УСТРОЙСТВО РАДИОСВЯЗИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ПЕТЛЕВУЮ АНТЕННУ Российский патент 2014 года по МПК H01Q1/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты осуществления данного изобретения касаются устройства для радиосвязи. В частности, они касаются устройства для радиосвязи в портативном устройстве.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Устройство связи, такое как мобильный сотовый телефон, обычно включает одну или более антенн для радиосвязи и устройство вывода звука, которое сконфигурировано так, чтобы быть помещенным в непосредственной близости от уха пользователя и подавать в него звуковые волны. Некоторые пользователи такого устройства могут иметь проблемы со слухом и могут носить слуховой аппарат для того, чтобы усиливать звуковые волны, которые воздействуют на ухо пользователя. Однако на выходной сигнал слухового аппарата может влиять электромагнитная помеха от одной или более антенн устройства. Это может привести к тому, что пользователь не услышит некоторые или все выходные сигналы устройства вывода звука.

Поэтому желательно было бы создать альтернативное устройство.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно различным, но не обязательно всем, вариантам осуществления изобретения, предлагается устройство, включающее: антенну, выполненную с возможностью присоединения к первому выводу и ко второму выводу и включающую первую проводящую часть и вторую проводящую часть, причем первая проводящая часть включена электрически параллельно со второй проводящей частью, и первая проводящая часть выполнена так, что она имеет первую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий первую рабочую полосу частот.

Первая проводящая часть может быть выполнена так, что антенна, включающая первую проводящую часть, имеет электрическую длину, по существу равную длине электромагнитной волны в первой рабочей полосе частот.

Вторая проводящая часть может быть выполнена так, что она имеет вторую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий вторую рабочую полосу частот. Вторая проводящая часть может быть выполнена так, чтобы обеспечить антенну, включающую вторую проводящую часть, электрической длиной, по существу равной длине электромагнитной волны во второй рабочей полосе частот.

Первая рабочая полоса частот и вторая рабочая полоса частот могут, по меньшей мере частично, перекрываться.

Первая рабочая полоса частот и вторая рабочая полоса частот могут не перекрываться.

Первая проводящая часть может быть физически короче, чем вторая проводящая часть.

Устройство может также включать элемент заземления, имеющий первый конец и второй конец. Элемент заземления может включать первый вывод на первом конце. Первый вывод может быть соединен с антенной. Элемент заземления может включать второй вывод на первом конце. Второй вывод может быть соединен с антенной.

Первая проводящая часть может включать участок, расположенный вблизи первого вывода и второго вывода. Этот участок может быть сконфигурирован так, что он имеет электромагнитную связь с первым выводом и со вторым выводом.

Вторая проводящая часть может включать участок, расположенный вблизи первого вывода и второго вывода. Этот участок может быть сконфигурирован так, что он имеет электромагнитную связь с первым выводом и со вторым выводом.

Антенна может быть, по меньшей мере частично, наложена на элемент заземления.

Антенна может быть расположена рядом с элементом заземления без наложения на него.

Устройство может также включать устройство вывода звука, расположенное на втором конце элемента заземления. Устройство вывода звука может быть сконфигурировано так, чтобы подавать звуковые волны пользователю, при этом дифференциальный резонанс антенны обеспечивает режим совместимости со слуховым аппаратом (Hearing Aid Compliant, НАС).

Согласно различным, но не обязательно всем, вариантам осуществления изобретения, предложен модуль, включающий устройство, выполненное так, как описано в любом из предыдущих абзацев.

Согласно различным, но не обязательно всем, вариантам осуществления изобретения, предложено портативное устройство, включающее устройство, выполненное так, как описано в любом из предыдущих абзацев.

Согласно различным, но не обязательно всем, вариантам осуществления изобретения, предлагается способ, включающий: обеспечение наличия антенны, выполненной с возможностью присоединения к первому выводу и ко второму выводу и включающей первую проводящую часть и вторую проводящую часть, причем первая проводящая часть включена электрически параллельно со второй проводящей частью; и конфигурирование первой проводящей части так, что первая проводящая часть имеет первую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий первую рабочую полосу частот.

Первая проводящая часть может обеспечить формирование антенны, включающей первую проводящую часть, с электрической длиной, по существу равной длине электромагнитной волны в первой рабочей полосе частот.

Способ может также включать конфигурирование второй проводящей части так, что она имеет вторую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий вторую рабочую полосу частот.

Конфигурирование второй проводящей части может обеспечить формирование антенны, включающей вторую проводящую часть, с электрической длиной, по существу равной длине электромагнитной волны во второй рабочей полосе частот.

Первая рабочая полоса частот и вторая рабочая полоса частот могут, по меньшей мере частично, перекрываться.

Первая рабочая полоса частот и вторая рабочая полоса частот могут не перекрываться.

Первая проводящая часть может быть физически короче, чем вторая проводящая часть.

Способ может также включать обеспечение наличия элемента заземления, имеющего первый конец и второй конец и включающего первый вывод на первом конце, присоединяемый к антенне, и второй вывод на первом конце, присоединяемый к антенне.

Первая проводящая часть может включать участок, расположенный вблизи первого вывода и второго вывода. Этот участок может быть выполнен так, что он имеет электромагнитную связь с первым выводом и со вторым выводом.

Вторая проводящая часть может включать участок, расположенный вблизи первого вывода и второго вывода. Этот участок может быть выполнен так, что он имеет электромагнитную связь с первым выводом и со вторым выводом.

Способ может также включать расположение антенны так, что она по меньшей мере частично наложена на элемент заземления.

Способ может также включать расположение антенны рядом с элементом заземления без наложения на него.

Способ может также включать расположение устройства вывода звука на втором конце элемента заземления, при этом устройство вывода звука сконфигурировано так, чтобы подавать звуковые волны пользователю, причем дифференциальный резонанс антенны обеспечивает режим совместимости со слуховым аппаратом (НАС).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания различных примеров осуществления данного изобретения обратимся к сопровождающим чертежам, на которых:

фиг.1 показывает принципиальную схему устройства согласно различным вариантам осуществления данного изобретения;

фиг.2 показывает вид антенны в плане согласно различным вариантам осуществления изобретения;

фиг.3 показывает вид в перспективе устройства согласно различным вариантам осуществления изобретения;

фиг.4 показывает график зависимости параметра рассеяния от частоты для антенны, показанной на фиг.3;

фиг.5А показывает представление в плане напряженности электрического поля для дифференциального резонанса антенны, показанной на фиг.3;

фиг.5В показывает представление в плане напряженности магнитного поля для дифференциального резонанса антенны, показанной на фиг.3;

фиг.6 показывает блок-схему способа изготовления устройства согласно различным вариантам осуществления изобретения;

фиг.7 показывает вид в плане устройства 10 согласно различным вариантам осуществления изобретения;

фиг.8 показывает вид в перспективе другого устройства 10 согласно различным вариантам осуществления изобретения; и

фиг.9 - график зависимости параметра рассеяния от частоты для антенны, показанной на фиг.8.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.2 и 3 показывают устройство 10, включающее: антенну 12, присоединяемую к первому выводу 38 и второму выводу 40 и включающую первую проводящую часть 34 и вторую проводящую часть 36, причем первая проводящая часть 34 включена электрически параллельно со второй проводящей частью 36 и сконфигурирована так, что она имеет первую электрическую длину, а вторая проводящая часть 36 сконфигурирована так, что она имеет вторую электрическую длину, и вместе они обеспечивают синфазный резонанс, имеющий первую рабочую полосу частот, при этом вторая проводящая часть 36 по существу обеспечивает синфазный резонанс, имеющий вторую рабочую полосу частот, и первая проводящая часть 34 по существу обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий третью рабочую полосу частот.

В последующем описании слова "подключение", "присоединение" и их производные означают функциональное соединение или связь. Следует понимать, что может использоваться любое число или комбинация промежуточных компонентов (включая отсутствие промежуточных компонентов). Дополнительно, нужно понимать, что соединение/связь может быть физическим гальваническим соединением и/или электромагнитным соединением.

Фиг.1 показывает устройство 10, такое как портативное устройство (например, мобильный сотовый телефон, персональный цифровой секретарь или любой карманный компьютер) или модуль для таких устройств. Здесь "модуль" означает блок или устройство, которое не включает определенные части/компоненты, которые могут быть добавлены конечным производителем или пользователем.

Устройство 10 включает антенну 12, радиосхему 14 и функциональную электрическую схему 16. Антенна 12 выполнена так, чтобы передавать и принимать электромагнитные сигналы, и будет описана более подробно в следующих абзацах. Радиосхема 14 включена между антенной 12 и функциональной электрической схемой 16 и может включать приемник и/или передатчик. Функциональная электрическая схема 16 действует так, чтобы обеспечивать сигналы для радиосхемы 14 и/или получать сигналы от нее.

Антенна 12 и радиосхема 14 могут быть выполнены так, чтобы работать в множестве различных рабочих полос частот и посредством множества различных протоколов. Например, различные рабочие полосы частот и протоколы могут включать (но не ограничены этим) Long Term Evolution (LTE) 700 (США) (698.0-716.0 МГц, 728.0-746.0 МГц), LTE 1500 (Япония) (1427.9-1452.9 МГц, 1475.9-1500.9 МГц), LTE 2600 (Европа) (2500-2570 МГц, 2620-2690 МГц), радиодиапазон амплитудной модуляции (AM) (0.535-1.705 МГц); радиодиапазон частотной модуляции (FM) (76-108 МГц); Bluetooth (2400-2483.5 МГц); беспроводную локальную сеть (wireless local area network, WLAN) (2400-2483.5 МГц); спиральную локальную сеть (helical local area network, HLAN) (5150-5850 МГц); систему глобального позиционирования (GPS) (1570.42-1580.42 МГц); Глобальную систему мобильной связи для США (GSM US) 850 (824-894 МГц); европейский диапазон глобальной системы мобильной связи (EGSM) 900 (880-960 МГц); европейский диапазон широкополосного доступа с кодовым разделением каналов (EU-WCDMA) 900 (880-960 МГц); персональную систему связи (PCN/DCS) 1800 (1710-1880 МГц); широкополосный доступ с кодовым разделением каналов для США (US-WCDMA) 1900 (1850-1990 МГц); широкополосный доступ с кодовым разделением каналов (WCDMA) 2100 (Тх:Rx 1920-1980 МГц: 2110-2180 МГц); службу персональной связи (personal communications service, PCS) 1900 (1850-1990 МГц); нижний диапазон ультраширокополосной связи (UWB) (3100-4900 МГц); верхний диапазон ультраширокополосной связи (6000-10600 МГц); цифровое телевидение для карманных устройств (digital video broadcasting - handheld, DVB-H) (470-702 МГц); DVB-H для США (1670-1675 МГц); всемирное цифровое радио (digital radio mondiale, DRM) (0.15-30 МГц); глобальную функциональную совместимость для СВЧ доступа (WiMax) (2300-2400 МГц, 2305-2360 МГц, 2496-2690 МГц, 3300-3400 МГц, 3400-3800 МГц, 5250-5875 МГц); цифровое аудиовещание (digital audio broadcasting, DAB) (174.928-239.2 МГц, 1452.96-1490.62 МГц); низкие частоты радиочастотной идентификации (RFID LF) (0.125-0.134 МГц); высокие частоты радиочастотной идентификации (HF RFID) (13.56-13.56 МГц); ультравысокие частоты радиочастотной идентификации (RFID UHF) (433 МГц, 865-956 МГц, 2450 МГц). Рабочая полоса частот является частотным диапазоном, в котором антенна и радиосхема могут эффективно работать с использованием некоторого протокола. Эффективная работа имеет место, например, когда вносимые обратные потери антенны S11 больше, чем рабочий порог, такой как 4 дБ или 6 дБ.

В том варианте осуществления, где устройство 10 является портативным устройством, функциональная электрическая схема 16 может включать процессор, память и устройства ввода-вывода, такие как устройство ввода звука (например, микрофон), устройство вывода звука (например, громкоговоритель) и дисплей. Электронные компоненты, которые образуют радиосхему 14 и функциональную электрическую схему 16, могут быть соединены через печатную плату 18. В различных вариантах осуществления печатная плата 18 может использоваться в качестве элемента заземления антенны 12 путем использования одного или более слоев печатной платы 18; или же некоторая другая проводящая часть устройства 10 (например, крышка отсека аккумулятора) может использоваться в качестве элемента заземления для антенны 12.

Фиг.2 показывает вид в плане антенны 12 согласно различным вариантам осуществления данного изобретения. Антенна 12 в этом примере является по существу планарной и включает первый конец 20, который присоединяется к выводу на печатной плате 18 (например, к сигнальному (предназначенному для подачи возбуждающего сигнала) выводу), и второй конец 22, который также присоединяется к выводу на печатной плате 18 (например, к выводу заземления). Антенна 12 также включает проводящую дорожку 24, которая формирует петлеобразную структуру между первым концом 20 и вторым концом 22.

Фиг.2 также показывает декартову систему координат 26, включающую ось Х 28, ось Y 30 и ось Z 32 (не показана на этом чертеже), которые ортогональны друг другу.

Проводящая дорожка 24 идет от первого конца 20 в направлении -X до позиции А и затем делает поворот направо на прямой угол и идет в направлении +Y до позиции В. Проводящая дорожка 24 идет от позиции В в направлении +Х до позиции С, где проводящая дорожка 24 разделяется на первую проводящую часть 34 и вторую проводящую часть 36.

Первая проводящая часть 34 идет в направлении +Х до позиции D и затем делает поворот направо на прямой угол и идет в направлении -Y до позиции Е. Затем первая проводящая часть 34 делает поворот налево на прямой угол и идет в направлении +Х до позиции F. Затем первая проводящая часть 34 делает поворот налево на прямой угол и идет в направлении +Y до позиции G. Затем первая проводящая часть 34 делает поворот направо на прямой угол и идет в направлении +Х до позиции J.

Вторая проводящая часть 36 идет от позиции С в направлении -Y до позиции Н. Затем вторая проводящая часть 36 делает поворот налево на прямой угол и идет в направлении +Х до позиции I. Затем вторая проводящая часть 36 делает поворот налево на прямой угол и идет в направлении +Y до позиции J. Первая проводящая часть 34 и вторая проводящая часть 36 соединяются в позиции J.

Проводящая дорожка 24 идет от позиции J в направлении +Х до позиции K. Затем проводящая дорожка 24 делает поворот направо на прямой угол и идет в направлении -Y до позиции L. Проводящая дорожка 24 делает поворот направо на прямой угол и идет в направлении -X до второго конца 22.

Из предшествующего описания понятно, что первая проводящая часть 34 и вторая проводящая часть 36 формируют структуры в виде П-образных петель между позициями С и J и расположены так, чтобы быть электрически параллельными друг другу. Дополнительно, нужно понимать, что физическая длина первой проводящей части 34 меньше чем физическая длина второй проводящей части 36.

Участок первой проводящей части 34 между позицией Е и позицией F расположен в относительной близости от первого конца 20 и второго конца 22 проводящей дорожки 24. Участок между позициями Е и F находится приблизительно на половине пути вдоль проводящей дорожки 24 (включающей первую проводящую часть 34) между первым концом 20 и вторым концом 22.

Участок второй проводящей части 36 между позицией Н и позицией I также расположен в относительной близости от первого конца 20 и второго конца 22 проводящей дорожки 24. Например, расстояние между участком Н-I и концами 20, 22 можем быть от 0,1 мм до 5,0 мм. Дополнительно, участок между позициями Н и I может также быть, по меньшей мере частично, расположен в относительной близости от участка между позициями Е и F первой проводящей части 34. Участок между позициями Н и I находится приблизительно на половине пути вдоль проводящей дорожки 24 (включающей вторую проводящую часть 36) между первым концом 20 и вторым концом 22.

Первая проводящая часть 34 может быть выполнена так, чтобы иметь первую электрическую длину (L1), которая обеспечивает антенне 12 дифференциальный резонанс, имеющий первую рабочую полосу частот (например, полосу службы персональной связи (PCS) 1900 (1850-1990 МГц)). При дифференциальном резонансе электрические токи текут в различных направлениях на первом и втором концах 20, 22 (например, в первый конец 20 и из второго конца 22, или из первого конца 20 и во второй конец 22). Например, направление тока на первом конце 20 может быть направлением -Х (то есть, из первого конца 20), и направление тока на втором конце 22 может быть направлением -X (то есть, ко второму концу 22). Первая проводящая часть 34 может быть сконфигурирована так, чтобы она имела такие определенные размеры (например, физическую длину, физическую ширину) и/или имела такую реактивную нагрузку, чтобы антенна 12 (включающая первую проводящую часть 34) имела электрическую длину, которая по существу равна одной длине электромагнитной волны в первой рабочей полосе частот.

Варианты осуществления данного изобретения обеспечивают преимущество, состоящее в том, что они позволяют разработчику антенны спроектировать антенну 12 так, чтобы дифференциальный резонанс имел требуемую рабочую полосу частот. Например, если разработчик антенны хочет, чтобы дифференциальный резонанс антенны 12 охватывал рабочий диапазон частот службы персональной связи (1850-1990 МГц), он может сконфигурировать первую проводящую часть 34 так, как упомянуто выше, чтобы позволить антенне 12 охватить эту рабочую полосу частот. Дополнительно, так как первая проводящая часть 34 и вторая проводящая часть 36 включены электрически параллельно, конфигурация первой проводящей части 34 может по существу не влиять на резонансы, обеспеченные второй проводящей частью 36.

Дополнительно или альтернативно, вторая проводящая часть 36 может быть выполнена так, чтобы иметь вторую электрическую длину (L2), которая обеспечивает антенне 12 дифференциальный резонанс, имеющий вторую рабочую полосу частот. Вторая проводящая часть 36 может быть сконфигурирована так, чтобы она имела такие определенные размеры (например, физическую длину, физическую ширину) и/или имела такую реактивную нагрузку, чтобы антенна 12 (включающая вторую проводящую часть 36) имела электрическую длину, которая по существу равна длине электромагнитной волны во второй рабочей полосе частот. Вторая рабочая полоса частот может, по меньшей мере частично, перекрывать первую рабочую полосу частот и может обеспечивать антенне 12 относительно более широкую частотную полосу. Альтернативно, вторая рабочая полоса частот может не перекрываться с первой рабочей полосой частот.

Фиг. 3 показывает вид в перспективе устройства 10 согласно различным вариантам осуществления изобретения. Антенна 12, показанная на фиг. 3, подобна антенне, показанной на фиг.2, при этом для аналогичных элементов используются те же самые ссылочные обозначения. Фиг.3 также показывает декартову систему координат 26, включающую ось Х 28, ось Y 30 и ось Z 32.

Печатная плата 18 (плоскость заземления в этом варианте осуществления изобретения) включает первый вывод 38 (например, сигнальный вывод) и второй вывод 40 (например, вывод заземления) на первом конце 42 печатной платы 18. Антенна 12 смонтирована на элементе 44 поддержки и расположена выше печатной платы 18.

Элемент 44 поддержки может включать любой диэлектрический материал и имеет верхнюю поверхность 46 (в плоскости X-Y), первую боковую поверхность 48 (в плоскости X-Z), вторую боковую поверхность 50 (в плоскости Y-Z) и третью боковую поверхность 52 (в плоскости Y-Z). Первый конец 20 проводящей дорожки 24 соединен с первым выводом 38, а второй конец 22 проводящей дорожки 24 соединен со вторым выводом 40. Следовательно, антенна 12, по меньшей мере частично, наложена на элемент 18 заземления.

Антенна 12, показанная на фиг. 3, подобна антенне, показанной на фиг.2, но в действительности имеет ряд различий. Антенна 12 на фиг.3 не является планарной и включает части на верхней поверхности 46, первой боковой поверхности 48, второй боковой поверхности 50 и третьей боковой поверхности 52 элемента 44 поддержки. Альтернативно или дополнительно, антенна 12 может включать дополнительные части на других поверхностях, не упомянутых здесь и отличающихся от верхней поверхности 46, первой боковой поверхности 48, второй боковой поверхности 50 и третьей боковой поверхности 52.

Более подробно, проводящая дорожка 24 между первым концом 20 и позицией А и между вторым концом 22 и позицией L находится на первой боковой поверхности 48. Проводящая дорожка 24 между позицией А и позицией В находится частично на верхней поверхности 46 и частично на второй боковой поверхности 50. Первая и вторая проводящие части 34, 36 находятся на верхней поверхности 46. Проводящая дорожка 24 между позициями К и L находится частично на верхней поверхности 46 и частично на третьей боковой поверхности 52. Антенна 12 дополнительно включает первую площадку 54, соединенную с проводящей дорожкой 24 в позиции В, и вторую площадку 56, соединенную с проводящей дорожкой 24 в позиции К. Антенна 12 может иметь размеры 40.0 мм × 15.0 мм × 6.0 мм.

Антенна 12, показанная на фиг. 3, может также включать плоскость заземления, как часть печатной платы 18 или другой альтернативный компонент, который полностью проходит под антенной 12 в направлении -Y до края, созданного первой боковой поверхностью 48 и печатной платой 18. Альтернативно, плоскость заземления может только частично проходить под антенной 12 и, таким образом, заканчиваться прежде, чем достигнет края, созданного первой боковой поверхностью 48 и печатной платой 18 в направлении -Y.

Фиг.4 показывает график зависимости параметра рассеяния от частоты для антенны 12, показанной на фиг.3. График включает горизонтальную ось 58 рабочей частоты и вертикальную ось 60 параметра рассеяния S11. График также включает первую кривую 62 для антенны 12, включающей первую проводящую часть 34 (с удаленной второй проводящей частью 36), вторую кривую 64 для антенны 12, включающей вторую проводящую часть 36 (с удаленной первой проводящей частью 34), и третью кривую 66 для антенны 12, включающей первую проводящую часть 34 и вторую проводящую часть 36. Первая кривая 62 обозначена штриховой линией, вторая кривая 64 обозначена пунктирной линией, и третья кривая 66 обозначена непрерывной линией.

Первая кривая 62 включает первый минимум на частоте приблизительно 1.05 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -28 дБ. Первый минимум соответствует синфазному первому резонансу антенны 12 (резонанс, соответствующий половине длины волны), включающей первую проводящую часть 34. При синфазном резонансе электрические токи текут в одном направлении на первом и втором концах 20, 22 (например, в первый и второй конец 20, 22 или из первого и второго концов 20, 22). Близость участка Е-F первой проводящей части 34 к первому и второму выводам 38, 40 может привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот синфазного первого резонанса.

Первая кривая 62 также включает второй минимум на частоте приблизительно 1.9 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -8 дБ. Второй минимум соответствует дифференциальному второму резонансу антенны 12 (резонанс, соответствующий одной длине волны), включающей первую проводящую часть 34. Первая и вторая площадки 54, 56 могут привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот дифференциального второго резонанса. Первая кривая 62 включает третий минимум на частоте приблизительно 2.7 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -26 дБ. Третий минимум соответствуют синфазному третьему резонансу антенны 12 (полторы длины волны), включающей первую проводящую часть 34. Близость участка Е-F первой проводящей части 34 к первым и вторым выводам 38, 40 может привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот синфазного третьего резонанса.

Вторая кривая 64 включает первый минимум на частоте приблизительно 0.95 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -19 дБ. Первый минимум соответствует синфазному первому резонансу антенны 12 (резонанс, соответствующий половине длины волны), включающей вторую проводящую часть 36. Близость участка Н -1 второй проводящей части 36 к первому и второму выводам 38, 40 может привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот синфазного первого резонанса.

Вторая кривая 64 также включает второй минимум на частоте приблизительно 1.7 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -8 дБ. Второй минимум соответствует дифференциальному второму резонансу антенны 12 (резонанс, соответствующий одной длине волны), включающей вторую проводящую часть 36. Первая и вторая площадки 54, 56 могут привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот дифференциального второго резонанса.

Вторая кривая 64 имеет третий минимум на частоте приблизительно 1.85 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -13 дБ. Третий минимум соответствует синфазному третьему резонансу антенны 12 (полторы длины волны), включающей вторую проводящую часть 36. Близость участка Н-I второй проводящей части 36 к первому и второму выводам 38, 40 может привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот синфазного третьего резонанса. Разработчик антенны может настроить резонанс, соответствующий полутора длинам волны, независимо от резонанса, соответствующего одной длине волны, путем изменения связи (расстояния) между первым и вторым выводами 38, 40 и второй проводящей частью 36. Следовательно, у резонанса, соответствующего полутора длинам волны, может быть более высокая или более низкая полоса рабочих частот, чем у резонанса, соответствующего одной длине волны.

Как упомянуто выше, третья кривая 66 касается параметров антенны 12 в целом, когда она включает первую проводящую часть 34 и вторую проводящую часть 36. Третья кривая 66 включает первый минимум на частоте приблизительно 0.90 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -23 дБ. Первый минимум соответствуют синфазному первому резонансу антенны 12 (резонанс, соответствующий половине длины волны) и обеспечен первой проводящей частью 34 и второй проводящей частью 36. Близость участка Е-F первой проводящей части 34 к участку Н-I второй проводящей части 36 может привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот синфазного первого резонанса.

Третья кривая 66 также имеет второй минимум на частоте приблизительно 1.8 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -9 дБ. Второй минимум соответствует синфазному второму резонансу антенны 12 (полторы длины волны) и по существу обеспечен второй проводящей частью 36. Близость участка Н второй проводящей части 36 к участку Е-F первой проводящей части 34 может привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот синфазного второго резонанса.

Третья кривая 66 имеет третий минимум на частоте приблизительно 1.9 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -9 дБ. Третий минимум соответствуют дифференциальному третьему резонансу антенны 12 (резонанс, соответствующий одной длине волны) и по существу обеспечен первой проводящей частью 34. Первая и вторая площадки 54, 56 могут привести к появлению емкостной нагрузки, которая может уменьшить резонансную частоту и/или расширить рабочую полосу частот дифференциального третьего резонанса.

Синфазный первый резонанс антенны 12 может, например, охватывать диапазон глобальной системы мобильной связи для США (GSM US) 850 (824-894 МГц) и для Европы (EGSM) 900 (880-960 МГц). Синфазный второй резонанс антенны 12 может, например, охватывать диапазон персональной системы связи (PCN/DCS) 1800 (1710-1880 МГц). Дифференциальный третий резонанс антенны 12 может, например, охватывать диапазон службы персональной связи (PCS) 1900 (1850-1990 МГц). Следовательно, антенна 12 может обслуживать четыре полосы рабочих частот.

Фиг.5А показывает вид в плане для распределения напряженности электрического поля на устройстве 10 для дифференциального третьего резонанса антенны 12, показанного на фиг.3. Более подробно, фиг.5А показывает элемент 18 заземления, имеющий первый конец 42 и второй противоположный конец 68. Антенна 12 расположена на первом конце 42, а устройство 70 вывода звука (например, громкоговоритель) расположено на втором конце 68. Электрическое поле имеет первый максимум вблизи первого угла первого конца 42 и второй максимум вблизи второго угла первого конца 42. У второго конца 68 напряженность электрического поля относительно низкая.

Фиг.5В показывает вид в плане для распределения напряженности магнитного поля на устройстве 10 для дифференциального третьего резонанса антенны 12, показанного на фиг.3. Более подробно, фиг.5В показывает элемент 18 заземления, имеющий первый конец 42 и второй противоположный конец 68. Антенна 12 расположена на первом конце 42, а устройство 70 вывода звука (например, громкоговоритель) расположено на втором конце 68. Напряженность магнитного поля имеет максимум в центре первого конца 42. У второго конца 68 напряженность магнитного поля относительно низкая.

Из предыдущих абзацев понятно, что дифференциальный третий резонанс антенны 12 создает относительно слабое электромагнитное излучение на втором конце 68 элемента 18 заземления. Дифференциальные резонансы по существу не имеют электромагнитной связи с элементами заземления (в отличие от синфазных резонансов), и, следовательно, элемент 18 заземления может излучать незначительно или вообще не излучать электромагнитное излучение (излучение ближнего поля) на втором конце 68.

Варианты осуществления данного изобретения обеспечивают преимущество, состоящее в том, что дифференциальный третий резонанс антенны 12 может создавать слабое электромагнитное излучение или вообще не создавать электромагнитного излучения на втором конце 68 и может, следовательно, создавать незначительные электромагнитные помехи устройству 70 вывода звука, расположенному на втором конце 68, или вообще не создавать таких помех. Следовательно, дифференциальный третий резонанс может обеспечить режим совместимости со слуховым аппаратом (hearing aid compliant, НАС). Так как разработчик антенны в состоянии сконфигурировать антенну 12 так, чтобы выбрать определенную рабочую полосу частот для дифференциального режима, разработчик может быть в состоянии выбрать определенную рабочую полосу частот для режима совместимости со слуховым аппаратом (НАС).

Фиг.6 показывает блок-схему способа изготовления устройства 10 согласно различным вариантам осуществления изобретения. Нужно понимать, что иллюстрация определенного порядка блоков не обязательно подразумевает, что существует необходимый или предпочтительный порядок этих блоков, так что и порядок, и расположение блоков может быть различным. Кроме того, некоторые блоки могут быть исключены.

В блоке 72 способ включает обеспечение наличия антенны 12, выполненной согласно различным вариантам осуществления изобретения и включающей первую проводящую часть 34 и вторую проводящую часть 36.

В блоке 74 способ включает конфигурирование первой проводящей части 34 так, чтобы она имела электрическую длину, которая обеспечивает антенне 12 дифференциальный резонанс, имеющий первую рабочую полосу частот. Первая проводящая часть 34 может иметь такие размеры и/или форму и/или может быть снабжена такими реактивными частями, чтобы в результате обеспечить требуемую электрическую длину.

В блоке 76 способ может включать конфигурирование второй проводящей части 36 так, чтобы она имела электрическую длину, которая обеспечивает антенне 12 дифференциальный резонанс, имеющий вторую рабочую полосу частот. Вторая проводящая часть 36 может иметь такие размеры и/или форму и/или может быть снабжена такими реактивными частями, чтобы в результате обеспечить требуемую электрическую длину.

В блоке 78 способ включает обеспечение наличия элемента 18 заземления и расположение антенны 12 на первом конце 42 элемента 18 заземления. Первый конец 20 антенны 12 может быть соединен с первым выводом 38, и второй конец 22 антенны 12 может быть соединен со вторым выводом 40.

В блоке 80 способ включает расположение устройства 70 вывода звука на втором конце 68 элемента 18 заземления.

Хотя варианты осуществления данного изобретения были описаны в предыдущих абзацах в отношении различных примеров, нужно понимать, что возможны модификации данных примеров в объеме заявленного изобретения. Например, антенна 12 может иметь любой подходящий размер или форму и может иметь любое число проводящих частей, включенных электрически параллельно друг другу, что может обеспечить более чем два дифференциальных резонанса для антенны 12.

Антенна 12 может быть сконфигурирована (при изменении топологии антенны 12) так, чтобы она имела один или более дифференциальных резонансов с различными рабочими полосами частот, помимо описанных выше в отношении фиг.4. Например, антенна 12 может быть выполнена так, чтобы иметь синфазный первый резонанс (соответствующий половине длины волны), обеспеченный первой проводящей частью 34 и второй проводящей частью 36, дифференциальный второй резонанс (одна длина волны), имеющий рабочую полосу частот, обеспеченную первой проводящей частью 34, дифференциальный третий резонанс (одна длина волны), имеющий рабочую полосу частот, обеспеченную второй проводящей частью 36, и синфазный четвертый резонанс (полторы длины волны), имеющий рабочую полосу частот, обеспеченную второй проводящей частью 36.

Режим совместимости со слуховым аппаратом, обеспечиваемый дифференциальным резонансом, имеет рабочую полосу частот, в которой напряженность электрического и магнитного поля на втором конце 68 ниже определенных пороговых уровней. Нужно понимать, что рабочая полоса частот режима совместимости со слуховым аппаратом (НАС) может быть более узкой, чем рабочая полоса частот обеспечения дифференциального резонанса, и/или может только частично перекрываться с ней.

В различных вариантах осуществления изобретения антенна 12 может быть расположена рядом с элементом 18 заземления, но не накладываться на него. Такое расположение показано на фиг.7, где антенна 12 расположена рядом с боковой стороной 82 первого конца 42 элемента 18 заземления. Первый и второй выводы 38, 40 могут идти от боковой стороны 82 для соединения с антенной 12. Антенна 12 может, например, иметь размеры 65.0 мм × 11.5 мм × 5.0 мм.

Фиг.8 показывает вид в перспективе другой антенны 12 согласно различным вариантам осуществления данного изобретения. В этих вариантах осуществления антенна 12 является двойной петлевой антенной (где одна петля физически длиннее другой), которая расположена вне плоскости заземления без наложения на нее.

Фиг.9 показывает график зависимости параметра рассеяния от частоты для антенны 12, показанной на фиг.8. График включает горизонтальную ось 82 частоты и вертикальную ось 84 параметра рассеяния S11. График также включает кривую 86, который представляет параметр рассеяния антенны 12 на различных частотах.

Кривая 86 имеет первый минимум на частоте приблизительно 0.9 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -27 дБ. Первый минимум соответствуют синфазному первому резонансу антенны 12 (половина длины волны), включающей обе петли антенны 12.

Кривая 86 также имеет второй минимум на частоте приблизительно 1.7 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -17 дБ. Второй минимум соответствует дифференциальному второму резонансу антенны 12 (резонанс, соответствующий одной длине волны), обусловленному физически более длинной петлей антенны.

Кривая 86 имеет третий минимум на частоте приблизительно 1.9 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -11 дБ. Третий минимум соответствуют дифференциальному третьему резонансу антенны 12 (резонанс, соответствующий одной длине волны), обусловленному физически более короткой петлей антенны.

Кривая 86 имеет четвертый минимум на частоте приблизительно 2.05 ГГц с параметром рассеяния приблизительно -11 дБ. Четвертый минимум соответствует синфазному четвертому резонансу антенны 12 (полторы длины волны), обусловленному физически более длинной петлей антенны.

Антенна 12, показанная на фиг.8, выполнена так, чтобы эффективно резонировать в относительно широкой полосе частот (три более высокочастотных резонанса охватывают диапазон приблизительно от 1.6 ГГц до 2.1 ГГц). Эта полоса частот может охватывать и множество других рабочих полос частот.

Признаки, описанные выше, могут быть использованы в различных комбинациях, помимо явно описанных комбинаций.

Хотя функции были описаны в отношении определенных признаков, эти функции могут быть выполнены посредством других признаков, независимо от того, были они описаны или нет.

Хотя признаки были описаны в отношении определенных вариантов осуществления изобретения, эти признаки могут также присутствовать в других вариантах осуществления изобретения, независимо от того, было это описано или нет.

Хотя в предшествующем описании внимание было обращено на те функции изобретения, которые, как предполагается, имеют особое значения, нужно понимать, что заявитель подразумевает возможность патентной защиты в отношении любого патентоспособного признака или комбинации признаков, упомянутых выше и/или показанных на чертежах, независимо от того, был ли на них сделан особый акцент.

Изобретение относится к устройствам радиосвязи. Технический результат - обеспечение возможности работы устройства во множестве различных рабочих полос частот. Устройство для обеспечения радиосвязи в портативном устройстве, включающее: антенну, выполненную с возможностью присоединения к первому сигнальному выводу и ко второму выводу и включающую проводящую дорожку, имеющую петлевую структуру, первую проводящую часть и вторую проводящую часть, причем первая проводящая часть включена электрически параллельно со второй проводящей частью, и первая проводящая часть выполнена так, что она имеет первую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий первую рабочую полосу частот; и элемент заземления, имеющий первый конец и второй конец, и включающий первый сигнальный вывод на первом конце, присоединяемый к антенне, и второй вывод на первом конце, присоединяемый к антенне, при этом первая проводящая часть включает участок, расположенный вблизи первого сигнального вывода и второго вывода и сконфигурированный так, что он имеет электромагнитную связь с первым сигнальным выводом и со вторым выводом, и вторая проводящая часть включает участок, расположенный вблизи первого сигнального вывода и второго вывода и сконфигурированный так, что он имеет электромагнитную связь с первым сигнальным выводом и со вторым выводом. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для обеспечения радиосвязи в портативном устройстве, включающее:
антенну, выполненную с возможностью присоединения к первому сигнальному выводу и ко второму выводу и включающую проводящую дорожку, имеющую петлевую структуру, первую проводящую часть и вторую проводящую часть, причем первая проводящая часть включена электрически параллельно со второй проводящей частью, и первая проводящая часть выполнена так, что она имеет первую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий первую рабочую полосу частот; и
элемент заземления, имеющий первый конец и второй конец, и включающий первый сигнальный вывод на первом конце, присоединяемый к антенне, и второй вывод на первом конце, присоединяемый к антенне,
при этом первая проводящая часть включает участок, расположенный вблизи первого сигнального вывода и второго вывода и сконфигурированный так, что он имеет электромагнитную связь с первым сигнальным выводом и со вторым выводом, и
вторая проводящая часть включает участок, расположенный вблизи первого сигнального вывода и второго вывода и сконфигурированный так, что он имеет электромагнитную связь с первым сигнальным выводом и со вторым выводом.

2. Устройство по п.1, в котором первая проводящая часть выполнена так, что антенна, включающая первую проводящую часть, имеет электрическую длину, по существу равную длине электромагнитной волны в первой рабочей полосе частот.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором вторая проводящая часть выполнена так, что она имеет вторую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий вторую рабочую полосу частот.

4. Устройство по п.3, в котором вторая проводящая часть выполнена так, что антенна, включающая вторую проводящую часть, имеет электрическую длину, по существу равную длине электромагнитной волны во второй рабочей полосе частот.

5. Устройство по п.3, в котором первая рабочая полоса частот и вторая рабочая полоса частот, по меньшей мере, частично перекрываются.

6. Устройство по п.3, в котором первая рабочая полоса частот и вторая рабочая полоса частот не перекрываются.

7. Устройство по п.1 или 2, в котором первая проводящая часть физически короче, чем вторая проводящая часть.

8. Устройство по п.1 или 2, в котором антенна расположена так, что она, по меньшей мере, частично наложена на элемент заземления.

9. Устройство по п.1 или 2, в котором антенна расположена рядом с элементом заземления без наложения на него.

10. Устройство по п.1 или 2, также включающее устройство вывода звука, расположенное на втором конце элемента заземления и сконфигурированное так, чтобы подавать звуковые волны пользователю, при этом дифференциальный резонанс антенны обеспечивает режим совместимости со слуховым аппаратом (НАС).

11. Модуль связи портативного устройства связи, включающий устройство по любому из предыдущих пунктов.

12. Портативное устройство для радиосвязи, включающее устройство по любому из пп.1-10.

13. Способ изготовления устройства для обеспечения радиосвязи в портативном устройстве, включающий:
обеспечение наличия антенны, выполненной с возможностью присоединения к первому сигнальному выводу и ко второму выводу и включающей проводящую дорожку, имеющую петлевую структуру, первую проводящую часть и вторую проводящую часть, причем первая проводящая часть включена электрически параллельно со второй проводящей частью;
конфигурирование первой проводящей части так, что первая проводящая часть имеет первую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий первую рабочую полосу частот; и
обеспечение наличия элемента заземления, имеющего первый конец и второй конец и включающего первый сигнальный вывод на первом конце, присоединяемый к антенне, и второй вывод на первом конце, присоединяемый к антенне;
при этом первая проводящая часть включает участок, расположенный вблизи первого сигнального вывода и второго вывода и сконфигурированный так, что он имеет электромагнитную связь с первым сигнальным выводом и со вторым выводом; и
вторая проводящая часть включает участок, расположенный вблизи первого сигнального вывода и второго вывода и сконфигурированный так, что он имеет электромагнитную связь с первым сигнальным выводом и со вторым выводом.

14. Способ по п.13, в котором конфигурирование первой проводящей части обеспечивает формирование антенны, включающей первую проводящую часть, с электрической длиной, по существу равной длине электромагнитной волны в первой рабочей полосе частот.

15. Способ по п.13 или 14, также включающее конфигурирование второй проводящей части так, что она имеет вторую электрическую длину, которая обеспечивает дифференциальный резонанс, имеющий вторую рабочую полосу частот.

16. Способ по п.15, в котором конфигурирование второй проводящей части обеспечивает формирование антенны, включающей вторую проводящую часть, с электрической длиной, по существу равной длине волны электромагнитной волны во второй рабочей полосе частот.

17. Способ по п.15, в котором первая рабочая полоса частот и вторая рабочая полоса частот, по меньшей мере, частично перекрываются.

18. Способ по п.15, в котором первая рабочая полоса частот и вторая рабочая полоса частот не перекрываются.

19. Способ по п.13 или 14, в котором первая проводящая часть физически короче, чем вторая проводящая часть.

20. Способ по п.13 или 14, также включающий расположение антенны так, что она, по меньшей мере, частично наложена на элемент заземления.

21. Способ по п.13 или 14, также включающий расположение антенны рядом с элементом заземления без наложения на него.

22. Способ по п.13 или 14, также включающий расположение устройства вывода звука на втором конце элемента заземления, при этом устройство вывода звука сконфигурировано так, чтобы подавать звуковые волны пользователю, причем дифференциальный резонанс антенны обеспечивает режим совместимости со слуховым аппаратом (НАС).