln gebildet sein, können aus Anteilen von leitenden Gehäusestrukturen gebildet sein (z. B. Metallwänden in dem Gehäuse 12) und/oder können aus leitenden Strukturen gebildet sein, wie beispielsweise Metallspuren auf einer gedruckten Schaltung oder einem anderen Substrat. Gedruckte Schaltungen in der Vorrichtung 10 können starre gedruckte Leiterplatten sein, die aus starrem Substratmaterial für gedruckte Leiterplatten gebildet sind (z. B. glasfasergefülltes Epoxy) und/oder können flexible gedruckte Leiterplatten sein. (z. B. gedruckte Schaltungen, die aus Blättern von Polyimid oder anderen flexiblen Polymerschichten gebildet sind). In einigen Konfigurationen können Antennensubstrate aus anderen Dielektrika gebildet sein (z. B. Keramiken, Glas, usw.).
7 ist eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Millimeterwellenantennenanordnung 40A, die aus Antennenresonanzelementen auf einem Millimeterwellenantennenanordnungssubstrat 124 gebildet ist. Die Anordnung 40A kann eine Anordnung von Millimeterwellenantennen beinhalten, wie beispielsweise die Patchantennen 40, die aus Patchantennenresonanzelementen 40P gebildet sind, und Dipolantennen 40, die aus Armen 40-1 und 40-2 gebildet sind. Mit einer veranschaulichenden Konfiguration können die Dipolantennen 40 um die Peripherie des Substrats 124 gebildet sein und die Patchantennen 40 können eine Anordnung auf der zentralen Oberfläche des Substrats 124 bilden. Jede geeignete Anzahl von Millimeterwellenantennen 40 können auf der Anordnung 40A sein. Zum Beispiel kann es 10 bis 40, 32, mehr als 5, mehr als 10, mehr als 20, mehr als 30, weniger als 50 oder jede andere geeignete Anzahl von Millimeterwellenantennen geben (Patchantennen und/oder Dipolantennen, usw.). Das Substrat 124 kann aus einer oder mehreren Schichten aus Dielektrikum (Polymer, Keramik, usw.) gebildet sein und kann gemusterte Metallspuren zum Bilden von Millimeterwellenantennen und Signalpfaden beinhalten. Die Signalpfade können die Millimeterwellenantennen mit Schaltungen koppeln, wie beispielsweise eine oder mehrere elektronische Vorrichtungen 126, die auf dem Substrat 124 montiert sind. Die Vorrichtung(en) 126 können eine oder mehrere integrierte Schaltungen, diskrete Komponenten, Aufwärtswandlerschaltungen, Abwärtswandlerschaltungen (z. B. Aufwärtswandler- und Abwärtswandlerschaltungen, die Teil eines Sendeempfängers bilden), Schaltungen zum Anpassen der Signalamplitude und/oder -Phase, um Strahlsteuerung durchzuführen und/oder andere Schaltungen zum Betreiben der Antennenanordnung 40A beinhalten.
Eine Querschnittsseitenansicht der Vorrichtung 10 in einer veranschaulichenden Konfiguration, in welcher die Vorrichtung 10 eine Anzeige beinhaltet, die die Vorderseite der Vorrichtung 10 abdeckt und eine hintere Gehäusewand an der hinteren Seite der Vorrichtung aufweist, durch welche Antennen betrieben werden können, wird in 8 gezeigt. Wie in 8 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 Gehäuseseitenwände, wie beispielsweise Gehäuseseitenwände 12W, aufweisen. Die Gehäuseseitenwände 12W können flache Formen aufweisen, die sich vertikal (entlang der Z-Dimension) erstrecken oder können gekrümmte Querschnittsformen aufweisen, die sich nach oben von der hinteren Wand 12R zu der Anzeige 14 erstrecken. Die Gehäuseseitenwände 12W können aus Metall oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein. Die Anzeige 14 kann eine transparente Anzeigeabdeckungsschicht, wie beispielsweise eine Anzeigeabdeckungsschicht 150, beinhalten. Die Anzeigeabdeckungsschicht 150 kann aus transparentem Glas, kristallinem Material, wie beispielsweise Saphir, klarem Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein. Die Anzeigeabdeckungsschicht 150 kann das Anzeigemodul (Anzeige) 152 überlappen. Die Anzeige 152 kann eine organische lichtemittierende Diodenanzeige, eine Flüssigkristallanzeige oder eine andere geeignete Anzeige sein und kann einige Teile der Vorderseite der Vorrichtung 10, die Vorderseite der Vorrichtung 10 fast vollständig oder die Vorderseite der Vorrichtung 10 vollständig überlappen (z. B. kann die Anzeige 52 80% oder mehr der Vorderseite der Vorrichtung 10, 90% oder mehr der Vorderseite der Vorrichtung 10, 95% oder mehr der Vorderseite der Vorrichtung 10 oder 99% oder mehr der Vorderseite der Vorrichtung 10 abdecken). Die Anzeige 152 kann an der Unterseite der Vorrichtungsabdeckungsschicht 150 unter Verwendung von Klebstoff befestigt sein oder sie kann von der Anzeigeabdeckungsschicht 150 durch einen Luftspalt getrennt sein. Falls gewünscht, kann eine Berührungssensorschicht (z. B. eine Schicht aus Polymer, die auf einer Seite oder auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit kapazitiven Berührungssensorelektroden abgedeckt ist) zwischen die Anzeige 152 und die Anzeigeabdeckungsschicht 150 zwischengestellt sein. Die Berührungssensorelektroden können auch innerhalb der Anzeige 152 gebildet sein.
Die Vorrichtung 10 kann strukturelle Stützelemente aufweisen, wie beispielsweise interne Gehäuserahmenstrukturen und/oder andere Strukturen, die dabei helfen sicherzustellen, dass die Vorrichtung 10 ausreichend robust ist. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise ein oder mehrere interne Blattmetallteile aufweisen (z. B. gestanzte Blattmetallteile), wie beispielsweise eine Mittelplatte 154. Die Mittelplatte 154 kann beispielsweise mit den Metallgehäuseseitenwänden 12W durch Schweißstellen gekoppelt sein. Die Mittelplatte 154 kann zwischen die Anzeige 152 und die hintere Gehäusewand 12R zwischengestellt sein. Luftspalte benachbart zu der Mittelplatte 154, wie beispielsweise Luftspalten 156, können mit Batterien, integrierten Schaltungen, gedruckten Leiterplatten und/oder anderen Vorrichtungskomponenten gefüllt sein (s. z. B. die Steuerungsschaltungen 28 und die Eingabe-Ausgabe-Schaltungen 44 der 2).
Die hintere Gehäusewand 12R kann aus irgendeinem geeigneten Material gebildet sein. Bei einer veranschaulichenden Anordnung ist ein Teil, fast alles oder alles der hinteren Gehäusewand 12R (z. B. die äußere Schicht der Gehäusewand 12R) aus einem Dielektrikum gebildet, wie beispielsweise Glas, Kunststoff, Saphir oder einem anderen kristallinen Dielektrikum, usw.). Ein optionaler innerer Gehäusewandanteil für die hintere Gehäusewand 12R kann Anteile aufweisen, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind (z. B. unterschiedliche dielektrische Materialien, Metall, usw.). Ein dielektrisches Material für die hintere Gehäusewand 12R kann beispielsweise 80% oder mehr der Rückseite der Vorrichtung 10, 90% oder mehr der Rückseite der Vorrichtung 10, 95% oder mehr der Rückseite der Vorrichtung 10 oder 99% oder mehr der Rückseite der Vorrichtung 10 abdecken). Bei dieser Art von Anordnung kann die äußere Oberfläche der Rückseite der Vorrichtung 10 mit Glas oder Kunststoff abgedeckt sein.
Aufgrund des Vorhandenseins eines Dielektrikums in der hinteren Gehäusewand 12R können die Antennen 40 Antennensignale durch zumindest diesen Anteil der Wand 12R übermitteln und empfangen. Zum Beispiel können die Antennen 40 Zellulartelefonsignale, Signale von drahtlosen lokalen Netzwerken, Satellitennavigationssystemsignale, Nahfeldkommunikationssignale und Millimeterwellensignale und/oder andere Antennensignale durch Glas oder Kunststoffanteile der Wand 12R übermitteln und/oder empfangen.
9 und 10 sind innere Draufsichten eines veranschaulichenden Endanteils (bei einem Ende 50) der Vorrichtung 10. Wie in 9 gezeigt, können die Metallgehäuseseitenwände 12W Spalten 20 aufweisen, die mit Kunststoff oder einem anderen Dielektrikum gefüllt sind. Der Abschnitt der Metallgehäuseseitenwand 12W, der sich zwischen die Spalten 20 entlang der peripheren Kante der Vorrichtung 10 erstreckt, kann ein invertiertes F-Antennenresonanzelement bilden (s. z. B. Arme 114 und 116 der 6) und kann unter Verwendung einer Antennenspeisung, wie beispielsweise der Antennenspeisung 102, die sich zwischen das invertierte F-Antennenresonanzelement und eine Antennenerdung erstreckt, gespeist werden. Die Antennenerdung kann aus Erdungsspuren gedruckter Leiterplatten, internen Metallstrukturen in der Vorrichtung 10 und/oder Erdungsebenenstrukturen, wie beispielsweise dem Metallmittelplattenelement 154, gebildet sein. Ein Spalt 208 kann mit Luft, Kunststoff und/oder einem anderen Dielektrikum gefüllt sein. Ein hervorstehender Anteil 154P der Mittelplatte 154 kann zwischen dem Hauptanteil des Spalts 208 und einem Ende 210 des Spalts 208 liegen, welcher sich zwischen den Mittelplattenanteil 154P und den Rest der Mittelplatte 154 erstrecken kann.
Die Millimeterwellenantennenanordnung 40A kann auf dem hervorstehenden Anteil 154P montiert sein. In dem Beispiel der 9 ist die Antennenanordnung 40A in der oberen rechten Ecke der Vorrichtung 10 montiert. Dies ist nur veranschaulichend. Die Antennenanordnungen 40A können in einigen oder allen der vier Ecken der Vorrichtung 10 und/oder irgendwo anders in der Vorrichtung 10 montiert sein.
Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen 204 und andere Schaltungen (s. z. B. die Schaltungen 126 der 7) können mit dem Basisbandprozessor 200 über einen Zwischenfrequenz(intermediate frequency, IF)-Pfad 202 gekoppelt sein. Die Antennenanordnung 40A kann eine Anordnung von Millimeterwellenantennenelementen beinhalten, wie beispielsweise Patchelemente und/oder Dipole, usw. (s. z. B. die Antennen 40 der 7). Das Substrat 124 der Antennenanordnung 40A kann eine Kante aufweisen, die mit einer Kante 214 der Mittelplatte 154 ausgerichtet ist oder kann um eine Distanz W (z. B. eine Distanz, die weniger als ein 1 mm, weniger als 0,5 mm, mehr als 0,1 mm, usw.) von der Kante 214 zurückgesetzt sein. Der Spalt 208 kann eine Breite G von 0,1 bis 4 mm, mehr als 0,3 mm, mehr als 0,6 mm, mehr als 0,9 mm, weniger als 2,4 mm, weniger als 2,0 mm, weniger als 1,6 mm, weniger als 1,2 mm, oder weniger als 0,8 mm aufweisen.
In der Konfiguration der 9 erstrecken sich die Enden des Schlitzes 208, wie beispielsweise der Schlitz(Spalt)-Endanteil 210 von den Seitenwänden 12W nach innen (parallel zu der X-Dimension) und können Anteile der Mittelplatte 154, wie beispielsweise die Mittelplattenhervorhebung 154P, und die Millimeterwellenantennen 40A von zentraleren Anteilen der Mittelplatte 154 trennen. 10 zeigt eine veranschaulichende Konfiguration der Vorrichtung 10, in welcher die Enden 210 des Schlitzes 208 sich nicht nach innen von den Seitenwänden 12W erstrecken. In dieser Anordnung kann die Millimeterwellenantennenanordnung 40A benachbart zu dem Schlitzende 210 gelegen sein, so dass das Schlitzende 210 die Anordnung 40A von der Wand 12W trennt. Andere Orte für die Antenne 40 können, falls gewünscht, verwendet werden. Die Konfigurationen der Vorrichtung 10, welche in den 9 und 10 gezeigt sind, sind nur veranschaulichend.
Wie in der veranschaulichenden Querschnittsseitenansicht der Vorrichtung 10 der 11 gezeigt, können Millimeterwellenantennenanordnungen, wie beispielsweise die Anordnung 40A der 7, unter der Mittelplatte 154 montiert sein (s. z. B. veranschaulichende Anordnung 40A-1), können über der Mittelplatte 154 montiert sein (s. z. B. veranschaulichende Anordnung 40A-2) oder können so montiert sein, dass das Substrat 124 in eine Öffnung in der Mittelplatte 154 hineinragt (s. z. B. veranschaulichende Antennenanordnung 40A-3).
Die Substrate 124 können Erdungsebenenspuren, wie beispielsweise eine Erdungsebenenspur 160 der Anordnung 40A-1, beinhalten. Leitende Pfade können die Erdungsebenenspur 160 mit der Metallmittelplatte 154 kurzschließen. Zum Beispiel können eine oder mehrere Metallschrauben oder andere Befestigungen, wie beispielsweise eine Schraube 162, verwendet werden, um die Erdungsebenenspur 160 mit der Mittelplatte 154 elektrisch zu koppeln, während das Substrat 124 der Anordnung 40A-1 auf die hintere Oberfläche 308 der Mittelplatte 154 montiert wird. Komponenten, wie beispielsweise die Schaltung 126, können auf das Substrat 124 montiert werden und können zu der inneren Oberfläche der hinteren Gehäusewand 12R gerichtet sein. Die hintere Gehäusewand 12R kann aus einem Dielektrikum gebildet sein (z. B. Glas, Saphir oder einem anderen Material einer Dicke T zwischen 0,1 und 5 mm, zwischen 0,4 und 1,2 mm, zwischen 0,5 und 9,0 mm, weniger als 1 mm, usw.) und/oder aus anderen Schichten von Material gebildet sein (z. B. Anteile der Wand 12R können durch eine Schicht von Blattmetall unterstützt sein in Regionen, welche Antennensignale nicht blockieren, usw.). Falls gewünscht kann das Substrat 124 mit einer gedruckten Leiterplatte gekoppelt ein (z. B. einer gedruckten Leiterplatte, die zwischen die Mittelplatte 154 und das Substrat 124 zwischengestellt ist). Die Konfiguration der 11 ist nur veranschaulichend.
Veranschaulichende Millimeterwellenantennenanordnungen, wie beispielsweise die Antennenanordnung 40A-2 und die Antennenanordnung 40A-3 können auf Substraten montiert sein, wie beispielsweise jeweils auf gedruckten Schaltungen 306 und 304. Die Mittelplatte 154 kann Öffnungen aufweisen, wie beispielsweise Öffnungen 302 und 300. Die Antennenanordnung 40A-2 kann zwischen der Anzeige 152 und der Mittelplatte 154 so positioniert sein, dass die Anordnung 40A-2 und die Antennen 40 auf der Anordnung 40A-2 durch die Öffnung 302 betrieben werden können. Die Öffnung 302 kann einen Durchmesser (Quergröße) D von ungefähr 0,5 bis 2 mm, mehr als 0,2 mm, mehr als 0,8 mm, mehr als 1,4 mm, mehr als 1,8 mm, weniger als 3 mm, weniger als 2,6 mm, weniger als 2,2 mm usw. aufweisen, der ausreichend groß ist, um es den Antennen 40 zu erlauben, Millimeterwellenantennensignale durch die Öffnung 302 (und durch überlappende Anteile der hinteren Wand 12R) zu übermitteln und/oder zu empfangen. Die Öffnung 300 in der Mittelplatte 154 kann eine Größe aufweisen, die ein Substrat 124 der Antennenanordnung 40A-3 beherbergt. Insbesondere kann die Öffnung 300 ausreichend groß sein, um es zumindest einem Teil des Substrats 124 zu erlauben, bis und in (und falls gewünscht durch) die Öffnung 300 hervorzustehen, so dass die Antennen 40 der Antennenanordnung 40A-3 Signale durch den überlappenden Anteil der hinteren Wand 12R übermitteln und empfangen können.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform beinhaltet eine elektronische Vorrichtung, die gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten aufweist, ein Gehäuse, welches eine hintere Gehäusewand aufweist, die die Rückseite abdeckt, eine Anzeige in dem Gehäuse, die die Vorderseite abdeckt, eine Metallmittelplatte, die zwischen die Anzeige und die hintere Gehäusewand zwischengestellt ist und die eine Öffnung aufweist, und eine Millimeterwellenantennenanordnung, die ein Substrat und eine Anordnung von Millimeterwellenantennen auf dem Substrat aufweist, wobei zumindest ein Teil des Substrats in die Öffnung hin zu der hinteren Gehäusewand hineinragt.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet zumindest ein Teil der hinteren Gehäusewand eine dielektrische Schicht und die Millimeterwellenantennenanordnung ist konfiguriert zum Übermitteln und Empfangen von Millimeterwellenantennensignalen durch die dielektrische Schicht.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die hintere Gehäusewand eine Glasschicht und die Millimeterwellenantennenanordnung ist konfiguriert zum Übermitteln und Empfangen von Millimeterwellenantennensignalen durch die Glasschicht.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung zumindest eine Metallseitenwand in dem Gehäuse, die konfiguriert ist, um ein invertiertes F-Antennenresonanzelement zu bilden.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform ist das invertierte F-Antennenresonanzelement durch einen Spalt von einem Anteil der Metallmittelplatte getrennt, der als eine Antennenerdungsebene dient.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Millimeterwellenantennenanordnung Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen auf dem Substrat und die Anordnung von Millimeterwellenantennen beinhaltet eine Anordnung von Patchantennen auf dem Substrat.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform ist das invertierte F-Antennenresonanzelement konfiguriert zum Übermitteln und Empfangen von Zellulartelefonsignalen bei einer Frequenz zwischen 700 MHz und 3,8 GHz und die Anzeige deckt die gesamte vordere Seite ab.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten aufweist, welche ein Gehäuse beinhaltet, die eine dielektrische hintere Gehäusewand aufweist, die die Rückseite abdeckt, eine Anzeige in dem Gehäuse beinhaltet, die die Vorderseite abdeckt, eine Metallmittelplatte beinhaltet, die zwischen die Anzeige und die hintere Gehäusewand zwischengestellt ist, und eine Millimeterwellenantennenanordnung beinhaltet, die ein Substrat und eine Anordnung von Millimeterwellenantennen auf dem Substrat aufweist, wobei die Millimeterwellenantenne zwischen die Metallmittelplatte und die hintere Gehäusewand zwischengestellt ist, und konfiguriert ist, um Millimeterwellenantennensignale durch die hintere Gehäusewand zu übermitteln und zu empfangen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die hintere Gehäusewand eine Glasschicht und die Millimeterwellenantennenanordnung ist konfiguriert, um Millimeterwellenantennensignale durch die Glasschicht zu übermitteln und zu empfangen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform weist die Millimeterwellenantennenanordnung eine Erdungsspur in dem Substrat auf, die elektrisch mit der Metallmittelplatte gekoppelt ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung zumindest eine Metallseitenwand in dem Gehäuse, die konfiguriert ist, um ein invertiertes F-Antennenresonanzelement zu bilden.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform weist die Metallmittelplatte einen Anteil auf, der als eine Antennenerdungsebene dient, wobei das invertierte F-Antennenresonanzelement durch einen Spalt von der Antennenerdungsebene getrennt ist, und das invertierte F-Antennenresonanzelement und die Antennenerdungsebene eine Zellulartelefonantenne bilden.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Millimeterwellenantennenanordnung Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen auf dem Substrat und die Anordnung von Millimeterwellenantennen beinhaltet eine Anordnung von Patchantennen auf dem Substrat.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Millimeterwellenantennenanordnung zumindest eine integrierte Schaltung, die auf dem Substrat montiert ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Millimeterwellenantennenanordnung Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen auf dem Substrat und die Anordnung von Millimeterantennen beinhaltet eine Anordnung von Patchantennen auf dem Substrat.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten aufweist, die ein Gehäuse beinhaltet, welches eine hintere Gehäusewand aufweist, die die Rückseite abdeckt, eine Anzeige in dem Gehäuse beinhaltet, die die Vorderseite abdeckt, eine Metallmittelplatte beinhaltet, die zwischen die Anzeige und die hintere Gehäusewand zwischengestellt ist und die eine Öffnung aufweist, und eine Millimeterwellenantennenanordnung beinhaltet, die ein Substrat und eine Anordnung von Millimeterwellenantennen auf dem Substrat aufweist, wobei die Millimeterwellenantennenanordnung zwischen die Anzeige und die Metallmittelplatte zwischengestellt ist, und konfiguriert ist, um Millimeterwellenantennensignale durch die Öffnung in der Metallmittelplatte zu übermitteln und zu empfangen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet zumindest ein Anteil der hinteren Gehäusewand ein Dielektrikum und die Millimeterwellenantennenanordnung ist konfiguriert, um die Millimeterwellenantennensignale durch das Dielektrikum zu übermitteln und zu empfangen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die hintere Gehäusewand eine Glasschicht und die Millimeterwellenantennenanordnung ist konfiguriert, um die Millimeterwellenantennensignale durch die Glasschicht zu übermitteln und zu empfangen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die elektronische Vorrichtung zumindest eine Metallseitenwand in dem Gehäuse, die konfiguriert ist, um ein invertiertes F-Antennenresonanzelement zu bilden, welches von der Metallmittelplatte durch einen Spalt getrennt ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Millimeterwellenantennenanordnung Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen auf dem Substrat und die Anordnung von Millimeterwellenantennen beinhaltet eine Anordnung von Patchantennen auf dem Substrat.
Das Vorangegangene ist nur veranschaulichend und verschiedene Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen können getätigt werden. Die vorangegangenen Ausführungsformen können individuell oder in irgendeiner Kombination implementiert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11ad [0034]

Claims

Elektronische Vorrichtung, die gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten aufweist, umfassend: ein Gehäuse, welches eine hintere Gehäusewand aufweist, die die Rückseite abdeckt; eine Anzeige in dem Gehäuse, die die Vorderseite abdeckt; eine Metallmittelplatte, die zwischen die Anzeige und die hintere Gehäusewand zwischengestellt ist und die eine Öffnung aufweist; und eine Millimeterwellenantennenanordnung, die ein Substrat und eine Anordnung von Millimeterwellenantennen auf dem Substrat aufweist, wobei zumindest ein Teil des Substrats in die Öffnung hin zu der hinteren Gehäusewand hineinragt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: zumindest ein Anteil der hinteren Gehäusewand eine dielektrische Schicht umfasst; und die Millimeterwellenantennenanordnung konfiguriert ist, um Millimeterwellenantennensignale durch die dielektrische Schicht zu übermitteln und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die hintere Gehäusewand eine Glasschicht umfasst; und die Millimeterwellenantennenanordnung konfiguriert ist, um Millimeterwellenantennensignale durch die Glasschicht zu übermitteln und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend zumindest eine Metallseitenwand in dem Gehäuse, die konfiguriert ist, um ein invertiertes F-Antennenresonanzelement zu bilden.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das invertierte F-Antennenresonanzelement durch einen Spalt von einem Anteil der Metallmittelplatte getrennt ist, der als eine Antennenerdungsebene dient.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Millimeterwellenantennenanordnung Aufwärtswandler- und Abwärtswandlerschaltungen auf dem Substrat beinhaltet, und wobei die Anordnung von Millimeterwellenantennen eine Anordnung von Patchantennen auf dem Substrat umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das invertierte F-Antennenresonanzelement konfiguriert ist, um Zellulartelefonsignale bei einer Frequenz zwischen 700 MHz und 3,8 GHz zu übermitteln und zu empfangen und wobei die Anzeige die gesamte Vorderseite abdeckt.
Elektronische Vorrichtung, die gegenüberliegende Vorder- und Rückseiten aufweist, umfassend: ein Gehäuse, welches eine dielektrische hintere Gehäusewand aufweist, die die Rückseite abdeckt; eine Anzeige in dem Gehäuse, die die Vorderseite abdeckt; eine Metallmittelplatte, die zwischen die Anzeige und die hintere Gehäusewand zwischengestellt ist; und eine Millimeterwellenantennenanordnung, die ein Substrat und eine Anordnung von Millimeterwellenantennen auf dem Substrat aufweist, wobei die Millimeterwellenantenne zwischen die Metallmittelplatte und die hintere Gehäusewand zwischengestellt ist und konfiguriert ist, um Millimeterwellenantennensignale durch die hintere Gehäusewand zu übermitteln und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die hintere Gehäusewand eine Glasschicht umfasst und wobei die Millimeterwellenantennenanordnung konfiguriert ist, um Millimeterwellenantennensignale durch die Glasschicht zu übermitteln und zu empfangen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Millimeterwellenantennenanordnung eine Erdungsspur in dem Substrat aufweist, die elektrisch mit der Metallmittelplatte gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner umfassend zumindest eine Metallseitenwand in dem Gehäuse, die konfiguriert ist, um ein invertiertes F-Antennenresonanzelement zu bilden.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Metallmittelplatte einen Anteil aufweist, der als eine Antennenerdungsebene dient, wobei das invertierte F-Antennenresonanzelement durch einen Spalt von der Antennenerdungsebene getrennt ist und das invertierte F-Antennenresonanzelement und die Antennenerdungsebene eine Zellulartelefonantenne bilden.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Millimeterwellenantennenanordnung Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen auf dem Substrat umfasst und wobei die Anordnung von Millimeterwellenantennen eine Anordnung von Patchantennen auf dem Substrat umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Millimeterwellenantennenanordnung zumindest eine integrierte Schaltung umfasst, die auf dem Substrat montiert ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Millimeterwellenantennenanordnung Aufwärtswandler- und Abwärtswandler-Schaltungen auf dem Substrat umfasst und wobei die Anordnung von Millimeterwellenantennen eine Anordnung von Patchantennen auf dem Substrat umfasst.