DE212014000104U1

DE212014000104U1 - Einstellbare Mehrfachbandantenne mit passiver und aktiver Schaltlogik

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Publication number: DE212014000104U1
Application number: DE212014000104.8U
Authority: DE
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: TW201445814A; WO2014172077A1; CN205159492U; KR20150004243U; US20170005397A1; US20140313087A1; TWI528644B; KR20160106780A; US9496608B2; KR101770936B1; US10008764B2

Abstract

Antenne, umfassend: ein Resonanzelement einer F-Antenne und eine Antennenmasse, wobei das Resonanzelement einer F-Antenne und die Antennenmasse konfiguriert sind, eine Resonanz eines unteren Kommunikationsbandes und eine erste Resonanz eines oberen Kommunikationsbandes zu zeigen, ein Filter, das zwischen einem ersten Abschnitt des Resonanzelements einer F-Antenne und einem zweiten Abschnitt des Resonanzelements einer F-Antenne gekoppelt ist, wobei das Resonanzelement einer F-Antenne und das Filter konfiguriert sind, einen Umgehungspfad auszubilden, der eine zweite Resonanz eines oberen Kommunikationsbandes zeigt, und eine einstellbare Komponente, die zwischen dem zweiten Abschnitt des Resonanzelements einer F-Antenne und der Antennenmasse gekoppelt ist, wobei die einstellbare Komponente konfiguriert ist, eine einstellbare Impedanz zu zeigen, welche die Resonanz eines unteren Kommunikationsbandes einstellt.

Description

Hintergrund
Dies betrifft allgemein elektronische Vorrichtungen und genauer Antennen in elektronischen Vorrichtungen.
Elektronische Vorrichtungen, wie beispielsweise transportable Computer und handgeführte elektronische Vorrichtungen, werden oftmals mit kabellosen Kommunikationsfähigkeiten bereitgestellt. Zum Beispiel können elektronische Vorrichtungen Schaltlogik für kabellose Kommunikation besitzen, um unter Verwendung von Mobiltelefonbändern zu kommunizieren und um die Kommunikation mit Satellitennavigationssystemen und kabellosen lokalen Netzwerken zu unterstützen.
Es kann schwierig sein, Antennen und andere elektrische Komponenten erfolgreich in eine elektronische Vorrichtung aufzunehmen. Manche elektronischen Vorrichtungen werden mit kleinen Formfaktoren hergestellt, sodass der Platz für elektronische Komponenten begrenzt ist. In vielen elektronischen Vorrichtungen kann das Vorhandensein leitfähiger Strukturen die Leistung elektronischer Komponenten beeinflussen, wodurch mögliche Montageanordnungen für Komponenten, wie beispielsweise Antennen, weiter eingeschränkt werden.
Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu sein, verbesserte Antennen für elektronische Vorrichtungen bereitzustellen.
Kurzdarstellung
Eine elektronische Vorrichtung kann eine Antenne besitzen. Antennenstrukturen für die Antenne können aus strukturierten Metallstrukturen auf einem dielektrischen Träger ausgebildet sein. Bei dem dielektrischen Träger kann es sich um einen Kunststoffträger mit einer Form mit Seiten handeln, die eine dreidimensionale Gestaltung für die Antennenstrukturen erzeugen.
Die Antenne kann konfiguriert sein, eine Abdeckung von kabellosen Kommunikationsbändern, wie beispielsweise ein Kommunikationsband niedriger Frequenzen und ein Kommunikationsband hoher Frequenzen, bereitzustellen. Die Antenne kann eine Antennenmasse, die aus Strukturen, wie beispielsweise leitfähigen elektronischen Vorrichtungsgehäusestrukturen, ausgebildet ist, und ein Antennenresonanzelement, wie beispielsweise ein Antennenresonanzelement einer F-Antenne, das aus den strukturierten Metallstrukturen auf dem Kunststoffträger ausgebildet ist, aufweisen.
Das Antennenresonanzelement kann einen Oberbandarm, der zu einer ersten Oberbandresonanz im oberen Band beiträgt, und einen Unterbandarm, der eine Unterbandresonanz im unteren Band entstehen lässt, besitzen. Ein passives Filter, das zwischen einem ersten und einem zweiten Abschnitt des Unterbandarms im Antennenresonanzelement gekoppelt ist, kann konfiguriert sein, eine Kurzschlussimpedanz bei Frequenzen aufzuweisen, die einer zweiten Oberbandresonanz im oberen Band zugeordnet sind. Der Kurzschluss bildet einen Umgehungspfad aus, der den ersten und den zweiten Abschnitt bei Frequenzen in der zweiten Oberbandresonanz miteinander kurzschließt. In dieser Konfiguration bilden der erste und der zweite Abschnitt des Antennenresonanzelements eine Antennenstruktur aus, die zur zweiten Oberbandresonanz im oberen Band beiträgt.
Die Unterbandresonanz kann unter Verwendung einer einstellbaren Komponente eingestellt werden. Bei der einstellbaren Komponente kann es sich um eine einstellbare Spule handeln, die während des Betriebs der Antenne und der elektronischen Vorrichtung aktiv eingestellt wird. Die einstellbare Spule kann zwischen dem zweiten Abschnitt des Antennenresonanzelements und der Antennenmasse gekoppelt sein. Anpassungen an der einstellbaren Spule können verwendet werden, um die Unterbandresonanz so einzustellen, dass das gesamte untere Band durch die Antenne abgedeckt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung, ihre Art und verschiedene Vorteile werden anhand der begleitenden Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlicher.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine perspektivische Vorderansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung des Typs dar, der mit Antennenstrukturen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden kann.
2 stellt eine perspektivische Rückansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung, wie beispielsweise der elektronischen Vorrichtung von 1, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
3 stellt ein Diagramm von Antennenstrukturen und einer zugeordneten Schaltlogik in einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4 stellt einen Schaltplan einer veranschaulichenden einstellbaren Komponente auf der Grundlage einer Spule und eines Schalters, die in Reihe geschaltet sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5 stellt einen Schaltplan einer veranschaulichenden einstellbaren Komponente auf der Grundlage eines Kondensators und eines Schalters, die in Reihe geschaltet sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
6 stellt einen Schaltplan einer veranschaulichenden einstellbaren Komponente auf der Grundlage einer Spule und eines Umgehungsschalters parallel zueinander gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
7 stellt einen Schaltplan einer veranschaulichenden einstellbaren Komponente auf der Grundlage eines Kondensators und eines Umgehungschalters parallel zueinander gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
8 stellt einen Schaltplan einer veranschaulichenden einstellbaren Komponente auf der Grundlage eines variablen Kondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
9 stellt einen Schaltplan einer veranschaulichenden einstellbaren Komponente auf der Grundlage einer variablen Spule gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
10 stellt einen Schaltplan einer veranschaulichenden einstellbaren Komponente auf der Grundlage mehrerer Komponenten, wie beispielsweise fester und einstellbarer Komponenten, die in Reihe und parallelgeschaltet sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
11 stellt ein Diagramm einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
12 stellt ein Schaubild dar, in dem eine Antennenleistung (Stehwellenverhältnis) als eine Funktion der Frequenz im oberen und unteren Kommunikationsband gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgetragen ist.
13 stellt eine Querschnittsseitenansicht einer veranschaulichenden elektronischen Vorrichtung mit einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
14 stellt eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Antenne mit einem dreidimensionalen Träger, wie beispielsweise einem kastenförmigen Träger mit sechs Seiten, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
15 stellt eine Draufsicht abgewickelter Metallstrukturen von der veranschaulichenden Antenne von 14 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Detaillierte Beschreibung
Elektronische Vorrichtungen können mit Antennen und anderen elektronischen Komponenten bereitgestellt werden. Eine veranschaulichende elektronische Vorrichtung, in der elektronische Komponenten, wie beispielsweise Antennenstrukturen, verwendet werden können, ist in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 eine Anzeige, wie beispielsweise die Anzeige 50, besitzen. Die Anzeige 50 kann auf einer vorderen (oberen) Oberfläche der Vorrichtung 10 oder anderswo in der Vorrichtung 10 montiert sein. Die Vorrichtung 10 kann ein Gehäuse, wie beispielsweise ein Gehäuse 12, besitzen. Das Gehäuse 12 kann gebogene, abgewinkelte oder vertikale Seitenwandabschnitte, welche die Kanten der Vorrichtung 10 bilden, und einen relativ planen Abschnitt, der die rückseitige Oberfläche der Vorrichtung 10 ausbildet, besitzen (als ein Beispiel). Das Gehäuse 12 kann auch andere Formen aufweisen, falls gewünscht.
Das Gehäuse 12 kann aus leitfähigen Materialien, wie beispielsweise Metall (z. B. Aluminium, Edelstahl usw.), Kohlenstofffaser-Verbundmaterial oder anderen faserbasierte Verbundmaterialien, Glas, Keramik, Kunststoff oder anderen Materialien, ausgebildet sein. Ein für Funkfrequenzen durchlässiges Fenster, wie beispielsweise ein Fenster 58, kann im Gehäuse 12 ausgebildet sein (z. B. in einer Konfiguration, in der der Rest des Gehäuses 12 aus leitfähigen Strukturen ausgebildet ist). Das Fenster 58 kann aus Kunststoff, Glas, Keramik oder einem anderem dielektrischen Material ausgebildet sein. Antennenstrukturen und, falls gewünscht, Näherungssensorstrukturen zur Verwendung beim Ermitteln, ob externe Objekte in der Nachbarschaft der Antennenstrukturen vorhanden sind, können in der Nachbarschaft des Fensters 58 ausgebildet sein. Falls gewünscht, können die Antennenstrukturen und Näherungssensorstrukturen hinter einem dielektrischen Abschnitt des Gehäuses 12 (z. B. in einer Konfiguration, in der das Gehäuse 12 aus Kunststoff oder anderem dielektrischen Material ausgebildet ist) montiert sein.
Die Vorrichtung 10 kann Benutzer-Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen, wie beispielsweise die Taste 59, aufweisen. Bei der Anzeige 50 kann es sich um eine Touchscreen-Anzeige handeln, die beim Erfassen von Benutzerberührungseingaben verwendet wird. Die Oberfläche der Anzeige 50 kann unter Verwendung einer Anzeigedeckschicht, wie beispielsweise einem planen Deckglaselement oder einer klaren Schicht aus Kunststoff, bedeckt sein. Bei dem mittleren Abschnitt der Anzeige 50 (in 1 als Bereich 56 gezeigt) kann es sich um einen aktiven Bereich handeln, der Bilder anzeigt und empfindlich für Berührungseingaben ist. Periphere Abschnitte der Anzeige 50, wie beispielsweise der Bereich 54, können einen inaktiven Bereich ausbilden, der frei von Berührungssensorelektroden ist und der keine Bilder anzeigt.
Eine opake Maskierschicht, wie eine opake Tinte oder ein opaker Kunststoff, können auf der Unterseite der Anzeige 50 im peripheren Bereich 54 platziert sein (z. B. auf der Unterseite des Deckglases). Diese Schicht kann für Funkfrequenzsignale durchlässig sein. Die leitfähigen Berührungssensorelektroden und die Anzeigepixelstrukturen und andere leitfähige Strukturen im Bereich 56 neigen dazu, Funkfrequenzsignale zu blockieren. Funkfrequenzsignale können jedoch die Anzeigedeckschicht (z. B. eine Deckglasschicht) und die opake Maskierschicht im inaktiven Anzeigebereich 54 passieren (als ein Beispiel). Funkfrequenzsignale können auch das Antennenfenster 58 oder dielektrische Gehäusewände in einem aus dielektrischem Material ausgebildeten Gehäuse passieren. Elektromagnetische Felder niedriger Frequenz können auch das Fenster 58 oder andere dielektrische Gehäusestrukturen passieren, sodass Kapazitätsmessungen für einen Näherungssensor durch das Antennenfenster 58 oder andere dielektrische Gehäusestrukturen hindurch vorgenommen werden können.
Bei einer geeigneten Anordnung kann das Gehäuse 12 aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, ausgebildet sein. Abschnitte des Gehäuses 12 in der Nachbarschaft des Antennenfensters 58 können als Antennenmasse verwendet werden. Das Antennenfenster 58 kann aus einem dielektrischen Material, wie beispielsweise Polycarbonat (PC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), einer PC/ABS-Mischung oder anderen Kunststoffen ausgebildet sein (als Beispiele). Das Fenster 58 kann am Gehäuse 12 unter Verwendung von einem Haftmittel, Befestigungsmitteln oder anderen geeigneten Befestigungsmechanismen befestigt sein. Um sicherzustellen, dass die Vorrichtung 10 eine attraktive Erscheinung besitzt, kann es wünschenswert sein, das Fenster 58 so auszubilden, dass die äußeren Oberflächen des Fensters 58 dem Kantenprofil entsprechen, welches das Gehäuse 12 in anderen Abschnitten der Vorrichtung 10 aufweist. Wenn zum Beispiel das Gehäuse 12 gerade Kanten 12A und eine flache untere Oberfläche besitzt, kann das Fenster 58 mit einer rechtwinkligen Biegung und vertikalen Seitenwänden ausgebildet sein. Wenn das Gehäuse 12 gebogene Kanten 12A besitzt, kann das Fenster 58 eine gleichermaßen gebogene Außenoberfläche entlang der Kante der Vorrichtung 10 besitzen.
2 stellt eine rückseitige perspektivische Ansicht der Vorrichtung 10 von 1 dar, die zeigt, wie die Vorrichtung 10 eine relativ plane rückseitige Oberfläche 12B besitzen kann, und die zeigt, wie das Antennenfenster 58 eine rechteckige Form mit gebogenen Abschnitten besitzen kann, die der Form der gebogenen Gehäusekanten 12A entspricht. Das Antennenfenster 58 kann auch plane Wände aufweisen, falls gewünscht.
Ein schematisches Diagramm einer veranschaulichenden Konfiguration, die für die elektronische Vorrichtung 10 verwendet werden kann, ist in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, kann die elektronische Vorrichtung 10 eine Steuerschaltlogik 29 einschließen. Die Steuerschaltlogik 29 kann eine Speicher- und Verarbeitungsschaltlogik zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung 10 einschließen. Die Steuerschaltlogik 29 kann zum Beispiel einen Speicher, wie beispielsweise einen Festplattenlaufwerk-Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher oder anderen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher, der konfiguriert ist, ein Halbleiterlaufwerk auszubilden), einen flüchtigen Speicher (z. B. statischen oder dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff) usw., einschließen. Die Steuerschaltlogik 29 kann eine Verarbeitungsschaltlogik einschließen, die auf einem oder mehreren Mikroprozessoren, Mikrosteuereinheiten, digitalen Signalprozessoren, Basisbandprozessoren, Energieverwaltungseinheiten, Audio-Codec-Chips, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen usw. beruht.
Die Steuerschaltlogik 29 kann verwendet werden, um Software auf der Vorrichtung 10 auszuführen, wie beispielsweise Betriebssystemsoftware und Anwendungssoftware. Unter Verwendung dieser Software kann die Steuerschaltlogik 29 zum Beispiel kabellose Daten senden und empfangen, Antennen einstellen, um Kommunikationsbänder von Interesse abzudecken, und andere Funktionen durchführen, welche den Betrieb der Vorrichtung 10 betreffen.
Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 30 können verwendet werden, um es zu ermöglichen, dass der Vorrichtung 10 Daten geliefert werden und dass Daten von der Vorrichtung 10 externen Vorrichtungen bereitgestellt werden. Die Eingabe-Ausgabe-Schaltlogik 30 kann eine Kommunikationsschaltlogik, wie beispielsweise eine Schaltlogik für kabelgebundene Kommunikation, einschließen. Die Vorrichtung 10 kann zudem eine kabellose Schaltlogik, wie beispielsweise eine Transceiver-Schaltlogik 206, und Antennenstrukturen 204 verwenden, um über ein oder mehrere kabellose Kommunikationsbänder zu kommunizieren.
Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 30 können zudem Eingabe-Ausgabe-Komponenten einschließen, mit denen ein Benutzer den Betrieb der Vorrichtung 10 steuern kann. Ein Benutzer kann zum Beispiel durch die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 30 Befehle eingeben und kann Statusinformationen und andere Ausgaben von der Vorrichtung 10 unter Verwendung der Ausgaberessourcen der Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 30 empfangen.
Die Eingabe-Ausgabe-Vorrichtungen 30 können Sensoren und Statusanzeiger, wie beispielsweise einen Umgebungslichtsensor, einen Näherungssensor, einen Temperatursensor, einen Drucksensor, einen magnetischen Sensor, einen Beschleunigungsmesser und lichtemittierende Dioden und weitere Komponenten zum Erfassen von Informationen über die Umgebung, in der die Vorrichtung 10 betrieben wird, und zum Bereitstellen von Informationen über den Status der Vorrichtung 10 für einen Benutzer einschließen. Audiokomponenten in den Vorrichtungen 30 können Lautsprecher und Tongeneratoren zum Übermitteln von Klang an einen Benutzer der Vorrichtung 10 sowie Mikrofone zum Erfassen von Benutzeraudioeingaben einschließen. Die Vorrichtungen 30 können eine oder mehrere Anzeigen, wie beispielsweise die Anzeige 50 von 1, einschließen. Anzeigen können verwendet werden, um einem Benutzer Bilder vorzulegen, wie beispielsweise Text, Video- und Standbilder. Sensoren in den Vorrichtungen 30 können ein Berührungssensorfeld einschließen, das als eine der Schichten in der Anzeige 14 ausgebildet ist. Während des Betriebs können Benutzereingaben unter Verwendung von Tasten und anderen Eingabe-Ausgabe-Komponenten in den Vorrichtungen 30, wie beispielsweise Touchpad-Sensoren, Tasten, Joysticks, Click Wheels, Bildlaufräder, Berührungssensoren, wie beispielsweise ein Berührungssensorfeld in einer Touchscreen-Anzeige oder einem Touchpad, Tastenfelder, Tastaturen, Vibratoren, Kameras und weiteren Eingabe-Ausgabe-Komponenten erfasst werden.
Eine Schallogik für kabellose Kommunikation 34 kann eine Funkfrequenz(radio-frequency (RF))-Transceiver-Schaltlogik, wie beispielsweise die Transceiver-Schaltlogik 206, die aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen ausgebildet ist, eine Leistungsverstärkerschaltlogik, rauscharme Eingangsverstärker, passive RF-Komponenten, eine oder mehrere Antennen, wie beispielsweise die Antennenstrukturen 204, und andere Schaltlogik zum Abwickeln von kabellosen RF-Signalen einschließen. Kabellose Signale können auch unter Verwendung von Licht (z. B. unter Verwendung von Infrarotkommunikation) gesendet werden.
Die Schaltlogik für kabellose Kommunikation 34 kann Funkfrequenz-Transceiver-Schaltungen zum Abwickeln von mehreren Funkfrequenz-Kommunikationsbändern einschließen. Zum Beispiel kann die Schaltlogik 34 die Transceiver-Schaltlogik 206 zum Abwickeln von Mobiltelefonkommunikation, Signalen kabelloser lokaler Netzwerke und Satellitennavigationssystem-Signalen, wie beispielsweise Signale bei 1575 MHz von Satelliten, die dem „Global Positioning System” zugeordnet sind, einschließen. Die Transceiver-Schaltlogik 206 kann 2,4-GHz- und 5-GHz-Bänder für WiFi^®(IEEE 802.11)-Kommunikation oder andere Kommunikation kabelloser lokaler Netzwerke abwickeln und kann das 2,4-GHz-Bluetooth^®-Kommunikationsband abwickeln. Die Schaltlogik 206 kann eine Mobiltelefon-Transceiver-Schaltlogik 38 zum Abwickeln kabelloser Kommunikation in Mobiltelefonbändern, wie beispielsweise den Bändern im Bereich von 700 MHz bis 2,7 GHz, verwenden (als Beispiele).
Falls gewünscht, kann die Schaltlogik für kabellose Kommunikation 34 eine Schaltlogik für andere kabellose Verbindungen mit kurzer und langer Reichweite einschließen. Zum Beispiel kann die Schaltlogik für kabellose Kommunikation 34 eine kabellose Schaltlogik zum Empfangen von Radio- und Fernsehsignalen, Paging-Schaltungen usw. einschließen. Bei WiFi^®- und Bluetooth^®-Verbindungen und anderen kabellosen Verbindungen mit kurzer Reichweite werden kabellose Signale typischerweise verwendet, um Daten über mehrere zehn oder mehrere hundert Fuß zu übermitteln. Bei Mobiltelefonverbindungen und anderen Verbindungen mit großer Reichweite werden kabellose Signale typischerweise verwendet, um Daten über tausende Fuß oder Meilen zu übermitteln. Die Schaltlogik für kabellose Kommunikation 34 kann zudem eine Schaltlogik zum Aushändigen von Nahfeldkommunikation einschließen.
Die Schaltlogik für kabellose Kommunikation 34 kann die Antennenstrukturen 204 einschließen. Die Antennenstrukturen 204 können eine oder mehrere Antennen einschließen. Die Antennenstrukturen 204 können F-Antennen, Patchantennen, Schleifenantennen, Monopole, Dipole, Einzelbandantennen, Dualbandantennen, Antennen, die mehr als zwei Bänder abdecken, oder andere geeignete Antennen einschließen. Konfigurationen, in denen mindestens eine Antenne in der Vorrichtung 10 aus einer F-Antennenstruktur, wie beispielsweise einer F-Dualbandantenne ausgebildet ist, werden manchmal hierin als Beispiel beschrieben.
Um die Antennenstrukturen 204 mit der Fähigkeit bereitzustellen, Kommunikationsfrequenzen von Interesse abzudecken, können die Antennenstrukturen 204 mit Schaltlogik, wie beispielsweise Filterschaltlogik (z. B. ein oder mehrere passive Filter und/oder eine oder mehrere einstellbare Filterschaltungen) bereitgestellt werden. Diskrete Komponenten, wie beispielsweise Kondensatoren, Spulen und Widerstände, können in die Filterschaltlogik einbezogen werden. Kapazitive Strukturen, induktive Strukturen und Widerstandsstrukturen können zudem aus strukturierten Metallstrukturen (z. B. ein Teil einer Antenne) ausgebildet sein.
Falls gewünscht, können die Antennenstrukturen 204 mit anpassbaren Schaltungen, wie einer einstellbaren Schaltlogik 208, bereitgestellt werden. Die einstellbare Schaltlogik 208 kann durch Steuersignale von der Steuerschaltlogik 29 gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Steuerschaltlogik 29 der einstellbaren Schaltlogik 208 über einen Steuerpfad 210 während des Betriebs der Vorrichtung 10 Steuersignale zuführen, wann immer es gewünscht ist, die Antennenstrukturen 204 einzustellen, damit sie ein gewünschtes Kommunikationsband abdecken. Ein Pfad 222 kann verwendet werden, um Daten zwischen der Steuerschaltlogik 29 und der Schaltlogik für kabellose Kommunikation 34 zu übermitteln (z. B. beim Senden von kabellosen Daten oder beim Empfangen und Verarbeiten von kabellosen Daten).
Eine passive Filterschaltlogik in den Antennenstrukturen 204 kann den Antennenstrukturen 204 dabei helfen, Antennenresonanzen in Kommunikationsbändern von Interesse zu zeigen (z. B. kann die passive Filterschaltlogik in den Antennenstrukturen 204 unterschiedliche Abschnitte der Antennenstrukturen 204 miteinander kurzschließen und/oder offene Schaltungen oder Pfade von anderen Impedanzen zwischen unterschiedlichen Abschnitten von Antennenstrukturen 204 ausbilden, um sicherzustellen, dass die gewünschten Antennenresonanzen erzeugt werden).
Die Transceiver-Schaltlogik 206 kann mit den Antennenstrukturen 204 durch Signalpfade, wie beispielsweise einem Signalpfad 212, gekoppelt sein. Der Signalpfad 212 kann eine oder mehrere Übertragungsleitungen einschließen. Als ein Beispiel kann es sich bei dem Signalpfad 212 von 3 um eine Übertragungsleitung mit einem positiven Signalleiter, wie einer Leitung 214, und einem Massesignalleiter, wie einer Leitung 216, handeln. Die Leitungen 214 und 216 können Teile eines Koaxialkabels oder einer Mikrostreifen-Übertragungsleitung ausbilden (als Beispiele). Ein Anpassungsnetzwerk, das aus Komponenten, wie beispielsweise Spulen, Widerständen und Kondensatoren, ausgebildet ist, kann beim Anpassen der Impedanz der Antennenstrukturen 204 und der Impedanz der Übertragungsleitung 212 verwendet werden. Die Anpassungsnetzwerkkomponenten können als diskrete Komponenten (z. B. Komponenten der Oberflächenmontiertechnologie) oder aus Gehäusestrukturen, Leiterplattenstrukturen, Bahnen auf Kunststoffträgern usw. bereitgestellt werden. Komponenten wie diese können zudem beim Ausbilden einer passiven Filterschaltlogik in den Antennenstrukturen 204 und der einstellbaren Schaltlogik 208 in den Antennenstrukturen 204 verwendet werden.
Die Übertragungsleitung 212 kann mit Antennenzufuhrstrukturen gekoppelt sein, die den Antennenstrukturen 204 zugeordnet sind. Als ein Beispiel können die Antennenstrukturen 204 eine F-Antenne mit einer Antennenzufuhr mit einem positiven Antennenzufuhranschluss, wie beispielsweise einem Anschluss 218, und einem Masse-Antennenzufuhranschluss, wie beispielsweise einem Masse-Antennenzufuhranschluss 220, ausbilden. Der positive Übertragungsleitungsleiter 214 kann mit dem positiven Antennenzufuhranschluss 218 gekoppelt sein, und der Masseübertragungsleitungsleiter 216 kann mit dem Antennenmasse-Zufuhranschluss 220 gekoppelt sein. Andere Typen von Antennenzufuhranordnungen können verwendet werden, falls gewünscht. Die veranschaulichende Zufuhrkonfiguration von 3 ist lediglich veranschaulichend.
Die einstellbare Schaltlogik 208 kann aus einer oder mehreren einstellbaren Schaltungen, wie beispielsweise auf Kondensatoren, Widerständen, Spulen und Schalter basierenden Schaltungen, ausgebildet sein. Die einstellbare Schaltlogik 208 kann unter Verwendung diskreter Komponenten implementiert sein, die auf einer Leiterplatte montiert sind, wie beispielsweise einer starren Leiterplatte (z. B. eine Leiterplatte, die aus einem glasfaserverstärktem Epoxidharz ausgebildet ist) oder einer flexiblen Leiterplatte, die aus einer Platte von Polyimid oder einer Schicht eines anderen flexiblen Polymers ausgebildet ist, einem Kunststoffträger, einem Glasträger, einem Keramikträger oder einem anderen dielektrischen Substrat. Als ein Beispiel kann die einstellbare Schaltlogik 208 mit einem dielektrischen Träger des Typs gekoppelt sein, der beim Stützen von Antennenresonanzelement-Bahnen für die Antennenstrukturen 204 verwendet wird (3). Eine Filterschaltlogik in den Antennenstrukturen 204, wie beispielsweise eine passive Filterschaltlogik, kann ebenfalls unter Verwendung dieser Anordnungstypen ausgebildet sein.
4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 stellen Pläne veranschaulichender einstellbarer Schaltungen des Typs dar, der beim Implementieren von manchem oder allem der einstellbaren Antennenschaltlogik 208 von 3 verwendet werden kann. Die einstellbaren Antennenschaltungen 208 können zwei oder mehr Anschlüsse besitzen. Zum Beispiel können die einstellbaren Antennenkomponenten 208 jeweils entsprechende erste und zweite Anschlüsse 228 und 230 besitzen. Die Anschlüsse 228 und 230 können mit leitfähigen Strukturen an jeweiligen unterschiedlichen Stellen innerhalb der Antennenstrukturen 204 gekoppelt sein. Während des Betriebs der Vorrichtung 10 kann die Steuerschaltlogik 29 Befehle auf dem Pfad 210 ausgeben, um Schalter, variable Komponenten und andere einstellbare Schaltlogik in der einstellbaren Schaltlogik 208 einzustellen und dabei die Antennenstruktur 204 einzustellen.
Wie in 4 gezeigt, kann die einstellbare Schaltlogik 208 eine Spule und einen Schalter einschließen, die in Reihe gekoppelt sind, wie beispielsweise eine Spule 224 und einen Schalter 226. Die Spule 224 und der Schalter 226 können zwischen den Anschlüssen 228 und 230 in Reihe geschaltet sein. Der Schalter 226 kann geschlossen werden, um die Spule 224 einzuschalten, und kann geöffnet werden, wenn es gewünscht ist, die Spule 224 in den Antennenstrukturen 204 auszuschalten. Es gibt in der einstellbaren Schaltlogik 208 eine einzige Spule 224, aber durch den Schalter 226 in der Komponente 208 können zwei oder mehr Spulen ein- und ausgeschaltet werden, falls gewünscht.
Wie in 5 gezeigt, kann die einstellbare Schaltlogik 208 einen Kondensator und einen Schalter einschließen, die in Reihe gekoppelt sind, wie beispielsweise einen Kondensator 232 und einen Schalter 234. Der Kondensator 232 und der Schalter 234 können zwischen den Anschlüssen 228 und 230 in Reihe geschaltet sein. Der Schalter 234 kann geschlossen werden, um den Kondensator 232 einzuschalten, und kann geöffnet werden, wenn es gewünscht ist, den Kondensator 232 in den Antennenstrukturen 204 auszuschalten.
Die einstellbaren Komponenten 208 können umgehbare Komponenten verwenden, falls gewünscht. Wie in 6 gezeigt, kann die einstellbare Schaltung 208 zum Beispiel eine Spule, wie beispielsweise eine Spule 236, einschließen, die mit einem Schalter, wie beispielsweise einem Schalter 238, zwischen den Anschlüssen 228 und 230 parallel gekoppelt ist. Der Schalter 238 kann geschlossen werden, wenn es gewünscht ist, die Spule 236 zu umgehen. Wie in 7 gezeigt, kann die einstellbare Schaltung 208 einen Kondensator, wie beispielsweise einen Kondensator 240, einschließen, der mit einem Schalter, wie beispielsweise einem Schalter 242, zwischen den Anschlüssen 228 und 230 parallel geschaltet ist. Der Schalter 242 kann geschlossen werden, wenn es gewünscht ist, den Kondensator 240 zu umgehen.
Variable Komponenten, wie beispielsweise Varaktoren, variable Spulen und variable Widerstände, können in der einstellbaren Schaltlogik 208 verwendet werden, um kontinuierlich anpassbare Komponentenwerte bereitzustellen. 8 stellt einen Plan der einstellbaren Schaltlogik 208 in einer auf einem Varaktor 244 beruhenden Konfiguration dar. 9 zeigt, wie eine variable Spule 246 verwendet werden kann, um die einstellbare Schaltlogik 208 auszubilden. Variable Komponenten können mit Schaltern in Reihe oder parallel geschaltet werden, falls gewünscht.
Schalter in der einstellbaren Schaltlogik 208 können auf Dioden, Transistoren, Vorrichtungen mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) oder anderer schaltender Schaltlogik beruhen.
Wie in 10 gezeigt, kann die einstellbare Schaltlogik 208 mehrere Komponenten 248 einschließen. Die Komponenten 248 können zwischen den Anschlüssen 228 und 230 in Reihe und/oder parallel geschaltet sein. Jede Komponente 248 in 10 kann unter Verwendung von einer oder mehreren der Schaltungen von 4, 5, 6, 7, 8 und 9, Schaltern, variablen Komponenten, umgehbaren Komponenten oder anderen einstellbaren Komponenten implementiert werden. Als ein Beispiel kann die einstellbare Komponente 208 unter Verwendung von zwei oder mehr oder drei oder mehr anpassbaren Spulen (z. B. Spulen, die unter Verwendung der Schaltung 208 von 4, der Schaltung 208 von 6, oder der Schaltung 208 von 9, die zwischen den Anschlüssen 228 und 230 parallel gekoppelt sind) implementiert werden. Mehrere Schalter können beim Einschalten einer gewünschten Spule (oder anderen Komponente) verwendet werden, oder eine schaltende Schaltlogik mit einem oder mehreren Schaltern mit mehreren Positionen kann beim Einschalten einer oder mehrerer gewünschter Spulen (oder anderer Komponenten) verwendet werden.
11 stellt ein Diagramm einer veranschaulichenden Antennenkonfiguration dar, die für die Antennenstrukturen 204 in der Vorrichtung 10 verwendet werden kann. Im Beispiel von 11 sind die Antennenstrukturen 204 unter Verwendung einer F-Antenne mit zwei Armen (Antenne 204) mit einem Antennenresonanzelement 252 und einer Antennenmasse 250 implementiert. Die Antennenmasse 250 kann aus Metallgehäusestrukturen der elektronischen Vorrichtung 12 ausgebildet sein, kann aus strukturierten Metallbahnen auf einer dielektrischen Tragstruktur (z. B. einem Kunststoffträger, einem Leiterplattensubstrat, Glas, Keramik usw.) ausgebildet sein, oder kann aus anderen leitfähigen Strukturen in der Vorrichtung 10 ausgebildet sein. Das Antennenresonanzelement 252 kann aus strukturierten Metallbahnen auf einem Kunststoffträger ausgebildet sein, kann aus strukturierten Metallbahnen auf einer flexiblen Leiterplatte (z. B. einer Leiterplatte, die aus einer Schicht von Polyimid oder einer Platte aus einem anderen flexiblen Polymer ausgebildet ist) ausgebildet sein, kann aus strukturierten Metallbahnen auf einem starren Leiterplattensubstrat (z. B. einem aus glasfaserverstärktem Epoxidharz ausgebildeten Leiterplattensubstrat) ausgebildet sein, kann aus einer gestanzten Metallfolie oder Drähten ausgebildet sein oder kann aus anderen leitfähigen Strukturen ausgebildet sein.
Die Antenne 204 besitzt eine Hauptresonanzelementstruktur 254. Die Hauptresonanzelementstruktur 254 kann aus einer länglichen leitfähigen Struktur ausgebildet sein (z. B. einem Metallstreifen). Ein Antennenzufuhrpfad 256 und ein Kurzschlusspfad SC können zwischen den Hauptresonanzelementstrukturen 254 und der Masse 250 parallel gekoppelt sein.
Die Hauptresonanzelementstruktur 254 kann mehrere Arme aufweisen. Zum Beispiel kann die Struktur 254 einen Arm für ein oberes Band HB-1 aufweisen. Der Arm für ein oberes Band HB-1 kann einem ersten Oberbandresonanzbeitrag zu einem Hochfrequenzkommunikationsband zugeordnet sein. Die Struktur 254 kann zudem einen Arm für ein unteres Band LB zum Unterstützen einer Antennenresonanz bei einer niedrigeren Frequenz als der ersten Oberbandresonanzfrequenz (d. h. in einem unteren Frequenzband LB) aufweisen.
Die Hauptresonanzelementstruktur 254 (d. h. der Arm für ein unteres Band LB) kann eine Biegung, wie beispielsweise eine Biegung 262, aufweisen. Der gebogene Abschnitt des Hauptresonanzelements 252 koppelt den Abschnitt 254 mit dem Spitzenabschnitt 264, sodass der Spitzenabschnitt 264 des Resonanzelements 252 parallel zum Hauptresonanzelementabschnitt 254 des Resonanzelements 252 verläuft. Das Spitzensegment 264 kann zwischen dem Hauptabschnitt (Segment) 254 und der Antennenmasse 250 liegen.
Das einstellbare Element 208 kann zwischen dem Spitzensegment 264 des Antennenresonanzelements 252 und der Antennenmasse 250 gekoppelt sein. Während des Betriebs der Antenne 204 kann das einstellbare Element 208 so angepasst werden, dass eine Spule L1 (mit einem ersten Induktivitätswert) oder eine Spule L2 (mit einem zweiten Induktivitätswert) eingeschaltet wird. Durch Anpassen, ob die Spule L1 oder die Spule L2 das Antennensegment 264 mit der Antennenmasse 250 koppelt, oder ob beide Spulen L1 und L2 ausgeschaltet werden, sodass eine unendliche Impedanz (offener Schaltkreis) durch das einstellbare Element 208 ausgebildet wird, sodass das Segment 264 von der Masse 250 isoliert ist, kann die Steuerschaltlogik 29 eine Leistung im unteren Band für die Antenne 204 anpassen (z. B. kann die Steuerschaltlogik 29 Anpassungen am einstellbaren Element 208 vornehmen, um eine Antennenresonanz im unteren Band für die Antenne 204 einzustellen).
Das Hauptsegment des Antennenresonanzelements 252 kann mit dem gefalteten Spitzensegment 264 des Antennenresonanzelements 252 unter Verwendung einer Filterschaltlogik F gekoppelt sein. Das Filter F kann Komponenten wie beispielsweise eine Spule 258 und einen Kondensator 260 einschließen. Die Komponenten des Filters F, wie die Spule 258 und der Kondensator 260, können eine Resonanzschaltung mit einer relativ niedrigen Impedanz (d. h. eine Kurzschlussimpedanz) bei Frequenzen, die einer zweiten Oberbandresonanz HB-2 im oberen Band HB zugeordnet sind, und mit einer relativ hohen Impedanz (Impedanz des offenen Schaltkreises) bei anderen Frequenzen, wie denjenigen, die dem Betrieb im unteren Band LB zugeordnet sind, ausbilden.
Bei Betriebsfrequenzen des oberen Bandes, kann das Filter F einen Kurzschluss ausbilden, der den Hauptabschnitt (Segment) 254 des Antennenresonanzelements 252 mit dem Spitzenabschnitt 264 des Antennenresonanzelements 252 kurzschließt, wodurch es ermöglicht wird, dass Ströme in der Antenne 204 innerhalb des Oberbandpfades HB-2 des Resonanzelements 252 fließen und den Rest des Unterbandarms LB nahe der Biegung 262 umgehen. Das Filter F ermöglicht es daher, dass der Pfad 268 bei hohen Frequenzen HB-2 als Umgehungspfad im Antennenresonanzelement 252 dient. Bei niedrigen Frequenzen, die dem Betrieb der Antenne 204 im unteren Band LB zugeordnet sind, können Ströme in der Antenne 204 innerhalb des Unterbandarms LB fließen, ohne durch den Umgehungspfad 268 zu laufen.
Die Konfiguration von 11, bei der ein Teil des Antennenresonanzelements mit einem passiven Filter überbrückt wird und in der ein Spitzenabschnitt des Antennenresonanzelements durch eine einstellbare Komponente, wie beispielsweise eine einstellbare Spule, mit der Masse gekoppelt ist, ermöglicht es, dass eine F-Antenne mit zwei Armen drei Antennenresonanzen zeigt. Die Antennenresonanz HB-1 bildet einen ersten Beitrag zur Oberbandresonanz HB und ist dem Strompfad für den Oberbandarm HB-1 zugeordnet. Ein zweite Oberbandresonanz HB-2 bildet einen zweiten Beitrag zur Oberbandresonanz HB und ist dem Strompfad durch das Filter F zugeordnet (d. h. dem Umgehungspfad 268). Die Resonanzen HB-1 und HB-2 können sich überlappen, um eine kombinierte Gesamtoberbandresonanz HB für die Antenne 204 auszubilden.
Eine Unterbandresonanz, die durch Anpassung der Induktivität zwischen dem Resonanzelement 252 und der Antennenmasse 250 eingestellt wird, kann dem Unterbandpfad 252 zugeordnet sein.
12 zeigt ein Schaubild, in dem die Antennenleistung (d. h. das Stehwellenverhältnis (standing wave ratio (SWR)) als Funktion einer Frequenz f für eine Antenne, wie beispielsweise die Antenne 204 von 11, aufgetragen wurde. Wie in 12 gezeigt, kann die Antenne 204 eine Abdeckung im unteren Kommunikationsband LB und im oberen Kommunikationsband HB zeigen. Die Bänder LB und HB können Mobiltelefondatenverkehr, Datenverkehr kabelloser lokaler Netzwerke und/oder Satellitennavigationssystem-Signalen zugeordnet sein (als Beispiele). Zum Beispiel kann ein unteres Band LB Mobiltelefonkommunikation bei Frequenzen von 700 MHz bis 960 MHz abdecken, und das obere Band HB kann Mobiltelefonkommunikation und/oder Satellitennavigationssystem-Signale von 1560 MHz bis 2170 MHz abdecken. Andere Kommunikationsbänder können unter Verwendung der Antenne 204 abgedeckt werden, falls gewünscht. Die Frequenzabdeckung des Schaubildes von 12 ist lediglich veranschaulichend.
Die Abdeckung für das obere Band HB kann unter Verwendung einer passiven Filterschaltlogik erreicht werden, um mehrere Antennenresonanzelement-Pfade innerhalb der Antenne 204 auszubilden. Zum Beispiel kann eine Resonanz 276 unter Verwendung des Oberbandarms HB-1 ausgebildet werden, und eine Resonanz 278 kann unter Verwendung des Oberband-Umgehungspfades HB-2 im Unterbandpfad LB ausgebildet werden. Die Abdeckung über das gesamte untere Band LB kann erreicht werden, indem die Induktivität der einstellbaren Spule 208 angepasst wird, um die Unterbandresonanz der Antenne 204 einzustellen. Die Antenne 204 kann zum Beispiel eine Antennenresonanz 270 zeigen, wenn die Spule 208 in einem ersten Zustand platziert wird, in dem die Spulen L1 und L2 durch eine schaltende Schaltlogik 266 der einstellbaren Spule 208 ausgeschaltet sind. In diesem ersten Zustand für die einstellbare Spule 208 kann die einstellbare Spule 208 einen offenen Schaltkreis ausbilden (d. h. die Induktivität der Spule 208 kann effektiv unendlich sein). Die Antenne 204 kann eine Antennenresonanz 272 zeigen, wenn die Spule 208 in einem zweiten Zustand platziert wird, in dem die Spule L1 eingeschaltet ist, und kann eine Antennenresonanz 274 zeigen, wenn die Spule 208 in einem dritten Zustand platziert wird, in dem die Spule 208 in einem dritten Zustand platziert wird, in dem die Spule L2 eingeschaltet ist.
Bei der Anordnung von 2 wird eine Unterbandabdeckung unter Verwendung eines aktiven Einstellens des einstellbaren Elements 208 erreicht, und eine Oberbandabdeckung wird unter Verwendung eines passiven Filtereinstellens mit dem frequenzabhängigen Filter F erreicht. Konfigurationen, in denen die einstellbare Spule 208 so angepasst werden kann, dass sie eine unterschiedliche Anzahl von Induktivitäten zeigt, und/oder die Filterschaltlogik F können beim Ausbilden von unterschiedlichen Anzahlen von Umgehungspfaden verwendet werden, falls gewünscht. Das Beispiel von 11 und 12 ist lediglich veranschaulichend.
Eine Querschnittsansicht der Vorrichtung 10 entlang einer Linie 1300 von 2 und in Richtung 1302 gesehen ist in 13 gezeigt. Wie in 13 gezeigt, können die Antennenstrukturen 204 innerhalb der Vorrichtung 10 in der Nachbarschaft des Antennenfensters 58 montiert sein. Die Strukturen 204 können ein leitfähiges Material einschließen, das als ein Antennenresonanzelement für eine Antenne dient. Die Antenne kann unter Verwendung der Übertragungsleitung 212 gespeist werden. Die Übertragungsleitung 212 kann einen positiven Signalleiter, der mit einem positiven Antennenzufuhranschluss, wie beispielsweise dem positiven Antennenzufuhranschluss 218 von 3, gekoppelt ist, und einen Massesignalleiter aufweisen, der mit einem Masse-Antennenzufuhranschluss, wie beispielsweise dem Masse-Antennenzufuhranschluss 220 von 3, gekoppelt ist (d. h. mit der aus leitfähigen Massebahnen auf einem dielektrischen Träger in den Antennenstrukturen 204 ausgebildeten Antennenmasse und/oder mit der Masse verbundenen Strukturen, wie den mit der Masse verbundenen Abschnitten des Gehäuses 12).
Das aus den Strukturen 204 ausgebildete Antennenresonanzelement kann auf jeder geeigneten Antennenresonanzelement-Gestaltung beruhen (z. B. können die Strukturen 204 ein Patchantennen-Resonanzelement, eine F-Antennenstruktur mit einem einzigen Arm, eine F-Antennenstruktur mit zwei Armen, andere geeignete F-Antennenstrukturen mit einem oder mehreren Armen, eine offene oder geschlossene Schlitzantennenstruktur, einen Monopol, einen Dipol, eine plane F-Antennenstruktur, ein Hybrid aus zwei oder mehreren beliebigen dieser Gestaltungen usw. ausbilden). Das Gehäuse 12 kann als Antennenmasse für eine Antenne dienen, die aus der Struktur 204 und/oder anderen leitfähigen Strukturen innerhalb der Vorrichtung 10 ausgebildet ist, und die Antennenstrukturen 204 können als Masse dienen (z. B. leitfähige Komponenten, Bahnen auf Leiterplatten usw.).
Die Strukturen 204 können strukturierte leitfähige Strukturen, wie beispielsweise strukturierte Metallstrukturen, einschließen. Die strukturierten leitfähigen Strukturen können durch einen dielektrischen Träger gestützt werden, falls gewünscht. Die leitfähigen Strukturen können unter Verwendung von Laserbearbeitungstechniken oder anderen Strukturierungstechniken aus einer Beschichtung, aus Metallbahnen auf einer flexiblen Leiterplatte oder aus Metallbahnen ausgebildet sein, die auf einem Kunststoffträger ausgebildet sind. Die Strukturen 204 können zudem aus gestanzter Metallfolie oder anderen Metallstrukturen ausgebildet sein. In Konfigurationen für die Antennenstrukturen 204, die einen dielektrischen Träger einschließen, können Metallschichten direkt auf der Oberfläche des dielektrischen Trägers ausgebildet werden und/oder eine flexible Leiterplatte, die strukturierte Metallbahnen einschließt, kann auf der Oberfläche des dielektrischen Trägers angebracht werden. Falls gewünscht, kann leitfähiges Material in den Strukturen 204 auch eine oder mehrere Näherungssensor-Kondensatorelektroden ausbilden.
Während des Betriebs der aus den Strukturen 204 ausgebildeten Antenne können Funkfrequenz-Antennensignale durch das dielektrische Fenster 58 übermittelt werden. Die Funkfrequenz-Antennensignale, die den Strukturen 204 zugeordnet sind, können zudem durch ein Anzeigedeckelement, wie beispielsweise eine Deckschicht 60, übermittelt werden. Die Anzeigedeckschicht 60 kann aus einer oder mehreren klaren Schichten aus Glas, Kunststoff oder anderen Materialien ausgebildet sein. Die Anzeige 50 kann einen aktiven Bereich, wie den Bereich 56, aufweisen, in dem die Deckschicht 60 eine zugrundeliegende leitfähige Struktur, wie ein Anzeigefeldmodul 64, besitzt. Die Strukturen im Anzeigefeld 64, wie beispielsweise Berührungssensorelektroden und aktive Anzeigepixelschaltlogik, können leitfähig sein und daher Funkfrequenzsignale abschwächen. In einem Bereich 54 kann die Anzeige 50 jedoch inaktiv sein (d. h. das Feld 64 kann abwesend sein). Eine opake Maskierschicht, wie Kunststoff oder Tinte 62, kann auf der Unterseite des transparenten Deckglases 60 im Bereich 54 ausgebildet sein, um die Antennenstrukturen 204 außer Sicht eines Benutzers der Vorrichtung 10 zu halten. Das opake Material 62 und das dielektrische Material der Deckschicht 60 im Bereich 54 können für Funkfrequenzsignale ausreichend durchlässig sein, damit Funkfrequenzsignale während des Betriebs der Vorrichtung 10 durch diese Strukturen hindurch übermittelt werden können.
Die Vorrichtung 10 kann eine oder mehrere interne elektrische Komponenten, wie beispielsweise Komponenten 23, einschließen. Die Komponenten 23 können eine Speicher- und Verarbeitungsschaltlogik, wie beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, Speicherchips und weitere Steuerschaltlogik, wie beispielsweise die Steuerschaltlogik 29 von 3, einschließen. Die Komponenten 23 können auf einem oder mehreren Substraten, wie beispielsweise einem Substrat 79 montiert sein (z. B. starre Leiterplatten, wie Leiterplatten, die aus glasfaserverstärktem Epoxidharz ausgebildet sind, flexible Leiterplatten, geformte Kunststoffsubstrate usw.). Die Komponenten 23 können Eingabe-Ausgabe-Schaltlogik einschließen, wie beispielsweise Sensorschaltlogik (z. B. kapazitive Näherungssensorschaltlogik), kabellose Schaltlogik, wie beispielsweise die Funkfrequenz-Transceiver-Schaltlogik 206 von 3 (z. B. Schaltlogik für Mobiltelefonkommunikation, Kommunikation kabelloser lokaler Netzwerke, Satellitennavigationssystem-Kommunikation, Nahfeldkommunikation und andere kabellose Kommunikation), Verstärkerschaltlogik und andere Schaltungen. Verbinder, wie beispielsweise ein Verbinder 81, können beim Verbinden der Schaltlogik 23 mit Kommunikationspfaden, wie beispielsweise dem Übertragungsleitungspfad 212, verwendet werden.
14 zeigt, wie leitfähige Strukturen für die Antennenstrukturen 204 durch einen dielektrischen Träger gestützt werden können. Wie in 14 gezeigt, können die Antennenstrukturen 204 leitfähige Strukturen 280 aufweisen, wie beispielsweise Metallstrukturen, die durch einen dielektrischen Träger 282 gestützt werden. Bei den leitfähigen Strukturen 280 kann es sich um Metallbahnen handeln, die auf der Oberfläche des dielektrischen Trägers 282 ausgebildet sind (z. B. unter Verwendung von lasergestützten Abscheidungstechniken, physikalischen Gasphasenabscheidungstechniken, elektrochemischen Abscheidung usw.), kann es sich um Metallbahnen auf einer flexiblen Leiterplatte handeln, die auf dem dielektrischen Träger 282 montiert ist, kann es sich um andere Metallstrukturen handeln, die durch den Träger 282 gestützt werden (z. B. strukturierte Metallfolie) oder kann es sich um andere leitfähige Strukturen handeln.
Der dielektrische Träger 282 kann aus einem dielektrischen Material, wie beispielsweise Glas, Keramik oder Kunststoff, ausgebildet sein. Als ein Beispiel kann der dielektrische Träger 282 aus Kunststoffteilen ausgebildet sein, die in eine geeignete Form gegossen oder bearbeitet werden, wie beispielsweise die veranschaulichende Quaderform (rechteckige Kastenform) von 14. Falls gewünscht, können andere Formen des dielektrischen Trägers (z. B. Kasten- oder Prismaformen mit unterschiedlichen Anzahlen von Seiten oder andere dreidimensionale Trägerformen) für die Antennenstrukturen 204 verwendet werden. Das Beispiel von 14 ist lediglich veranschaulichend.
Wie in der Konfiguration von 14 gezeigt, kann der dielektrische Träger 268 sechs Seiten aufweisen: Seite I, Seite II, Seite III, Seite IV, Seite V und Seite VI. Die Metallbahnen 280 können zumindest manches von jeder der sechs Seiten des Trägers 268 bedecken oder können einen Teilsatz der Seiten des Trägers 268 bedecken, um es den Antennenstrukturen 204 zu ermöglichen, ein begrenztes Volumen innerhalb der Vorrichtung 10 effizient zu nutzen, um eine Antenne mit Resonanzen bei gewünschten Frequenzen auszubilden. Öffnungen in den Metallbahnen 280 (z. B. schlitzförmige Öffnungen usw.) können verwendet werden, um dazu beizutragen, den Fluss von Strömen in den Metallbahnen 280 zu steuern und dadurch die Antennenleistung anzupassen. Falls gewünscht, kann der Träger 282 andere Anzahlen von Seiten aufweisen (z. B. vier Seiten, fünf Seiten, mehr als zwei Seiten, weniger als sechs Seiten, vier oder mehr Seiten, fünf oder mehr Seiten, Formen mit gekrümmten Oberflächen, die den Platz einer oder mehrerer der Seiten von 14 einnehmen, usw.). Die Verwendung von sechs planen Seiten für den Träger 282 ist lediglich veranschaulichend.
15 stellt ein Diagramm dar, das ein veranschaulichendes Muster zeigt, das für die Metallstrukturen 280 verwendet werden kann. In der Anordnung von 15 wurden die Strukturen 280 vom Träger 282 abgewickelt und flach ausgelegt. Gestrichelte Linien 284 stehen für Faltlinien (d. h. Achsen, entlang derer die Strukturen 280 gefaltet werden, wenn sie um den Träger 282 gewickelt werden, um die Antennenstrukturen 204 von 14 auszubilden). Öffnungen, wie beispielsweise Öffnungen 286, werden verwendet, um ein gewünschtes Muster für die leitfähigen Strukturen 280 auszubilden. Ein Metallstreifenabschnitt SC der Metallstrukturen 270 kann als Kurzschlussschaltkreis SC von 11 dienen. Ein gestrichelter Linienpfad HB-1 in den Metallstrukturen 280 zeigt, wie Abschnitte der Metallstrukturen 280 als Oberband-Resonanzelementarm HB-1 von 11 dienen können. Ein gestrichelter Linienpfad HB-2 durch das Filter F zeigt, wie Abschnitte der Metallstrukturen 280 und des Filters F als Oberband-Resonanzelementpfad HB-2 von 11 dienen können. Eine Strichpunktlinie LB in den Metallstrukturen 280 zeigt, wie Abschnitte der Metallstrukturen 280 zudem als Unterband-Resonanzelementarm LB von 11 dienen können. Die Übertragungsleitung 212 (3) kann mit den Antennenzufuhranschlüssen 218 und 220 gekoppelt sein. Andere Muster können für die Antennenstrukturen 280 verwendet werden, falls gewünscht. Die Konfiguration von 15, in der die Metallstrukturen 280 eine dreidimensionale um den Träger 282 von 14 gewickelte Metallplatte ausbilden, um eine F-Antenne des in 11 gezeigten Typs zu implementieren, ist lediglich veranschaulichend.
Um die Antennenstrukturen 204 mit der Fähigkeit, eingestellt zu werden, um während der Nutzung unterschiedliche gewünschte Kommunikationsbänder abzudecken, bereitzustellen, können die Antennenstrukturen 204 mit der passiven Filterschaltlogik F und der aktiven einstellbaren Schaltlogik 208 bereitgestellt werden. Als ein Beispiel kann der Anschluss 228 der einstellbaren Schaltlogik 208 mit einem Abschnitt der leitfähigen Strukturen 280 gekoppelt sein, und der Anschluss 230 der einstellbaren Schaltlogik 208 kann mit der Antennenmasse 250 gekoppelt sein. Im Allgemeinen können die Stellen, an denen die Anschlüsse 228 und 230 mit der Antenne 204 gekoppelt sind, an jeden Punkten auf den Metallstrukturen 280 positioniert sein, die ein gewünschtes Maß an Antennenantworteinstellung bereitstellen. Die veranschaulichenden Kopplungsstellen für die Anschlüsse 228 und 230 sind lediglich veranschaulichend.
Falls gewünscht, kann der dielektrische Träger 282 aus einer Struktur ausgebildet sein, die eine oder mehrere Hohlräume beinhaltet (d. h. der dielektrische Träger 282 kann hohl sein). Die Hohlräume im Träger 282 können mit Luft, porösem Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstanten, Schaum oder anderen Materialien gefüllt sein. Der dielektrische Träger 282 kann einen Körper, der mit einem Deckel bedeckt ist, oder andere Konfigurationen aufweisen.
Die leitfähigen Strukturen 280 können aus strukturierten Metallbahnen ausgebildet sein, die direkt auf der Oberfläche des dielektrischen Trägers 282 ausgebildet sind. Das Muster aus Metall, das beim Ausbilden der Strukturen 280 verwendet wird, kann durch fotolithografisches Strukturieren, unter Verwendung von Techniken direkter Laserstrukturierung (laser direct structuring (LDS)), bei denen aufgebrachtes Laserlicht (oder ein anderer Aktivierungsmechanismus) verwendet wird, um selektiv gewünschte Oberflächenbereiche auf einem Kunststoffträger zu aktivieren, die anschließend galvanisiert oder anderweitig mit Metall beschichtet werden, um die strukturierten Metallstrukturen 280 auszubilden, oder „Molded Interconnect Device”(MID)-Techniken, bei denen mehrere Einspritzungen von Kunststoff (manche metallanziehend andere metallabweisend) verwendet werden, um auf ein Galvanisieren oder einen anderen Metallbeschichtungsvorgang folgend die gewünschten Metallmuster 280 zu erzeugen.
Falls gewünscht, kann eine flexible Leiterplatte mit Metallbahnen, wie beispielsweise den Metallbahnen 280, bereitgestellt werden. Haftmittel, Lot, Schweißnähte, Schrauben oder andere Befestigungsanordnungen können verwendet werden, um die flexible Leiterplatte am dielektrischen Träger 282 anzubringen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Antenne bereitgestellt, die ein Resonanzelement einer F-Antenne und eine Antennenmasse, wobei das Resonanzelement einer F-Antenne und die Antennenmasse konfiguriert sind, eine Resonanz eines unteren Kommunikationsbandes und eine erste Resonanz eines oberen Kommunikationsbandes zu zeigen, ein Filter, das zwischen einem ersten Abschnitt des Resonanzelements einer F-Antenne und einem zweiten Abschnitt des F-Antennen-Resonanzelements gekoppelt ist, wobei das Resonanzelement einer F-Antenne und das Filter konfiguriert sind, einen Umgehungspfad auszubilden, der eine zweite Resonanz eines oberen Kommunikationsbandes zeigt, und eine einstellbare Komponente einschließt, die zwischen dem zweiten Abschnitt des Resonanzelements einer F-Antenne und der Antennenmasse gekoppelt ist, und wobei die einstellbare Komponenten konfiguriert ist, eine einstellbare Impedanz zu zeigen, welche die Resonanz des unteren Kommunikationsbandes einstellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die einstellbare Komponente eine anpassbare Spule ein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die anpassbare Spule mindestens eine Spule und schaltende Schaltlogik ein, welche die Spule selektiv ein- und ausschaltet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die anpassbare Spule eine schaltende Schaltlogik und eine erste und eine zweite Spule ein, und die schaltende Schaltlogik ist konfiguriert, die anpassbare Spule selektiv in einem ersten Zustand, in dem die erste Spule eingeschaltet ist, einem zweiten Zustand, in dem die zweite Spule eingeschaltet ist, und einem dritten Zustand, in dem die erste und die zweite Spule ausgeschaltet sind, zu platzieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Antenne ein passives Filter ein, das konfiguriert ist, einen Kurzschluss bei Frequenzen auszubilden, die der zweiten Resonanz im oberen Kommunikationsband zugeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das Antennenfilter eine Spule und einen Kondensator ein, die parallel gekoppelt sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das Filter ein passives Filter ein, das mindestens eine Spule einschließt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das Filter ferner mindestens einen Kondensator ein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Resonanzelement einer F-Antenne einen gebogenen Abschnitt auf, der den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt koppelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das Resonanzelement einer F-Antenne Metallbahnen auf einem dielektrischen Träger auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite Resonanz im oberen Kommunikationsband konfiguriert, Mobiltelefonkommunikation abzuwickeln.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die ein Metallgehäuse mit einer Öffnung, ein Antennenfenster in der Öffnung, eine Antennenmasse, die zumindest teilweise aus dem Metallgehäuse ausgebildet ist, Antennenresonanzelement-Strukturen neben der Öffnung, wobei die Antennenresonanzelement-Strukturen einen Kunststoffträger mit Metallstrukturen einschließen und die Antennenresonanzelement-Strukturen und die Antennenmasse konfiguriert sind, eine Antenne auszubilden, die eine Antennenresonanz in einem unteren Band zeigt und die eine Antennenresonanz in einem oberen Band zeigt, und ein passives Filter einschließt, das eine Öffnung zwischen einem ersten Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen und einem zweiten Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen überbrückt, wobei der erste und der zweite Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen durch einen gebogenen Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen gekoppelt sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung eine einstellbare Komponente ein, die zwischen dem zweiten Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen und der Antennenmasse gekoppelt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die einstellbare Komponente eine anpassbare Spule ein, und die elektronische Vorrichtung schließt ferner eine Steuerschaltlogik ein, welche die anpassbare Spule so steuert, dass sie die Unterbandresonanz einstellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt das passive Filter Komponenten ein, die konfiguriert sind, eine Kurzschlussimpedanz bei einer Frequenz innerhalb der Oberbandresonanz zu zeigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die elektronische Vorrichtung eine Anzeigedeckschicht mit einem Abschnitt ein, der sich mit diesen Antennenresonanzelement-Strukturen überlappt, wobei die Antennenresonanzelement-Strukturen konfiguriert sind, Funkfrequenzsignale durch das Antennenfenster und den Abschnitt der Anzeigedeckschicht hindurch zu empfangen, der sich mit den Antennenresonanzelement-Strukturen überlappt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Antenne eine F-Antenne ein, und die Antennenresonanzelement-Strukturen schließen Metallbahnen auf einem dielektrischen Träger ein.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Antenne bereitgestellt, die eine Antennenmasse, ein Antennenresonanzelement, wobei die Antennenmasse und das Antennenresonanzelement konfiguriert sind, eine Unterbandresonanz und eine Oberbandresonanz zu zeigen, wobei die Oberbandresonanz aus mindestens einer ersten Oberbandresonanz und einer zweiten Oberbandresonanz ausgebildet ist, und ein passives Filter einschließt, das zwischen einem ersten Abschnitt des Antennenresonanzelements und einem zweiten Abschnitt des Antennenresonanzelement gekoppelt ist, wobei das passive Filter einen Kurzschluss bei Frequenzen ausbildet, die der zweiten Oberbandresonanz zugeordnet sind, und einen offenen Schaltkreis für mindestens manche Frequenzen ausbildet, die sich von den Frequenzen unterscheiden, die der zweiten Oberbandresonanz zugeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Antennenresonanzelements durch einen gebogenen Abschnitt des Antennenresonanzelements gekoppelt, und die Antenne schließt ferner eine aktiv eingestellte einstellbare Komponente ein, die mit dem zweiten Abschnitt gekoppelt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die aktiv eingestellte einstellbare Komponente eine einstellbare Spule mit einem Anschluss ein, der mit der Antennenmasse gekoppelt ist, und das Antennenresonanzelement schließt ein Resonanzelement einer F-Antenne ein.
Das Vorhergehende dient lediglich zur Veranschaulichung der Grundgedanken dieser Erfindung, und vielfältige Modifikationen können durch den Fachmann vorgenommen werden, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
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 [0037]

Claims

Antenne, umfassend: ein Resonanzelement einer F-Antenne und eine Antennenmasse, wobei das Resonanzelement einer F-Antenne und die Antennenmasse konfiguriert sind, eine Resonanz eines unteren Kommunikationsbandes und eine erste Resonanz eines oberen Kommunikationsbandes zu zeigen, ein Filter, das zwischen einem ersten Abschnitt des Resonanzelements einer F-Antenne und einem zweiten Abschnitt des Resonanzelements einer F-Antenne gekoppelt ist, wobei das Resonanzelement einer F-Antenne und das Filter konfiguriert sind, einen Umgehungspfad auszubilden, der eine zweite Resonanz eines oberen Kommunikationsbandes zeigt, und eine einstellbare Komponente, die zwischen dem zweiten Abschnitt des Resonanzelements einer F-Antenne und der Antennenmasse gekoppelt ist, wobei die einstellbare Komponente konfiguriert ist, eine einstellbare Impedanz zu zeigen, welche die Resonanz eines unteren Kommunikationsbandes einstellt.
Antenne nach Anspruch 1, wobei die einstellbare Komponente eine anpassbare Spule umfasst, und wobei die anpassbare Spule mindestens eine Spule und schaltende Schaltlogik umfasst, welche die Spule selektiv ein- und ausschaltet.
Antenne nach Anspruch 1, wobei die anpassbare Spule eine schaltende Schaltlogik und eine erste und eine zweite Spule umfasst, und wobei die schaltende Schaltlogik konfiguriert ist, die anpassbare Spule selektiv in einem ersten Zustand, in dem die erste Spule eingeschaltet ist, einem zweiten Zustand, in dem die zweite Spule eingeschaltet ist, und einem dritten Zustand, in dem die erste und die zweite Spule ausgeschaltet sind, zu platzieren.
Antenne nach Anspruch 3, in der das Filter ein passives Filter umfasst, das konfiguriert ist, einen Kurzschluss bei Frequenzen auszubilden, die der zweiten Resonanz eines oberen Kommunikationsbandes zugeordnet sind, und in der das Filter eine Spule und einen Kondensator umfasst, die parallel gekoppelt sind.
Antenne nach Anspruch 1, wobei das Filter ein passives Filter umfasst, das mindestens eine Spule einschließt, wobei das Filter ferner mindestens einen Kondensator einschließt.
Antenne nach Anspruch 1, wobei das Resonanzelement einer F-Antenne einen gebogenen Abschnitt aufweist, der den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt koppelt.
Antenne nach Anspruch 1, wobei das Resonanzelement einer F-Antenne Metallbahnen auf einem dielektrischen Träger umfasst.
Antenne nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Resonanz eines oberen Kommunikationsbandes konfiguriert sind, Mobiltelefonkommunikation abzuwickeln.
Elektronische Vorrichtung, umfassend: ein Metallgehäuse mit einer Öffnung; ein Antennenfenster in der Öffnung; eine Antennenmasse, die zumindest teilweise aus dem Metallgehäuse ausgebildet ist; Antennenresonanzelement-Strukturen neben der Öffnung, wobei die Antennenresonanzelement-Strukturen einen Kunststoffträger mit Metallstrukturen umfassen, und wobei die Antennenresonanzelement-Strukturen und die Antennenmasse konfiguriert sind, eine Antenne auszubilden, die eine Antennenresonanz eines unteren Bandes zeigt und die eine Antennenresonanz eines oberen Bandes zeigt; und ein passives Filter, das eine Öffnung zwischen einem ersten Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen und einem zweiten Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen überbrückt, wobei der erste und der zweite Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen durch einen gebogenen Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen gekoppelt sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, die ferner eine einstellbare Komponente umfasst, die zwischen dem zweiten Abschnitt der Antennenresonanzelement-Strukturen und der Antennenmasse gekoppelt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die einstellbare Komponente eine anpassbare Spule umfasst, und wobei die elektronische Vorrichtung ferner eine Steuerschaltlogik umfasst, welche die anpassbare Spule so steuert, dass sie die Unterbandresonanz einstellt, wobei das passive Filter Komponenten umfasst, die konfiguriert sind, eine Kurzschlussimpedanz bei einer Frequenz innerhalb der Oberbandresonanz zu zeigen, wobei die elektronsiche Vorrichtung ferner umfasst: eine Anzeigedeckschicht mit einem Abschnitt, der sich mit diesen Antennenresonanzelement-Strukturen überlappt, wobei die Antennenresonanzelement-Strukturen konfiguriert sind, Funkfrequenzsignale durch das Antennenfenster und den Abschnitt der Anzeigedeckschicht hindurch zu empfangen, der sich mit den Antennenresonanzelement-Strukturen überlappt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Antenne eine F-Antenne umfasst, und wobei die Antennenresonanzelement-Strukturen Metallbahnen auf einem dielektrischen Träger umfassen.
Antenne, umfassend: eine Antennenmasse; ein Antennenresonanzelement, wobei die Antennenmasse und das Antennenresonanzelement konfiguriert sind, eine Unterbandresonanz und eine Oberbandresonanz zu zeigen, wobei die Oberbandresonanz aus mindestens einer ersten Oberbandresonanz und einer zweiten Oberbandresonanz ausgebildet ist; und ein passives Filter, das zwischen einem ersten Abschnitt des Antennenresonanzelements und einem zweiten Abschnitt des Antennenresonanzelements gekoppelt ist, wobei das passive Filter einen Kurzschluss bei Frequenzen ausbildet, die der zweiten Oberbandresonanz zugeordnet sind, und einen offenen Schaltkreis für mindestens manche Frequenzen ausbildet, die sich von den Frequenzen unterscheiden, die der zweiten Oberbandresonanz zugeordnet sind.
Antenne nach Anspruch 13, wobei der erste und der zweite Abschnitt des Antennenresonanzelements durch einen gebogenen Abschnitt des Antennenresonanzelements gekoppelt sind, und wobei die Antenne ferner eine aktiv eingestellte einstellbare Komponente umfasst, die mit dem zweiten Abschnitt gekoppelt ist.
Antenne nach Anspruch 14, wobei die aktiv eingestellte einstellbare Komponente eine einstellbare Spule mit einem Anschluss umfasst, der mit der Antennenmasse gekoppelt ist, und wobei das Antennenresonanzelement ein Resonanzelement einer F-Antenne umfasst.