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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft allgemein elektronische Geräte mit einer Antenne und insbesondere elektronische Geräte, bei denen die Antenne gemeinsam mit Hilfselektronikelementen angeordnet ist.
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HINTERGRUND
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Elektronische Geräte wie Smartphones unterstützen zunehmend eine Nutzung in Fällen, in denen es für bestimmten Funktionen wünschenswert wäre, wenn das Gerät ein größeres Display unterstützen könnte. Ein größeres Display wäre zum Beispiel wünschenswert für eine Betrachtung von visuellem Inhalt als Teil eines Mediaplayers oder Browsers sowie für eine Unterstützung der visuellen Darstellung von Informationen als Teil einer Anwendung oder eines Programms, die auf dem Gerät läuft oder das von dem Gerät ausgeführt wird. Dieser Trend muss jedoch im Gleichgewicht stehen mit dem generellen Wunsch, dass das Gerät insgesamt seine Größe behält oder sogar noch kleiner und leichter wird.
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In dem Versuch, größere Displaygrößen zu unterstützen, ohne dass sich die Gesamtgröße des Geräts ändert, haben Gerätehersteller einen größeren Prozentsatz der Außenfläche einem Display gewidment, so dass das Display in vielen Fällen in einer oder in mehreren Dimensionen eine Größe erreicht hat, die eine bestimmte Fläche des Geräts dominiert, zum Beispiel die Frontfläche des Geräts. Zumindest in einigen dieser Fälle kann sich das Display in Bereiche hinein erstrecken, die bisher den Benutzereingaben vorbehalten waren. Dies sind zum Beispiel Bereiche auf der Oberseite, die vorher ein Tastenfeld wie beispielsweise einen Ziffernblock getragen haben.
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Größere Displays bedeuten oftmals größere Öffnungen in dem Gehäuse, die gegebenenfalls das Material verringern, das zum Stützen der strukturellen Integrität des Gehäuses und dementsprechend des Geräts verfügbar ist. Aus diesem Grund greifen Hersteller bei der Bildung von Gerätegehäusen zunehmend auf Materialien wie beispielsweise Metall zurück, die es seit jeher ermöglicht haben, die strukturelle Integrität mit weniger Gesamtmaterial besser zu erhalten. Das gilt für Geräte, deren Gehäuse auf der Rückseite vollständig aus Metall besteht, und auch für Geräte, die an ihrem Umfang mit Metallgehäusen versehen sind. Allerdings können Gehäuse aus leitenden Materialien wie beispielsweise Metall die Übertragung und den Empfang von Drahtlossignalen zu und von dem Gerät stören. Weitere Öffnungen können in dem Gehäuse dort vorgesehen sein, wo sich die Antennen befinden, die das Senden/Empfangen von drahtlosen Kommunikationssignalen unterstützen, um einen Bereich zu schaffen, durch welchen sich Drahtlossignale verbreiten können. Alternativ können Antennen in dem Gehäusematerial ausgebildet werden, mit Einschnitten und/oder weiteren Öffnungen, die die Antennenbereiche von den Nichtantennenbereichen des Gehäuses isolieren. Soweit jedoch Einschnitte oder weitere Öffnungen in dem Gehäuse vorgesehen werden müssen, können diese weiteren Öffnungen und/oder Einschnitte die strukturelle Integrität ebenfalls beeinträchtigen und darüber hinaus auch die Ästhetik des Geräts.
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Über die dem Gehäuse zugeordneten leitenden Strukturen hinaus können leitende Strukturen, die weiteren Hilfselektronikelementen zugeordnet sind, die Funktionsfähigkeit einer nahegelegenen Antenne beeinträchtigen, was bei manchen Geräten angesichts der Begrenztheit des Raums insgesamt Konstruktionsprobleme mit sich bringen kann.
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Die
US 2012 / 0 231 750 A1 offenbart einen Rahmenantennenstruktur für ein mobiles, elektronisches Gerät mit einem induktiven Element zum Anpassen einer Impedanz einer Antenne der Rahmenantennenstruktur.
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Die
US 2009 / 0 256 759 A1 offenbart eine Schlitzantennenstruktur für ein tragbares, elektronisches Gerät, wobei die Schlitzantennenstruktur mit einer PIF-Antenne kombiniert ist.
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Die
US 2016/ 0 064 820 A1 offenbart ebenfalls eine Schlitzantennenstruktur für ein tragbares, elektronisches Gerät.
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Die Erfinder haben erkannt, dass Hilfselektronikelemente in der Nähe einer Antennenstruktur positioniert und auf diese Weise negative Einwirkungen auf die Antennenstruktur, die den diesbezüglichen leitenden Elementen zugeordnet ist, denen die Hilfselektronikelemente zugeordnet sind, verringert werden können, indem die Erdungsstrukturen von nahegelegenen Hilfselektronikelementen auf antizipierte Stromflüsse in einer Antenne ausgerichtet werden, unter Vermeidung von wesentlichen Eingriffen in einen oder mehrere Leerräume, Öffnungen oder Fenster in einem leitenden Gehäuse, die verwendet werden zum Stützen einer sich in dem Außenumfang des Geräts befindenden Struktur zum Ausstrahlen von elektromagnetischer Hochfrequenzenergie und/oder oder zum Erfassen von elektromagnetischer Hochfrequenzenergie.
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ÜBERSICHT
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Durch vorliegende Erfindung wird ein Gehäuse für eine Untereinheit eines elektronischen Geräts zur Verwendung in einem elektronischen Gerät mit Drahtloskommunikationsmöglichkeit bereitgestellt. Die Untereinheit des elektronischen Geräts enthält eine Antennenstruktur mit einer leitenden Erdungsstruktur und ein leitendes Rahmenelement, das von der leitenden Erdungsstruktur getrennt ist. Das leitende Rahmenelement hat zwei Enden und einen leitenden Pfad, der sich in einem Abstand von der leitenden Erdungsstruktur zwischen den beiden Enden erstreckt. Das leitende Rahmenelement und die leitende Erdungsstruktur definieren dazwischen ein Fenster innerhalb der Antennenstruktur. Das leitende Rahmenelement ist an jedem der beiden Enden mit der leitenden Erdungsstruktur gekoppelt. Die Untereinheit des elektronischen Geräts enthält ferner eine Signalquelle, die zwischen dem leitenden Rahmenelement und der leitenden Erdungsstruktur über das Fenster elektrisch geschaltet ist, um ein Ansteuersignal anzulegen. Die Untereinheit des elektronischen Geräts enthält darüber hinaus ein oder mehrere Hilfselektronikelemente, wobei das oder die Hilfselektronikelemente einen Hauptzweck separat von der Antennenstruktur haben. Das oder die Hilfselektronikelemente haben jeweils eine Masse, die über das leitende Rahmenelement mit der leitenden Erdungsstruktur elektrisch verbunden ist. Das oder die Hilfselektronikelemente sind in der Nähe einer Peripherie wenigstens eines des leitenden Rahmenelements und der Signalquelle positioniert. Jegliches Signalübertragungselement, das dem oder den Hilfselektronikelementen zugeordnet ist, ist derart angeordnet, dass einer Position gefolgt wird, die sich in der Nähe der Peripherie des Fensters befindet.
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In wenigstens einer Ausführungsform ist das leitende Rahmenelement aus zumindest einem Teil eines leitenden Außenbands gebildet, das einer Seitenwand eines Gehäuses für das elektronische Gerät entspricht.
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In wenigstens einer weiteren Ausführungsform sind die jeweiligen Massen des Hilfselektronikelements über das leitende Rahmenelement mit der leitenden Grundstruktur gekoppelt, einer Route folgend, die entlang des Pfads des leitenden Rahmenelements verläuft. Zumindest in einigen dieser Fälle sind die jeweiligen Massen der Hilfselektronikelemente mit der leitenden Masse entlang einer Route gekoppelt, die das Eindringen in den eingeschlossenen Raum zwischen dem leitenden Pfad des leitenden Rahmenelements und der leitenden Erdungsstruktur begrenzt.
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Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Beschreibung anhand einer oder mehrerer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine Vorderansicht eines exemplarischen drahtlosen Kommunikationsgeräts;
- 2 ist eine Vorderansicht einer Rahmenantennenstruktur mit einer oder mehreren Öffnungen oder mit einem oder mehreren Fenstern;
- 3 ist eine Vorderansicht einer Rahmenantennenstruktur, die eine Öffnung oder ein Fenster der einen oder mehreren Öffnungen oder des einen oder der mehreren Fenster aufweist;
- 4 ist eine schematische Darstellung einer Strahlungsstruktur, die in dem exemplarischen drahtlosen Kommunikationsgerät enthalten ist, und der entsprechenden elektrischen Angleichung;
- 5 ist eine Teilvorderansicht, die zusätzlich zu der Rahmenantennenstruktur ein oder mehrere Hilfselektronikelemente enthält;
- 6 ist eine Teilrückansicht, die zusätzlich zu der Rahmenantennenstruktur ein oder mehrere Hilfselektronikelemente enthält;
- 7 ist eine geschnittene Ansicht der Unterseite eines exemplarischen drahtlosen Kommunikationsgeräts, das zusätzlich zu der Rahmenantennenstruktur ein oder mehrere Hilfselektronikelemente enthält;
- 8 ist eine geschnittene Teilseitenansicht zur Darstellung mehrerer möglicher Anordnungen eines Schaltungssubstrats in einem Gehäuse in der Nähe der Unterseite eines exemplarischen drahtlosen Kommunikationsgeräts;
- 9 ist eine Teilansicht der Oberseite eines exemplarischen Schaltungssubstrats; und
- 10 ist eine geschnittene Seitenansicht des exemplarischen Schaltungssubstrats, das in 9 gezeigt ist.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Während vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, sind in den anliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen gezeigt, die nachstehend beschrieben werden, wobei diese Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Wie der Fachmann erkennen wird, sind die Elemente in den Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern einfach und übersichtlich dargestellt. Es können zum Beispiel die Dimensionen von manchen Elementen im Vergleich zu jenen anderer Elemente übertrieben dargestellt sein, so dass Aspekte der dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen besser verständlich sind.
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1 ist eine Vorderansicht eines beispielhaften drahtlosen Kommunikationsgeräts 100. In der dargestellten Ausführungsform ist das drahtlose Kommunikationsgerät vom dargestellten Typ ein Funkfrequenz-Mobiltelefon, wobei auch Geräte eines anderen Typs, die über eine Funkfrequenz-Kommunikationsmöglichkeit verfügen, für vorliegende Anmeldung relevant sind. Mit anderen Worten: über das speziell beschriebene Gerät hinaus ist die Erfindung allgemein bei drahtlosen Kommunikationsgeräten anwendbar. Einige zusätzliche Beispiele von geeigneten drahtlosen Kommunikationsgeräten, die für vorliegende Anmeldung relevant sein können, wenn es um den Einbau und die Handhabung einer Antenne als Teil des Gehäuses geht, sind unter anderem ein Tablet, ein Laptop-Computer, ein Desktop-Computer, ein Netbook, ein persönlicher digitaler Assistent sowie andere Arten von drahtlosen Kommunikationsgeräten, die zum Führen einer drahtlosen Kommunikation verwendet werden können, unter anderem einer drahtlosen Kommunikation unter Anwendung von einem oder mehreren verschiedenen Kommunikationsstandards. Einige Beispiele von verschiedenen Kommunikationsstandards sind unter anderem das Global System for Mobil Communications (GMS), Code Division Multiple Access (CDMA), Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), Long Term Evolution (LTE), das Global Positioning System (GPS), Bluetooth @, Wi-Fi (IEEE 802.11), Near Field Communication (NFC) sowie verschiedene andere Kommunikationsstandards. Außerdem kann das drahtlose Kommunikationsgerät 100 eine Anzahl von weiteren verschiedenen Kommunikationsformen nutzen, unter anderem Systeme und Protokolle, die eine Kommunikations-Diversity-Technik unterstützen, sowie Carrier Aggregation und gleichzeitige Sprach- und Datensignalausbreitung.
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In der dargestellten Ausführungsform hat das Hochfrequenz-Mobiltelefon ein Display 102, das einen großen Teil der Vorderseite belegt. Zumindest in einigen Fällen kann das Display eine berührungsempfindliche Matrix enthalten, die dazu beitragen kann, die Erfassung einer oder mehrerer Nutzereingaben zumindest bezüglich einiger Bereiche des Displays zu erleichtern, unter anderem die Interaktion mit visuellen Elementen, die dem Nutzer über das Display 102 präsentiert werden. In einigen Fällen könnte das visuelle Element ein Objekt sein, mit welchem der Nutzer interagieren kann. In anderen Fällen kann das visuelle Element Teil einer visuellen Darstellung einer Tastatur mit einer oder mehreren virtuellen Tasten und/oder einem oder mehreren virtuellen Knöpfen sein, mit denen der Nutzer interagieren kann und/oder die der Nutzer für eine simulierte Betätigung wählen kann. Zusätzlich zu der einen oder den mehreren virtuellen Knöpfen oder Tasten, die der Nutzer betätigen kann, kann das Gerät 100 einen oder mehrere physische Knöpfe 104 aufweisen, die der Benutzer betätigen kann. In der speziellen Ausführungsform, die dargestellt ist, hat das Gerät zwei solche Knöpfe, die entlang der rechten Seite des Geräts angeordnet sind.
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Das beispielhafte Hand- oder tragbare Gerät, das in 1 gezeigt ist, hat zusätzlich ein Lautsprecherpaar 106. Die Lautsprecher 106 können die Wiedergabe eines Audiosignals unterstützen, das einer laufenden Sprachkommunikation zugeordnet werden könnte, oder dem Abspielen einer Streaming- oder gespeicherten Mediadatei, die ein eigenständiges Signal enthalten kann, zum Beispiel zur Verwendung beim Spielen von Musik, oder die Teil einer Multimedia-Präsentation sein kann, zum Beispiel zur Verwendung beim Abspielen eines Films, der sowohl eine Audio- als auch eine visuelle Komponente hat. Einer oder mehrere der Lautsprecher können auch über eine Möglichkeit zum Produzieren einer Vibrationswirkung verfügen. In manchen Fällen jedoch ist das absichtliche Erzeugen einer Vibrationswirkung gegebenenfalls mit einem separaten Element verbunden, zum Beispiel mit einem Rotationsmassenschwinger, der geräteintern an einer alternativen Stelle positioniert ist.
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Im vorliegenden Fall kann ein Lautsprecherpaar eine stereophonische Tonwiedergabe unterstützen, welcher ein rechter und ein linker Kanal zugeordnet sind, wenn das Gerät im Querformat orientiert ist, um zum Beispiel einen Film anzusehen, der abgespielt wird. Ansonsten ist mindestens einer der Lautsprecher in Richtung Oberseite des Geräts angeordnet, was einer Orientierung entspricht, die mit dem jeweiligen Bereich des Geräts übereinstimmt, der während der Verwendung zur Unterstützung einer Sprachkommunikation in Richtung nach oben weist. In einem solchen Fall kann zumindest ein entsprechender Lautsprecher der Lautsprecher 106 für die Ausrichtung auf das Ohr des Nutzers bestimmt sein, und mindestens ein Mikrophon eines oder mehrerer Mikrophone 108 kann für die Ausrichtung auf den Mund des Nutzers bestimmt sein, wobei dieses generell häufig dem entsprechenden Lautsprecher 106 an einer Stelle an der Unterseite oder in der Nähe der Unterseite des Geräts gegenüberliegt. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich ebenfalls in der Nähe der Oberseite des Geräts eine Frontkamera 110. Das drahtlose Kommunikationsgerät hat generell auch einen oder mehrere Funkfrequenz-Sender-Empfänger sowie zugeordnete Sende- und Empfangsschaltungen, einschließlich einer oder mehrerer Antennen, die als Teil des Geräts 100 eingebaut sein können.
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2 zeigt eine Rahmenantennenstruktur 200 mit einer oder mehreren Öffnungen oder Fenstern 202, die zumindest in einigen Fällen als Funkfrequenzfenster (RF-Fenster) bezeichnet werden. In der dargestellten Ausführungsform sind die Fenster 202 zwischen einer leitenden Erdungsstruktur 204 und einem von der leitenden Erdungsstruktur 204 getrennten leitenden Rahmenelement 206 gebildet. Insbesondere hat das leitende Rahmenelement 206 zwei Enden 208 und einen leitenden Pfad 210, der sich in einem Abstand „d“ von der Erdungsstruktur 204 zwischen den beiden Enden 208 erstreckt. Das leitende Rahmenelement 206 ist mit der leitenden Erdungsstruktur an jedem der beiden Enden 208 verbunden, und der Abstand „d“ in welchem sich die Leiterbahn 210 des leitenden Rahmenelements von der leitenden Erdungsstruktur 204 erstreckt, schließt einen Bereich ein, der einen Rahmen oder ein Fenster 202 innerhalb der Rahmenantennenstruktur 200 bildet. Das leitende Rahmenelement 206 stellt generell einen unterunterbrochenen Strompfad bereit, der von der leitenden Erdungsstruktur 204 beabstandet ist und über welchen elektrischer Strom fließen kann und der sich um den Umfang der Öffnung oder des Fensters 202 erstreckt.
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In der dargestellten Ausführungsform kann das leitende Rahmenelement 206 zumindest in einigen Fällen Teil eines leitenden seitlichen Gehäusestreifens sein, der sich rund um den Perimeter erstreckt und Teil des Gehäuses des Geräts 100 ist. Die leitende Erdungsstruktur 204 kann zumindest in einigen Fällen Teil eines Leiterplattensubstrats sein, zum Beispiel in Form einer Erdungsebene und/oder einer Schaltungsabschirmung. Das Leiterplattensubstrat kann verwendet werden für die Aufnahme von elektrischen Elementen, einschließlich elektronischer Schaltkreise, Komponenten und/oder Module, sowie für die Aufnahme von Leiterbahnen zum Verbinden der elektrischen Elemente untereinander. In einigen dieser Fälle oder in anderen Fällen kann die leitende Erdungsstruktur 204 Teil eines leitenden Gehäuses sein, das dem Gerät 100 Struktur verleiht und das Gerät stützt, wobei die gesamte oder ein Teil der Erdungsstruktur 204 bezogen auf das gesamte Gerät 100 Teil eines Innenrahmens und/oder Teil einer Außenfläche wie beispielsweise der Rückseitenfläche sein könnte.
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Zumindest in einigen Fällen sind der seitliche Gehäusestreifen und/oder die leitende Erdungsstruktur aus Metall gebildet und ermöglichen eine einteilige Metallkonstruktion mit einer nahtlosen Metallaußenkante (seitlicher Gehäusestreifen), die mit der umschließenden Seitenwand des Geräts 100 übereinstimmt. In der Außenkante (seitlicher Gehäusestreifen) können Öffnungen vorhanden sein, die die Anordnung von Elementen erlauben, zum Beispiel die Anordnung von physischen Knöpfen oder Tasten 104, die der Benutzer betätigen kann, sowie von verschiedenen anderen Ports, zum Beispiel für eine Kopfhörerbuchse, Mikrophon-Ports, Anschluss-Ports und Speicherkartenschlitze. Dabei kann die leitende Erdungsstruktur 204 mit einer Außenfläche des Geräts übereinstimmen, zum Beispiel mit der Rückseitenfläche des Geräts. Alternativ kann der Gehäusekörper der Geräts 100 eine oder mehrere zusätzliche Materialschichten aufweisen, zum Beispiel eine rückseitige Dekorplatte aus Kunststoff oder Holz, wodurch zumindest einige Bereiche des Gehäusekörpers näher zu einem Innenraum des Geräts 100 platziert sind. An der Frontseite des Geräts kann sich eine Kunststoff- oder Glaslinsenabdeckung über die Begrenzungen des Displays 102 hinaus erstrecken, um für eine einheitlichere Erscheinung zu sorgen und für einen Bereich, unter welchem sich die Fenster 202 anordnen lassen, ohne dass eine leitende Struktur das Senden und/oder Empfangen der Funkfrequenzsignale stört.
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In der dargestellten Ausführungsform ist der Gehäusekörper des Geräts 100 im Wesentlichen rechteckförmig und hat zwei Gruppen von einander gegenüberliegenden Seiten, die einer Außenkante entsprechen, nämlich eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von einander gegenüberliegenden Seiten, wobei die erste Gruppe von Seiten länger ist als die zweite Gruppe von Seiten. In der dargestellten Ausführungsform ist der Gehäusekörper des Geräts 100 zwar rechteckförmig, muss jedoch nicht rechteckförmig sein. In der dargestellten Ausführungsform liegen zwei Fenster 202 jeweils in der Nähe des kürzeren Paares der einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäusekörpers. Ferner liegen die Fenster 202 zumindest in der dargestellten Ausführungsform in dem Bereich in der Nähe der Außenkante des Gehäusekörpers zwischen dem Ende des Displays 102 und dem Ende des Geräts 100. Werden die Fenster in der Nähe der Enden angeordnet, rückt dies die Fenster 202 weiter von dem Display 102 ab, wodurch die Funkfrequenz-Transmissivität beeinträchtigt werden könnte. Dies schafft auch einen Bereich zwischen den Fenstern 202 in der Nähe der Rückseite des Geräts 100, in welchem eine Spulenstruktur angeordnet werden könnte, die verwendet werden kann, um eine Nahfeldkommunikation und/oder einen drahtlosen Ladevorgang zu unterstützen.
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3 ist eine Teilvorderansicht 300 der Rahmenantennenstruktur 200 und der einen oder mehreren Öffnungen oder des einen oder der mehreren Fenster 202. In der dargestellten Ausführungsform wird über den Fenstern 202 mindestens ein Ansteuersignal 302 angelegt. Insbesondere wird das Ansteuersignal 302 über einem ersten Paar von einander gegenüberliegenden Seiten, das dem Perimeter des Fensters 202 zugeordnet ist, angelegt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Fenster allgemein rechteckförmig, wobei ein erstes Paar von einander gegenüberliegenden Seiten länger ist als ein zweites Paar von einander gegenüberliegenden Seiten. Zumindest in einigen Fällen können die Ansteuersignale einen einzelnen direkten Kontakt von einem Leiterplattensubstrat mit dem Sende- und/oder Empfangsschaltkreis zu dem leitenden Rahmenelement 206 umfassen, wodurch für eine Gleichtakteinspeisung zum Unterstützen der drahtlosen Kommunikation, die Mobil- und Nahfeldkommunikationen umfasst, gesorgt wird. Während in einigen Fällen der einzige direkte Kontakt mit einem Punkt zusammenfallen kann, der relativ zu dem Fenster im Wesentlichen zentriert ist, wie anhand der gestrichelten Linie dargestellt, kann der einzige direkte Kontakt um einen Beispielbetrag und in einer Beispielrichtung, mit „Δ“ angegeben, versetzt sein. Zumindest unter manchen Umständen kann eine versetzte oder eine geringfügig außermittige Einspeisung eine Strahlungsstruktur ergeben, die breitere High-Band-Resonanzmoden aufweist.
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4 ist eine schematische Ansicht 400 einer Strahlungsstruktur, und zwar des Fensters 202, das in dem exemplarischen drahtlosen Kommunikationsgerät 100 enthalten ist, und der entsprechenden elektrischen Annäherung 402. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Ansteuersignal 404 dargestellt, das über einem der Fenster 202 geringfügig außermittig und insbesondere über dem längeren der beiden Paare von einander gegenüberliegenden Seiten des Perimeters des rechteckförmigen Fensters 202 angelegt wird. Entsprechend induziert das Ansteuersignal alternierend einen positiven und einen negativen Strom in den Richtungen der beiden Pfeile 409, wobei der Strom von einem ersten, 406, der Punkte, an denen die Quelle mit dem Perimeter rund um das Fenster gekoppelt ist, zu dem zweiten, 408, der Punkte fließt, an denen die Quelle mit dem Perimeter gekoppelt ist. Eine derartige Ausführungsform bildet eine Konfiguration, die mitunter als Doppelrahmenantennenkonfiguration bezeichnet wird. Wenn der einzige direkte Kontakt geringfügig außermittig ist, kann dies zu zwei Rahmen führen, die geringfügig unterschiedlich groß sind, wobei ein Rahmen größer ist als der andere.
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Da die führende Richtung, in der der Strom entlang der langen Seite des Perimeters des Fensters 202 fließt, in den jeweiligen Rahmen gegensinnig ist, tragen die Ströme 409 zu einer wesentlichen Aufhebung in den zugeordneten elektrischen Feldern bei. Jedoch induziert jeder betreffende Rahmen ein entsprechendes gegensinniges Magnetfeld 410 und 412, wobei die Magnetfelder, die erzeugt werden, mit einer Änderung der Polarität des Ansteuersignals 404, das über den jeweiligen Punkten 406 und 408 des Perimeters der Öffnung 202 angelegt wird, die Richtung ändern. Die Magnetfelder, die erzeugt werden, haben eine Richtung, die weitgehend in das Blatt hinein und aus dem Blatt herausführt. Das sich ergebende Magnetfeld induziert in dem Rest des leitenden Gehäusekörpers 200 einen Strom. Im Wesentlichen wirkt der leitende Gehäusekörper bei bestimmten Frequenzen in einer Längsrichtung als Halbwellendipol, der durch die erzeugten Magnetfelder angesteuert wird. Bei vielen Handgeräten unterstützt die Größe des leitenden Gehäusekörpers in Kombination mit den Magnetantriebsfeldern eine recht gute Effizienz in den Bändern rund um 800 MHz.
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5 ist eine Teilvorderansicht 500 der Rahmenantennenstruktur 200, die zusätzlich ein oder mehrere Hilfselektronikelemente aufweist. Insbesondere zeigt die Teilvorderansicht 500 ferner einen Fingerabdrucksensor 502 und eine zugeordnete Steuerschaltung 504. Die Teilvorderansicht 500 zeigt weiterhin zusätzliche Hilfselemente 506. Diese können unter anderem ein oder mehrere Mikrophone, eine Headset-Buchse, ein IR-Sensor oder alternative Hilfselektronikelemente sein. Die Hilfselektronikelemente sind in der Nähe der Peripherie eines oder mehrerer der Paare von Rahmen positioniert, die durch eine Signal-Einspeisestelle 508 gebildet werden, die über dem Fenster 202 liegt. Indem die Hilfselektronikelemente in der Nähe der Peripherie angeordnet sind, kann in jedem der Rahmen ein offener Raum 510 beibehalten werden, um welchen herum die erwarteten Ströme 512, die den als Antennen verwendeten Fenstern zugeordnet sind, fließen können, wenn ein Drahtlossignal ausgestrahlt oder empfangen wird.
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Jegliche Signalübertragung, die den Hilfselektronikelementen zugeordnet ist, ist in ähnlicher Weise derart angeordnet, dass einer Position gefolgt wird, die sich in der Nähe des Fensters 202 befindet, das Masseverbindungen enthält. Das Platzieren und Positionieren der Hilfselektronikelemente und die zugehörige Signalübertragung können durch die Verwendung eines oder mehrerer Schaltungssubstrate erleichtert werden, die derart bemessen sind und eine Form aufweisen, die dem äußeren Perimeter des Fensters 202 folgt. Zumindest in der dargestellten Ausführungsform wird ein Paar von Schaltungssubstraten verwendet, das ein flexibles Schaltungssubstrat 514 und ein steiferes Leiterplattensubstrat 516 umfasst. In der dargestellten Ausführungsform sind der Fingerabdrucksensor 502 und die diesbezüglichen Steuerschaltungen 504 sowie ein oder mehrere zusätzliche Hilfselektronikelemente 506 dem flexiblen Schaltungssubstrat 514 zugeordnet, wohingegen die Signal-Einspeisungsstelle 508 dem steiferen Leiterplattensubstrat 516 zugeordnet ist. Da sich Erdungssignale, die den Hilfselektronikelementen zugeordnet sind, etwa in der Nähe der Peripherie des Fensters 202 ausbreiten, können die Erdungssignale an mehreren Stellen entlang der Leiterbahn 210 mit dem leitenden Rahmenelement 206 gekoppelt werden. Zumindest in einigen Fällen könnte jede Verbindung durch die Verwendung eines leitfähigen Streifens erleichtert werden, der sich von dem leitenden Rahmen 206 zu jeder der entsprechenden Masseverbindungsstellen der jeweiligen Schaltungssubstrate erstreckt.
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6 zeigt eine Teilrückansicht 600 mit einem oder mehreren Hilfselektronikelementen zusätzlich zu der Rahmenantennenstruktur 200. In der dargestellten Ausführungsform kann man aus der Rückseitenperspektive deutlicher einen Rotationsmassenschwinger 602 und einen Verbinder für die Aufnahme eines externen Kabels oder eines weiteren Verbinders wie einen Universal Serial Bus-Anschluss (USB-Anschluss) 604 sehen. Zumindest in einigen Fällen kann ein Vibrationselement in der Nähe einer Ecke des Geräts 100 dessen Leistung verbessern. Ferner haben sich Nutzer zunehmend an einen USB-Anschluss in der Nähe der Unterseite vieler elektronischer Handgeräte oder tragbarer Geräte wie Mobiltelefone gewöhnt. In der dargestellten Ausführungsform sind der Rotationsmassenschwinger 602 und der USB-Anschluss 604 dem steiferen Leiterplattensubstrat 516 zugeordnet. Der USB-Anschluss 604 kann eine Verbindung mit dem flexiblen Schaltungssubstrat 514 herstellen.
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Indem sie der Peripherie des Fensters 202 folgen, können die geführten Erdungssignalverbindungen, die dem Schaltungssubstrat und den geerdeten Strukturen des Hilfselektronikelemente zugeordnet sind, Teil der Antennenstruktur einschließlich des leitenden Rahmenelements 206 werden und können verwendet werden, um einen Strompfad zu unterstützen, der einem empfangenen oder abgestrahlten Drahtlossignal zugeordnet ist.
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7 ist eine geschnittene Unterseitenansicht 700 eines exemplarischen drahtlosen Kommunikationsgeräts 100 und zeigt die Positionierung und Platzierung eines oder mehrere Hilfselektronikelemente in dem Bereich in der Nähe der Rahmenantennenstruktur 200. Speziell trägt die Unterseitenansicht 700 dazu bei, ein exemplarische geschichtete Anordnung darzustellen, die ein Paar von Schaltungssubstraten enthält, die das flexible Schaltungssubstrat 514 und das steifere Leiterplattensubstrat 516 umfassen. Die Unterseitenansicht zeigt außerdem, wie die eine oder die mehreren Fahnen 702 oder abstehenden Elemente genutzt werden könnten, um das leitende Rahmenelement 206 mit einem oder mehreren Schaltungssubstraten und/oder einem oder mehreren Hilfselektronikelementen zu verbinden. Die Fahnen 702 oder abstehenden Elemente könnten ein Bord bereitstellen, das mit dem leitenden Rahmenelement 206 verbunden oder als Teil desselben ausgebildet ist, das sich von der Peripherie des Fensters 202 in Richtung auf den inneren offenen Raum 510 erstreckt, der dem Fenster 202 zugeordnet ist. Die Fahnen können sich von der Seitenwand und/oder von der Vorder- oder Rückseite des Geräts erstrecken. Zumindest in einigen Fällen wären alle Fahnen 702 oder ein Teil davon leitend, um einen Stromfluss zwischen dem leitenden Rahmenelement 206 und dem einen oder den mehreren Schaltungssubstraten und/oder dem einen oder den mehreren Hilfselektronikelementen zu ermöglichen. Weiterhin können zwischen dem flexiblen Schaltungssubstrat 514 und dem steiferen Leiterplattensubstrat 516 an verschiedenen Stellen entlang deren Länge eine oder mehrere Verbindungen 704 vorhanden sein, um verschiedene Verbindungen zu ermöglichen, einschließlich Verbindungen zwischen den jeweiligen Masseanschlüssen.
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Ähnlich wie der USB-Anschluss 604 oder der Fingerabdrucksensor 502 könnte auch ein Kameramodul in der Nähe einer Rahmenantennenstruktur 200 entweder an der Oberseite oder an der Unterseite des Geräts angeordnet sein. Indem man ein oder mehrere Hilfselektronikelemente in einem Bereich unterbringt, der für eine oder mehrere Antennen reserviert ist, wird Raum in anderen Bereichen frei, der für andere Zwecke genutzt werden kann, und/oder das Gerät kann insgesamt kleiner gebaut werden. Dies kann hilfreich sein, wenn einige der Geräteelemente vorzugsweise in einem Bereich außerhalb der Grundfläche des Displays positioniert werden sollen.
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8 zeigt eine geschnittene Teilseitenansicht 800, die mehrere mögliche Anordnungen eines Schaltungssubstrats in einem Gehäuse in der Nähe der Unterseite eines exemplarischen drahtlosen Kommunikationsgeräts zeigt. Während die Schaltungssubstrate in den dargestellten Ausführungsformen allgemein in einer mehr horizontalen Anordnung 802 parallel zur Vorder- oder Rückseite des Geräts gezeigt sind, wäre es innerhalb der Lehre der vorliegenden Erfindung möglich, das eine oder die mehreren Schaltungssubstrate sämtlich oder zum Teil in einer mehr vertikalen Anordnung 804 zu orientieren.
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In vielen Fällen müssen zusätzlich zu den Erdungssignalen einige oder sämtliche der Hilfselektronikelemente Nichterdungssignale unterstützen. Während jedoch die Erdungssignale sehr viel leichter in die Rahmenantennenstruktur 200 integriert werden können, ohne dass dies nennenswerte negative Auswirkungen hat, erfordert die Handhabung von Nicht-Erdungssignalen gegebenenfalls einen größeren Aufwand, um beispielsweise ihren Einfluss auf die Antennentypstrukturen zu minimieren. Zum Beispiel kann es zweckmäßig sein, abgeschirmte Bereich zu schaffen, innerhalb derer die Nicht-Erdungssignale geführt werden können, um dadurch das Potenzial für jegliche negative Einflüsse auf die Funktionstüchtigkeit der Rahmenantennenstruktur zu minimieren.
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Die 9 und 10 zeigen eine Teiloberseitenansicht 900 und eine entsprechende Seitenansicht 1000 eines exemplarischen Schaltungssubstrats, durch welches die Nicht-Erdungssignale geführt werden können. In der dargestellten Ausführungsform ist ein mehrschichtiges Schaltungssubstrat vorgesehen, wobei zumindest die obere Schicht 1002 und untere Schicht 1004, die übereinandergelagert sind, aus einer geerdeten Ebene bestehen, die entlang einer Strecke zwei oder mehr Reihen von Vias 902 enthält, die die obere Erdungsschicht 1002 und die untere Erdungsschicht 1004 verbinden. Eine oder mehrere Leiterspuren von nichtgeerdeten Signalen 904 können dann in dem Bereich zwischen der oberen und unteren Erdungsschicht sowie zwischen den zwei oder mehr Reihen von Vias 902 platziert werden. In einigen Fällen unterscheidet sich die Erdung, die zum Abschirmen der nichtgeerdeten Signale verwendet wird, von den geerdeten Signalen, die mit der Rahmenantennenstruktur 200 gekoppelt sind. Auf diese Weise kann innerhalb des Bereichs, der der Rahmenantennenstruktur zugeordnet ist, ein abgeschirmter Raum vorhanden sein, was hilfreich sein kann bei der Isolierung von zwei Gruppen von Signalen, um deren gegenseitigen Einfluss zu minimieren.
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Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Der Fachmann wird erkennen, dass innerhalb des Rahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert wird, Modifikationen, Änderungen, Variationen, Substitutionen und Äquivalente möglich sind.
