TWI731137B

TWI731137B - 多天線之可穿戴裝置

Info

Publication number: TWI731137B
Application number: TW106126595A
Authority: TW
Inventors: 史蒂芬歐椎司寇; 朱江; 威明卓; 瑪麗安法蒂
Original assignee: 美商維爾利生命科學有限公司
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2021-06-21
Also published as: CN109565105B; CN109565105A; WO2018031185A1; TW201939814A; EP3497749B1; EP3497749A1; US20180048055A1; US10333201B2

Abstract

本發明揭示一種多天線裝置，其可包含一高頻天線、一低頻天線及一經圖案化金屬接地平面，該金屬接地平面界定具有針對該高頻天線可操作為一短路且針對該低頻天線可操作為一開路之電容器之通道。該高頻天線、該低頻天線及該經圖案化金屬接地平面可耦合至該多天線裝置之一多層印刷電路板。該金屬接地平面導體之該等通道可具有尺寸以使其等自身操作為該等電容器。在其他態樣中，離散電容器可定位於該金屬接地平面上靠近該等通道以降低在該低頻天線之操作期間之渦電流。

Description

多天線之可穿戴裝置

本發明大體上係關於多天線裝置，且更特定言之(儘管未必排他地)係關於對於多天線使用一種共同接地平面導體。

隨著電子裝置之大小減小，組態電子裝置之電子組件之一印刷電路板上之面積變得愈加受限制。該受限面積可影響包含用於與外部系統及裝置多頻帶通信之多個天線之電子裝置。例如，不同天線可具有不同佈局需求，且在一單一裝置中使用多個不同天線可影響裝置之大小。

在本發明之一些態樣中，一種監測裝置可包含一高頻天線及一低頻天線，其等可在不同頻率範圍中操作以將藉由一感測器獲得之生物量測無線傳遞至靠近該監測裝置之一外部計算裝置。該監測裝置可包含形成在該監測裝置之一外殼內之一印刷電路板上之一金屬接地平面導體。該金屬接地平面導體可包含一連接的金屬表面，其界定對應於該連接的金屬表面中之間隙之通道。為降低在低頻通信期間由該金屬接地平面導體引起之渦電流，該等通道之各者可包含當該低頻天線在一低頻率範圍中操作時充當一開路之至少一個電容器。在一些態樣中，該等通道可經定尺寸以使其等自身充當電容器。在其他態樣中，離散電容器可跨越該等通道之相對側定位於該金屬接地平面導體上。在一個態樣中，一種可穿戴監測裝置包括一外殼。該可穿戴監測裝置亦包括PCB，PCB係安置於該外殼中且包含安置於該PCB上之一第一無線通信裝置及一第二無線通信裝置。該可穿戴監測裝置亦包括係通信耦合至該PCB之一生物感測器。該可穿戴監測裝置亦包括係通信耦合至該第一無線通信裝置且針對一第一頻率範圍調諧之一第一天線。該可穿戴監測裝置亦包括係通信耦合至該第二無線通信裝置且針對一第二頻率範圍調諧之一第二天線。該可穿戴監測裝置亦包括一接地平面導體，其係安置於該PCB上且包含一連接的金屬表面，該連接的金屬表面界定從該連接的金屬表面之一周邊向內延伸之複數個通道。該可穿戴監測裝置亦包括針對該等通道之各者之至少一個電容器。各電容器經定大小以在該第一頻率範圍中實質上操作為一短路且在該第二頻率範圍中實質上操作為一開路。該第一頻率範圍及該第二頻率範圍並不重疊。在另一態樣中，一種方法包含提供一印刷電路板(「PCB」)。該方法亦包含在該PCB上形成一接地平面導體。該接地平面導體具有一連接的金屬表面，其界定從該連接的金屬表面之一周邊向內延伸之一或多個通道。該等通道係該接地平面導體之該連接的金屬表面中之間隙。該方法亦包含形成一高頻天線及一低頻天線。該高頻天線針對一第一頻率範圍調諧且該低頻天線針對不與該第一頻率範圍重疊之一第二頻率範圍調諧。該方法亦包含將該高頻天線通信耦合至該接地平面導體。在另一態樣中，一種方法包含將一監測裝置附接至一患者之皮膚。該監測裝置包含一感測器及係耦合至一PCB之一多天線裝置。該多天線裝置包含針對一第一頻率範圍調諧之一高頻天線、針對一第二頻率範圍調諧之一低頻天線及具有界定複數個通道之一連接的金屬表面之一接地平面導體。該複數個通道係該接地平面導體之該金屬表面中之間隙。該複數個通道可在該第一頻率範圍中實質上操作為一短路且可在該第二頻率範圍中實質上操作為一開路。該方法亦包含將一計算裝置定位於該監測裝置之耦合範圍內。該方法亦包含使用該計算裝置來與該監測裝置無線通信以使用該等高頻天線或低頻天線之一者以從該感測器獲得資訊。此等闡釋性實例經提及並非限制或界定本發明之範疇，而係提供實例以幫助理解本發明。在提供進一步描述之實施方式中論述闡釋性實例。可藉由檢查此說明書進一步理解藉由各種實例供應之優勢。

本發明之特定態樣及實例係關於具有靠近安置於一印刷電路板(「PCB」)上之一接地平面導體之高頻天線及低頻天線二者之緊緻裝置。在一個實例中，一多天線裝置包含一接地平面導體、一低頻天線及一高頻天線。在此實例中，接地平面導體包含一金屬表面，其改良在高頻通信期間高頻天線之效能。但，金屬表面產生在低頻通信期間使低頻天線之效能降級之渦電流。因此，為降低在低頻通信期間藉由接地平面導體產生之渦電流之效應，接地平面導體界定從接地平面導體之外邊緣朝向其中心延伸之若干通道。通道之寬度已經定大小以產生跨各通道之一電容。已選擇通道之電容，使得在高頻發送或接收期間，其等操作為短路，因此顯著消除通道。但在低頻率，電容操作為開路，藉此減小接地平面導體之表觀大小且降低渦電流之影響。雖然上述闡釋性實例設定通道之大小以產生適當電容，但在一些態樣中，多天線裝置可包含一接地平面導體，其界定藉由已經定大小以在一高頻率範圍中操作為一短路且在一低頻率範圍中操作為一開路之一或多個電容器橋接之通道。針對高頻率範圍調諧之一高頻天線及針對低頻率範圍調諧之一低頻天線可透過接地平面導體通信耦合至PCB以容許多天線裝置在高頻率範圍及低頻率範圍二者中與外部裝置通信。在一些態樣中，接地平面導體可包含界定通道之一連接的、二維表面。通道可不交叉且可從接地平面導體之一周邊向內延伸。在一些態樣中，通道之尺寸(例如，大小、形狀)可經界定以在高頻天線及低頻天線之操作期間充當一短路或開路。例如，具有一矩形形狀及一大表面積之通道可提供更大電容以在低頻率充當一開路且在高頻率充當一短路。在另一實例中，具有一叉指或鋸齒形狀之通道可提供類似增強之電容。在一些態樣中，多天線裝置可用作一裝置(諸如一監測裝置)之一無線通信組件。在一些態樣中，監測裝置可包含一或多個侵入性或非侵入性感測器。感測器可併入於與多天線裝置相同之PCB上。在一些態樣中，PCB可為一多層PCB以為將更大數目個組件緊密置於PCB留出空間而不損及監測裝置之一緊緻設計。在一些態樣中，多天線裝置之組件可分佈於PCB內。例如，高頻天線可定位或安置於PCB之一第一層上或以其他方式與之通信，低頻天線可定位或安置於PCB之一第二層上或以其他方式與之通信，且接地平面導體可定位或安置於PCB之一第三層上或以其他方式與之通信。下文論述特定實例之實施方式。給出此等闡釋性實例以向讀者介紹此處論述之一般標的且無意限制所揭示之概念之範疇。以下段落參考圖式描述各種額外態樣及實例，其中相似符號指示相似元件，且使用方向性描述來描述闡釋性實例但(如闡釋性實例)不應用於限制本發明。下文描述之各種圖描繪本發明之實施方案之實例，但不應用於限制本發明。本發明之各種態樣可針對各種案例中之無線通信實施。圖1A及圖1B繪示定位於人類皮膚102上之一監測裝置100。在一些態樣中，監測裝置100可為用於量測一患者之生物參數(諸如一糖尿病患者之葡萄糖濃度)之一生物裝置。例如，監測裝置100可為藉由監測裝置100之外殼上之一黏著層、一帶(未展示)、一注射式感測器與一患者之皮膚102之間的干擾(例如，侵入性監測裝置)或藉由其他適當附接構件附接至皮膚102之一可穿戴裝置。在另一實例中，監測裝置100可為植入至皮膚102中之一可植入裝置。在一些態樣中，監測裝置100可包含用於量測一患者之生物參數之一或多個侵入性或非侵入性感測器裝置且可使用根據本發明之態樣之多天線裝置來將參數量測傳遞至一外部裝置104。監測裝置100之大小可為緊緻的以用於放置在患者之皮膚102上。在一些態樣中，監測裝置100之緊緻性質可容許監測裝置100留在皮膚102上達一延長時段以持續監測患者之生物參數而具有最小之不舒適度。例如，監測裝置100可定位於一患者之手臂上且留在臂上之適當位置中達數天以定期(例如，每分鐘、每小時等)提供患者之生物參數之量測。監測裝置100之緊緻性質亦可提供可放置監測裝置100之患者之皮膚102上之增大數個個區域。例如，監測裝置100可經定大小以用於放置在一患者之四肢(諸如手臂或腿)之皮膚102上或一患者之胃上。在其他實例中，監測裝置100可係足夠緊緻以放置在一較小身體部分上，諸如一患者之手或手指上。在一些態樣中，監測裝置100可包含一外殼，其具有一圓形或其他圓化橫截面形狀且具有量測小於約2英寸(或約5釐米)之一直徑(或針對非圓形、圓化形狀通過形狀之中心之類直徑量測)。類似地，在其他實例中，監測裝置100之外殼可具有擁有量測小於約2英寸(或約5釐米)之一寬度或長度之一多邊形形狀。在一些態樣中，外部裝置104可包含一計算裝置，其具有與監測裝置100之多天線裝置相容之一或多個天線裝置以用於容許監測裝置100與外部裝置104之間的無線通信。在一些態樣中，外部裝置104可為一手持式計算裝置，諸如一智慧型電話、個人數位助理或平板電腦。在其他態樣中，外部裝置104可表示具有用於與監測裝置100無線通信之通信構件(諸如RFID、NFC、藍芽或一無線區域網路(WLAN)裝置)之任何計算裝置，包含(但不限於)一桌上型電腦、一膝上型電腦或一可穿戴裝置(例如，一智慧型手錶)。在額外及替代性態樣中，外部裝置104可包含用於分析從監測裝置100發送之量測之一處理器及/或用於儲存此量測之一資料庫。在圖1A中，外部裝置104展示為定位成短程接近於監測裝置100。箭頭106表示用於監測裝置100與外部裝置104之間的無線通信之該等裝置之一通信耦合。在一些態樣中，用於通信耦合監測裝置100與外部裝置104之耦合範圍可包含0釐米與25釐米之間的一近接性。此一範圍可適用於使用一低頻天線之特定短距離通信技術，諸如RFID或NFC。在圖1B中，外部裝置104展示為係定位比在圖1A中展示之外部裝置104更遠離監測裝置100。箭頭108表示用於在一更遠範圍之無線通信之監測裝置100與外部裝置104之一通信耦合。在一些態樣中，監測裝置100與外部裝置104之通信耦合之耦合範圍包含0米與120米之間的一近接性。雖然在一些實例中，RFID及NFC可不能夠在更長範圍內通信，但可使用其他通信技術，諸如藍芽或WiFi，其等可使用一高頻天線。在一些態樣中，監測裝置100可與外部裝置104無線通信之頻率可與裝置100、104之間的耦合範圍直接成比例。例如，監測裝置100與在一短距離近接性(如藉由箭頭106描繪)之外部裝置104之通信耦合可容許以比監測裝置與在較遠距離(如藉由箭頭108描繪)耦合之外部裝置104之間的通信頻率更低之一頻率通信。在一些態樣中，多天線裝置可包含多個天線，其等各經組態用於在不同頻率範圍之無線通信。多個天線可容許多天線裝置促進藉由箭頭106描繪之短距離近接性與在藉由箭頭108描繪之較長距離近接性二者之無線通信。圖2A及圖2B描繪一PCB 200，其可併入根據一些態樣之圖1A及圖1B之監測裝置100之電組件。圖2A係PCB 200之一橫截面側視圖且圖2B展示安置於PCB 200上之一多天線裝置。PCB 200可在監測裝置100之一外殼202之內部。在一些態樣中，外殼202可充當圖1之監測裝置100之所有組件之外殼。在其他態樣中，外殼202可僅容置PCB 200及實體安置於PCB 200上之監測裝置100組件之子集。雖然外殼202在圖2A中描繪為具有一矩形橫截面形狀，但外殼202可在不脫離本發明之範疇的情況下具有任何形狀。例如，外殼202可具有一圓化表面、一平坦表面或另一非矩形橫截面形狀。外殼202可由用於容置PCB 200之任何適當材料製成。可適用於外殼202之材料之非限制性實例包含模製材料、聚乙烯、聚氯乙烯(「PVC」)、聚丙烯、尼龍、聚氨酯、聚碳酸酯、鋼、鋁及用於形成外殼之其他材料。在一些態樣中，外殼202之至少一個表面可為薄的以容許發送來自多天線裝置之射頻且從外殼202外部之無線通信裝置接收射頻。在此實例中，PCB 200係包含如在圖2A中展示之三個層200a至200c之一多層PCB。各層200a至200c可包含導電跡線(或蝕刻至表面中之其他特徵)以併入監測裝置100之電組件。在一些態樣中，各層200a至200c可包含各自層之一個或兩個側之表面上之經蝕刻特徵。雖然層200a至200c在圖1中展示為定位成彼此抵靠，但在一些態樣中，層200a至200c可包含各層200a至200c之間的空間、絕緣或其他材料。雖然展示三個層200a至200c，但PCB 200可在不脫離本發明之範疇的情況下包含任何數目個層(包含一單一層PCB)。圖2B亦展示安置於多層PCB 200之層200a至200c上之一多天線裝置之組件。在此實例中，多天線裝置包含兩個天線(一高頻天線206及一低頻天線208)。高頻天線206可通信耦合至安置於PCB 200上之一無線通信裝置。可調諧高頻天線206用於發送或接收在高於調諧低頻天線之頻率範圍且不與之重疊之一頻率範圍之無線電信號。在一些態樣中，高頻天線206之頻率範圍可比低頻天線之頻率範圍大至少一個數量級或10倍。例如，根據一些態樣之高頻天線206可針對在0.5 GHz至10 GHz之一範圍中之射頻信號調諧。高頻天線206之非限制性實例包含一藍芽天線、藍芽低功耗(「BLE」)天線、長期演進(「LTE」)、一無線區域存取網路(「WLAN」)天線或用於發送較高頻率無線電信號之其他適當構件。例如，多天線裝置之高頻天線206可包含針對2.4 GHz之一頻率調諧之一藍芽或BLE天線。在另一實例中，高頻天線206可包含針對2.4 GHz、5 GHz或5.8 GHz之一頻率調諧之一WLAN天線。低頻天線208可通信耦合至安置於PCB 200上之一第二無線通信裝置。低頻天線208可針對在100 kHz至100 MHz之範圍中之射頻信號調諧。低頻天線208之非限制性實例包含一近場通信(「NFC」)天線、一射頻識別(「RFID」)天線或用於發送較低頻率之無線電信號。例如，低頻天線208可包含針對13.56 MHz之一頻率調諧之一NFC天線。在另一實例中，低頻天線208可包含針對120至150 kHz之一頻率範圍調諧之一RFID天線。在其他實例中，低頻天線208可包含針對13.56 MHz或433 MHz之一頻率範圍調諧之一RFID天線。多天線裝置亦包含一接地平面導體210。接地平面導體210可包含經連接的至一電源供應器之一接地終端之一導電表面。接地平面導體210可由PCB 200上之電組件之各者接達且可充當來自組件之各者之電流之一返回路徑。在一些態樣中，接地平面導體210可包含一金屬材料，諸如銅。在額外態樣中，接地平面導體210亦可包含一鐵氧體材料或其他適當構件以降低在多天線裝置透過低頻天線208以較低頻率操作期間藉由金屬材料產生之渦電流。接地平面導體210可具有一平面形狀且可定位或安置於PCB 200之一大表面積上以容許組件之各者接達電路板而不必使用長跡線或組件引線。在一些態樣中，接地平面導體210之表面積可覆蓋PCB 200之層200a至200c之一者之全部或大部分。在一些態樣中，高頻天線206可藉由一組件引線實體且通信耦合至接地平面導體210。例如，高頻天線206藉由引線212連接的至接地平面導體210。引線212可從高頻天線206延伸至接地平面導體210。為降低接地平面導體對低頻通信之干擾(例如，由渦電流引起之干擾)，接地平面導體210可包含界定接地平面導體210中之通道214之一連接的金屬表面。通道214可經定尺寸以在透過高頻天線206之多天線裝置與一外部裝置之間的高頻無線通信期間操作為一短路。例如，通道214之大小、形狀或位置可容許其等操作為短路，從而在高頻發送期間有效消除通道214。在低頻率，通道214之尺寸可容許通道214在透過低頻天線之多天線裝置與外部裝置之間的較低頻率無線通信期間操作為一開路。在一些態樣中，開路操作可防止在低頻通信期間跨接地平面導體210之電流以降低由接地平面導體210之金屬材料引起之渦電流。通道之所要規格可對應於平衡高頻天線206與低頻天線208二者之無線通信之效率之通道214之大小、形狀或位置。在一些態樣中，一通道214可藉由接地平面導體210之一連接的金屬部分界定。因而，通道214可不延伸穿過接地平面導體210以將接地平面導體210完全實體分離成多個離散區段。在圖2B中，各通道214具有一矩形形狀且從接地平面導體210之一邊緣朝向接地平面導體210之中心204延伸。雖然在圖2B中展示四個通道214，但接地平面導體210可包含任何數目個通道214 (包含僅一個)。此外，雖然在此實例中，通道214係形成為從接地平面導體210之邊緣朝向中心204延伸之筆直線，但可採用其他配置。例如，一或多個通道214可形成為從接地平面導體210之邊緣垂直延伸，但不必經引導朝向中心204。例如，多個通道可形成延伸接地平面導體210之一個邊緣以產生一梳狀。在一個態樣中，高頻天線206可具有對應於在其上安置高頻天線206之PCB 200之層200a至200c之一平面形狀。高頻天線206包含一經圖案化跡線來形成一正方形形狀，但在不脫離本發明之範疇的情況下其他圖案及形狀係可能的。高頻天線206係通信耦合至接地平面導體，其可在PCB 200之相同層或一不同層上。另外，高頻天線可進一步係通信耦合至一電路或處理器(諸如一藍芽或WLAN發送器或接收器)以使用高頻天線來實現資料之無線發送或接收。可沿著PCB 200之外邊緣形成低頻天線208。在一些態樣中，高頻天線206可定位於藉由低頻天線208之周邊界定之低頻天線208之一邊界內。在一些態樣中，高頻天線206及低頻天線208可定位於PCB 200之相同層200a至200c上。在其他態樣中，天線206、208可定位於單獨層200a至200c上。出於本發明之目的，相對於高頻天線之位置之低頻天線208之邊界可係指藉由相同層200a至200c上之低頻天線208之周邊產生之一實體邊界，或可係指從周邊之實體邊界垂直延伸且穿過PCB之各層200a至200c之一邊界。此外，在一些態樣中，高頻天線可小於低頻天線，且可定位於低頻天線之周邊內。在一些態樣中，低頻天線208亦可安置於PCB 200上。在其他態樣中，低頻天線208可定位於與PCB 200實體分離之另一表面(諸如外殼202之一內部或外部表面)上。一引線216可將低頻天線208實體且通信耦合至PCB 200或定位或安置於PCB 200上之一組件。例如，低頻天線208可通信耦合至一無線通信裝置(諸如NFC或RFID發送器或接收器)以使用低頻天線208來實現資料之無線發送或接收。在一些態樣中，低頻天線208可具有一平面形狀。例如，低頻天線208可定位或安置於PCB 200之一層200a至200c上且具有對應於該層之一平面形狀。在一些態樣中，低頻天線208可具有一螺旋形狀。在其他態樣中，低頻天線208可具有一非平面形狀，諸如一線圈。一螺旋或線圈之橫截面形狀可多邊形的(諸如圖2B中展示之低頻天線208之矩形形狀)或可為圓形。圖3係根據本發明之一些態樣之用於支撐多天線裝置之一不同組態之另一例示性PCB 200A之一半透明俯視圖。PCB 200A係安置於一外殼202A。PCB 200A及外殼202A具有一矩形形狀。PCB 200A可併入具有相同高頻天線206及低頻天線208之一多天線裝置，但定位在不同於圖2A及圖2B之PCB 200及多天線裝置之一組態中。例如，高頻天線206可定位於藉由低頻天線208之周邊界定之邊界外部。低頻天線208可定位於與高頻天線206相同或不同之PCB 200A之一層上，或可定位於外殼202A之一內部或外部表面上。多天線裝置亦可包含經定大小以跨越PCB 200A之長度之一接地平面導體300。接地平面導體300表面界定通道302。類似於圖2B之通道214，通道302可具有尺寸以容許通道302在透過高頻天線206之多天線裝置與一外部裝置之間的較高頻率無線通信期間操作為提供一短路之電容器。通道302之尺寸亦可容許通道302在透過低頻天線208之多天線裝置與外部裝置之間的較低頻率無線通信期間操作為提供一開路之電容器。在圖3之接地平面導體300中之通道302可具有一矩形形狀且可從接地平面導體300之一邊緣朝向接地平面導體300之一中心延伸。通道302可不彼此交叉以容許接地平面導體300包含一單一、連接的金屬表面。通道302係定位於低頻天線208之周邊之邊界內。在一些態樣中，通道302對低頻天線208之近接性可進一步降低在多天線裝置透過低頻天線208以較低頻率操作時由接地平面導體300之金屬表面引起之渦電流。接地平面導體300亦界定一額外通道304。額外通道304可對應於與接地平面導體300重疊之低頻天線208之位置。通道304具有一矩形形狀且平行於接地平面導體300跨接地平面導體300延伸。通道304並未延伸接地平面導體300之長度使得接地平面導體300保留一連接的金屬表面。通道304之位置容許低頻天線僅與接地平面導體300之金屬表面之一有限部分重疊，此可降低在多天線裝置透過低頻天線以較低頻率操作期間由金屬部分產生之渦電流。圖4係一例示性多天線裝置之包含離散電容器400之PCB 200A之一半透明俯視圖。電容器400係定位或安置於接地平面導體300上，使得電容器400跨越通道302、304之一寬度以將電容器400之相對邊緣耦合至接地平面導體300。在一些態樣中，電容器400可在多天線裝置透過高頻天線206以較高頻率操作時操作為一短路且在多天線裝置透過低頻天線208以較低頻率操作時操作為一開路。雖然展示四個電容器400 (一個電容器針對各通道)，但可使用任何數目個電容器400。在一些態樣中，電容器400之大小可取決於高頻天線206之頻率範圍或低頻天線208之頻率範圍。在一些實例中，電容器400可針對0.1 pF與100 pF之間的一電容範圍定大小。圖5係根據本發明之一些態樣之包含一替代性接地平面導體500之PCB 200A之一半透明俯視圖。低頻及高頻天線可定位於如在圖3及圖4中描述之PCB 200A上。此外，在此實例中，接地平面導體500界定通道502，通道502具有不同於圖3中展示之接地平面導體300之通道302之尺寸。在圖5中展示之接地平面導體500可包含一連接的金屬表面，其界定藉由從鄰近於通道502之接地平面導體500之一表面延伸之指狀突出部界定之通道502之一叉指形或鋸齒形狀。通道502之鋸齒形狀可增強通道502之電容以在多天線裝置透過高頻天線206以較高頻率操作時操作為一短路且在多天線裝置透過低頻天線208以較低頻率操作時操作為一開路。此外，由於通道502可提供所要電容，故使用此等通道502可無需將離散電容器併入至多天線裝置中。在此實例中，通道502從接地平面導體500之一外邊緣向內延伸。通道502經界定於接地平面導體500上低頻天線208之邊界內。雖然四個通道展示為具有鋸齒形狀，但在不脫離本發明之範疇的情況下使用任何數目個通道502。又，雖然各通道502具有一鋸齒形狀，但通道502可具有其他尺寸(諸如一正弦形狀)或用於增強通道502之電容之其他尺寸構件。圖6係根據本發明之態樣之用於製造一多天線裝置之一程序之一流程圖。除非另有指示，否則關於在圖2A至圖5中描述之多天線裝置描述該程序，但在不脫離本發明之範疇的情況下其他實施方案係可能的。在方塊600中，提供一PCB。PCB可為一單一層或可為一多層PCB。例如，PCB可包含PCB 200或PCB 200A之一者。PCB可包含導電跡線(或經蝕刻至表面中之其他特徵)以將電組件(例如，一或多個無線通信裝置)併入至PCB上。在方塊602中，形成包含界定接地平面導體中之通道之連接的金屬表面之一接地平面導體。在一些態樣中，接地平面導體可包含包含圖2B之通道214之接地平面導體210。在其他態樣中，接地平面導體可包含圖3至圖5之接地平面導體300、500。例如，接地平面導體可包含具有一矩形形狀(例如，通道214、302)或一叉指形狀(例如，通道502)之一或多個通道。通道可具有尺寸以容許接地平面導體在對應於高頻天線206之多天線裝置與一外部裝置之間的較高頻率無線通信期間操作為一短路。接地平面導體之通道之尺寸亦可容許接地平面導體在對應於低頻天線208之多天線裝置與外部裝置之間的較低頻率無線通信期間操作為一開路。在一些態樣中，可在接地金屬平面之製造之前或期間判定通道之尺寸。在一個實例中，在製造接地金屬平面或將其安置於所提供之PCB上之前，可使用已知方法來執行模擬或計算以判定接地金屬平面之一大小、形狀及位置。在一些態樣中，可基於使用接地金屬平面提供之高頻天線206及低頻天線208之經模擬或經計算效率判定所要尺寸或通道。在一些態樣中，通道之所要尺寸可對應於平衡高頻天線206與低頻天線208二者之無線通信之效率之通道之大小、形狀或位置。在方塊604中，可形成高頻天線206及低頻天線208。高頻天線206可為經調諧至比低頻天線206所調諧至之頻率或頻率範圍大至少一個數量級之一頻率或頻率範圍之任何射頻天線。例如，高頻天線可包含經調諧至2.4 GHz之一頻率之一藍芽天線，且低頻天線可為經調諧至13.56 MHz之一頻率之一NFC天線。在一些態樣中，低頻天線208可安置於PCB 200上。低頻天線208可經定大小以包含圍繞PCB之一或多個邊緣之一周邊。在其他態樣中，低頻天線208可安置於外殼(例如，圖2之外殼202)之一內部或外部表面上，且可經由一引線(例如，圖2之引線216)耦合至PCB。高頻天線可安置於PCB之表面上。在一些態樣中，高頻天線206可定位於如在圖2B中展示之低頻天線208之邊界內。在其他態樣中，高頻天線206可定位於如在圖3至圖5中展示之低頻天線208之邊界外部。在方塊606中，可將高頻天線206及低頻天線208耦合至接地平面導體210。在一些態樣中，高頻天線206及低頻天線208可充當一監測裝置(諸如圖1之監測裝置100)之一通信裝置。在一些態樣中，接地平面導體可定位於PCB 200上以容許藉由接地平面導體表面界定之通道在如在圖2B至圖5中展示之低頻天線208之周邊之一邊界內。在一些態樣中，電容器可耦合至接地平面導體。例如，電容器可定位於如在圖4中展示之接地平面導體之一或多個通道上方。圖7係根據本發明之態樣之用於使用包含一多天線裝置之一監測裝置之一程序之一流程圖。除非另有指示，否則關於圖1A及圖1B之監測裝置100及在圖2A至圖5中描述之多天線裝置描述該程序，但在不脫離本發明之範疇的情況下其他實施方案係可能的。在方塊700中，可將監測裝置100附接至一患者之皮膚102。在一些態樣中，監測裝置可為一可穿戴持續葡萄糖監測器。監測裝置100可包含其中安置一PCB 200(包含用於定期量測患者之葡萄糖濃度之一或多個電組件(諸如侵入性或非侵入性感測器))之一外殼202及包含高頻天線206、低頻天線208及一接地平面導體(例如，接地平面導體210、300、500)之一多天線裝置。接地平面導體可包含藉由接地平面導體之一連接的金屬表面界定之通道(例如，通道214、302、304、502)。在一些態樣中，監測裝置100可經由監測裝置100之外殼202上之一黏著層附接至皮膚102。在其他態樣中，監測裝置100可藉由將一侵入性感測器注入皮膚102之皮下組織中而附接至皮膚。在方塊702中，可將外部裝置104定位於監測裝置100之一耦合範圍內。在一些態樣中，耦合範圍可為一近距離以容許在對應於低頻天線208之頻率範圍中之監測裝置100與外部裝置104之間的通信。例如，外部裝置104可定位於監測裝置100之25 cm內(例如，約4 cm)以將低頻天線208通信耦合至定位於外部裝置104中之一相容天線類型。在其他態樣中，耦合範圍可為一較長距離以容許在對應於高頻天線206之頻率範圍中之監測裝置100與外部裝置104之間的通信。例如，監測裝置100可定位於外部裝置104之120 m內(例如，約100 m)以將高頻天線206通信耦合至定位於外部裝置104中之一相容天線類型。在方塊704中，可使用外部裝置104以與高頻天線206或低頻天線208之至少一者無線通信以從監測裝置100獲得資訊。例如，至少部分取決於監測裝置100對外部裝置104之近接性，監測裝置100可在對應於高頻天線206或低頻天線208之頻率範圍中無線發送藉由耦合至PCB之感測器記錄之量測。耦合至PCB之接地平面導體之通道可在藉由多天線裝置在對應於高頻天線206之頻率範圍中之一發送期間操作為一短路且在藉由多天線裝置在對應於低頻天線208之頻率範圍中之一發送期間操作為一開路。如上文論述，根據本發明之一或多個適當裝置可包含一或若干處理器。處理器可與一電腦可讀媒體(諸如耦合至處理器之一隨機存取記憶體(RAM))通信。處理器執行儲存於記憶體中之電腦可執行程式指令。此等處理器可包括一微處理器、一數位信號處理器(DSP)、一特定應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)及狀態機。此等處理器可進一步包括可程式化電子裝置(諸如PLC)、可程式化中斷控制器(PIC)、可程式化邏輯裝置(PLD)、可程式化唯讀記憶體(PROM)、電子可程式化唯讀記憶體(EPROM或EEPROM)或其他類似裝置。此等處理器可包括可儲存指令之媒體(例如，電腦可讀儲存媒體)或可與媒體通信，該等指令當藉由處理器執行時可使處理器執行如藉由一處理器執行或協助之本文描述之步驟。電腦可讀媒體之實例可包含(但不限於)能夠將電腦可讀指令提供給一處理器之一電子、光學、磁性或其他儲存裝置。媒體之其他實例包括(但不限於)記憶體晶片、ROM、RAM、ASIC、經組態處理器或一電腦處理器可讀取之任何其他媒體。所描述之處理器及處理可在一或多個結構中，且可透過一或多個結構分散。處理器可包括用於執行本文描述之方法之一或多者之部分(或方法之部分)之代碼。本發明之實例(包含所繪示實例)之以上描述已僅出於圖解及描述之目的而呈現且無意為詳盡性的或將本發明限於所揭示之精確形式。在不脫離本發明之範疇之情況下，熟習此項技術者將瞭解其之許多修改、調適及使用。給出上文描述之闡釋性實例以向讀者介紹此處論述之一般標的且無意限制所揭示之概念之範疇。本文參考一實例或實施方案意謂結合實例所描述之一特定特徵、結構、操作或其他特性可包含於本發明之至少一個實施方案中。本發明不限於如此描述之特定實例或實施方案。在說明書之各處出現片語「在一個實例中」、「在一實例中」、「在一項實施方案中」或「在一實施方案中」或其之變動不必指代相同實例或實施方案。在此說明書中相對於一個實例或實施方案描述之任何特定特徵、結構、操作或其他特性可與關於任何其他實例或實施方案描述之其他特徵、結構、操作或其他特性組合。本文中使用字詞「或」旨在涵蓋包含性及排他性或條件。換言之，A或B或C視情況包含以下替代性組合之任一者或全部以用於一特定用途：僅A；僅B；僅C；僅A及B；僅A及C；僅B及C；及A及B及C。

100‧‧‧監測裝置102‧‧‧皮膚104‧‧‧外部裝置106‧‧‧箭頭108‧‧‧箭頭200‧‧‧印刷電路板(PCB)200a‧‧‧層200A‧‧‧印刷電路板(PCB)200b‧‧‧層200c‧‧‧層202‧‧‧外殼202A‧‧‧外殼204‧‧‧中心206‧‧‧高頻天線208‧‧‧低頻天線210‧‧‧接地平面導體212‧‧‧引線214‧‧‧通道216‧‧‧引線300‧‧‧接地平面導體302‧‧‧通道304‧‧‧通道400‧‧‧電容器500‧‧‧接地平面導體502‧‧‧通道600‧‧‧方塊602‧‧‧方塊604‧‧‧方塊606‧‧‧方塊700‧‧‧方塊702‧‧‧方塊704‧‧‧方塊

併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式繪示一或多個特定實例，且連同實例之描述一起用以解釋特定實例之原理及實施方案。圖1A係根據本發明之一些態樣之使用一多天線裝置通信耦合至在一近距離處之一手持式裝置之一監測裝置之一實例之一圖形圖解。圖1B係根據本發明之一些態樣之使用多天線裝置通信耦合至在一較遠距離處之手持式裝置之監測裝置之一圖形圖解。圖2A係根據本發明之一些態樣之支撐一多天線裝置之一印刷電路板之一橫截面側視圖。圖2B係根據本發明之態樣之安置於圖2A之印刷電路板上之一多天線裝置之一半透明俯視圖。圖3係根據本發明之一些態樣之安置於一印刷電路板上之一多天線裝置之一例示性組態之一半透明視圖。圖4係根據本發明之一些態樣之安置於一多天線裝置之接地平面導體上之電容器之一半透明俯視圖。圖5係根據本發明之一些態樣之一多天線裝置之接地平面導體之一例示性組態之一半透明俯視圖。圖6係根據本發明之態樣之用於製造一多天線裝置之一程序之一流程圖。圖7係根據本發明之態樣之用於使用包含一多天線裝置之一監測裝置之一程序之一流程圖。

200A‧‧‧印刷電路板(PCB)

202A‧‧‧外殼

206‧‧‧高頻天線

208‧‧‧低頻天線

300‧‧‧接地平面導體

302‧‧‧通道

304‧‧‧通道

Claims

一種監測裝置，其包括：一印刷電路板(「PCB」)；一接地平面導體，其係安置於該PCB上，該接地平面導體包含一連接的金屬表面，該連接的金屬表面界定從其之一周邊向內延伸之一或多個通道，該等通道係該接地平面導體之該連接的金屬表面中之間隙；一高頻天線，其係耦合至該接地平面導體且針對一第一頻率範圍調諧；一低頻天線，其係耦合至該PCB且針對一第二頻率範圍調諧，其中該等第一及第二頻率範圍並不重疊；及用於該等通道之各者之至少一個電容器，各電容器經定大小以在該第一頻率範圍中實質上操作為一短路且在該第二頻率範圍中實質上操作為一開路。
如請求項1之裝置，其中該至少一個電容器跨越一各自通道且在該各自通道之相對側上實體耦合至該接地平面導體。
如請求項1之裝置，該一或多個通道之至少一個通道自身係該至少一個電容器且經定尺寸以在該第一頻率範圍中實質上操作為該短路且在該第二頻率範圍中實質上操作為該開路。
如請求項1之裝置，其中該第一頻率範圍比該第二頻率範圍大至少一個數量級。
如請求項1之裝置，其進一步包括一外殼，且其中：該PCB係安置於該外殼內，該高頻天線係安置於該外殼內，及該低頻天線係定位於該外殼之一外部表面上且係耦合至一引線，該引線將該低頻天線耦合至該PCB。
如請求項1之裝置，其中該PCB係一多層PCB，其中該高頻天線係定位於該多層PCB之一第一層上，其中該低頻天線係定位於該多層PCB之一第二層上，及其中該接地平面導體係定位於該多層PCB之一第三層上。
如請求項1之裝置，其中該一或多個通道具有一矩形形狀或一鋸齒形狀之一者。
如請求項1之裝置，其中該高頻天線係一藍芽天線、一藍芽低功耗天線或一無線區域存取網路(WLAN)天線之一者。
如請求項1之裝置，其中該低頻天線係一射頻識別(「RFID」)天線或一近場通信(「NFC」)天線之一者。
如請求項1之裝置，其中該接地平面導體包含一鐵氧體材料。
如請求項1之裝置，其中該第一頻率範圍在0.5吉赫至10吉赫之一第一範圍內，及其中該第二頻率範圍在100千赫至100百萬赫之一第二範圍內。
一種可穿戴監測裝置，其包括：一外殼；一印刷電路板(「PCB」)，其係安置於該外殼中且包含安置於該PCB上之一第一無線通信裝置及一第二無線通信裝置；一生物感測器，其係通信耦合至該PCB；一第一天線，其係通信耦合至該第一無線通信裝置且針對一第一頻率範圍調諧；一第二天線，其係通信耦合至該第二無線通信裝置且針對一第二頻率範圍調諧；一接地平面導體，其係安置於該PCB上，且包含一連接的金屬表面，該連接的金屬表面界定從其之一周邊向內延伸之複數個通道，該複數個通道係該連接的金屬表面中之間隙；及用於該複數個通道之至少一個通道之至少一個電容器，各電容器經定大小以在該第一頻率範圍中實質上操作為一短路且在該第二頻率範圍中實質上操作為一開路，其中該第一頻率範圍及該第二頻率範圍並不重疊。
如請求項12之可穿戴監測裝置，其中該至少一個電容器跨越該複數個通道之一各自通道且在該各自通道之相對側上實體耦合至該接地平面導體。
如請求項1之裝置，其中該複數個通道之該至少一個通道自身係該至少一個電容器且經定尺寸以在該第一頻率範圍中實質上操作為該短路且在該第二頻率範圍中實質上操作為該開路。
如請求項12之可穿戴監測裝置，其中該PCB包含：一第一層，該第一天線係安置於該第一層上，一第二層，該第二天線係安置於該第二層上，及一第三層，該接地平面導體係安置於該第三層上。
如請求項12之可穿戴監測裝置，其中該接地平面導體藉由延伸穿過該外殼之一引線耦合至該第二天線，其中該第二天線係安置於該外殼之一外部表面上。
如請求項12之可穿戴監測裝置，其中該複數個通道具有一矩形形狀或一鋸齒形狀之一者。
如請求項12之可穿戴監測裝置，其中該接地平面導體包含一鐵氧體材料來降低該第二頻率範圍中之渦電流。
如請求項12之可穿戴監測裝置，其中該第一頻率範圍比該第二頻率範圍大至少一個數量級。
一種製造多天線裝置之方法，其包含：提供一印刷電路板(「PCB」)；在該PCB上形成一接地平面導體，該接地平面導體具有一連接的金屬表面，該連接的金屬表面界定從其之一周邊向內延伸之一或多個通道，該一或多個通道係該接地平面導體之該連接的金屬表面中之間隙，其中該一或多個通道包含至少一個電容器，該至少一個電容器經定大小以在第一頻率範圍中實質上操作為一短路且在第二頻率範圍中實質上操作為一開路，該第一頻率範圍及該第二頻率範圍並不重疊；將一高頻天線及一低頻天線耦合至該接地平面導體，該高頻天線針對該第一頻率範圍調諧且該低頻天線針對該第二頻率範圍調諧；及將該高頻天線通信耦合至該接地平面導體。
如請求項20之方法，其進一步包括將該至少一個電容器耦合至該接地平面導體以跨越該一或多個通道之至少一個通道且將該至少一個電容器之相對邊緣實體耦合至該接地平面導體。
如請求項20之方法，其中該一或多個通道之至少一個通道自身係該至少一個電容器且經定尺寸以在該第一頻率範圍中實質上操作為該短路及在該第二頻率範圍實質上操作為該開路。
如請求項20之方法，其中該PCB係包含一第一層、一第二層及一第三層之一多層PCB，其中該接地平面導體係形成在該第一層上，該高頻天線係形成在該第二層上且該低頻天線係形成在該第三層上。
如請求項20之方法，其進一步包括：將該PCB安置於一外殼中；將該低頻天線定位於該外殼上；及使用從該PCB延伸至該低頻天線之一引線來將該低頻天線通信耦合至該PCB。
如請求項20之方法，其中該一或多個通道之至少一者具有一鋸齒形狀。
如請求項20之方法，其中該第一頻率範圍在0.5吉赫至10吉赫之一第一範圍內，及其中該第二頻率範圍在100千赫至100百萬赫之一第二範圍內。
一種使用包含多天線裝置之監測裝置之方法，其包括：將一監測裝置附接至一患者之皮膚，該監測裝置包含一感測器及係耦合至一印刷電路板(「PCB」)之一多天線裝置，該多天線裝置包含針對一第一頻率範圍調諧之一高頻天線、針對一第二頻率範圍調諧之一低頻天線及具有界定複數個通道之一連接的金屬表面之一接地平面導體，該複數個通道係該接地平面導體之該金屬表面中之間隙，其中該複數個通道可在該第一頻率範圍中實質上操作為一短路且可在該第二頻率範圍中實質上操作為一開路；將一計算裝置定位於該監測裝置之耦合範圍內；及使用該計算裝置以與該監測裝置無線通信以使用該等高頻或低頻天線之一者從該感測器獲得資訊。
如請求項27之方法，其中該耦合範圍在該第一頻率範圍中介於0米與120米之間且在該第二頻率範圍內介於0cm與25cm之間。
如請求項27之方法，其中該監測裝置係一持續葡萄糖監測器。
如請求項27之方法，其中該第一頻率範圍在0.5吉赫至10吉赫之一第一範圍內，及其中該第二頻率範圍在100千赫至100百萬赫之一第二範圍內。
如請求項27之方法，其中該複數個通道之至少一者具有一矩形或一鋸齒形狀。