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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein handgehaltenes Gerät. Insbesondere umfasst eine Planarantenne des handgehaltenes Geräts der vorliegenden Anmeldung einen Schalter, so dass die Planarantenne, durch adaptives Ein- oder Ausschalten des Schalters, in zwei zentralen Frequenzbändern arbeiten kann.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Dank der Entwicklungen in der Kommunikationsindustrie können Menschen heute per drahtloser Übertragung miteinander kommunizieren oder sich gegenseitig Daten zusenden. In den letzten Jahren ist es möglich geworden, da mehrere Arten von drahtlosen Kommunikationssystemen vorgeschlagen und nacheinander in praktischen Betrieb genommen wurden, dass die meisten Mobiltelefone auf dem Markt Kommunikationen über zwei oder mehr Arten von drahtlosen Kommunikationssystemen unterstützen können. So können beispielsweise im Handel erhältliche Mobiltelefone im Allgemeinen Kommunikationen über drahtlose 2G- und 3G-Kommunikationssysteme unterstützen, d. h. GSM (Global System for Mobile Communication) und UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems). Zusätzlich zu den drahtlosen 2G- und 3G-Kommunikationssystemen unterstützen auch viele Smart-Mobiltelefone Paketdatenübertragungen über das WLAN-(Wireless LAN)-System und das 3 GPP LTE(3 GPP Long Term Evolution)-System und können ferner Audio- und Video-(AV)-Signale über das DVB-(Digital Video Broadcasting)-System empfangen oder über GPS (Global Positioning System) Positionierungsaufgaben ausführen.
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Verschiedene drahtlose Kommunikationssysteme übertragen Signale gewöhnlich in unterschiedlichen Frequenzbändern. Damit ein Mobiltelefon in verschiedenen Frequenzbändern arbeiten kann, haben Mobiltelefonhersteller daher im Allgemeinen mehrere Antennen im Mobiltelefon installiert, damit das Mobiltelefon in verschiedenen entsprechenden zentralen Frequenzbändern arbeiten kann. PIFAs (Planar Inverted-F Antennas) werden häufig als Antennen in Mobiltelefonen aufgrund ihres geringen Gewichts und ihres niedrigen Profils eingesetzt. Eine PIFA mit konventionellem Einzelfrequenzband hat nur einen Strahler von etwa einer viertel Wellenlänge als Strompfad für Resonanz, und wenn die Einzelfrequenzband-PIFA in mehreren zentralen Frequenzbändern arbeiten soll, dann müssen andere parasitäre Antennenelemente und/oder Verzweigungen hinzugefügt werden, um weitere Strompfade zu bilden.
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Außerdem wird die Einzelfrequenzband-PIFA, um in verschiedenen zentralen Frequenzbändern zu arbeiten, aufgrund der höheren Zahl an Antennenelementen an einem unerwarteten Kopplungseffekt zwischen den Antennenelementen leiden, was zu erhöhter Komplexität beim Entwerfen der Antenne führen kann. Auch ist die Antenne aufgrund ihrer größeren Zahl an Antennenelementen sperrig, was eine Reihe von ungünstigen Faktoren zur Folge hat. Andererseits ist es auch nicht möglich, dass die herkömmliche Einzelfrequenzband-PIFA durch Umschalten in mehreren zentralen Frequenzbändern arbeitet.
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Demgemäß ist es in der Technik äußerst wünschenswert, eine Planarantenne zu entwerfen, die ein geringes Volumen und ein einfaches Design hat, und die adaptiv in verschiedenen zentralen Frequenzbändern arbeiten kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein handgehaltenes Gerät bzw. Handheld-Gerät bereitzustellen, das ein geringes Volumen und ein einfaches Design hat und das adaptiv in zwei verschiedenen zentralen Frequenzbändern arbeiten kann. Da eine Planarantenne der vorliegenden Anmeldung nur eine Metallschicht hat, die auf einem Gehäuse des Handheld-Geräts als Strahler strukturiert ist, hat die Planarantenne ein geringeres Volumen im Vergleich zu dem der herkömmlichen Einzelfrequenzband-PIFA-Antenne. Da die Planarantenne der vorliegenden Anmeldung in zwei zentralen Frequenzbändern ohne Notwendigkeit für andere zusätzliche parasitäre Antennenelemente und/oder andere Verzweigungen arbeiten kann, wird außerdem die Design-Komplexität der Planarantenne reduziert.
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Zur Erreichung der obigen Aufgabe offenbart die vorliegende Anmeldung ein Handheld-Gerät, das ein Gehäuse, eine Leiterplatte, eine Planarantenne und einen Schalter umfasst. Das Gehäuse hat eine Außenfläche und bestimmt bzw. definiert einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen der Leiterplatte darin. Die Planarantenne umfasst eine Metallschicht, die auf der Außenfläche zur Verwendung als Strahler strukturiert ist. Die Metallschicht umfasst einen ersten Anschlusspunkt und einen zweiten Anschlusspunkt. Der Schalter umfasst eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die elektrisch zwischen dem ersten Anschlusspunkt und dem zweiten Anschlusspunkt der Metallschicht angeschlossen sind, um die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschlusspunkt und dem zweiten Anschlusspunkt zu steuern bzw. zur kontrollieren. Die Planarantenne arbeitet mit einem ersten zentralen Frequenzband, wenn der Schalter eingeschaltet ist, und arbeitet in einem zweiten zentralen Frequenzband, wenn der Schalter ausgeschaltet ist.
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Die genaue Technologie und die bevorzugten Ausgestaltungen, die für die vorliegende Anmeldung zum Tragen kommen, werden in den nachfolgenden, die beiliegenden Zeichnungen begleitenden Absätze für Fachleute in diesem Bereich ausführlich beschrieben, damit diese sich der Merkmale der beanspruchten Erfindung bewusst werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht eines handgehaltenes Geräts 1 gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Ansicht eines handgehaltenes Geräts 2 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine schematische Ansicht eines handgehaltenes Geräts 3 gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine schematische Ansicht eines handgehaltenes Geräts 4 gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine schematische Ansicht eines handgehaltenes Geräts 5 gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine schematische Ansicht eines handgehaltenes Geräts 6 gemäß einer sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist eine schematische Ansicht, die ein Stehwelenverhältnis (VSWR; Voltage Standing Wave Ratio) des handgehaltenes Geräts 6 gemäß der sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beim Betrieb in unterschiedlichen Frequenzbändern illustriert.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
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Die vorliegende Anmeldung betrifft hauptsächlich ein handgehaltenes Gerät bzw. Handheld-Gerät, das eine Planarantenne und einen Schalter umfasst. Der Schalter kann adaptiv ein- oder ausgeschaltet werden, damit die Planarantenne auf wenigstens zwei zentralen Frequenzbändern arbeiten kann. Man wird verstehen, dass die nachfolgenden Ausgestaltungen lediglich zu Illustrationszwecken beschrieben werden, aber nicht um die vorliegende Anmeldung zu begrenzen. Ferner wurden in den folgenden Ausgestaltungen und den beiliegenden Zeichnungen Elemente, die sich nicht auf die vorliegende Anmeldung beziehen, weggelassen; und Maßbeziehungen zwischen individuellen Elementen in den beiliegenden Zeichnungen sollen lediglich das Verständnis erleichtern, aber nicht den tatsächlichen Maßstab begrenzen.
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1 zeigt ein handgehaltenes Gerät 1 gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Das handgehaltenes Gerät bzw. Handheld-Gerät 1, kann ein Mobiltelefon, ein Notebook-Computer, ein Tablet-Computer, ein drahtloser Router oder ein anderes Gerät sein, das in mehreren Frequenzbändern arbeiten soll. Das Handheld-Gerät 1 umfasst ein Gehäuse 11, eine Leiterplatte 13, eine Planarantenne 15 und einen Schalter 17. Es ist zu bemerken, dass zum Vereinfachen der Beschreibung andere Komponenten des handgehaltenes Geräts 1, wie z. B. das Anzeigemodul, das Kommunikationsmodul, das Eingabemodul, das Stromversorgungsmodul und andere Komponenten, die sich weniger auf die vorliegende Anmeldung bezeichnen, aus dieser Veranschaulichung weggelassen wurden. Ferner kann die Planarantenne 15 der vorliegenden Anmeldung auch auf verschiedene Kommunikationssystem angewendet werden, wie z. B. auf das CDMA(Code Division Multiple Access)-System, das LTE-(3 GPP Lang Term Evolution)-System, GSM (Global System for Mobile Communication), DCS (Digital Communication System), das PCS-(Personal Communications Services)-System, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), das DVB-(Digital Video Broadcasting)-System, GPS (Global Positioning System) und das WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)-System.
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Des Weiteren definiert das Gehäuse 11 einen Aufnahmeraum 111 und hat eine Innenfläche 112 (nicht gezeigt) und eine Außenfläche 113. Die Leiterplatte 13 ist im Aufnahmeraum 111 angeordnet. Man wird verstehen, dass sich der hierin beschriebene Aufnahmeraum 111 auf einen von dem Gehäuse 11 umschlossenen Innenraum bezieht, die Außenfläche 113 kann eine beliebige nach außen exponierte Oberflächenschicht des Gehäuses 11 sein und die Innenfläche 112 kann eine beliebige Oberflächenschicht des Gehäuses sein, die der Außenfläche 113 gegenüber liegt und im Gehäuse 11 verborgen ist. Die Planarantenne 15 weist eine Metallschicht 151 auf, die zur Verwendung als Strahler auf der Außenfläche 113 strukturiert (beschichtet) ist. Die Metallschicht 151 umfasst ferner einen ersten Anschlusspunkt 1511 und einen zweiten Anschlusspunkt 1512. Zur Vereinfachung wird nachfolgend eine Ausgestaltung beschrieben, in der die Planarantenne 15 auf der Außenfläche 113 angeordnet ist, aber die vorliegende Anmeldung ist darauf nicht begrenzt. Der Fachmann kann die Planarantenne 15 auch auf der Innenfläche 112 des Gehäuses 11 anordnen oder die Planarantenne 15 sogar beispielsweise durch Spritzgießen im Gehäuse 11 einbetten. Um jedoch eine optimale Leistung des Handheld-Geräts zu erzielen, wird bevorzugt, dass die Planarantenne 15 auf der Außenfläche 113 angeordnet ist.
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Die Metallschicht 151 kann auf der Außenfläche 113 durch einen Co-Injektions-Formgebungsvorgang oder einen LDS-(Laser Direct Structuring)-Prozess strukturiert (beschichtet) werden; die vorliegende Anmeldung ist jedoch nicht auf diese beiden Prozesse begrenzt und jeder Prozess, der die Metallschicht 151 auf der Außenfläche 113 strukturieren (beschichten) kann, fällt in den Umfang der vorliegenden Anmeldung. Die Metallschicht 151 dient als Strahler, um einen Resonanzstrompfad zu bilden und um elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Der in dieser Ausgestaltung verwendete Begriff „Strukturierung” bezieht sich auf die Bildung einer Metallschicht 151 mit einem bestimmten Muster auf der Außenfläche 113, und das bestimmte Muster bezieht sich im Allgemeinen auf ein Profil, das bewirken kann, dass die Planarantenne 15 elektromagnetische Wellen ausstrahlt; mit anderen Worten, das konventionelle PIFA-Profil und alle auf der Basis des konventionellen PIFA-Profils ausgelegten Profile fallen in den Umfang der vorliegenden Anmeldung.
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Im Detail umfasst die Metallschicht 151 einen Erdungs-Anschlussverbinder 151a und einen Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b. Der erste Anschlusspunkt 1511 ist mit einer Erdungsanschluss 131 der Leiterplatte 13 über den Erdungs-Anschlussverbinder 151a gekoppelt und der zweite Anschlusspunkt 1512 ist mit einen Radiofrequenz-(RF)-Signalanschluss 133 der Leiterplatte 13 über den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b verbunden. Die Metallschicht 151 wird ähnlich wie eine PIFA implementiert und umfasst einen Endpunkt 1518 des Strompfads. Die Leiterplatte 13 kann als System-Basisebene (ground plane) des gesamten Handheld-Geräts 1 angesehen werden. Der Schalter 17, der auf der Leiterplatte 13 angeordnet ist, umfasst eine erste Elektrode 171 und eine zweite Elektrode 172. Die erste Elektrode 171 ist über den Erdungs-Anschlussverbinder 151a mit dem ersten Anschlusspunkt 1511 gekoppelt und die zweite Elektrode 172 ist über den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b mit dem zweiten Anschlusspunkt 1512 gekoppelt; das heißt, die erste Elektrode 171 und die zweite Elektrode 172 sind elektrisch zwischen dem ersten Anschlusspunkt 1511 und dem zweiten Anschlusspunkt 1512 verbunden. So kann durch Ein- oder Ausschalten des Schalters 17 die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschlusspunkt 1511 und dem zweiten Anschlusspunkt 1512 gesteuert werden.
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Ferner ist der Ein/Aus-Zustand des Schalters 17 wichtig. Wenn zum Beispiel der Schalter 17 eingeschaltet wird, dann kann die Planarantenne 15 auf einem ersten zentralen Frequenzband arbeiten und der Schalter 17, die erste Elektrode 171 und die zweite Elektrode 172 bilden einen Teil des Strahlers der Planarantenne 15, die mit derselben Strahlungsfunktion arbeiten wie die Metallschicht 151. Mit anderen Worten, die Metallschicht 151, der Schalter 17, die erste Elektrode 171 und die zweite Elektrode 172 können alle als Teil des Strompfads der Planarantenne 15 angesehen werden. Wenn also der Schalter 17 eingeschaltet wird, dann umfasst der Strompfad im Wesentlichen wenigstens zwei Teile: der erste Teil verläuft von dem Erdungsanschluss 131 durch den Erdungs-Anschlussverbinder 151a zum ersten Anschlusspunkt 1511 und dann zum Endpunkt 1518; und der zweite Teil verläuft ebenfalls von dem Erdungsanschluss 131 durch die erste Elektrode 171, den Schalter 17, die zweite Elektrode 172, den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b zum zweiten Anschlusspunkt 1512 und dann zum Endpunkt 1518. Somit ist der Strompfad eine Summe der beiden Teile.
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Wenn der Schalter 17 ausgeschaltet wird, dann kann die Planarantenne 15 in einem zweiten zentralen Frequenzband arbeiten. In diesem Fall verlauft der Strompfad nur von dem Erdungsanschluss 131 durch den Erdungs-Anschlussverbinder 151a zum ersten Anschlusspunkt 1511 und dann zum Endpunkt 1518. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung hervorgeht, ist der Strompfad der Planarantenne 15, wenn der Schalter 17 eingeschaltet ist, länger als dann, wenn der Schalter 17 ausgeschaltet ist. Mit anderen Worten, eine Frequenz, bei der die Planarantenne 15 im ersten zentralen Frequenzband arbeitet, ist niedriger als eine Frequenz, bei der die Planarantenne 15 im zweiten zentralen Frequenzband arbeitet.
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Insbesondere führt das Ein- oder Ausschalten des Schalters 17 zu einer Änderung des Strompfads der Metallschicht 151, so dass die Planarantenne 15 selektiv im ersten zentralen Frequenzband und/oder im zweiten zentralen Frequenzband arbeiten kann. Hier unterscheiden sich das erste zentrale Frequenzband und das zweite zentrale Frequenzband voneinander. Es ist zu verstehen, dass der Schalter 17 ein mechanischer Schalter, ein elektronischer Schalter oder eine beliebige Komponente sein kann, die zum Steuern der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Anschlusspunkt 1511 und dem zweiten Anschlusspunkt 1512 verwendet werden kann. Ferner werden die Positionen des Erdungsanschlusses 131 und des RF-Signalanschlusses 133 auf der Leiterplatte 13 in dieser Ausgestaltung nur als ein Beispiel für das Handheld-Gerät 1 der vorliegenden Erfindung illustriert, in anderen Ausgestaltungen können die Positionen des Erdungsanschluss 131 und des RF-Signalanschlusses 133 auf der Leiterplatte 13 miteinander vertauscht werden. Darüber hinaus ist der in dieser Ausgestaltung beschriebene „Anschlussverbinder” ein Leiter, der eine sich direkt von der Metallschicht 151 erstreckende Metallfeder, ein Metallstift, ein Spannstift oder Pogo-Pin separat von der Metallschicht oder ein beliebiger Leiter sein kann, der zum elektrischen Verbinden eines Anschlusspunkts der Metallschicht 151 mit der Leiterplatte 13 verwendet werden kann.
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2 zeigt ein handgehaltenes Gerät 2 der zweiten Ausgestaltung. Es ist zu verstehen, dass in dieser Ausgestaltung Elemente, die mit denen der ersten Ausgestaltung identisch sind, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind, und wenn in dieser Ausgestaltung nichts anderes angegeben ist, dann sind die Herstellungsprozesse, Eigenschaften und Verbindungen dieser Elemente dieselben wie in der ersten Ausgestaltung. Mit anderen Worten, diese Elemente können mit denen äquivalent sein, die dieselben Bezugsziffern wie in der ersten Ausgestaltung haben, daher werden sie hierin nicht näher beschrieben.
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Insbesondere unterscheidet sich die zweite Ausgestaltung von der ersten Ausgestaltung dadurch, dass das Handheld-Gerät 2 der zweiten Ausgestaltung ferner ein Gleichstrom-(DC)-Sperrelement 18 und ein RF-Sperrelement 19 umfasst, die auf der Leiterplatte 13 angeordnet sind, und der Schalter 17 ist ein Dioden-Element 17a. Die zweite Diode 172 des Dioden-Elements 17a ist über das DC-Sperrelement 18 und den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b mit dem zweiten Anschlusspunkt 1512 gekoppelt und die erste Elektrode 171 des Dioden-Elements 17a ist über den Erdungs-Anschlussverbinder 151a mit dem ersten Anschlusspunkt 1511 gekoppelt. Ferner ist die zweite Elektrode 172 des Dioden-Elements 17a über das RF-Sperrelement 19 mit einem DC-Signalanschluss 135 der Leiterplatte 13 gekoppelt, um ein DC-Signal zu empfangen. Das DC-Signal soll steuern, ob das Dioden-Element 17a ein- oder ausgeschaltet werden soll.
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Es ist zu verstehen, dass das DC-Sperrelement 18, das elektrisch zwischen der zweiten Elektrode 172 des Dioden-Elements 17a und des RF-Signalanschluss 133 der Leiterplatte 13 geschaltet ist, zum Sperren des Flusses des DC-Steuersignals zu dem RF-Signalanschluss 133 der Leiterplatte 13 verwendet wird. Das DC-Sperrelement 18 kann ein kapazitives Element oder ein(e) beliebige(s) Element oder Elementekombination sein, das/die den Fluss von DC-Signalen sperren kann. Ferner wird das RF-Sperrelement 19, das elektrisch zwischen der zweiten Elektrode 172 des Dioden-Elements 17a und des DC-Signalanschlusses 135 der Leiterplatte 13 geschaltet ist, zum Sperren des Flusses eines RF-Signals zur Leiterplatte 13 benutzt. Das RF-Sperrelement 19 kann eine Kombination aus einem kapazitiven Element und einem induktiven Element oder ein(e) beliebige(s) Einzelelement oder Elementekombination sein, das/die den Fluss von RF-Signalen sperren kann.
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Darüber hinaus, wenn das Dioden-Element 17a eingeschaltet ist, arbeitet die Planarantenne 15 in einem ersten zentralen Frequenzband, und wenn das Dioden-Element 17a ausgeschaltet ist, dann arbeitet die Planarantenne 15 in einem zweiten zentralen Frequenzband. Mit anderen Worten, durch Ein- oder Ausschalten des Dioden-Elements 17a können zwei Arten von Resonanzstrompfaden auf der Metallschicht 151 gebildet werden; daher kann durch Ein- oder Ausschalten des Dioden-Elements 17a die Planarantenne 15 selektiv im ersten zentralen Frequenzband und/oder im zweiten zentralen Frequenzband arbeiten. Ebenso ist der Strompfad der Planarantenne 15, wenn das Dioden-Element 17a eingeschaltet ist, langer als dann, wenn das Dioden-Element 17a ausgeschaltet ist. Mit anderen Worten, eine Frequenz, bei der die Planarantenne 15 im ersten zentralen Frequenzband arbeitet, ist niedriger als eine Frequenz, bei der die Planarantenne 15 im zweiten zentralen Frequenzband arbeitet.
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Ein ein handgehaltenes Gerät 3 einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt. Anders als bei der zweiten Ausgestaltung, ist die Metallschicht 151 des handgehaltenes Geräts 3 der dritten Ausgestaltung in zwei Blöcke strukturiert (beschichtet) und umfasst ferner einen dritten Anschlusspunkt 1513 und einen ersten Anschlussverbinder 151c. Der erste Anschlusspunkt 1511 ist mit der Erdungsanschluss 131 der Leiterplatte 13 über den Erdungs-Anschlussverbinder 151a gekoppelt und der zweite Anschlusspunkt 1512 ist über den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b elektrisch mit dem RF-Signalanschluss 133 der Leiterplatte 13 verbunden. Ferner umfasst das Handheld-Gerät 3 ein DC-Sperrelement 18 und ein RF-Sperrelement 19, die auf der Leiterplatte 13 angeordnet sind. Das DC-Sperrelement 18 ist über den Erdungs-Anschlussverbinder 151a und den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b elektrisch zwischen dem ersten Anschlusspunkt 1511 und dem zweiten Anschlusspunkt 1512 verbunden.
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In der dritten Ausgestaltung ist der Schalter 17 ebenfalls ein Dioden-Element 17a. Die erste Elektrode 171 des Dioden-Elements 17a ist über den Erdungs-Anschlussverbinder 151a elektrisch mit dem ersten Anschlusspunkt 1511 der Metallschicht 151 verbunden und die zweite Elektrode 172 des Dioden-Elements 17a ist über den ersten Anschlussverbinder 151c elektrisch mit dem dritten Anschlusspunkt 1513 der Metallschicht 151 verbunden. Der dritte Anschlusspunkt 1513 ist ferner über den zweiten Anschlusspunkt 1512, den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b und das RF-Sperrelement 19 elektrisch mit einem DC-Signalanschluss 135 der Leiterplatte 13 verbunden, um ein DC-Signal zu empfangen. Das DC-Signal wird über den oben beschriebenen Pfad durch den ersten Anschlussverbinder 151c zum Dioden-Element 17a übertragen und soll steuern, ob das Dioden-Element 17a ein- oder ausgeschaltet werden soll.
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Ein Handheld-Gerät 4 einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in 4 gezeigt. Anders als bei der zweiten Ausgestaltung, ist die Metallschicht 151 des handgehaltenes Geräts 4 der vierten Ausgestaltung in zwei Blöcke strukturiert (beschichtet) und umfasst ferner einen dritten Anschlusspunkt 1513, einen vierten Anschlusspunkt 1514, einen ersten Anschlussverbinder 151c und einen zweiten Anschlussverbinder 151d. Der zweite Anschlusspunkt 1512 ist über den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b elektrisch mit dem RF-Signalanschluss 133 der Leiterplatte 13 verbunden und der vierte Anschlusspunkt 1514 ist über den Erdungs-Anschlussverbinder 151a elektrisch mit dem Erdungsanschluss 131 der Leiterplatte 13 verbunden. Ebenso umfasst das Handheld-Gerät 4 ein DC-Sperrelement 18 und ein RF-Sperrelement 19, die auf der Leiterplatte 13 angeordnet sind. Das DC-Sperrelement 18 ist über den ersten Anschlussverbinder 151c und den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b elektrisch zwischen dem ersten Anschlusspunkt 1511 und dem zweiten Anschlusspunkt 1512 verbunden.
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Der Schalter 17 ist ebenfalls ein Dioden-Element 17a. Die erste Elektrode 171 des Dioden-Elements 17a ist über den ersten Anschlussverbinder 151c elektrisch mit dem ersten Anschlusspunkt 1511 der Metallschicht 151 verbunden, und die zweite Elektrode 172 des Dioden-Elements 17a ist über den zweiten Anschlussverbinder 151d elektrisch mit dem dritten Anschlusspunkt 1513 der Metallschicht 151 verbunden. Der dritte Anschlusspunkt 1513 ist ferner über den zweiten Anschlusspunkt 1512, den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b und das RF-Sperrelement 19 mit einem DC-Signalanschluss 135 der Leiterplatte 13 gekoppelt, um ein DC-Signal zu empfangen. Das DC-Signal wird durch den zweiten Anschlussverbinder 151d über den oben beschriebenen Pfad zum Dioden-Element 17a übertragen und soll steuern, ob das Dioden-Element 17a ein- oder ausgeschaltet werden soll.
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Ein handgehaltenes Gerät 5 einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungig 5 gezeigt. Anders als bei der zweiten Ausgestaltung, ist die Metallschicht 151 des handgehaltenes Geräts 5 der fünften Ausgestaltung in zwei Blöcke strukturiert (beschichtet) und umfasst ferner einen dritten Anschlusspunkt 1513, einen vierten Anschlusspunkt 1514, einen fünften Anschlusspunkt 1515, einen sechsten Anschlusspunkt 1516, einen ersten Anschlussverbinder 151c, einen zweiten Anschlussverbinder 151d, einen dritten Anschlussverbinder 151e und einen vierten Anschlussverbinder 151f. Der zweite Anschlusspunkt 1512 ist über den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b elektrisch mit dem RF-Signalanschluss 133 der Leiterplatte 13 verbunden und der vierte Anschlusspunkt 1514 ist über den Erdungs-Anschlussverbinder 151a elektrisch mit dem Erdungsanschluss 131 der Leiterplatte 13 verbunden. Ferner umfasst das Handheld-Gerät 5 ein DC-Sperrelement 18 und ein RF-Sperrelement 19, die auf der Leiterplatte 13 angeordnet sind. Das DC-Sperrelement 18 ist über den dritten Anschlussverbinder 151e und den vierten Anschlussverbinder 151f zwischen dem fünften Anschlusspunkt 1515 und dem sechsten Anschlusspunkt 1516 gekoppelt.
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Der Schalter 17 ist auch ein Dioden-Element 17a. Die erste Elektrode 171 des Dioden-Elements 17a ist über den ersten Anschlussverbinder 151c elektrisch mit dem ersten Anschlusspunkt 1511 der Metallschicht 151 verbunden, und die zweite Elektrode 172 des Dioden-Elements 17a ist über den zweiten Anschlussverbinder 151d elektrisch mit dem dritten Anschlusspunkt 1513 der Metallschicht 151 verbunden. Der dritte Anschlusspunkt 1513 ist ferner über den zweiten Anschusspunkt 1512, den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b und das RF-Sperrelement 19 elektrisch mit einem DC-Signalanschluss 135 der Leiterplatte 13 verbunden, um ein DC-Signal zu empfangen. Das DC-Signal wird durch den zweiten Anschlussverbinder 151d über den oben beschriebenen Pfad zum Dioden-Element 17a übertragen und soll steuern, ob das Dioden-Element 17a ein- oder ausgeschaltet werden soll.
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Ein Handheld-Gerät 6 einer sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in 6 gezeigt. Anders als bei der zweiten Ausgestaltung, umfasst das Handheld-Gerät 6 der sechsten Ausgestaltung ferner eine zusätzliche Metallschicht 151', die vom zweiten Anschlusspunkt 1512 zu einem Rand der Außenfläche 113 und dann allmählich entlang dem Rand verläuft und einen Endpunkt 1517 des Strompfads umfasst. Mit anderen Worten, die zusätzliche Metallschicht 151' ist elektrisch mit der Metallschicht 151 und dem zweiten Anschlusspunkt 1512 verbunden und verläuft über die Außenfläche 113. Da der gesamte Strompfadrahmen durch Hinzufügen der zusätzlichen Metallschicht 151' geändert werden kann, kann die Planarantenne 15 der sechsten Ausgestaltung innerhalb eines zentralen Frequenzbands in einem Dualbandmodus arbeiten, d. h. gleichzeitig in einem Hochfrequenz-Strompfad und einem Niederfrequenz-Strompfad. Zur Vereinfachung der Beschreibung der technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind Länge und Breite der Metallschicht und der zusätzlichen Metallschicht schematisch dargestellt und die Fachperson kann Strukturprofil und Reichweite im Rahmen der vorliegenden Erfindung nach Belieben einstellen.
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Darüber hinaus kann, wenn das Dioden-Element 17a eingeschaltet wird, die Planarantenne 15 in einem ersten zentralen Frequenzband arbeiten, das einen ersten Niederfrequenz-Strompfad und einen ersten Hochfrequenz-Strompfad umfasst. Der erste Niederfrequenz-Strompfad umfasst im Wesentlichen wenigstens zwei Teile: der erste Teil verläuft von dem Erdungsanschluss 131 durch den Erdungs-Anschlussverbinder 151a zum ersten Anschlusspunkt 1511 und dann zum Endpunkt 1518; und der zweite Teil verläuft ebenfalls von dem Erdungsanschluss 131 durch die erste Elektrode 171, das Dioden-Element 17a, die zweite Elektrode 172, den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b zun zweiten Anschlusspunkt 1512 und dann zum Endpunkt 1518. Somit ist der erste Niederfrequenz-Strompfad eine Summe der beiden Teile. Der erste Hochfrequenz-Strompfad umfasst im Wesentlichen wenigstens zwei Teile: der erste Teil verläuft von dem Erdungsanschluss 131 durch den Erdungs-Anschlussverbinder 151a zum ersten Anschlusspunkt 1511 und dann durch den zweiten Anschlusspunkt 1512 zum Endpunkt 1517; und der zweite Teil verläuft ebenfalls von dem Erdungsanschluss 131 durch die erste Elektrode 171, den Schalter 17, die zweite Elektrode 172, den Einspeisungs-Anschlussverbinder 151b zum zweiten Anschlusspunkt 1512 und dann zum Endpunkt 1517. Somit ist der erste Hochfrequenz-Strompfad eine Summe der beiden Teile. Offensichtlich kann, wenn das Dioden-Element 17a eingeschaltet wird, ein Dualband-Betriebsmodus der Planarantenne 15 erzielt werden.
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Wenn der Schalter 17 ausgeschaltet wird, dann kann die Planarantenne 15 in einem zweiten zentralen Frequenzband arbeiten, das einen zweiten Niederfrequenz-Strompfad und einen zweiten Hochfrequenz-Strompfad umfasst. Der zweite Niederfrequenz-Strompfad verläuft nur von dem Erdungsanschluss 131 durch den Erdungs-Anschlussverbinder 151a zum ersten Anschlusspunkt 1511 und dann zum Endpunkt 1518. Der zweite Hochfrequenz-Strompfad verläuft ebenfalls von dem Erdungsanschluss 131 durch den Erdungs-Anschlussverbinder 151a zum ersten Anschlusspunkt 1511 und dann durch den zweiten Anschlusspunkt 1512 zum Endpunkt 1517. Ebenso kann, wenn das Dioden-Element 17a ausgeschaltet wird, ein Dualband-Betriebsmodus der Planarantenne 15 erzielt werden. Demgemäß hat das Handheld-Gerät 6 der sechsten Ausgestaltung insgesamt vier Betriebsfrequenzmodi.
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Zum Beispiel ist 7 ist eine schematische Ansicht, die ein Spannungs-Stehwellenverhältnis (VSWR; Voltage Standing Wave Ratio) des Handheld-Geräts 6 gemäß der sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beim Betrieb in unterschiedlichen Frequenzbändern illustriert. Wie in 7 gezeigt, kann die Planarantenne 15 des handgehaltenes Geräts 6, wenn der Schalter eingeschaltet ist, in einem ersten zentralen Frequenzband arbeiten, das einen Niederfrequenz-Strompfad (der in einer Grundfrequenz f1 des LTE-Systems arbeiten kann) und einen Hochfrequenz-Strompfad (der mit einer Oberwellenfrequenz 12 des LET-Systems arbeiten kann) hat. Wenn der Schalter ausgeschaltet wird, dann kann die Planarantenne 15 des handgehaltenes Geräts 6 in einem zweiten zentralen Frequenzband arbeiten, das einen Niederfrequenz-Strompfad (der mit einer Grundfrequenz f3 des CDMA-Systems arbeiten kann) und zwei Hochfrequenz-Strompfade (die mit Oberwellenfrequenzen f4 und f5 des CDMA-Systems arbeiten können) hat.
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Daher kann ein Dualband-Betrieb mit einem Niederfrequenz-Strompfad (d. h. der Grundfrequenz) und wenigstens einem Hochfrequenz-Strompfad (d. h. Oberwellen-Frequenzen) jeweils innerhalb des ersten zentralen Frequenzbands und des zweiten Frequenzbands erzielt werden. Man wird verstehen, dass das in 7 gezeigte erste zentrale Frequenzband beispielsweise ein LTE-Frequenzband ist und das zweite zentrale Frequenzband beispielsweise ein CDMA850-Frequenzband ist, es gibt hier aber keinerlei Begrenzung. Somit kann die sechste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung nicht nur die Planarantenne auf verschiedene zentrale Frequenzbänder je nach unterschiedlichen Design-Anforderungen und der Umgebung adaptiv umschalten, sondern kann in den jeweiligen Frequenzbändern auch in wenigstens einem Dualband-Betriebsmodus arbeiten. Dies verbessert die Leistung der Planarantenne und die Bedienerfreundlichkeit des handgehaltenes Geräts merklich.
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Gemäß den obigen Beschreibungen wird in der vorliegenden Anmeldung ein Schalter bereitgestellt, um die Strompfade der Planarantenne zu wechseln. Der Schalter kann durch ein Dioden-Element implementiert werden, und es wird ein DC-Signal benutzt, um zu steuern, ob das Dioden-Element ein- oder ausgeschaltet werden soll. Ferner implementiert die vorliegende Anmeldung die Metallschicht (d. h. den Strahler) der auf einer Oberfläche des Gehäuses des handgehaltenes Geräts ausgebildeten Planarantenne und bewirkt, dass das Dioden-Element, das DC-Sperrelement und das RF-Sperrelement auf der Leiterplatte angeordnet und über Anschlussverbinder elektrisch mit der Metallschicht der Planarantenne verbunden sind. Auf diese Weise werden Einflüsse der elektronischen Komponenen der Leiterplatte auf die Eigenschaften der Planarantenne vermieden, sonst würde, wenn die elektronischen Komponenten auf der Planarantenne nach außen exponiert angeordnet sind, das Aussehen des handgehaltenes Gerätes insgesamt stark beeinträchtigt und diese elektronischen Komponenten wären anfälliger für eine Beschädigung durch externe Kräfte oder für Einflüsse durch Kontakt mit Personen, so dass ihr Schutz oder ordnungsgemäßer Betrieb unmöglich würde. Somit hat die Planarantenne des handgehaltenes Geräts der vorliegenden Anmeldung ein geringes Volumen und ein einfaches Design und kann adaptiv in zwei zentralen Frequenzbändern arbeiten. Was noch wichtiger ist, die Planarantenne ist flexibler im Design und die Planarantenne kann auf dem Gehäuse unabhängig von Kontur und Form des Gehäuses strukturiert (beschichtet) werden; dabei kann die Antenne, anstatt auf der Leiterplatte oder einem Träger innerhalb des handgehaltenes Geräts durch die elektronischen Komponenten eingeschränkt angeordnet zu sein, mit einer größeren Höhe ausgestaltet werden, um die Leistung zu verbessern.
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Zusammenfassend wird ein Handheld-Gerät bereitgestellt, das ein Gehäuse, eine Leiterplatte, eine Planarantenne und einen Schalter umfasst. Das Gehäuse mit einer Außenfläche ist so konfiguriert, dass es einen Aufnahmeraum definiert. Die Leiterplatte ist im Aufnahmeraum angeordnet. Die Planarantenne umfasst eine Metallschicht, wobei die Metallschicht, die einen ersten Anschlusspunkt und einen zweiten Anschlusspunkt aufweist, auf der Außenfläche strukturiert ist. Der Schalter, der eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist, ist zum Steuern der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Anschlusspunkt und dem zweiten Anschlusspunkt konfiguriert, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch zwischen dem ersten Anschlusspunkt und dem zweiten Anschlusspunkt verbunden sind. Die Planarantenne arbeitet in einem ersten zentralen Band, wenn der Schalter eingeschaltet ist, und arbeitet in einem zweiten zentralen Band, wenn der Schalter ausgeschaltet ist.
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Die obige Offenbarung bezieht sich auf den ausführlichen technischen Inhalt und erfinderische Merkmale davon. Für die Fachperson werden eine Reihe verschiedener Modifikationen und Alternativen auf der Basis der Offenbarungen und Vorschläge der Erfindung wie beschrieben offensichtlich sein, ohne von deren Eigenschaften abzuweichen. Trotzdem wurden solche Modifikationen und Alternativen, auch wenn sie nicht vollständig oben beschrieben wurden, durch die nachfolgenden anhängenden Ansprüche im Wesentlichen abgedeckt.
