JP3200098U - 電子装置プリント回路板パッチアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】小スペースで良好なワイヤレス性能を示すアンテナを有する電子装置を提供する。【解決手段】高周波トランシーバ回路９０及びアンテナ４０を含むワイヤレス回路３４を備えた電子装置であり、アンテナは、パッチアンテナ共振素子及びアンテナ接地部から形成される。パッチアンテナ共振素子は、プリント回路板上の金属パッチから形成される。アンテナ接地部は、金属パッチに平行な平面内に存在する平坦な後壁を有する金属ハウジングから形成される。高周波トランシーバ回路は、プリント回路上のトレースを通して金属パッチに結合され、スクリュー及びハウジングのスクリューボスを通してハウジングの後壁に結合される。ボタン及び他の電気的コンポーネントは、プリント回路板上にマウントされ、そして金属パッチを通してプリント回路板上の制御回路に結合される。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照：本願は、２０１４年７月２３日に出願された米国特許出願第１４／３３９，３６６号の優先権を主張するもので、これは、参考としてここにそのまま援用される。

本考案は、一般的に、電子装置に関するもので、より詳細には、ワイヤレス通信回路をもつ電子装置に関する。

電子装置は、しばしば、ワイヤレス通信回路を備えている。外部装置との通信をサポートするために高周波トランシーバがアンテナに結合される。動作中、高周波トランシーバは、アンテナを使用して、ワイヤレス信号を送信及び受信する。

アンテナ構造体のようなワイヤレスコンポーネントを電子装置内に合体することが課題となっている。注意を払わないと、アンテナは、装置内のスペースを必要以上に消費し、不満足なワイヤレス性能を示し、又は装置内の制御回路の動作を妨げる。

それ故、電子装置のための改良されたアンテナを提供できることが要望される。

ワイヤレス回路を備えた電子装置が提供される。電子装置は、ワイヤレス通信を使用して外部の電子装置と相互作用する遠隔制御装置又は他の装置である。遠隔制御装置のボタン、タッチパッド及び他の入力／出力装置を使用して、ユーザから入力が収集される。

ワイヤレス回路は、高周波トランシーバ回路及びアンテナを備えている。アンテナは、パッチアンテナ共振素子及びアンテナ接地部から形成されたパッチアンテナである。パッチアンテナ共振素子は、プリント回路板上の金属パッチから形成される。金属パッチは、プリント回路板上のパターン化された金属トレースから形成された長方形パッチである。プリント回路板上の金属トレースの部分から形成された伝送線がパッチアンテナ共振素子に結合される。パッチアンテナが伝送線のインピーダンスにマッチングする上で助けとなるようにパッチにはスロットが設けられる。

アンテナ接地部は、金属パッチに平行な平面内にある平坦後壁を有する金属ハウジングのような金属ハウジングから形成される。遠隔制御装置又は他の装置のためのコンポーネントは、このハウジングにマウントされる。例えば、タッチパッドは、ハウジングにマウントされ、プリント回路も、ハウジングにマウントされ、ボタンも、ハウジングにマウントされ、バッテリも、ハウジングにマウントされ、そして他の回路もハウジングにマウントされる。

柔軟なプリント回路を金属パッチから望ましい距離に維持するためにプラスチックシム又は他の絶縁体構造体が使用される。柔軟なプリント回路板は、タッチパッドに結合される。ガラス層又は他の絶縁体構造体がハウジングの前面にマウントされ、プリント回路板上のパッチアンテナ共振素子及び他の構造体をカバーする。

高周波トランシーバ回路は、プリント回路板上のトレースを通して金属パッチに結合され、そしてハウジングのスクリュー及びスクリューボスを通してハウジングの後壁に結合される。ボタン及び他の電気的コンポーネントは、プリント回路板にマウントされ、金属パッチを通してプリント回路板上の制御回路に結合される。高周波トランシーバ回路からの高周波信号を阻止するために制御回路とボタンとの間の信号路にインダクタが挿入される。くぼみの配列体を伴うプラスチック支持構造体のような絶縁体支持構造体がプリント回路板と金属ハウジングの後壁との間に挿入される。

一実施形態によるワイヤレス通信回路をもつ規範的電子装置の斜視図である。 一実施形態によるワイヤレス通信回路をもつ規範的電子装置の回路図である。 一実施形態による規範的アンテナの斜視図である。 一実施形態による規範的ドームスイッチの断面側面図である。 一実施形態による電子装置の高周波トランシーバ回路及び制御回路を電子装置の金属構造体にどのように結合するか示す図である。 一実施形態による規範的電子装置の断面側面図である。 一実施形態による電子装置のボタン及び関連構造体の断面側面図である。 一実施形態によるプラスチック支持構造体の一部分の斜視図である。 一実施形態による規範的電子装置の内部の上面図である。 一実施形態による規範的電子装置の一部分の断面側面図で、ハウジングにプリント回路板をマウントするためにスクリューをどのように使用するか示す図である。 一実施形態による図１０のスクリューの断面側面図である。 一実施形態によりインピーダンス調整を行うためのスリットをもつアンテナ共振素子を有する規範的プリント回路の上面図である。 一実施形態による電子装置の一部分の断面側面図であり、コンポーネントに関連した柔軟なプリント回路を、プラスチックシムを使用してプリント回路上のアンテナトレースから充分な距離にどのように維持するかを示す図である。

図１の電子装置１０のような電子装置は、ワイヤレス回路を収容している。ワイヤレス回路は、外部装置、例えば、コンピュータ、テレビ、セットトップボックス、メディアプレーヤ、ディスプレイ、ウェアラブル装置、セルラー電話又は他の電子装置とワイヤレス通信するのに使用される。電子装置１０は、遠隔制御装置又は他の電子装置（例えば、ポータブル装置、コンピューティング装置、コンピュータを制御するアクセサリ、例えば、ワイヤレストラックパッド、又はワイヤレスマウス、等）である。装置１０が外部装置を制御するための遠隔制御装置として働くのを許すコンポーネントを装置１０が含む装置１０の規範的構成を一例としてここに時々説明する。しかしながら、これは、単なる例示に過ぎない。装置１０は、適当な電子装置でよい。

装置１０は、セルラー電話帯域のような長距離通信帯域で動作するワイヤレス通信回路と、２．４ＧＨｚのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）帯域、並びに２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚのＷｉＦｉ（登録商標）ワイヤレスローカルエリアネットワーク帯域（ＩＥＥＥ８０２．１１帯域又はワイヤレスローカルエリアネットワーク通信帯域とも称される）のような短距離通信帯域で動作するワイヤレス回路とを収容している。又、装置１０は、近フィールド通信、光ベースのワイヤレス通信（例えば、赤外線光通信及び／又は可視光通信）、衛星ナビゲーションシステム通信、又は他のワイヤレス通信を実施するためのワイヤレス通信回路も収容している。２．４ＧＨｚ通信帯域（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＷｉＦｉ（登録商標）リンク）を経てワイヤレス通信が遂行される装置１０のワイヤレス回路の例示的構成も一例としてここに時々説明する。

図１に示すように、装置１０は、ハウジング１２のようなハウジングを有する。エンクロージャー又はケースとも時々称されるハウジング１２は、プラスチック、ガラス、セラミック、繊維組成物、金属（例えば、ステンレススチール、アルミニウム、等）、他の適当な材料、或いは２つ以上のそれら材料の組み合わせで形成される。ハウジング１２は、ハウジング１２の若干又は全部が単一の構造体として加工され又は成形されるユニボディ構成を使用して形成されてもよいし、或いは複数の構造体（例えば、内部フレーム構造体、外部ハウジング表面を形成する１つ以上の構造体、等）を使用して形成されてもよい。１つの規範的な構成では、ハウジング１２は、部分１２Ｂのような後部と、前部１２Ａのような前部とを含む。後部１２Ｂは、後壁（例えば、平坦な壁）と、後壁の４つの各縁に沿って延びる４つの側壁とを含む。側壁は、カーブしてもよいし、平坦でもよいし、又は他の適当な形状でもよい。ハウジング１２の後部の側壁は、必要に応じて、後部ハウジング１２Ｂの滑らかな連続的に延びる部分を形成する。ハウジング１２の側壁が垂直に上方（図１においてＺ次元）に延びる装置１０の構成も使用できる。

ハウジング前部１２Ａは、図１に示すように、ハウジング１２の前面の若干又は全部にわたって延びる。ハウジング部分１２Ａは、プラスチック又は他の適当な材料（例えば、１つ以上の異なるプラスチック、単一のプラスチック、プラスチック及び金属、ガラス、等）から形成される。ハウジング１２の前部をカバーするために（即ち、ハウジング部分１２Ａの前面を形成するために）ガラス又はプラスチックの層のような絶縁体材料を使用することで、ハウジング１２の前部を通してワイヤレス信号を送信及び受信することができる。ハウジング１２の後部１２Ｂを形成するために金属を使用することで、後部１２Ｂは、装置１０の回路の一部分として働くことができる。例えば、後部１２Ｂは、装置１０のアンテナにおけるアンテナ接地部として働く。

装置１０は、ボタン１４のようなボタンを備えている。装置１０には、適当な数のボタン１４があってもよい（例えば、単一のボタン１４、１つ以上のボタン１４、２つ以上のボタン１４、５つ以上のボタン１４、６つ以上のボタン１４、等）。ボタン１４は、ハウジング１２にマウントされるドームスイッチ又は他のスイッチから形成される。ボタン１４のボタン部材は、ガラス、プラスチック又は他の材料から形成され、そしてハウジング１２にマウントされたドームスイッチ又は他のスイッチを押圧する。

ボタン１４は、方向性パッド（Ｄパッド）又は他の制御パッドを形成するように編成されるか、アップ及びダウンボタンを含むか、メディアボリューム、チャンネル選択、ページのアップ・ダウン、メニューの後退／前進、再生リバース、ポーズ、ストップ、及びフォワード、ファーストフォワード及びファーストリバース、期間スキップ、キャンセル、エンター、等の機能を制御できるように構成されるか、数字キー及び／又は文字キーを含むか、セットトップボックス、テレビ又は他の装置の専用機能に関連させるか、遠隔装置をターンオン及びオフするための電源ボタンを含むか、或いは他の適当な機能を有する。図１の６ボタンレイアウトは、単なる例示に過ぎない。

必要に応じて、装置１０は、入力／出力装置１６のような１つ以上の入力／出力装置を備えている。入力／出力装置１６は、ディスプレイ、例えば、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、又は他のビジュアル出力コンポーネントを含む。それとは別に又はビジュアル出力コンポーネントとの組み合わせにおいて、入力／出力装置１６は、タッチセンサを備えている。例えば、入力／出力装置１６は、ユーザからタッチ入力を収集するためにタッチセンサアレイを合体したタッチパッド又は他のコンポーネントである。ユーザは、例えば、１つ以上の指を使用してタッチ入力を供給する。タッチ入力は、１本の指のコマンド及び／又は複数本の指のジェスチャー（例えば、スワイプ、ピンチ・ツー・ズームコマンド、等）を含む。装置１６のタッチセンサアレイは、容量性タッチセンサアレイを含むか（即ち、装置１６は、タッチパッドを形成する容量性タッチセンサであるか）、又は他のタッチ技術（例えば、抵抗性タッチ、音響タッチ、力ベースのタッチ、光ベースのタッチ、等）に基づくタッチセンサコンポーネントを含む。

ポート１８のようなコネクタポートは、外部ケーブル及び他のアクセサリのプラグを受け入れるように構成される。ポート１８は、例えば、デジタルデータケーブルの端のコネクタと嵌合するコネクタを含む。

装置１０に使用される規範的コンポーネントを示す回路図が図２に示されている。図２に示すように、装置１０は、記憶及び処理回路３０のような制御回路を備えている。記憶及び処理回路３０は、ハードディスクドライブストレージ、不揮発性メモリ（例えば、ソリッドステートドライブを形成するように構成されたフラッシュメモリ又は他の電気的にプログラム可能なリードオンリメモリ）、揮発性メモリ（例えば、スタティック又はダイナミックランダムアクセスメモリ）、等のストレージを含む。記憶及び処理回路３０の処理回路は、装置１０の動作を制御するのに使用される。この処理回路は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ベースバンドプロセッサ集積回路、特定用途向け集積回路、等に基づくものである。

記憶及び処理回路３０は、装置１０のソフトウェアを実行するのに使用される。例えば、装置１０で実行されるソフトウェアは、ボタン１４、タッチパッド（トラックパッド）１６、及び他の入力／出力回路のような入力／出力コンポーネントを使用して供給されるユーザからの入力コマンドを処理するのに使用される。外部装置との相互作用をサポートするために、記憶及び処理回路３０は、通信プロトコルを実施するのに使用される。記憶及び処理回路３０を使用して実施される通信プロトコルは、インターネットプロトコル、ワイヤレスローカルエリアネットワークプロトコル（例えば、時々ＷｉＦｉ（登録商標）とも称されるＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル）、他の短距離ワイヤレス通信リンクのためのプロトコル、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコル、等を含む。

装置１０は、入力／出力回路４４を備えている。入力／出力回路４４は、入力／出力装置３２を含む。入力／出力装置３２は、装置１０へデータを供給できるようにし、そして装置１０から外部装置へデータを供給できるようにするために使用される。入力／出力装置３２は、ユーザインターフェイス装置、データポート装置、及び他の入力／出力コンポーネントを含む。例えば、入力／出力装置は、タッチスクリーン、タッチセンサ能力をもたないディスプレイ、ボタン（例えば、ボタン１４）、ジョイスティック、スクロールホイール、タッチパッド（例えば、タッチパッド１６）、キーパッド、キーボード、マイクロホン、カメラ、ボタン、スピーカ、状態インジケータ、光源、オーディオジャック及び他のオーディオポートコンポーネント、デジタルデータポート装置、光センサ、モーションセンサ（加速度計）、キャパシタンスセンサ、接近センサ（例えば、容量性接近センサ及び／又は赤外線接近センサ）、磁気センサ、並びに他のセンサ及び入力／出力コンポーネントを含む。

入力／出力回路４４は、外部装置とワイヤレス通信するためのワイヤレス通信回路３４を備えている。ワイヤレス通信回路３４は、１つ以上の集積回路から形成される高周波（ＲＦ）トランシーバ回路、電力増幅回路、低ノイズ入力増幅器、受動的ＲＦコンポーネント、１つ以上のアンテナ、伝送線、及びＲＦワイヤレス信号を取り扱う他の回路を含む。又、ワイヤレス信号は、光を使用して（例えば、赤外線通信を使用して）送信することもできる。

ワイヤレス通信回路３４は、種々の高周波通信帯域を取り扱うための高周波トランシーバ回路９０を備えている。例えば、回路３４は、ＷｉＦｉ（登録商標）(ＩＥＥＥ８０２．１１)通信に対して２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ帯域を取り扱うワイヤレスローカルエリアネットワークトランシーバ回路、２．４ＧＨｚのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信帯域を取り扱うワイヤレストランシーバ回路、（一例として）７００ＭＨｚと２７００ＭＨｚとの間の通信帯域又は他の適当な周波数でのワイヤレス通信を取り扱うセルラー電話トランシーバ回路、又は他のワイヤレス通信回路を含む。必要に応じて、ワイヤレス通信回路３４は、他の短距離及び長距離ワイヤレスリンクのための回路を含む。例えば、ワイヤレス通信回路３４は、６０ＧＨｚのトランシーバ回路、テレビ及びラジオ信号を受信するための回路、ページングシステムトランシーバ、近フィールド通信（ＮＦＣ）回路、衛星ナビゲーションシステム受信回路、等を含む。ＷｉＦｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）リンク及び他の短距離ワイヤレスリンクでは、ワイヤレス信号は、典型的に、数十又は数百フィートにわたりデータを搬送するのに使用される。セルラー電話リンク及び他の長距離リンクでは、ワイヤレス信号は、典型的に、数千フィート又はマイルにわたりデータを搬送するのに使用される。電力を節約するため、ある実施形態では、トランシーバ９０が２．４ＧＨｚリンクのような短距離ワイヤレスリンク（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及び／又はＷｉＦｉ（登録商標）リンク）を排他的に取り扱うようにワイヤレス通信回路３４を構成するのが望ましい。又、必要に応じて、ワイヤレス回路３４のために他の構成を使用してもよい（例えば、付加的な通信帯域にカバレージをもつ構成）。

ワイヤレス通信回路３４は、１つ以上のアンテナ、例えば、アンテナ４０を含む。アンテナ４０は、適当なアンテナタイプを使用して形成される。例えば、アンテナ４０は、ループアンテナ構造体、パッチアンテナ構造体、逆Ｆ字アンテナ構造体、スロットアンテナ構造体、平坦逆Ｆ字アンテナ構造体、螺旋アンテナ構造体、これらの設計の混成、等から形成された共振素子をもつアンテナである。必要に応じて、アンテナ４０は、キャビティバックアンテナ（例えば、接地平面がキャビティの形状をもつアンテナ）である。パッチアンテナ構造体は、偏波の不感性を向上させる上で役立つと共に、方向性感度を低下させる上でも役立つ横方向アンテナ電流を示すように構成される。

伝送線９２のような伝送線経路は、アンテナ４０をトランシーバ回路９０に結合するのに使用される。伝送線９２は、アンテナ構造体４０に関連したアンテナフィード構造体に結合される。一例として、アンテナ構造体４０は、端子９８のような正のアンテナフィード端子及び接地アンテナフィード端子１００のような接地アンテナフィード端子をもつアンテナフィードを有するパッチアンテナ又は他の形式のアンテナを形成する。正の伝送線導体９４は、正のアンテナフィード端子９８に結合され、そして接地伝送線導体９６は、接地アンテナフィード端子９２に結合される。必要に応じて、他の形式のアンテナフィード構成体を使用してもよい。図２に示すフィード構成は、単なる例示に過ぎない。伝送線９２は、同軸ケーブル経路、マイクロストリップ伝送線、ストリップ線伝送線、縁結合マイクロストリップ伝送線、縁結合ストリップ線伝送線、これらの形式の伝送線の組み合わせから形成された伝送線、等を含む。必要に応じて、フィルタ回路、スイッチング回路、インピーダンスマッチング回路、及び他の回路が伝送線内に挿入される。インピーダンスマッチング回路のための回路は、個別コンポーネント（例えば、表面マウント技術のコンポーネント）から形成されてもよいし、或いはハウジング構造体、プリント回路板構造体、プラスチック支持体上のトレース、等から形成されてもよい。これらのコンポーネントは、フィルタ回路を形成するのにも使用される。

図３は、装置１０のアンテナ４０を実施するのに使用される規範的パッチアンテナ構造体の図である。図３のパッチアンテナ４０は、パッチアンテナ共振素子１０６のようなアンテナ共振素子と、アンテナ接地部（接地平面）１０４とを有する。共振素子１０６は、プリント回路板上の金属トレース、金属ホイル、又は他の導電性構造体から形成される。共振素子１０６は、接地平面１０４に平行な平面内にある。接地平面１０４は、プリント回路上の金属トレース、金属の装置ハウジング構造体、例えば、金属で部分的又は完全に形成されたハウジングの金属ハウジング後壁を使用して形成されてもよいし、或いは他のアンテナ接地構造体から形成されてもよい。例えば、接地平面１０４は、パッチアンテナ共振素子１０６を含む平面に平行な平面内にある金属ハウジング後壁から形成される。

アンテナ共振素子１０６は、長方形又は他の平坦な（パッチ）形状を有し、そして図３の水平（Ｘ−Ｙ）平面内にある。共振素子１０６は、横方向寸法Ｗ１及びＷ２を有する。寸法Ｗ１及びＷ２の値は、（アンテナ効率の向上を助けるために）当該動作周波数における波長の半分となるように選択されるか、又は（装置１０のサイズを最小にする上で助けとなるように）波長の半分未満の長さとされる。２．４ＧＨｚにおける波長の半分は、約２．５インチである。

図３のＹ軸は、共振素子１０６の長手軸を形成し、そして装置１０及びハウジング１２の長手軸としても働く（例えば、図１を参照）。次元Ｘにおける図３のパッチ共振素子１０６のサイズ（例えば、巾Ｗ１）は、装置１０の巾に実質的に等しい。又、次元Ｙにおける素子１０６のサイズ（例えば、寸法Ｗ２）は、ハウジング１２の長さに等しいか、又はハウジング１２の長さ未満である（例えば、７０％以下、５０％以下、等）。高さＨのような垂直距離は、垂直次元Ｚにおいて共振素子パッチ１０６をアンテナ接地部１０４から分離する。Ｈの大きさは、２−３ｍｍ、１−５ｍｍ、又は他の適当なサイズである。

１つの適当な構成では、アンテナ共振素子パッチ１０６は、プリント回路上のトレースから形成される。トレースは、プリント回路の集積回路及び電気的コンポーネントのための直流（ＤＣ）接地部（即ち、ＤＣ接地部）を形成する。同じトレース（即ち、ＤＣ接地部）がアンテナ共振素子パッチ１０６を形成してもよい。アンテナ４０は、正のアンテナフィード端子９８及び接地アンテナフィード端子１００から形成されたアンテナフィードを有する。正のアンテナフィード端子９８は、共振素子パッチ１０６に結合される。接地アンテナフィード端子１００は、アンテナ接地部１０４に結合される。

ボタン１４は、ハウジング１２の前壁１２Ａの各開口にボタン部材を含む。ハウジング前部１２Ａは、例えば、ユーザが押圧したとき円形のプラスチック又はガラスボタン部材が動くところの円形開口を有する。各ボタン部材は、ドームスイッチ又は他の適当なスイッチのような各電気的スイッチに関連付けされる。

図４は、例示的ドームスイッチの断面側面図である。図４に示すように、ドームスイッチ１３２は、部材１４４のような圧縮性ドーム部材を有する。部材１４４は、プラスチックのような材料で形成される。動作中に、ユーザは、部材１４４を圧縮するボタン部材を−Ｚ方向に下向きに押す。これは、部材１４４をプリント回路１５４の上面に対してつぶすようにさせる。金属シート又はコーティング、例えば、金属コーティング１４６がドーム部材１４４の内面に形成される。金属コーティングは、半田１８０又は他の電気的結合メカニズムを使用してプリント回路１５４のプリント回路基板１３４上の金属層１３６へ短絡される（即ち、ボタン１４の開状態において、金属コーティング層１４６は、スイッチ１３２の外側電極に短絡される）。下方に圧縮されると、コーティング１４６は、中央ドームスイッチ電極１８２を、層１３６から形成された外側電極に短絡する。中央電極１８２は、金属ビア１８４及び水平信号トレース１３８に結合される。トレース１３８及び金属層１３６は、記憶及び処理回路３０（図２）のボタン制御回路に結合される。

制御回路３０及びワイヤレストランシーバ回路９０は、図５に示す形式の回路を使用して金属トレース１３６に結合される。図５に示すように、制御回路３０は、各インダクタＬ１・・・ＬＮを使用してボタン１４（例えば、ボタンＢ１・・・ＢＮ）に結合される。インダクタ１７０は、金属層１３６に直結される。所与のスイッチが押圧されると、そのスイッチが閉じ、そして所与のスイッチに関連したインダクタ、所与のスイッチ、金属層１３６、及びインダクタ１７０を含む経路を通して短絡を生じさせる。インダクタＬ１・・・ＬＮ及びインダクタ１７０は、ローパスフィルタとして働き、トランシーバ回路９０及びアンテナ４０の動作に関連した高周波信号のような高周波信号が制御回路３０の動作を妨げるのを防止する。金属層１３６は、図３のパッチアンテナ共振素子１０６の形状（例えば、ハウジング１２内に適合する長方形パッチ形状）を有するか、又は他の適当な形状を有する。層１３６は、制御回路３０及びボタン１４のためのアンテナ共振素子１０６及びＤＣ接地部（ＤＣＧ）の両方として働く。

ワイヤレス高周波トランシーバ回路９０は、伝送線９２を使用してアンテナ４０に結合される。伝送線９２は、アンテナ４０の正のアンテナフィード端子９８に結合された経路９４のような正の信号経路を有する。又、伝送線９２は、接地アンテナフィード端子１００に結合された経路９６のような接地信号経路も有する。端子９８は、金属層１３６から形成されたアンテナ共振素子１０６に結合される。端子１００は、金属ハウジング１２から形成されたアンテナ接地部（ＡＮＴＧ）、又はアンテナ接地平面１０４を形成する他の構造体に結合される。

図６は、図１の線１２４に沿って方向１２６に見た図１の装置１０を示す断面側面図である。図６に示したように、ボタン１４及びタッチパッド１６のようなコンポーネント、又は装置１０のユーザにより操作される他の入力／出力装置は、装置１０の前部（即ち、ハウジング壁１２Ａにより形成された装置１０の上面）に沿ってハウジング１２にマウントされる。バッテリ１５０及び装置１０の他のコンポーネントをプリント回路板１５４に結合するために柔軟なプリント回路ケーブル又は他の信号経路が使用される。柔軟なプリント回路ケーブルは、基板対基板コネクタ又は他の結合メカニズムを使用してプリント回路板１５４の金属トレースに結合される。

集積回路及び他のコンポーネント（例えば、制御回路３０、及びトランシーバ９０のような入力／出力回路４４を形成するコンポーネント１６０を参照）は、半田を使用して、プリント回路板１５４の上面及び下面にマウントされる。絶縁体キャリア１６２（例えば、発泡支持構造体、又は中空の成形プラスチック又は他の絶縁体材料から形成された支持構造体）がハウジング１２にマウントされ、そしてボタン１４の下にプリント回路１５４を支持するのに使用される。

図７は、図１の線１２０に沿って方向１２２に見た装置１０の断面図である。図７に示すように、パッチアンテナ４０は、アンテナ共振素子１０６及びアンテナ接地部１０４から形成される。アンテナ共振素子１０６は、金属トレース１３６から形成される。金属トレース１３６は、プリント回路基板上の１つ以上の金属層から形成される。図７に示すように、例えば、金属トレース１３６は、プリント回路１５４のプリント回路基板１３４の最上層に形成される。プリント回路１５４は、堅牢なプリント回路板であるか（例えば、プリント回路基板１３４は、ガラス繊維充填エポキシのような堅牢なプリント回路板材料から形成されるか）、或いは柔軟なプリント回路である（例えば、プリント回路基板１３４は、ポリイミド又は他の柔軟なポリマ層のシートから形成される）。

アンテナ接地部１０４は、金属ハウジングのような金属装置構造体（例えば、ハウジング金属後壁１２Ｒを有する金属ハウジング１２）から形成される。ハウジング金属後壁１２Ｒは、金属トレース１３６の平面に平行な平面内にある平坦な金属構造体である。絶縁体充填キャビティ１５５（例えば、空気、プラスチック、泡、又は他の絶縁体材料が充填されたスペース）が共振素子１０６とハウジング金属後壁１２Ｒとの間に挿入され、共振素子１０６をハウジング金属後壁１２Ｒから分離する。アンテナ４０の動作中に、アンテナ信号は、アンテナ接地部１０４と共振素子１０６との間に延びる電界を確立する。

アンテナ共振素子１０６は、金属又は他の導電性材料から形成される。アンテナ共振素子１０６がプリント回路１５４のようなプリント回路の金属トレース１３６から形成される図７に示す形式の構成では、金属トレース１３６は、アンテナ共振素子１０６を形成することと、装置１０の非高周波回路に対して直流（ＤＣ）接地部を形成することの両方を行うように働く。一例として、金属トレース１３６は、ボタン１４のようなボタンに関連したＤＣボタン信号を装置１０の制御回路３０へ搬送するように働く。各ボタン１４は、金属層１３６に電気的に結合される関連スイッチ１３２を有する。図４のスイッチ１３２のようなスイッチは、プラスチック層のような保護層で覆われるドームスイッチ又は他のスイッチである。図４に示したように、各ボタン１４は、ハウジング前部１２Ａの開口２０６（例えば、円形の穴、又は他の適当な形状の穴）内で垂直に動くボタン部材２０４のようなボタン部材を有する。ハウジング前部１２Ａは、ガラスシート、プラスチックシート、又はアンテナ４０を許すための他の絶縁体構造物（即ち、アンテナ４０に関連した信号を阻止しない絶縁体）から形成される。必要に応じて、接着材２０２及び構造体２００のような任意の構造体（例えば、内部金属フレーム、プラスチック支持構造体、等）を使用して装置１０のハウジング１２Ｂにガラス層１２Ａが取り付けられる。

アンテナロスを減少し、ひいては、アンテナ４０の性能を向上させるために支持構造体１６２に１つ以上の開口を形成するのが望ましい。一例として、支持構造体１６２には、図８の開口２１０のような開口が設けられる。開口２１０は、ボックス状のキャビティでもよいし、カーブした縁をもつ凹所でもよいし、まっすぐな縁をもつか又はまっすぐな縁及びカーブした縁を組み合わせてもつ凹所でもよいし、他の適当な形状を有してもよい。開口２１０は、くぼみの配列体を形成してもよいし、或いはランダムに分布されたくぼみ又は他の開口を含んでもよい。

図９は、ガラスのハウジング上層１２Ａを除去して装置の内部構造体を露出した構成の装置１０の上面図である。図９に示したように、ボタン１４のスイッチ１３２がプリント回路１５４にマウントされる。スクリュー２１２は、プリント回路１５４をハウジング１２にマウントするのに使用されると共に、プリント回路１５４の金属トレースをハウジング１２に電気的に短絡するのに使用される。金属トレース１３６は、アンテナ共振素子１０６を形成する（例えば、金属１３６は、図３のアンテナ共振素子１０６に関連して述べた長方形パッチアンテナを形成する構成にされた金属層である）。ワイヤレス回路３４及び他のコンポーネント（例えば、記憶及び処理回路３０のボタン制御コンポーネント）は、領域２１４においてプリント回路１５４の上面及び／又は下面にマウントされる。タッチパッド１６は、（一例として）領域２１４に重畳する位置でハウジング１２にマウントされる。バッテリ１５０は、領域２１４とは反対のハウジング１２の端に位置される。

必要に応じて、アンテナ共振素子１０６のインピーダンスを調整するために金属層１３６にスロット２１６のようなスロットが形成される。スロット２１６は、例えば、装置１０及びハウジング１２の長手軸に平行に延びる（例えば、スロット２１６は、図９に示すように、金属パッチ１３６の縁２１８から下方に延びる）。金属１３６から形成されるパッチアンテナ共振素子のインピーダンスが伝送線９２のインピーダンスからあまり相違しないようにして、アンテナ性能を向上させるよう保証する上で助けとなるように、スロット２１６の巾及び／又はスロット２１６の長さ又はスロット２１６に関連した他のパラメータに対して調整がなされる。

図１０に示すように、スクリュー２１２のようなスクリューは、プリント回路板１５４の金属トレースを、ハウジング部分１２Ｂのようなハウジング１２の金属部分へ短絡するのに使用される。図１１は、プリント回路１５４が、プリント回路１５４のスルーホール２３２のようなスクリューホール開口の内部に整列するトレース２３０のようなトレースをどのように有するかを示す。スクリュー２１２のシャフト２３５は、開口２３２を通過し、ハウジング部分１２Ｂのねじ切りされた開口又は他のねじ切りされた構造体にねじ込まれ、スクリュー２１２をアンテナ接地部１０４に短絡する。

プリント回路１５４は、対向する上面及び下面を有する。プリント回路１５４の上面の金属トレース１３６は、アンテナ共振素子１０６を形成するのに使用される。トレース２３４のようなトレースは、プリント回路１５４内に埋設され、そして必要に応じて、位置２３６のような位置においてトレース２３０及びスクリュー２１２へ短絡される。トレース１３６及び２３４は、伝送線の一部分を形成する（例えば、マイクロストリップ伝送線）。例えば、トレース１３６は、正の信号導体を形成し、そしてトレース２３４は、接地信号導体を形成する。一般的に、装置１０においてアンテナ信号を搬送する伝送線（例えば、伝送線９２）を形成するために適当な伝送線構造体が使用される。図１１の構成は、単なる例示に過ぎない。

図１２は、伝送線９２を使用して高周波トランシーバ回路９０をアンテナ共振素子１０６に結合するための例示的構成を示す上面図である。図１２に示すように、アンテナ４０のアンテナ共振素子１０６は、金属パッチ１３６から形成される。金属パッチ１３６は、アンテナ４０のインピーダンスを伝送線９２のインピーダンスにマッチングする上で助けとなるスロット２１６のようなインピーダンスマッチングスロットを有する。伝送線９２は、正の信号導体９４及び接地トレース９６から形成される。接地トレース９６は、正の信号導体９４を形成するトレースの片側に配置されるか、又は図１２に示すように、導体９４の反対側に形成される。又、必要に応じて、接地トレース９６は、トレース９４の下に形成されてもよい（例えば、介在する基板絶縁体層によりトレース９４から分離されたプリント回路板１５４の層において）。

図１２に示すように、接地トレース９６は、スクリュー２１２に結合され、そしてスクリュー２１２を通して、アンテナ接地部１０４として働く金属ハウジング１２Ｂ（例えば、後壁１２Ｒ）に結合される。スクリュー２１２は、図５のアンテナ接地端子１００として働く。接地端子１００及び正のアンテナフィード端子９８は、アンテナ４０のためのアンテナフィードを形成する。導体９４と導体９６との間の分離は、（一例として）導体９４の巾の約３倍の大きさである。

アンテナの性能に悪影響が及ぶので柔軟なプリント回路の金属及び他の導電性構造体が金属トレース１３６に接近し過ぎるのを防止する上で助けとなる絶縁体構造体を形成することが望まれる。一例として、図１３の構成体を考える。図１３は、装置１０のタッチパッド部分の断面側面図である。タッチパッド１６は、柔軟なプリント回路２４２のようなタッチパッド（タッチセンサ）１６に結合された柔軟なプリント回路を使用してコネクタ２４０のようなプリント回路板１５４のコネクタに結合される。柔軟なプリント回路２４２は、金属トレースを含む。金属トレースは、アンテナトレース１３６を柔軟なプリント回路２４２から分離している距離Ｄが小さくなり過ぎた場合にアンテナ性能に影響を及ぼすことがある。アンテナ共振素子１０６の金属トレース１３６と柔軟なプリント回路２４２との間の分離距離Ｄの大きさが小さくなり過ぎないよう保証するために、シム２４４のような柔軟なプリント回路ガイド（支持）構造体を使用して、柔軟なプリント回路２４２が金属１３６へ接近し過ぎることを防止する。シム２４４は、成形プラスチック又は他の絶縁体から形成され、そしてプリント回路板１５４の表面にマウントされて、柔軟なプリント回路２４２をアンテナ共振素子１０６から充分な距離に維持する上で助けとなるようにする。シム２４４は、プリント回路１５４に成形されるか、接着材、スクリュー、又は他の取り付け構造体を使用してプリント回路１５４に取り付けられるか、１つ以上の異なるプラスチック部材から形成されるか、又は他の適当な支持構造体構成体を使用して実施される。図１３の例示的構成は、単に一例として表されたものである。

一実施形態によれば、パッチアンテナのアンテナ接地部として働く金属壁を有するハウジングと、該ハウジングにマウントされたプリント回路であって、金属壁に平行な平面内に存在してパッチアンテナのアンテナ共振素子として働く金属層を含むプリント回路と、プリント回路板にマウントされた複数のボタンと、を備えた電子装置が提供される。

別の実施形態によれば、ボタンは、各々、金属層に電気的に結合された少なくとも１つの端子を有する。

別の実施形態によれば、金属層は、少なくとも１つのスロットを有する。

別の実施形態によれば、ハウジングは、長手軸を有し、そして金属層は、長手軸に平行に延びる少なくとも２つのスロットを有する。

別の実施形態によれば、電子装置は、プリント回路の下に支持構造体を備え、該支持構造体は、プリント回路と金属壁との間に挿入される。

別の実施形態によれば、支持構造体は、凹所の配列体をもつプラスチック支持構造体を備えている。

別の実施形態によれば、ハウジングは、プリント回路に重畳するガラス層を有する。

別の実施形態によれば、金属壁は、ハウジングの後面を形成し、そしてガラス層は、ハウジングの反対の前面を形成する。

別の実施形態によれば、ガラス層は、ボタンの各１つを各々受け入れる複数の開口を有する。

別の実施形態によれば、電子装置は、プリント回路板上の接地トレースを金属壁に結合するスクリューを備えている。

別の実施形態によれば、電子装置は、柔軟なプリント回路と、該柔軟なプリント回路が金属層に接近し過ぎるのを防止するプリント回路上の絶縁体構造体とを備えている。

別の実施形態によれば、絶縁体構造体は、プラスチックシムを含み、そして電子装置は、柔軟なプリント回路に結合されたタッチセンサを備えている。

別の実施形態によれば、金属壁は、ハウジングの後面を形成し、ハウジングは、ハウジングの反対の前面を形成するガラス層を有し、そしてガラス層は、タッチセンサに重畳する。

別の実施形態によれば、タッチセンサは、容量性タッチセンサを含み、金属層はスロットであり、電子装置は、凹所をもつプラスチック支持構造体を有し、そしてプラスチック支持構造体は、金属壁とプリント回路板との間に挿入される。

別の実施形態によれば、電子装置は、少なくとも１つのインダクタを通してボタンに結合された制御回路を備えている。

一実施形態によれば、アンテナのアンテナ接地部として働く金属部分を有するハウジングと、アンテナのアンテナ共振素子を形成する金属層を有するプリント回路板と、ハウジングの一端に配置された容量性タッチセンサと、アンテナ共振素子及び容量性タッチセンサをカバーするガラス層と、を備えた遠隔制御装置が提供される。

別の実施形態によれば、ガラス層は、開口の配列体を有し、そして遠隔制御装置は、それら開口にボタンを含む。

別の実施形態によれば、アンテナ共振素子は、パッチアンテナ共振素子を含む。

一実施形態によれば、パッチアンテナのアンテナ接地部を形成する金属ハウジング部分を有するハウジングと、プリント回路板と、該プリント回路板上に金属層から形成された金属パッチであって、パッチアンテナのアンテナ共振素子を形成する金属パッチと、該金属パッチをカバーしそしてハウジングの前面を形成する絶縁体層と、を備えた遠隔制御装置が提供される。

別の実施形態によれば、絶縁体層は、ガラス層を含み、そして遠隔制御装置は、プリント回路板にマウントされたボタンと、プリント回路板にマウントされ、金属パッチを通してボタンに結合される制御回路と、柔軟なプリント回路と金属パッチとの間の分離を維持するプリント回路板上の絶縁体支持体と、を備えている。

以上の説明は、単なる例示に過ぎず、ここに述べた実施形態の範囲及び精神から逸脱せずに、当業者により種々の変更がなされ得る。以上の実施形態は、個々に実施することもできるし、又は組み合わせて実施することもできる。

１０：装置
１２：ハウジング
１２Ａ：前部
１２Ｂ：後部
１４：ボタン
１６：入力／出力装置（タッチパッド）
１８：ポート
３０：記憶及び処理回路
３２：入力／出力装置
３４：ワイヤレス通信回路
４０：アンテナ
４４：入力／出力回路
９０：トランシーバ回路
９２：伝送線
９４：正の伝送線導体
９８：正のアンテナフィード端子
１００：接地アンテナフィード端子
１０４：アンテナ接地部
１０６：アンテナ共振素子
１３２：ドームスイッチ
１３４：プリント回路基板
１３６：金属層
１３８：信号トレース
１４４：部材
１４６：金属コーティング
１５４：プリント回路
１７０：インダクタ
１８０：半田
１８２：中央ドームスイッチ電極
１８４：金属ビア
２００：構造体
２０２：接着材
２０６：開口
２１０：開口
２１２：スクリュー
２１６：スロット
２３０、２３４：トレース
２３２：スルーホール
２３５：シャフト
２４４：シム

Claims (20)

1. パッチアンテナのアンテナ接地部として働く金属壁を有するハウジングと、
   前記ハウジングにマウントされたプリント回路であって、金属壁に平行な平面内に存在してパッチアンテナのアンテナ共振素子として働く金属層を含むプリント回路と、
   前記プリント回路板にマウントされた複数のボタンと、
   を備えた電子装置。
2. 前記ボタンは、各々、前記金属層に電気的に結合された少なくとも１つの端子を有する、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記金属層は、少なくとも１つのスロットを有する、請求項２に記載の電子装置。
4. 前記ハウジングは、長手軸を有し、そして前記金属層は、長手軸に平行に延びる少なくとも２つのスロットを有する、請求項２に記載の電子装置。
5. 前記プリント回路の下に支持構造体を更に備え、該支持構造体は、前記プリント回路と金属壁との間に挿入される、請求項２に記載の電子装置。
6. 前記支持構造体は、凹所の配列体をもつプラスチック支持構造体を備えている、請求項５に記載の電子装置。
7. 前記ハウジングは、前記プリント回路に重畳するガラス層を有する、請求項６に記載の電子装置。
8. 前記金属壁は、前記ハウジングの後面を形成し、そして前記ガラス層は、前記ハウジングの反対の前面を形成する、請求項７に記載の電子装置。
9. 前記ガラス層は、前記ボタンの各１つを各々受け入れる複数の開口を有する、請求項８に記載の電子装置。
10. 前記プリント回路板上の接地トレースを前記金属壁に結合するスクリューを更に備えた、請求項２に記載の電子装置。
11. 柔軟なプリント回路と、
    前記柔軟なプリント回路が前記金属層に接近し過ぎるのを防止する前記プリント回路上の絶縁体構造体と、
    を備えた請求項１に記載の電子装置。
12. 前記絶縁体構造体は、プラスチックシムを含み、そして前記電子装置は、柔軟なプリント回路に結合されたタッチセンサを更に備えた、請求項１１に記載の電子装置。
13. 前記金属壁は、前記ハウジングの後面を形成し、前記ハウジングは、前記ハウジングの反対の前面を形成するガラス層を有し、そして該ガラス層は、前記タッチセンサに重畳する、請求項１２に記載の電子装置。
14. 前記タッチセンサは、容量性タッチセンサを含み、前記金属層はスロットであり、前記電子装置は、凹所をもつプラスチック支持構造体を有し、そして該プラスチック支持構造体は、前記金属壁とプリント回路板との間に挿入される、請求項１３に記載の電子装置。
15. 少なくとも１つのインダクタを通して前記ボタンに結合された制御回路を更に備えた、請求項２に記載の電子装置。
16. アンテナのアンテナ接地部として働く金属部分を有するハウジングと、
    前記アンテナのアンテナ共振素子を形成する金属層を有するプリント回路板と、
    前記ハウジングの一端に配置された容量性タッチセンサと、
    前記アンテナ共振素子及び容量性タッチセンサをカバーするガラス層と、
    を備えた遠隔制御装置。
17. 前記ガラス層は、開口の配列体を有し、そして前記遠隔制御装置は、それら開口にボタンを含む、請求項１６に記載の遠隔制御装置。
18. 前記アンテナ共振素子は、パッチアンテナ共振素子を含む、請求項１７に記載の遠隔制御装置。
19. パッチアンテナのアンテナ接地部を形成する金属のハウジング部分を有するハウジングと、
    プリント回路板と、
    前記プリント回路板上に金属層から形成された金属パッチであって、前記パッチアンテナのアンテナ共振素子を形成する金属パッチと、
    前記金属パッチをカバーしそして前記ハウジングの前面を形成する絶縁体層と、
    を備えた遠隔制御装置。
20. 前記絶縁体層は、ガラス層を含み、そして前記遠隔制御装置は、更に、
    前記プリント回路板にマウントされたボタンと、
    前記プリント回路板にマウントされ、前記金属パッチを通して前記ボタンに結合される制御回路と、
    柔軟なプリント回路と、
    前記柔軟なプリント回路と前記金属パッチとの間の分離を維持する前記プリント回路板上の絶縁体支持体と、
    を備えた、請求項１９に記載の遠隔制御装置。

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