Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка относится к области электронных устройств и, в частности, к антенне с низким значением SAR и к электронному устройству.
Уровень техники
Электронное устройство может посылать и принимать сигналы беспроводной связи через встроенную в него антенну. Характеристики излучения антенны тесно связаны с окружающей средой антенны в электронном устройстве. Например, когда антенна расположена на нижнем участке электронного устройства, антенна будет закрываться пользователем, держащим в руках электронное устройство, что значительно влияет на характеристики излучения антенны, тем самым влияя на впечатление пользователя от использования связи, когда он держит электронное устройство в руках.
В настоящее время антенна может располагаться на верхнем участке электронного устройства, так чтобы избегать влияния удержания в руках электронного устройства на характеристики излучения антенны.
Следует понимать, что в дополнение к обеспечению пользователя опытом спокойной беспроводной связи, электронное устройство при работе также нуждается в управлении излучением на человеческое тело в пределах определенного диапазона, чтобы избежать нанесения вреда человеческому организму посредством электромагнитного излучения. Когда антенна располагается на верхнем участке электронного устройства, в некоторых сценариях, в которых пользователь использует электронное устройство (например, когда пользователь делает вызов, используя мобильный телефон) антенна находится относительно близко к голове пользователя. При этом антенна с хорошими характеристиками излучения обычно создает или принимает электромагнитные волны большой мощности, создавая, таким образом, большое излучение в направлении головы пользователя.
Следовательно, то, как управлять излучением на человеческий организм, в то же время обеспечивая возможности излучения электронного устройства, становится ключевым моментом обеспечения характеристик беспроводной связи электронного устройства.
Раскрытие сущности изобретения
Варианты осуществления настоящей заявки представляют антенну с низким значением SAR и электронное устройство, которые могут обеспечивать хорошие характеристики излучения на средних/высоких частотах и иметь низкое значение SAR.
Чтобы достигнуть вышеупомянутой цели, в вариантах осуществления настоящей заявки используются представленные ниже технические решения.
В соответствии с первым подходом представляется антенна с низким значением SAR, применяемая в электронном устройстве. Антенна содержит первую излучающую структуру и вторую излучающую структуру. Первая излучающая структура содержит первый излучатель, вторая излучающая структура содержит второй излучатель, и первый излучатель и второй излучатель не осуществляют связь друг с другом. Первый конец первого излучателя и первый конец второго излучателя расположены друг напротив друга, и первый конец первого излучателя и первый конец второго излучателя образуют первый зазор. Второй конец первого излучателя остаётся свободным, а второй конец второго излучателя заземлен. Точка подключения питания антенны соединена с первым излучателем, первый излучатель разделен на первый участок и второй участок, которые разграничены точкой подключения питания, и длина первого участка меньше, чем длина второго участка. На втором участке, а именно, между вторым концом первого излучателя и точкой подключения питания, обеспечена точка заземления.
На основе этого решения представлен конкретный пример решения высококачественной антенны с низким значением SAR. В этом примере антенна может содержать две области излучения, такие как первая излучающая структура и вторая излучающая структура. Каждая излучающая структура может содержать соответствующий излучатель и соответствующую структуру заземления и/или питания. В данном решении, представленном этим примером, первая излучающая структура может использоваться в качестве объекта прямого питания, то есть, питающие сигналы могут подаваться напрямую на первый излучатель через точку подключения питания, с тем чтобы возбуждать работу первого излучателя. Например, полоса рабочих частот первого излучателя может содержать низкую частоту. В некоторых реализациях перекрытие на низкой частоте может реализовываться путем возбуждения 1/4 длины волны на первом излучателе. В некоторых других реализациях перекрытие на средней/высокой частоте может реализовываться путем возбуждения моды более высокого порядка на первом излучателе. Вторая излучающая структура может использоваться в качестве пассивной структуры первой излучающей структуры. В этом примере пассивная структура может использоваться вблизи короткого стержня первого излучателя. Следует заметить, что в данном решении этого примера короткий стержень первого излучателя (например, первый участок первого излучателя) вместе со вторым излучателем могут возбуждать перекрытие на средней/высокой частоте. Поскольку мода, перекрывающая среднюю/высокую частоты, не является модой более высокого порядка (например, модой более высокого порядка антенны IFA), антенна имеет низкое значение SAR в полосах средних/высоких частот. Кроме того, такое решение в этом примере обеспечивает конструкцию, объединяющую низкую частоту и среднюю/высокую частоту, поэтому никаких дополнительных потерь, вызванных разбиением на низкую частоту и среднюю/высокую частоту, не возникает.
В возможной конструкции, при работе антенны, первый участок первого излучателя и второй излучатель работают вместе в первой полосе частот и во второй полосе частот, и частота из первой полосы частот ниже, чем частота из второй полосы частот; в случае работы в первой полосе частот, направление тока на первом участке является таким же, что и направление тока второго излучателя; а в случае работы во второй полосе частот направление тока первого участка противоположно направлению тока второго излучателя в первом зазоре; поэтому значение SAR антенны в первой полосе частот и во второй полосе частот меньше, чем значение SAR первой излучающей структуры, работающей в одиночку в первом диапазоне частот и во втором диапазоне частот. На основе такого решения в этом примере обеспечивается конкретный механизм работы антенны. Например, первый излучатель и второй излучатель могут возбуждать моду CM и моду DM одновременно для замены моды более высокого порядка антенны IFA, чтобы охватить средние/высокие частоты, с тем чтобы избежать чрезвычайно высокого значения SAR, создаваемого модой более высокого порядка, в то же время сохраняя хорошие характеристики излучения.
В возможной конструкции первой излучающей структурой является антенна IFA. На основе этого решения обеспечивается конкретная реализация первой излучающей структуры. В этом примере первая излучающая структура может содержать излучающую форму антенны IFA. То есть первая излучающая структура может содержать первый излучатель, а также может содержать точку подключения питания и точку заземления вблизи точки подключения питания. В некоторых реализациях первая излучающая структура может также содержать схему согласования между точкой подключения питания и радиочастотным модулем. Схема согласования может уменьшать вносимые потери на антенном порту посредством подключения последовательно и/или параллельно конденсаторов или индуктивностей. В этом примере небольшой конденсатор (например, меньше 2 пФ) может подключаться последовательно в схеме согласования антенны IFA, чтобы возбуждать левосторонний режим на антенне IFA для охвата низкочастотного края. В некоторых реализациях точка заземления антенны IFA может быть в виде заземления первого излучателя через переключающую схему. В этом случае может выполняться низкочастотное резонансное переключение посредством переключения значений индуктивности и/или емкости переключающей схемы.
В возможной конструкции вторая излучающая структура формирует пассивную структуру первого излучателя, и в случае работы антенны вторая излучающая структура электрически связана с первым излучателем первой излучающей структуры через первый зазор для возбуждения тока на втором излучателе. На основе этого решения представляется конкретный пример второй излучающей структуры. В этом примере вторая излучающая структура может быть паразитической структурой первой излучающей структуры. В некоторых реализациях вторая излучающая структура может обеспечиваться вблизи короткого стержня первого излучателя. Поэтому паразитическое воздействие второй излучающей структуры может помочь расширить полосу частот резонанса, соответствующего короткому стержню первого излучателя. В этом примере вторая излучающая структура может не содержать точку подключения питания, чтобы обеспечить структуру антенны с одиночной точкой подключения питания. При работе антенны ток на второй излучающей структуре может возбуждаться путем электрической связи с первой излучающей структурой.
В возможной конструкции в случае работы антенны на первом участке первого излучателя и втором излучателе возбуждается синфазная мода слота (slot СМ mode), чтобы перекрыть первую полосу частот, и на первом участке первого излучателя и втором излучателе возбуждается дифференциальная мода слота (slot DM mode), чтобы перекрыть вторую полосу частот. На основе этого решения представляется конкретный пример среднечастотного/высокочастотного перекрытия антенной, обеспечиваемой в вариантах осуществления настоящей заявки. В этом примере мода CM и мода DM могут возбуждаться посредством совместного действия первого участка (например, короткого стержня) первого излучателя и второго излучателя, чтобы получить по меньшей мере два резонансных перекрытия на средней/высокой частотах. Поэтому при перекрытии средних/высоких частот для обеспечения характеристик излучения при обеспечении достаточной полосы пропускания может быть получено низкое значение SAR.
В возможной конструкции точка подключения питания, связанная с первым излучателем, расположена на изгибе первого излучателя. Например, точка подключения питания, связанная с первым излучателем, может быть расположена в правом верхнем углу на виде сзади электронного устройства. На основе этого решения обеспечивается конкретный пример положения точки подключения питания первого излучателя. Точка подключения питания первого излучателя является точкой подключения питания антенны. Точка подключения питания обеспечивается в правом верхнем углу электронного устройства (например, мобильного телефона), что может более эффективно возбуждать земляной ток, достигая, таким образом, эффекта расширения рабочего диапазона антенны и улучшения характеристик излучения. В некоторых реализациях этого примера длинный стержень (например, второй участок) первого излучателя может быть расположен вдоль боковой стороны мобильного телефона, а его короткий стержень (например, первый участок) может быть расположен вдоль верхней части мобильного телефона.
В возможной конструкции полоса рабочих частот второго участка первого излучателя перекрывает третью полосу частот, и частота из третьей полосы частот меньше частоты из второй полосы частот; и в случае, когда антенна работает в третьей полосе частот, токи распределяются в одном и том же направлении на первом излучателе, и первый излучатель перекрывает третью полосу частот посредством возбуждения левостороннего режима. На основе этого решения представлен пример решения перекрытия антенной низких частот, обеспечиваемый в вариантах осуществления настоящей заявки. В этом примере первый излучатель может реализовывать перекрытие низких частот через длинный стержень (например, второй участок). В этой конструкции первое перекрытие может быть реализовано возбуждением левостороннего-правостороннего режима токов в одном и том же направлении на первом излучателе. В качестве возможной реализации маленький конденсатор (например, с емкостью меньше 2 пФ) может быть включен последовательно в согласующую цепь для возбуждения левостороннего режима. Следует заметить, что в некоторых других реализациях настоящей заявки перекрытие низких частот может быть реализовано возбуждением низкочастотного 1/4-волнового режима IFA. В этой реализации 1/4-волновой режим IFA может быть реализован возбуждающими токами в одном и том же направлении на втором участке.
В возможной конструкции антенна дополнительно содержит третью излучающую структуру, третья излучающая структура содержит третий излучатель, причем третий излучатель не осуществляет связь соответственно с первым излучателем и вторым излучателем, и первый конец третьего излучателя и второй конец первого излучателя расположены друг напротив друг; причем первый конец третьего излучателя и второй конец первого излучателя образуют второй зазор, и на третьем излучателе обеспечена точка заземления. На основе такого решения представлен другой конструктивный пример антенны с низким значением SAR. В этом примере третья излучающая структура может также быть расположена на конце короткого стержня (например, на втором участке) первой излучающей структуры. Третья излучающая структура может добиваться возбуждения между средней частотой и высокой частотой, тем самым дополнительно улучшая характеристики излучения антенны на средних/высоких частотах. В особенности могут быть значительно улучшены характеристики излучения в переходных полосах частот между средней частотой и высокой частотой.
В возможной конструкции, в случае работы антенны, третья излучающая структура формирует пассивную структуру первого излучателя, и третий излучатель выполнен с возможностью электрической связи с первым излучателем через второй зазор, чтобы возбуждать ток на третьем излучателе. На основе такого решения представлен конкретный пример реализации третьей излучающей структуры. В этом примере третья излучающая структура может формировать пассивную структуру. В некоторых реализациях размер третьего излучателя третьей излучающей структуры может соответствовать 1/4 длины волны полосы частот резонанса средних/высоких частот, которая должна перекрываться. Поэтому, на основе пассивного эффекта, третья излучающая структура может быть электрически связана через второй зазор, чтобы возбуждать пассивный ток на третьем излучателе, тем самым обеспечивая возбуждение на 1/4 длины волны и дальнейшего улучшения характеристик на средних/высоких частотах.
В возможной конструкции полоса рабочих частот третьего излучателя охватывает четвертую полосу частот, и частота из четвертой полосы частот находится между частотой из первой полосы частот и частотой из второй полосы частот. На основе такого решения представлен конкретный пример конструкции третьей излучающей структуры. В некоторых реализациях мода CM и мода DM являются несовместимыми, поэтому характеристики излучения ухудшаются вблизи полосы частот, в которой мода CM и мода DM пересекаются. С помощью пассивной структуры, показанной в этом примере, резонанс, который должен быть охвачен, может настраиваться между модой CM и модой DM для компенсации вышеупомянутого ухудшения характеристик, поэтому в этом случае антенна имеет лучшие характеристики излучения на средних/высоких частотах. Например, четвертая полоса частот может содержать полосу частот в диапазоне 2300-2700 МГц, который может переключаться между модой CM и модой DM. Например, в некоторых реализациях четвертая полоса частот может перекрывать полосу частот шириной приблизительно 2,5 ГГц.
В соответствии со вторым подходом представляется электронное устройство. Электронное устройство содержит по меньшей мере один процессор, радиочастотный модуль и антенну с низким значением SAR, соответствующую первому подходу и любой возможной конструкции, соответствующей первому подходу. В случае, когда электронное устройство посылает или принимает сигналы, сигналы посылаются или принимаются через радиочастотный модуль и антенну с низким значением SAR.
Следует понимать, что все технические признаки технического решения, представленного выше при втором подходе, могут соответствовать антенне с низким значением SAR, представленной при первом подходе, и любой возможной конструкции первого подхода, так что могут быть достигнуты схожие полезные результаты. Подробности здесь повторно не описываются.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - область расположения антенны;
фиг. 2 - распределенная антенна;
фиг. 3 - типичная антенна IFA;
фиг. 4 - сравнение распределения земляных токов в различных режимах;
фиг. 5 - S-параметры возбуждения в различных режимах;
фиг. 6 - состав электронного устройства, соответствующего варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 7 - состав электронного устройства, соответствующего варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 8 - состав антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 9 - состав антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 10 - S-параметры антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 11 - направление прохождения тока в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки;
фиг. 12 - S-параметры антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 13A - направление прохождения тока в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки;
фиг. 13B - результат моделирования, соответствующий варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 14 - S-параметры антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 15 - распределение токов в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки;
фиг. 16 - состав антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 17 - состав антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 18 - состав антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 19 - состав антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 20 - S-параметры антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 21 - распределение токов в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки;
фиг. 22 - состав антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки;
фиг. 23 - распределение горячих точек SAR тела в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки;
фиг. 24 - распределение горячих точек SAR для тела в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки; и
фиг. 25 - распределение горячих точек SAR для головы в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки.
Осуществление изобретения
Обычно электронное устройство может снабжаться множеством антенн для беспроводной связи в различных полосах частот.
Например, множество антенн в электронном устройстве может содержать антенну (например, упоминаемую как основная антенна) для основной частоты связи (охватывающей диапазон 700 МГц или 3 ГГц). Например, электронное устройство является мобильным телефоном. Когда основная антенна располагается на нижнем участке мобильного телефона, антенна будет закрываться рукой пользователя, держащего мобильный телефон, приводя к ухудшению характеристик антенны.
В некоторых конструкциях основная антенна может быть расположена на верхнем участке электронного устройства, чтобы избежать влияния на характеристики излучения антенны пользователя, держащего в руках электронное устройство.
Например, на фиг. 1 схематично представлено расположение антенны в электронном устройстве. Согласно примеру, электронное устройство является мобильным телефоном. На фиг. 1 представлен вид мобильного телефона сзади. Как показано на фиг. 1, основная антенна может быть расположена на верхнем участке антенны. В этом случае, когда пользователь использует мобильный телефон, рука, держащая мобильный телефон, не закрывает основную антенну, поэтому характеристики излучения основной антенны в значительной мере не затрагиваются.
На фиг. 2 и фиг. 3 показаны некоторые примеры основной антенны на верхнем участке антенны. В примере на фиг. 2 основная антенна может содержать антенну 1 и антенну 2. Антенна 1 может использоваться для излучения в полосе низких частот (low frequency band, LB). LB может перекрывать полосу частот от 700 МГц до 960 МГц. В примере на фиг. 2 антенна 1 может быть антенной IFA. Например, точка подключения питания может быть связана с концом излучателя, а точка заземления может располагаться так, чтобы обеспечивать связь с излучателем в положении вблизи точки подключения питания, добиваясь формы излучения антенны IFA. В некоторых реализациях длина излучателя антенны IFA может быть близка к 1/4 длины волны LB, так чтобы излучение в полосе частот LB могло возбуждаться через точку подключения питания, позволяя, таким образом, антенне 1 работать в полосе частот LB.
В примере, приведенном на фиг. 2, антенна 2 может содержать структуру рамочной антенны (loop antenna) плюс пассивную структуру, чтобы достигнуть излучения в среднечастотной/высокочастотной полосе (middle/high frequency band, MHB). Полоса частот, перекрываемая среднечастотной/высокочастотной полосой, может составлять 1710-2690 МГц. Рамочная антенна может содержать структуру типа “точка подключения питания-излучатель-точка заземления”. Один конец пассивного излучателя может находиться вблизи рамочной антенны, а другой конец может быть заземлен. Поэтому пассивный излучатель может получать энергию от рамочной антенны через пространственную связь, выполняя, таким образом, функцию излучения антенны 2 вместе с рамочной антенной.
Из решения для антенны, показанной на фиг. 2, можно видеть, что низкочастотное возбуждение может выполняться на антенне 1 (то есть, низкочастотный сигнал вводится в точку подключения питания антенны 1), чтобы добиться низкочастотного излучения. В сценарии приема антенна 1 может также принимать низкочастотные электромагнитные волны в пространстве, преобразовывать их в токи и передавать их от точки подключения питания к радиочастотному/аппаратному модулю (не показан на фиг. 2). Точно также, антенна 2 может также добиваться среднечастотного/высокочастотного излучения. Поэтому этим способом достигаются характеристики излучения, охватывающего основную частоту.
Однако решение для антенны, показанное на фиг. 2, принимает форму разделения на низкую частоту и среднюю/высокую частоту. Таким образом, во входные радиочастотные устройства по сравнению с неразделенной формой должны быть введены дополнительные компоненты. Следует понимать, что все компоненты в канале связи будут вносить в сигнал потери (то есть, вносимые потери, insertion loss). Поэтому в решении, показанном на фиг. 2, по меньшей мере один уровень вносимых потерь из-за переключения будет вноситься во входные радиочастотные устройства, так что потери при передаче на радиочастоте во всей полосе составляют приблизительно 0,5-1 дБ, что вызывает потерю энергии, поступающей на антенну во время излучения (например, потери 0,5-1 дБ), а также ухудшает характеристики излучения антенны. Кроме того, после того, как низкая частота и средняя/высокая частота разделены, необходимо также разделить излучатель антенны. Это неизбежно делает пространство на уже переполненном верхнем участке антенны еще более тесным, ограничивая, таким образом, размер излучателя средней/высокой частоты (или низкой частоты), что приведет к уменьшению ширины полосы частот на верхней частоте (или на низкой частоте) и снижению возможности излучения.
По сравнению с решением о разделении на низкую частоту и среднюю/высокую частоту, показанным на фиг. 2, на фиг. 3 представлено решение для антенны без разделения на низкую частоту и среднюю/высокую частоту. Поскольку во входных радиочастотных устройствах нет необходимости разделять низкую частоту и среднюю/высокую частоту, никакие дополнительные вносимые потери не вносятся, лучшая, таким образом, характеристики антенны на стороне подведения мощности.
В решении, показанном на фиг. 3, излучение основной антенны может быть достигнуто в форме IFA в верхней области антенны. Низкая частота может перекрываться режимом 1/4 длины волны антенны IFA, средняя частота может перекрываться режимом 1/2 длины волны антенны IFA и высокая частота может перекрываться режимом 3/4 длины волны или режимом 1 длины волны антенны IFA.
Антенна в составе, показанном на фиг. 3, может перекрывать низкую частоту и среднюю/высокую частоту одновременно, давая, таким образом, возможность избежать ухудшения характеристик излучения антенны, вызванного разделением средних/высоких частот.
Следует заметить, что во время использования электронного устройства необходимо также избегать нанесения вреда человеческому организму из-за излучения антенны. В некоторых реализациях излучение антенны на человеческий организм может определяться удельной мощностью поглощения (Specific Absorption Rate, SAR) антенны. Для одной и той же антенны, из-за различных характеристик излучения в различных полосах частот, значение SAR в различных полосах частот также различно. Определение SAR может содержать значение SAR для головы, которое используется для идентификации величины излучения антенны на голову пользователя во время излучения. Обнаружение SAR может также содержать значение SAR для тела (body), которое используется для идентификации величины излучения антенны на тело пользователя во время излучения. В настоящее время различные департаменты надзора за операторами или рынком установили обязательные требования по SAR для контроля излучения электронного устройства на пользователя во время использования. Например, Федеральная комиссия по связи (Federal Communications Commission, FCC) требует, чтобы значение SAR в соответствующей полосе частот (главным образом в полосе средних/высоких частот) не могло превышать 1,6 Вт/кг (значение приводится на 1 г).
В решении для антенны, показанном на фиг. 3, излучение на средней/высокой частоте является модой более высокого порядка антенны. Это заставит большую часть тока средней/высокой частоты сосредотачиваться вблизи излучателя антенны во время излучения, приводя к превышению SAR.
Излучение основной моды (например, 1/4 длины волны) и моды более высокого порядка (например, 3/4 длины волны), как показано на фиг. 3, будет описано ниже со ссылкой на фиг. 4 и фиг. 5.
Например, фиг. 4 показано распределение токов на земле во время излучения в различных модах. Антенны в позициях (a), (b) и (c) на фиг. 4 все работают в одной и той же полосе частот. Как показано для антенны в позиции (a) на фиг. 4, размер антенны A может быть равен 1/4 длины волны диапазона рабочих частот и антенна A может быть расположена в верхней части электронного устройства. Как показано в позиции (b) на фиг. 4, размер антенны B может быть равен 1/4 длины волны диапазона рабочих частот и антенна B может быть расположена на боковой стороне электронного устройства вблизи верхней части. Как показано в позиции (c) на фиг. 4, размер антенны C может быть равен 3/4 длины волны диапазона рабочих частот и антенна C может быть расположена на боковой стороне электронного устройства вблизи верхней части.
Сравнивая позиции (a), (b) и (c) на фиг. 4, можно видеть, что распределение земляных токов при работе антенны A и антенны B является более однородным, чем текущее распределение по земле при работе антенна C. То есть, при работе антенны A и антенны B область со слабым земляным током небольшая, а при работе антенны C область со слабым земляным током крупнее. Другими словами, распределение токов для моды более высокого порядка 3/4 длины волны является более концентрированным во время излучения, чем для основной моды (например, 1/4 длины волны), то есть, значение SAR в этом случае выше.
На фиг. 5 показаны характеристики излучения антенны A, антенны B и антенны C. Обратные потери (S11) могут использоваться для идентификации возможности излучения одиночного антенного порта. Обычно меньшее значение S11 указывает на большие обратные потери на данной частоте в однопортовом тестовом процессе, то есть, антенна на этой частоте может иметь лучшую эффективность. Можно видеть, что ширина полосы и S11 у антенны A и антенны B лучше, чем у антенны C. То есть, характеристика излучения для основной моды лучше, чем для моды более высокого порядка.
На фиг. 5 также показано сравнение системной эффективности антенны A, антенны B и антенны C. Можно видеть, что подобно S11 антенна A и антенна B имеют лучшую системную эффективность (например, более широкую полосу пропускания и более высокую эффективность). Напротив, антенна (то есть, антенна C) для моды более высокого порядка имеет плохую системную эффективность, которая проявляется как более узкая полоса частот и более низкая эффективность.
Из примеров на фиг. 4 и фиг. 5 можно видеть, что характеристика излучения для основной моды лучше, чем для моды более высокого порядка. Кроме того, из анализа распределения земляных токов можно видеть, что значение SAR для основной моды также меньше, чем значение SAR для моды более высокого порядка. Например, в таблице 1 показано сравнение результатов испытаний SAR для антенны A, антенны B и антенны C на одной и той же частоте (такой как 2,5 ГГц, 2,55 ГГц или 2,6 ГГц) при одних и тех же условиях тестирования (например, задняя поверхность, CE, 5 мм, 10 г, входная мощность 24 дБм, SAR для тела).
Как показано в таблице 1, при одинаковых условиях тестирования на частоте 2,5 ГГц значение SAR антенны A равно 0,61, значение SAR антенны B равно 0,63 и значение SAR антенны C равно 2,59. При одинаковых условиях тестирования на частоте 2,55 ГГц значение SAR антенны A равно 0,62, значение SAR антенны B равно 0,63 и значение SAR антенны C равно 2,33. При одинаковых условиях тестирования на частоте 2,6 ГГц значение SAR антенны A равно 0,63, значение SAR антенны B равно 0,64 и значение SAR антенны C равно 2,31.
Это показывает, что значение SAR для моды более высокого порядка значительно выше, чем для основной моды.
Однако, со ссылкой на описание фиг. 3, хотя антенна IFA может достигать перекрытия основной частоты, находясь в верхней части антенны, поскольку средняя/высокая частота является частотой излучения моды более высокого порядка, по сравнению с излучением основной моды, если должны быть достигнуты такие же или близкие характеристики, существуют более высокие требования к пространству. Это, очевидно, неприемлемо для ограниченной среды, где верхняя область антенны уже мала. Кроме того, когда характеристика излучения моды более высокого порядка улучшается, значение SAR будет значительно увеличиваться, затрудняя управление суммарным облучением человеческого организма.
Следует понимать, что в данном примере электронным устройством является мобильный телефон. Приведенная выше таблица 1 показывает сравнение различных мод при проверке SAR для тела. Аналогично, в тесте SAR для головы значение SAR для моды более высокого порядка также выше, чем для основной моды. При этом, так как антенна IFA расположена в верхнем области антенны, когда пользователь держит мобильный телефон близко к уху (например, делая вызов), антенна излучает на голову пользователя с относительно высоким уровнем. Кроме того, значение SAR излучения моды более высокого порядка антенны IFA относительно высоко, что мешает управлять SAR для головы, когда основная антенна расположена в верхней области антенны.
Для разрешения упомянутых выше проблем варианты осуществления настоящей заявки обеспечивают решение антенны с низким значением SAR, которое позволяет избежать чрезмерно высокого значения SAR, когда основная антенна расположена в верхней области антенны, и могут гарантировать характеристики излучения антенны.
Решение, представленное в вариантах осуществления настоящей заявки, подробно описано ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Следует заметить, что решение для антенны с низким значением SAR, представленное в вариантах осуществления настоящей заявки, может быть применимо к электронному устройству пользователя. Электронное устройство может быть снабжено антенной и антенна может использоваться для поддержки электронного устройства, чтобы реализовывать функцию беспроводной связи. Например, электронное устройство может быть портативным мобильным устройством, таким как мобильный телефон, планшетный компьютер, персональный цифровой секретарь (personal digital assistant, PDA), устройство аугментированной реальности (augmented reality, AR)/виртуальной реальности (virtual reality, VR) и медиаплеер, или электронное устройство может быть носимым электронным устройством, таким как смарт-часы. Конкретная форма устройства в вариантах осуществления настоящей заявки особо не ограничивается.
На фиг. 6 схематично представлено электронное устройство 600, соответствующее варианту осуществления настоящей заявки.
Как показано на фиг. 6, электронное устройство 600 может содержать процессор 610, интерфейс 620 внешней памяти, внутреннюю память 621, интерфейс 630 универсальной последовательной шины (universal serial bus, USB), модуль 640 управления зарядом, модуль 641 управления питанием, батарею 642, антенну 1, антенну 2, модуль 650 мобильной связи, модуль 660 беспроводной связи и аудиомодуль 670, динамик 670А, телефонный приемник 670B, микрофон 670C, разъем 670D гарнитуры, модуль 680 датчиков, клавиши 690, двигатель 691, индикатор 692, камеру 693, экран 694 дисплея, модуль идентификации абонента (subscriber identification module, SIM), интерфейсную плату 695 и т.п. Модуль 680 датчиков может содержать датчик давления, гироскопический датчик, датчик барометрического давления, магнитный датчик, датчик ускорения, датчик расстояния, оптический датчик близости, датчик цифрового отпечатка, температурный датчик и сенсорный датчик, датчик внешнего освещения, датчик костной проводимости и т.п.
Следует понимать, что схематично представленная структура в этом варианте осуществления не устанавливает какого-либо конкретного ограничения для электронного устройства 600. В некоторых других вариантах осуществления электронное устройство 600 может содержать больше или меньше компонентов, чем показано на чертежах, или некоторые компоненты могут объединяться или некоторые компоненты могут быть разделены или компоненты могут быть расположены другими способами. Компоненты на чертежах могут быть реализованы аппаратными средствами, программным обеспечением или сочетанием программного и аппаратного обеспечения.
Процессор 610 может содержать один или более процессорных блоков. Например, процессор 610 может содержать прикладной процессор (application processor, AP), модемный процессор, графический процессор (графический процессор, GPU), сигнальный процессор изображения (image signal processor, ISP), контроллер, память, видеокодек, цифровой сигнальный процессор (digital signal processor, DSP), основополосный процессор и/или процессорный блок нейронной сети (neural-network processing unit, NPU), и т.п. Различные процессорные блоки могут быть независимыми компонентами или быть интегрированы в один или несколько процессоров 610. Как пример, в настоящей заявке ISP может обрабатывать изображения, включая автоматическую экспозицию (Automatic Exposure), автоматическую фокусировку (Automatic Focus), автоматический баланс белого (Automatic White Balance), подавление шумов, компенсацию светового фона, улучшение цвета и т.п. Обработка автоматической экспозиции, автоматической фокусировки и автоматического баланса белого может также упоминаться как обработка 3А. После обработки ISP может получить соответствующие изображения. Этот процесс может также упоминаться как операция получения изображения ISP.
В некоторых вариантах осуществления процессор 610 может содержать один или более интерфейсов. Интерфейс может содержать интерфейс интегральной схемы (inter-integrated circuit, I2C), интерфейс звуковой интегральной схемы (inter-integrated circuit sound, I2S), интерфейс импульсно-кодовой модуляции (pulse code modulation модуляция, PCM), интерфейс универсального асинхронного приемника/передатчика (universal asynchronous receiver/transmitter, UART), интерфейс процессора мобильной отрасли (mobile industry processor interface, MIPI), универсальный интерфейс ввода/вывода (general-purpose input/output, GPIO), модуль идентификации абонента (subscriber identity module, SIM), интерфейс универсальной последовательной шины (universal serial bus, USB) и/или т.п.
Электронное устройство 600 может реализовать функцию фотографирования, используя ISP, камеру 693, видеокодек, GPU, экран 694 дисплея, прикладной процессор и т.п.
ISP выполнен с возможностью обработки данных, полученных камерой 693. Например, во время фотографирования открывается затвор. Свет передается светочувствительному элементу камеры 693 через линзу и оптический сигнал преобразуется в электрический сигнал. Светочувствительный элемент камеры 693 передает электрический сигнал к ISP для обработки и, следовательно, электрический сигнал преобразуется в изображение, видимое невооруженным глазом. ISP может дополнительно оптимизировать алгоритмы шумовой точки, яркости и тона кожи. ISP может дополнительно оптимизировать такие параметры, как экспозиция и цветовая температура фотографируемой сцены. В некоторых вариантах осуществления ISP может быть расположен в камере 693.
Камера 693 выполнена с возможностью получения фотографии или видео. Оптическое изображение объекта пропускается через линзу и проецируется на светочувствительный элемент. Светочувствительный элемент может быть прибором с зарядовой связью (charge coupled device, CCD) или фототранзистором с комплементарной МОП-структурой (complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS). Светочувствительный элемент преобразует оптический сигнал в электрический сигнал и затем передает электрический сигнал к ISP для преобразования электрического сигнала в сигнал цифрового изображения. ISP выводит сигнал цифрового изображения на DSP для обработки. DSP преобразует сигнал цифрового изображения в стандартный сигнал изображения в форматах YUV и RGB. В некоторых вариантах осуществления электронное устройство 600 может содержать одну или N камер 693 и N - положительное целое число больше 1.
Цифровой сигнальный процессор выполнен с возможностью обработки цифрового сигнала и в дополнение к сигналу цифрового изображения может дополнительно обрабатывать другой цифровой сигнал. Например, когда электронное устройство 600 выполняет выбор частоты, цифровой сигнальный процессор выполнен с возможностью осуществления преобразования Фурье и т.п. на частотных составляющих.
Видеокодек выполнен с возможностью сжатия или распаковки цифрового видео. Электронное устройство 600 может поддерживать один или несколько видеокодеков. Таким способом электронное устройство 600 может воспроизводить или записывать видео во множестве форматов кодирования, например, в формате экспертной группы по движущимся изображениям (moving picture experts group, MPEG) 1, MPEG 2, MPEG 3, MPEG 4 и т.п.
NPU является компьютерным процессором нейронной сети (neural-network, NN), быстро обрабатывающим входную информацию, по аналогии со структурой биологической нейронной сети, например, в режиме передачи между нейронами в человеческом мозгу, и может дополнительно непрерывно выполнять самообучение. NPU может использоваться для реализации такого приложения, как интеллектуальное мышление электронного устройства 600, например, распознавание изображений, распознавание лиц, распознавание речи и понимание текстов.
Модуль 640 управления зарядом выполнен с возможностью приема зарядного входа от зарядного устройства. Зарядное устройство может быть беспроводным зарядным устройством или может быть проводным зарядным устройством. В некоторых вариантах осуществления проводной зарядки модуль 640 управления зарядом может принимать зарядный вход проводного зарядного устройства, используя USB-интерфейс 630. В некоторых вариантах осуществления беспроводной зарядки модуль 640 управления зарядом может принимать беспроводной зарядный вход, используя беспроводную зарядную катушку электронного устройства 600. Во время заряда батареи 642 модуль 640 управления зарядом может дополнительно подавать питание на электронное устройство 600, используя модуль 641 управления питанием.
Модуль 841 управления питанием выполнен с возможностью соединения с батареей 642, модулем 640 управления зарядом и процессором 610. Модуль 641 управления питанием принимает вход от батареи 642 и/или модуля 640 управления зарядом для подачи питания на процессор 610, внутреннюю память 621, внешнюю память, экран 694 дисплея, камеру 693, модуль 660 беспроводной связи и т.п. Модуль 641 управления питанием может дополнительно быть выполнен с возможностью контроля таких параметров, как мощность батареи 642, количество циклов заряда-разряда батареи 642 или состояние батареи (электрическая утечка и импеданс). В некоторых других вариантах осуществления модуль 641 управления питанием может альтернативно быть расположен в процессоре 610. В некоторых других вариантах осуществления модуль 641 управления питанием и модуль 640 управления зарядом могут дополнительно быть выполнены в одном и том же устройстве.
Функция беспроводной связи электронного устройства 600 может быть реализована с помощью антенны 1, антенны 2, модуля 650 мобильной связи, модуля 660 беспроводной связи, модемного процессора 610, основополосного процессора 610 и т.п.
Антенна 1 и антенна 2 выполнены с возможностью передачи и приема сигнала электромагнитной волны. Каждая антенна электронного устройства 600 может быть выполнена с возможностью перекрытия одной или нескольких полос частот связи. Различные антенны могут также мультиплексироваться для улучшения использования антенн. Например, антенна 1 может быть мультиплексирована как разнесенная антенна беспроводной локальной сети. В некоторых других вариантах осуществления антенна может использоваться в сочетании с настроечным переключателем.
Модуль 650 мобильной связи может обеспечивать решение беспроводной связи, такой как 2G/3G/4G/5G, применимое к электронному устройству 600. Модуль 650 мобильной связи может содержать по меньшей мере один фильтр, переключатель, усилитель мощности, малошумящий усилитель (low noise amplifier, LNA) и т.п. Модуль 650 мобильной связи может принимать электромагнитную волну через антенну 1, выполнять обработку, такую как фильтрация и усиление на принятой электромагнитной волне, и передавать обработанную электромагнитную волну на модемный процессор для демодуляции. Модуль 650 мобильной связи может дополнительно усиливать сигнал, модулируемый модемным процессором, и преобразовывать сигнал в электромагнитную волну для излучения через антенну 1. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, некоторые функциональные модули модуля 650 мобильной связи могут быть расположены в процессоре 610. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, некоторые функциональные модули модуля 650 мобильной связи 650 и, по меньшей мере, некоторые модули процессора 610 могут быть расположены в одном и том же компоненте.
Модемный процессор может содержать модулятор и демодулятор. Модулятор выполнен с возможностью модуляции низкочастотного основополосного сигнала, который должен передаваться в среднечастотном/высокочастотном сигнале. Демодулятор выполнен с возможностью демодуляции принятого сигнала электромагнитной волны в низкочастотный основополосный сигнал. Затем демодулятор передает демодулированный низкочастотный основополосный сигнал на основополосный процессор для обработки. Низкочастотный основополосный сигнал обрабатывается основополосным процессором и затем передается прикладному процессору. Прикладной процессор выводит звуковой сигнал через аудиоустройство (которое не ограничивается динамиком 670А, телефонным приемником 670B и т.п.) или отображает изображение или видео на экране 694 дисплея. В некоторых вариантах осуществления модемный процессор может быть независимым компонентом. В некоторых других вариантах осуществления модемный процессор может быть независим от процессора 610 и модемный процессор и модуль 650 мобильной связи или другой функциональный модуль могут быть расположены в одном и том же компоненте.
Модуль 660 беспроводной связи может представлять решение для беспроводной связи, содержащее беспроводную локальную сеть (wireless local area networks, WLAN) (такую как сеть Wi-Fi (wireless fidelity, Wi-Fi)), Bluetooth (Bluetooth, BT) и глобальную навигационную спутниковую систему (global navigation satellite system, GNSS), частотную модуляцию (frequency modulation, FM), технологию связи в ближнем поле (near field communication, NFC), технологию инфракрасного излучения (infrared, IR) и т.п., для применения к электронному устройству 600. Модуль 660 беспроводной связи может быть одним или несколькими устройствами, объединенными по меньшей мере в одном процессорном модуля связи. Модуль 660 беспроводной связи принимает электромагнитную волну через антенну 2, выполняет частотную модуляцию и процесс фильтрации сигнала электромагнитной волны и посылает обработанный сигнал на процессор 610. Модуль 660 беспроводной связи может альтернативно принимать сигнал, который должен быть передан от процессора 610, выполнять частотную модуляцию и усиление сигнала, который должен быть передан, и преобразовывать сигнал в электромагнитную волну для излучения, используя антенну 2.
В некоторых вариантах осуществления в электронном устройстве 600 антенна 1 связана с модулем 650 мобильной связи и антенна 2 связана с модулем 660 беспроводной связи, так чтобы электронное устройство 600 могло осуществлять связь с сетью и другим устройством при помощи технологии беспроводной связи. Технология беспроводной связи может содержать глобальную систему мобильной связи (general packet radio service, GSM), пакетную радиосвязь общего пользования (general packet radio service, GPRS), мультидоступ с кодовым разделением каналов ((code division multiple access, CDMA), широкополосный мультидоступ с кодовым разделением каналов (wideband code division multiple access, WCDMA), мультидоступ с кодовым и с временным разделением каналов (time-division code division multiple access, TD-SCDMA), долгосрочную эволюцию (long term evolution, LTE), BT, GNSS, WLAN, NFC, FM, технологию IR и/или т.п. GNSS может содержать систему глобального позиционирования (global positioning system, GPS), глобальную навигационную спутниковую систему (global navigation satellite system, GLONASS), спутниковую систему навигации Beidou (beidou navigation satellite system, BDS), квазизенитную спутниковую систему (quasi-zenith satellite system, QZSS) и/или аугментированные системы на спутниковой основе (satellite based augmentation systems, SBAS).
Электронное устройство 600 реализует функцию дисплея, используя GPU, экран 694 дисплея, прикладной процессор 610 и т.п. GPU является микропроцессором для обработки изображений и подключен к экрану 694 дисплея, а прикладной процессор GPU выполнен с возможностью осуществления математических и геометрических вычислений и с возможностью представления графики. Процессор 610 может содержать один или несколько GPU и выполнять программные команды, чтобы формировать или изменять информацию дисплея.
Экран 694 дисплея выполнен с возможностью отображения изображения, видео, и т.п. Экран 694 дисплея содержит панель дисплея. Панель дисплея может быть жидкокристаллическим дисплеем (liquid crystal display, LCD) 694, органическим светодиодным (organic light-emitting diode, OLED), органическим светодиодным дисплеем с активной матрицей (active-matrix organic light emitting diode, AMOLED), гибким светодиодным дисплеем (flex light-emitting diode, FLED), Miniled, MicroLed, Micro-OLED, квантовым точечным светодиодным дисплеем (quantum dot light emitting diodes, QLED) и т.п. В некоторых вариантах осуществления электронное устройство 600 может содержать один или N экранов 694 дисплея. N - положительное целое число больше 1.
Интерфейс 620 внешней памяти может быть выполнен с возможностью соединения с внешней картой памяти, такой как карта micro-SD, чтобы расширить возможности хранения данных в электронном устройстве 600. Внешняя карта памяти осуществляет связь с процессором 610, используя интерфейс 620 внешней памяти, чтобы реализовывать функцию хранения данных, такую как хранение файлов, таких как музыка или видео на внешней карте памяти.
Внутренняя память 621 может быть выполнена с возможностью хранения компьютерной исполняемой управляющей программы, где исполняемая управляющая программа содержит команды. Процессор 610 исполняет команды, хранящиеся во внутренней памяти 621, чтобы выполнять различные функциональные приложения и обработку данных электронного устройства 600. Внутренняя память 621 может содержать область хранения программы и область хранения данных. В области хранения программы может храниться операционная система, приложение, требующееся по меньшей мере для одной функции (например, функции воспроизведения звуков или функции воспроизведения изображения), и т.п. В области хранения данных могут храниться данные (например, аудиоданные и адресная книга) и т.п., создаваемые при использовании электронного устройства 600. Кроме того, внутренняя память 621 может содержать высокоскоростную оперативную память или может содержать энергонезависимую память, такую как по меньшей мере одно из следующего: память на магнитном диске, флэш-память или универсальная флэш-память (universal flash storage, UFS).
Электронное устройство 600 может реализовывать аудиофункцию, используя аудиомодуль 670, динамик 670А, телефонный приемник 670B, микрофон 670C, разъем 670D гарнитуры, прикладной процессор 610 и т.п., для воспроизведения или записи музыки.
Аудиомодуль 670 выполнен с возможностью преобразования цифровой аудиоинформации в выходной аналоговый аудиосигнал и дополнительно выполнен с возможностью преобразования входного аналогового аудио в цифровой аудиосигнал. Аудиомодуль 670 может быть дополнительно выполнен с возможностью кодирования и декодирования звукового сигнала. В некоторых вариантах осуществления аудиомодуль 670 может быть выполнен в процессоре 610 или некоторые функциональные модули аудиомодуля 670 могут быть выполнены в процессоре 610. Динамик 670А, также называемый «громкоговоритель», выполнен с возможностью преобразования электрического аудиосигнала в звуковой сигнал. Музыка может прослушиваться или на вызов можно отвечать, оставляя руки свободными, используя динамик 670А электронного устройства 600. Телефонный приемник 670B, также называемый «приемником», выполнен с возможностью преобразования электрического аудиосигнала в звуковой сигнал. Когда электронное устройство 600 используется для ответа на звонок или для приема речевой информации, телефонный приемник 670B может располагаться вблизи человеческого уха для приема речевой информации. Микрофон 670C, также упоминаемый как «микрофон», выполнен с возможностью преобразования звукового сигнала в электрический сигнал. При звонке или посылке речевой информации или при запросе речевого помощника для инициирования электронного устройства 600 для выполнения некоторых функций, пользователь может разговаривать, приближая рот к микрофону 670C, чтобы вводить звуковой сигнал в микрофон 670C. В электронном устройстве 600 может быть расположен меньшей мере один микрофон 670C. В некоторых других вариантах осуществления в электронном устройстве 600 могут быть расположены два микрофона 670C, чтобы собирать звуковой сигнал и реализовывать функцию шумоподавления. В некоторых других вариантах осуществления в электронном устройстве 600 альтернативно могут быть расположены три, четыре или более микрофонов 670С, чтобы собирать звуковой сигнал, реализовывать шумоподавление, распознавать источник звука, реализовать функцию направленной записи и т.п. Разъем 670D гарнитуры выполнен с возможностью соединения с проводной гарнитурой. Разъем 670D гарнитуры может быть USB-интерфейсом 630 или может быть стандартным интерфейсом 3,5-миллиметровой открытой платформы мобильного электронного устройства 600 (open mobile terminal platform, OMTP) или стандартным интерфейсом Ассоциации отрасли сотовой связи США (cellular telecommunications industry association of the USA, CTIA).
Сенсорный датчик также упоминается как «сенсорная панель». Сенсорный датчик может быть расположен на экране 694 дисплея. Сенсорный датчик и экран 694 дисплея образуют сенсорный экран, который также упоминается как «экран сенсорного управления». Сенсорный датчик выполнен с возможностью обнаружения операции касания, выполняемой на сенсорном датчике или вблизи него. Сенсорный датчик может передавать обнаруженную операцию касания прикладному процессору для определения типа сенсорного события. В некоторых вариантах осуществления сенсорный датчик может обеспечивать визуальный выходной сигнал, связанный с сенсорной операцией, используя экран 694 дисплея. В некоторых других вариантах осуществления сенсорный датчик может быть альтернативно расположен на поверхности электронного устройства 600 и находиться в месте, отличном от экрана 694 дисплея.
Датчик давления выполнен с возможностью обнаружения сигнала давления и может преобразовывать сигнал давления в электрический сигнал. В некоторых вариантах осуществления датчик давления может быть расположен на экране 694 дисплея. Существует множество типов датчиков давления, например, резистивный датчик давления, индуктивный датчик давления и емкостной датчик давления. Емкостной датчик давления может содержать по меньшей мере две параллельные пластины, покрытые проводящим материалом. Когда к датчику давления прикладывается сила, емкости между электродами изменяется. Электронное устройство 600 определяет силу давления, основываясь на изменении емкости. Когда сенсорная операция выполняется на экране 694 дисплея, электронное устройство 600 обнаруживает силу сенсорной операции при помощи датчика давления. Электронное устройство 600 может дополнительно вычислить положение места касания, основываясь на сигнале обнаружения датчика давления. В некоторых вариантах осуществления сенсорные операции, которые выполняются в одном и том же месте касания, но имеют различную силу касания при сенсорной операции, могут соответствовать различным операционным командам. Например, когда сенсорная операция, при которой сила касания меньше первого порога давления, выполняется на значке приложения SMS-сообщений, выполняется команда проверки SMS-сообщений. Когда сенсорная операция, при которой сила касания больше или равна первому порогу давления, выполняется на значке приложения SMS-сообщения, выполняется команда создания нового SMS-сообщения. Гироскопический датчик может быть выполнен с возможностью определения положения электронного устройства 600 при движении. Датчик ускорения может обнаруживать значение ускорения электронного устройства 600 в каждом направлении (обычно по трем осям). Датчик расстояния выполнен с возможностью измерения расстояния. Электронное устройство 600 может измерять расстояние с помощью инфракрасного излучения или лазера. Когда электронное устройство 600 с помощью оптического датчика близости обнаруживает, что пользователь держит электронное устройство 600 близко к уху для вызова, для экономии энергии может реализовываться функция автоматического гашения экрана. Датчик внешнего освещения выполнен с возможностью обнаружения яркости окружающего света. Датчик цифрового отпечатка выполнен с возможностью получения цифрового отпечатка пальца. Температурный датчик выполнен с возможностью определения температуры. В некоторых вариантах осуществления электронное устройство 600 выполняет политику обработки температуры, используя температуру, определяемую температурным датчиком. Аудиомодуль 670 может принимать речевой сигнал посредством синтаксического анализа, основываясь на сигнале вибрации кости, связанной с вибрацией голосовых связок, который получают, используя датчик костной проводимости для реализации речевой функции. Прикладной процессор может анализировать информацию о частоте пульса, основываясь на сигнале биения кровяного давления, получаемом датчиком костной проводимости, для реализации функции обнаружения частоты пульса.
К клавишам 690 относятся клавиша питания, клавиша громкости и т.п. Двигатель 691 может формировать подсказку, касающуюся вибрации. Индикатор 692 может быть индикаторной лампочкой и может быть выполнен с возможностью указания состояния заряда и необходимости замены батареи и дополнительно может быть выполнен с возможностью указания получения сообщения, пропущенного вызова, уведомления и т.п. Интерфейс 695 SIM-карты выполнен с возможностью соединения с SIM-картой. Электронное устройство 600 может поддерживать один или N интерфейсов 695 SIM-карт, где N - положительное целое число больше 1. Интерфейс 695 SIM-карты может поддерживать нано-карту SIM, микро-карту SIM, SIM-карту и т.п. В один и тот же интерфейс 695 для SIM-карты может быть одновременно вставлено множество SIM-карт. Интерфейс 695 для SIM-карты может также быть совместим с различными типами SIM-карт. Интерфейс 695 для SIM-карты может также быть совместим с внешней картой памяти. Электронное устройство 600 взаимодействует с сетью через SIM-карту для реализации таких функций, как вызов и передача данных. В некоторых вариантах осуществления электронное устройство 600 использования eSIM, то есть, встроенную SIM-карту. eSIM-карта может быть встроена в электронное устройство 600 и не может быть отделена от электронного устройства 600.
Решение для антенны с низким значением SAR, представленное в вариантах осуществления настоящей заявки, может быть применимо к электронному устройству, имеющему состав, показанный на фиг. 6. Например, решение, представленное в вариантах осуществления настоящей заявки, может быть применимо к антенне 1 для реализации высокоэффективного излучения с низким значением SAR.
Следует заметить, что состав электронного устройства, показанного на фиг. 6, является просто примером и не устанавливает ограничение на среду применения решения, предоставленного в вариантах осуществления настоящей заявки. Например, в некоторых вариантах осуществления электронное устройство может также содержать другие компоненты. Например, обращаясь к фиг. 7, электронное устройство 600 может содержать модуль связи, выполненный с возможностью реализации функции беспроводной связи электронного устройства 600.
В примере, показанном на фиг. 7, модуль связи может содержать антенну, радиочастотный модуль, связанный с антенной, и процессор. Когда модуль связи выполнен с возможностью реализации излучения на основной частоте, антенна может быть антенной, перекрывающей полосу основной частоты. Радиочастотный модуль может содержать такие компоненты, как фильтр, усилитель мощности и радиочастотный переключатель, которые выполнены с возможностью обработки принимаемых и посылаемых сигналов в радиочастотной области. Процессор может содержать основополосный процессор. Процессор может быть связан с радиочастотным модулем и выполнен с возможностью обработки принимаемых и посылаемых сигналов в цифровой области.
Решение для антенны, представленное в вариантах осуществления настоящей заявки, может также быть применено к антенне, показанной на фиг. 7.
Например, на фиг. 8 схематично представлена антенна с низким значением SAR, соответствующая варианту осуществления настоящей заявки.
В этом примере антенна может быть расположена в верхней области антенны электронного устройства, чтобы избежать влияния на антенну пользователя, держащего в руках электронное устройство. Следует заметить, что для простоты описания в последующих примерах в качестве примера используется электронное устройство, являющееся мобильным телефоном. Схематичное расположение антенны в мобильном телефоне является видом мобильного телефона сзади.
Антенна с низким значением SAR, представленная в вариантах осуществления настоящей заявки, может содержать по меньшей мере две излучающих структуры. Например, первая излучающая структура выполнена с возможностью осуществления низкочастотного излучения, а вторая излучающая структура выполнена с возможностью осуществления среднечастотного/высокочастотного излучения.
Как показано на фиг. 8, в примере, первая излучающая структура является излучающей структурой 1, и вторая излучающая структура является излучающей структурой 2. Две излучающее структуры из этого примера описаны ниже.
В этом примере излучающая структура 1 может реализовывать свою функцию низкочастотного излучения через антенну IFA.
Например, как показано на фиг. 8, излучающая структура 1 может содержать по меньшей мере один излучатель, точку подключения питания и переключающий модуль (например, SW1). Излучатель в излучающей структуре 1 может быть расположен в верхнем правом месте на мобильном телефоне. Излучатель в излучающей структуре 1 реализуется в любой одной или более следующих формах: антенна в виде гибкой печатной схемы (Flexible Printed Circuit, FPC), штампованная (stamping) металлическая антенна и антенна с прямым лазерным структурированием (Laser-Direct-structuring, LDS). В некоторых реализациях металлический конструктивный элемент в мобильном телефоне может использоваться повторно для излучателя в излучающей структуре 1. Например, когда мобильный телефон сконструирован с металлической рамой, металлическая рама может быть расположена в месте, соответствующем излучающей структуре 1, показанной на фиг. 8, чтобы реализовать функцию излучения излучателя.
Точка подключения питания может быть обеспечена в том месте, где радиочастотный модуль связывается с антенной. Для реализации функции питания в точке подключения питания для реализации связи между схемой и излучателем антенны могут использоваться такие компоненты, как металлическая упругая часть и втулка. Например, радиочастотный модуль располагается на печатной плате (printed circuit board, PCB). В сценарии передачи радиочастотные сигналы могут передаваться компоненту электрического соединения (такому как металлическая упругая часть или втулка) в точке подключения питания через высокочастотную схему, расположенную на PCB, так чтобы радиочастотные сигналы могли передаваться излучателю антенны через жесткое соединение компонента электрического соединения или посредством сварки проводящих материалов, таких как электронные схемы на FPC. Поэтому излучатель антенны может передавать радиочастотные сигналы (аналоговые сигналы) в форме электромагнитных волн в диапазоне рабочих частот, соответствующем антенне. Например, излучатель излучающей структуры 1 может работать в низкочастотной полосе, затем, после приема радиочастотных сигналов от точки подключения питания излучатель излучающей структуры 1 может передавать радиочастотные сигналы в форме электромагнитных волн на низкой частоте. Соответственно, в сценарии приема излучатель излучающей структуры 1 может принимать сигналы низкочастотной электромагнитной волны (то есть, низкочастотные электромагнитные волны), преобразовывать низкочастотные электромагнитные волны в аналоговые сигналы и подавать их обратно на радиочастотный модуль через точку подключения питания, принимая, таким образом, низкочастотные сигналы.
Следует заметить, что в вариантах осуществления настоящей заявки точка подключения питания может обеспечиваться в правом верхнем углу в верхней части мобильного телефона. В результате, точка пучности тока возбуждения по земле и точка пучности тока основной моды по земле разделены друг от друга, так что ток земли рассеивается более эффективно, достигая эффекта снижения значения SAR. Кроме того, путем обеспечения точки подключения питания в правом верхнем углу в верхней части мобильного телефона, горизонтальные и вертикальные токи на земле могут лучше возбуждаться, увеличивая КПД антенны и полосу пропускания.
В некоторых вариантах осуществления между точкой подключения питания и радиочастотным модулем может обеспечиваться согласующая цепь (не показана на фиг. 8). Согласующая цепь может быть выполнена с возможностью настройки диапазона рабочих частот антенны и регулирования импеданса антенны для согласования с радиочастотным модулем путем переключения или регулирования (например, настройки на 75 Ом или на 50 Ом), уменьшая, таким образом, отражения сигнала на входе антенны и повышая эффективность передачи или приема сигналов.
В излучающей структуре 1, показанной на фиг. 8, переключающий модуль SW1 может быть выполнен с возможностью переключения излучающей структуры 1 для работы в различных низкочастотных состояниях, так чтобы излучающая структура 1 могла перекрывать полную низкочастотную полосу. В некоторых реализациях один конец SW1 может быть связан с излучателем излучающей структуры 1, а другой конец SW2 может заземляться.
Следует понимать, что, основываясь на предшествующем описании, когда антенна, показанная на фиг. 8, работает на низкой частоте, антенна может работать в режиме 1/4 длины волны IFA, то есть, на основной моде, обеспечивая, таким образом, хорошие характеристики излучения и низкое значение SAR.
Дополнительно, как показано на фиг. 8, в решении, представленном в этом примере, антенна может также содержать излучающую структуру 2.
Излучающая структура 2 может действовать совместно с излучающей структурой 1 для реализации среднечастотного/высокочастотного излучения.
В этом примере излучающая структура 2 может содержать по меньшей мере один излучатель. Один конец излучателя излучающей структуры 2 может находиться вблизи излучателя излучающей структуры 1, чтобы быть электрически связанным с излучателем излучающей структуры 1. Другой конец излучателя излучающей структуры 2 может быть связан с SW2.
Когда антенна, показанная на фиг. 8, работает на средней/высокой частоте, излучатель излучающей структуры 1 может быть связан с излучателем излучающей структуры 2 через зазор и верхний излучатель возбуждается для создания синфазной моды слота (slot common mode, Slot CM) и дифференциальной моды слота (slot differential mode, Slot DM). Для удобства описания, в следующем, мода Slot CM сокращенно упоминается как мода CM, и мода Slot DM сокращенно упоминается как мода DM. Излучение в средней/высокой полосе может формироваться, возбуждая моду CM и моду DM, тем самым достигая среднечастотного/высокочастотного перекрытия антенны.
В некоторых вариантах осуществления переключающий модуль (например, SW2) в излучающей структуре 2 может настраивать резонанс верхнего стержня на 1710-2690 МГц путем подключения конденсатора, чтобы добиться перекрытия среднечастотного/высокочастотного диапазона.
Следует понимать, что, в решении для антенны, представленном в этом примере, средние/высокие частоты перекрываются через моду CM и моду DM, заменяя стандартное решение перекрытия средних/высоких частот в моде более высокого порядка антенны IFA, поэтому значение SAR на средних/высоких частотах может быть уменьшено, значительно улучшая характеристики излучения антенны на средних/высоких частотах.
В качестве конкретной реализации, на фиг. 9 представлен конкретный состав решения для антенны с логическим составом, показанным на фиг. 8. В этом примере представляется определенная реализация SW1 и SW2.
Как показано на фиг. 9, в этом примере SW1 и SW2 могут быть реализованы однополюсным переключателем на n направлений (Single Pole N Throw, SPNT). Например, как показано на фиг. 9, SW1 и SW2 может реализовать функцию переключения однополюсным переключением трех направлений. В некоторых других реализациях может иметься другое количество состояний переключения переключателя SPNT, например, переключение по меньшей мере трех состояний (1 - включено, 2 - включено и полностью выключено), которое реализуется однополюсным переключателем на два направления (single pole double throw, SPDT). Следует заметить, что в некоторых других реализациях настоящей заявки SW1 и SW2 могут реализовать функцию другими компонентами, обладающими функцией переключения. Например, как возможная конструкция, SW1 и/или SW2 могут реализовать функцию переключения регулируемым/переменным устройством. В некоторых других конструкциях SW1 и/или SW2 могут реализовать функцию переключения n-полюсным переключателем на n направлений. Например, SW1 и/или SW2 могут реализовать переключение по меньшей мере четырех состояний (01, 10, 00 и 11) посредством 2*SPST.
В некоторых вариантах осуществления настоящей заявки индуктивность может устанавливаться на различных направлениях SW1 для низкочастотного переключения. В примере, показанном на фиг. 9, когда SW1 направляет одно из направлений, излучатель излучающей структуры 1 может быть заземлен, формируя, тем самым, форму излучения IFA.
Следует заметить, что в некоторых вариантах осуществления настоящей заявки маленький конденсатор (например, конденсатор с емкостью меньше 2 пФ) может быть подключен последовательно между излучателем излучающей структуры 1 и точкой питания радиочастотной схемы, так чтобы на излучающей структуре 1 мог возбуждаться и быть получен левосторонний режим, достигая, таким образом, низкочастотного возбуждения в небольшом пространстве. Например, после того, как небольшой конденсатор подключается последовательно между излучателем излучающей структуры 1 и высокочастотной схемой, ток без обратной точки может быть сформирован на всем излучателе излучающей структуры 1. Такое распределение токов является также распределением токов в левостороннем режиме. Следует понимать, что возбуждение левостороннего режима может успешно возбуждать низкочастотное излучение в небольшом пространстве. В случае возбуждения левостороннего режима, переключая различные направления на SW1, излучатель может возвращаться к заземлению через индуктивности различных размеров, которые могут играть роль переключения низкочастотного резонанса, так чтобы низкочастотный резонанс в различных состояниях мог действовать совместно для перекрытия полной полосы частот LB.
Рабочий механизм решения для антенны, показанный на фиг. 9, ниже будет описан подробно со ссылкой на фиг. 10-15. Для ясного описания рабочего механизма решения для антенны, представленного вариантами осуществления настоящей заявки, ниже сначала описывается рабочая ситуация излучающей структуры 1.
На фиг. 10 представлено излучение антенны, когда работает только одна излучающая структура 1. На фиг. 10(a) показан параметр S11, когда работает только одна излучающая структура 1. Можно видеть, что когда работает только одна излучающая структура 1, наиболее глубокий низкочастотный резонанс превышает -16 дБ, что является идеальным. С точки зрения средней/высокой частоты, как у типичной антенны IFA, мода более высокого порядка возбуждается на излучателе для среднечастотногого/высокочастотного излучения. Как показано на фиг. 10(а), резонансы, соответствующие моде более высокого порядка, получены на частотах приблизительно 2 ГГц и 2,5 ГГц.
На фиг. 10(b) показаны системная эффективность и КПД антенны, когда излучающая структура 1 работает только одна. КПД антенны (radiation efficiency) может использоваться для идентификации разности между входной энергией, поступающей от порта, и энергией, возвращающейся к порту через излучение, и потерь при однопортовом возбуждении существующей антенной системы. Более высокий КПД антенны указывает, на меньшую энергию, поступающую обратно в порт, что говорит о том, что существующая текущая антенная система может обеспечивать возможность более мощного излучения. Соответственно, системная эффективность (system efficiency) может использоваться для идентификации разности между входной энергией, поступающей от порта, и энергией, возвращающейся обратно к порту через излучение при однопортовом возбуждении существующей антенной системы. Более высокая системная эффективность указывает, что антенна излучает больше энергии, то есть, что характеристики излучения антенны выше. Другими словами, в идеальном случае системная эффективность существующей антенной системы может достигать уровня эффективности излучения и эффективность излучения может быть максимальной способностью излучения, которая может быть обеспечена существующей антенной системой.
Как показано на фиг. 10(b), когда излучающая структура 1 работает только одна, системная эффективность на средней/высокой частоте (1,7-3 ГГц) превышает -4 дБ, указывая, что излучающая структура 1 может обеспечить высокую эффективность в диапазоне средних/высоких частот.
На фиг. 11 показано направление потока тока, когда излучающая структура 1 работает только одна. Как показано на фиг. 11(a), на частоте 0,74 ГГц (то есть, на низкой частоте) работа может осуществляться в режиме 1/4 длины волны. Как показано на фиг. 11(b), на частоте 1,94 ГГц (то есть, на средней частоте) работа может осуществляться в режиме 1/2 длины волны. Как показано на фиг. 11(c), на частоте 2,54 ГГц (то есть, на высокой частоте) работа может осуществляться в режиме 1 длины волны.
Дополнительно следует указать, что согласно току, показанному на фиг. 11, резонанс на средней/высокой частоте, показанный на фиг. 10(a), соответствует излучению, сформированному модой более высокого порядка антенны IFA.
В сочетании с описанием для фиг. 3-5, следует понимать, что когда излучающая структура 1 работает только одна, поскольку излучение на средней/высокой частоте обеспечивается модой более высокого порядка IFA, даже если может быть обеспечена более высокая системная эффективность или эффективность излучения, будет возникать проблема чрезмерно высокого значения SAR.
В вариантах осуществления настоящей заявки, дополнительно обращаясь к фиг. 9, в дополнение к излучающей структуре 1 антенна может также содержать излучающую структуру 2. Излучающая структура 2 может формировать возбуждение моды CM и моды DM с верхним расположением излучающей структуры 1 в форме связи электрических полей, чтобы регулировать режим возбуждения на средней/высокой частоте, тем самым избегая чрезмерно высокого значения SAR и, в то же время, достигая хорошей системной эффективности или эффективности излучения.
Например, на фиг. 12 показан параметр S11, когда антенна работает в составе, показанном на фиг. 9. То есть, фиг. 12 является результатом совместной работы излучающей структуры 1 и излучающей структуры 2.
Для простоты описания, в примере фиг. 12, параметр S11 для случая, когда работает только излучающая структура 1, также показан для сравнения.
Как показано на фиг. 12, после того, как добавлена излучающая структура 2, покрытие модой CM и модой DM возбуждается и имеет место на средней/высокой частоте. Таким образом, можно избежать чрезмерно высокого значения SAR для моды более высокого порядка антенны IFA.
Как пример, на фиг. 13A показано направление прохождения тока на средней/высокой частоте, когда излучающая структура 1 и излучающая структура 2 работают совместно и одновременно. Например, на фиг. 13A(a) показано направление прохождения тока на частоте приблизительно 2,5 ГГц. Можно видеть, что распределение тока в одном и том же направлении может быть сформировано на верхнем излучателе (включая верхний участок излучателя излучающей структуры 1 и излучатель излучающей структуры 2). Так как верхний участок излучателя излучающей структуры 1 и излучатель излучающей структуры 2 электрически не соединены, то есть, существует зазор, распределение токов может создавать излучение на моде CM. Как видно для S11 на фиг. 12, мода CM для излучения может охватывать среднюю частоту.
На фиг. 13A(b) показано направление прохождения тока на частоте приблизительно 2,7 ГГц. Можно видеть, что распределение тока в противоположном направлении может быть сформировано на верхнем излучателе (включая верхний участок излучателя излучающей структуры 1 и излучатель излучающей структуры 2). Так как верхний участок излучателя излучающей структуры 1 и излучатель излучающей структуры 2 электрически не соединены, то есть, существует зазор, распределение токов может создавать излучение на моде DM. Как показано на фиг. 12 для S11, мода DM может охватывать высокую частоту для излучения.
На фиг. 13B показывает моделированное распределение токов в реальной модели моды CM и моды DM. Как показано на фиг. 13B(a), можно видеть, что на средней/высокой частоте мода CM может возбуждать верхний излучатель для получения тока в том же направлении (поперек зазора), в то время как ток на длинном стержне на стороне мобильного телефона мал. Как показано на фиг. 13B(b), мода DM может возбуждать излучатель соответственно на обеих сторонах зазора для получения тока в противоположном направлении, в то время как ток на длинном стержне на стороне мобильного телефона мал. Поэтому можно считать, что результат получения моды CM и моды DM на верхнем участке посредством возбуждения может быть достигнут добавлением излучающей структуры 2.
На фиг. 14 показано изменение эффективности излучения антенны и системной эффективности всей антенной системы после того, как добавлена излучающая структура 2. Как показано на фиг. 14(a), после того, как добавлена излучающая структура 2, эффективность излучения на частотах между 2,3 ГГц и 2,7 ГГц значительно увеличивается. Поэтому можно определить, что после того, как посредством добавления излучающей структуры 2 вводится мода DM и мода CM, характеристика излучения, которая может быть обеспечена всей антенной системой, оптимизируется. Как показано на фиг. 14(b), после того, как добавляется излучающая структура 2, системная эффективность во всей среднечастотной/высокочастотной полосе увеличивается. Поэтому после того, как посредством добавления излучающей структуры 2 вводятся мода DM и мода CM, характеристика излучения, которая, фактически, обеспечивается всей антенной системой, также оптимизируется. В результате, по сравнению с типичной антенной IFA излучающая структура 1 и излучающая структура 2, действуя совместно и одновременно, могут обеспечить лучшие характеристики излучения.
Для представления, что решение для антенны, представленное вариантами осуществления, также обладает эффектом оптимизации значения SAR, на фиг. 15 показан земляной ток типичной антенны IFA, работающей на средней/высокой частоте, когда работает только излучающая структура 1 (как показано на фиг. 15(a)), и показан земляной ток на средней/высокой частоте, когда излучающая структура 1 и излучающая структура 2 действуют совместно и одновременно (как показано на фиг. 15(b)). На фиг. 15(b) явно видно, что ток имеет большую область распределения по земле. Соответственно, как показано на фиг. 15(a), ток имеет меньшую область распределения по земле. Поэтому, когда излучающая структура 1 и излучающая структура 2 действуют совместно и одновременно, ток на средней/высокой частоте рассеивается больше и значение SAR на средней/высокой частоте для антенной системы будет меньше.
В сочетании с описанием для фиг. 8-15, можно видеть, что по сравнению со стандартной антенной IFA решение для антенны со структурой, показанной на фиг. 8 или на фиг. 9, позволяет получить лучшие характеристики излучения и уменьшить значение SAR в верхней области антенны без разделения на низкие частоты и средние/высокие частоты.
Следует заметить, что в описании фиг. 8-15 для описания используется пример, в котором SW2 располагается на конце излучающей структуры 2 вдали от излучающей структуры 1. В некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки SW2 на излучающей структуре 2 может быть расположен в других местах, достигнуть эффекта переключения моды CM и моды DM для перекрытия полосы частот за счет различных состояний SW2.
Как пример, на фиг. 16 показано другое расположение SW2. Как показано на фиг. 16, SW2 может быть расположен на конце излучающей структуры 2 вблизи от излучающей структуры 1. В этом примере излучатель излучающей структуры 2 может быть подключен к земле на конце, удаленном от излучающей структуры 1, чтобы эффективно возбуждать моду CM и/или моду DM. Согласно фиг. 16, на фиг. 17 показан конкретный состав антенны с топологической структурой, показанной на фиг. 16. Как показано на фиг. 17, регулирование полосы частот, перекрываемой модой CM и/или режимом DM, может быть достигнуто путем установки индуктивности на различных направлениях SW2. Например, при прохождении по направлению 1 SW2, мода CM и/или мода DM могут регулироваться на полосу 1 частот; а при прохождении по направлению 2 SW2 мода CM и/или мода DM могут регулироваться на полосу 2 частот. Когда значения индуктивности на направлении 1 и на направлении 2 различны, полоса 1 частот и полоса 2 частот отличаются.
На основе приведенного выше описания антенны, содержащей излучающую структуру 1 и излучающую структуру 2, можно видеть, что мода CM и мода DM могут использоваться для перекрытия средней/высокой частоты, чтобы улучшить характеристики излучения на средней/высокой частоте и уменьшить значение SAR.
В некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки, в сочетании с логическим составом, показанным на фиг. 7, антенна может также содержать излучающую структуру 3. Излучающая структура 3 может дополнительно оптимизировать характеристики излучения на средней/высокой частоте.
Обращаясь к фиг. 12 и фиг. 14, можно видеть, что когда антенна, имеющая состав, показанный на фиг. 8 или фиг. 9, работает на средней/высокой частоте, между модой CM и модой DM будут существовать провалы из-за несовместимости этих двух мод. Провалы на графике S11 могут быть представлены как небольшой подъем между резонансом, соответствующим моде CM, и резонансом, соответствующим моде DM, и провалы эффективности (включая системную эффективность и эффективность излучения) могут быть выражены как спад эффективности между резонансом, соответствующим моде CM, и резонансом, соответствующим моде DM. В качестве примера используем фиг. 12. В примере на фиг. 12 мода CM может использоваться для формирования резонанса вблизи частоты 2,6 ГГц, который может идентифицироваться как провал резонанса на S11. Мода DM может использоваться для формирования резонанса вблизи частоты 2,9 ГГц, который может также идентифицироваться как провал резонанса на S11. Небольшой подъем S11, вызванный несовместимостью мод, формируется между резонансами моды CM и моды DM на частоте приблизительно 2,75 ГГц. При этом будет существовать соответствующее снижение эффективности вблизи частоты 2,75 ГГц, которое может быть выражено как спад на кривой эффективности.
В этом примере, основываясь на излучающей структуре 1 и излучающей структуре 2, добавляется излучающая структура 3 для возбуждения нового резонанса между модой CM и модой DM, чтобы компенсировать спад эффективности между модой CM и модой DM и улучшить характеристики излучения на средней/высокой частоте.
Например, на фиг. 18 схематично показана топология другой антенны, соответствующей варианту осуществления настоящей заявки. По сравнению с антенной, показанной на фиг. 8, в примере на фиг. 18 антенна может также содержать третью излучающую структуру (такую как излучающая структура 3).
Излучающая структура 3 может быть выполнена с возможностью возбуждения нового резонанса между режимом CM и режимом DM на средней/высокой частоте, чтобы улучшить общую характеристику излучения на средней/высокой частоте. В этом примере излучающая структура 3 может содержать по меньшей мере один излучатель. Конец излучателя излучающей структуры 3 может находиться вблизи излучателя излучающей структуры 1, но излучатель излучающей структуры 3 не соединяется с излучателем излучающей структуры 1. Зазор может быть сформирован между излучателем излучающей структуры 3 и излучателем излучающей структуры 1. При работе излучающей структуры на излучателе излучающей структуры 1 возникает переменный ток. Энергия может быть связана со излучающей структурой 3 через зазор между излучателем излучающей структуры 3 и излучателем излучающей структуры 1, тем самым возбуждая переменный ток на излучателе излучающей структуры 3.
В некоторых вариантах осуществления конец излучателя излучающей структуры 3, дальний от излучающей структуры 1, может быть заземлен, так чтобы излучающая структура 3 формировала для работы пассивную антенну. Размер излучателя излучающей структуры 3 может соответствовать 1/4 длины волны полосы частот, в которой имеет место спад эффективности моды CM и моды DM, так чтобы излучающая структура 3 могла формировать новый резонанс в полосе частот, в которой имеет место спад эффективности моды CM и моды DM, за счет эффекта пассивной структуры. В некоторых реализациях, как показано на фиг. 18, модуль SW3 переключения может быть расположен на конце излучающей структуры 3 вблизи излучающей структуры 1. SW3 может быть выполнен с возможностью переключения различных направлений для создания излучателя излучающей структуры 3, представляющей собой различные электрические длины, так чтобы излучающая структура 3 могла регулировать положение резонанса, соответствующее пассивному эффекту, в соответствии с потребностями различных сценариев и эффективнее компенсировать спад эффективности на средней/высокой частоте. Конечно, в некоторых вариантах осуществления SW3 не может быть расположен в излучающей структуре 3, чтобы достигнуть эффекта компенсации характеристик излучения на средней/высокой частоте и сокращения стоимости устройства и пространства для размещения.
Чтобы более ясно описать антенну, показанную на фиг. 18, на фиг. 19 показана конкретная реализация антенны с топологической структурой, показанной на фиг. 18. Для реализации излучающей структуры 1 и излучающей структуры 2 можно обратиться к описанию фиг. 9 и подробности здесь не повторяются.
В примере на фиг. 19 состав излучателя излучающей структуры 3 подобен излучателю излучающей структуры 1 и излучающей структуры 2, представленным выше, и ее функция излучения может быть реализована в мобильном телефоне посредством FPC, LDS, штамповки или металлического конструктивного элемента. В излучающей структуре 3 SW3 может реализовать свою функцию переключения через SPNT или через множество коммутирующих переключателей, показанных в приведенном выше примере, или через другие компоненты с функцией переключения. Например, как показано на фиг. 19, SW3 может реализовывать функцию переключения посредством SP3T. Индуктивности могут устанавливаться на различных направлениях SP3T, так чтобы эффект регулирования электрической длины пассивного стержня мог быть достигнут путем переключения различных направлений.
Например, когда устанавливается путь А переключателя SW3, резонанс, сформированный излучающей структурой 3, может быть расположен в полосе А частот; а когда устанавливается направление B переключателя SW3, резонанс, сформированный излучающей структурой 3, может быть расположен в полосе В частот. Когда значения индуктивности, установленные на направлении A и на направлении B различаются, полоса А частот и полоса В частот различаются. Как пример, в случае, когда индуктивность А на пути A больше, чем индуктивность B на пути B, когда SW3 переключается с пути А на путь B, резонанс, сформированный излучающей структурой 3, может переместиться с полосы низких частот (то есть, полосы А частот) в полосу верхних частот (то есть, в полосу В частот).
В вариантах осуществления настоящей заявки, после того, как добавляется излучающая структура 3, резонанс на средней/высокой частоте может быть значительно улучшен и спад эффективности на средней/высокой частоте, вызванный введением моды CM и моды DM, может быть ослаблен. Характеристики излучения антенны после добавления излучающей структуры 2 и излучающей структуры 3 ниже будут описаны подробно со ссылкой на результаты моделирования.
Для простоты описания на чертежах также показано распределение S-параметров типичной моды IFA, когда работает только излучающая структура 1.
На фиг. 20 показано распределение S-параметров антенны в составе, приведенном на фиг. 19, соответствующем варианту осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 20(a), после того, как добавлены излучающая структура 2 и излучающая структура 3, паразитный резонанс появляется между модой CM и модой DM на S11. В сочетании с S11, после того, как добавлена только излучающая структура 2, как показано на фиг. 12, после того, как добавлена излучающая структура 3, благодаря появлению паразитного резонанса, небольшой подъем между резонансами моды CM и моды DM компенсируется, и самая высокая точка составляет приблизительно -11 дБ, как показано на фиг. 12, и затем происходит спад приблизительно до -13 дБ, как показано на фиг. 12.
Далее, обращаясь к фиг. 20 (b), после того, как добавлена излучающая структура 3, эффективность излучения антенны на средней/высокой частоте значительно увеличивается. Кроме того, как показано на фиг. 20(c), после того, как добавлена излучающая структура 3, фактическая эффективность антенны на средней/высокой частоте также значительно увеличилась. В результате, по сравнению с типичной антенной IFA, добавление излучающей структуры 2 и излучающей структуры 3 может обеспечить улучшенные зарактеристики излучения на средней/высокой частоте. По сравнению с эффективностью после того, как добавлена излучающая структура 2, как показано на фиг. 14, видно, что после того, как добавлена излучающая структура 3, может быть достигнут эффект компенсации характеристик на средней/высокой частоте.
Далее, путем сравнения распределения тока по земле после добавления излучающей структуры 2 и излучающей структуры 3, показано, что значение SAR антенны в составе, показанном на фиг. 19, может быть ниже.
На фиг. 21(a) показано распределение земляного тока, когда работает только излучающая структура 1. По сравнению со излучающей структурой 1, показанной на фиг. 21(b), когда излучающая структура 2 и излучающая структура 3 работают совместно, можно явно видеть, что после добавления излучающей структуры 2 и излучающей структуры 3 распределение тока по земле расширяется. В результате, когда антенна в составе, показанном на фиг. 19, излучает, ее распределение энергии является более рассеянным, так что она может иметь более низкое значение SAR, чем типичная IFA.
Следует заметить, что фиг. 18 и фиг. 19 являются просто примерами излучающей структуры 3, соответствующей вариантам осуществления настоящей заявки. В некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки для достижения эффекта компенсации моды CM и моды DM посредством эффекта пассивной структуры излучающая структура 3 может также иметь другой состав. Например, в некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 22, конец излучателя излучающей структуры 3, находящийся вдали от излучающей структуры 1, может не заземляться (быть свободен). Соответственно, на каждый путь SW3 может быть установлен конденсатор, так чтобы при переключении SW3 на другие пути к излучателю излучающей структуры 3 могли быть подключены конденсаторы, установленные на других путях. Таким образом, хотя паразитный резонанс излучающей структуры 3 возбуждается, положение резонанса регулируется с помощью конденсаторов, установленных на различных путях.
Для описаний фиг. 18-22 используется пример, в котором SW3 расположен на конце излучающей структуры 3 вблизи излучающей структуры 1. В некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки SW3 может располагаться в других местах излучающей структуры 3, что также может иметь эффект регулирования полосы частот, соответствующий пассивному резонансу излучающей структуры 3. Конкретное местоположение SW3 в излучающей структуре 3 не ограничивается в вариантах осуществления настоящей заявки.
Из приведенного выше описания следует, что решение для антенны, предоставленной в вариантах осуществления настоящей заявки, имеет лучшие характеристики излучения по сравнению с типичной антенной IFA и может избежать чрезмерно высокого значения SAR на средней/высокой частоте, вызванного модой более высокого порядка IFA.
Например, представленный выше эффект будет описан ниже в соответствии с результатами реальных измерений типичной антенны IFA и антенны в составе, показанном на фиг. 19.
1. Сравнение результатов измерений SAR для тела (Body SAR) для различных антенн на средней/высокой частоте в условиях CE, 5 мм, 10 г.
На фиг. 23 показано распределение горячих точек во время измерений типичной антенны IFA и антенны в составе, показанном на фиг. 19. На фиг. 23(a) показано распределение горячих точек типичной антенны IFA. На фиг. 23(b) показано распределение горячих точек антенны, представленной в настоящей заявке. Очевидно, что распределение горячих точек, показанное на фиг. 23(b), более рассеяно и поэтому значение SAR ниже.
В таблице 2 показаны результаты измерений SAR для этих двух антенн.
Можно видеть, что значение SAR антенны в составе, показанном на фиг. 19 и предоставленном в вариантах осуществления настоящей заявки, меньше, чем у типичной антенны IFA во всей полосе частот 2-2,6 ГГц.
2. Сравнение результатов измерений SAR для тела (Body SAR) для различных антенн на средней/высокой частоте в условиях CE, 0 мм, 10 г.
На фиг. 24 показано распределение горячих точек во время измерений для типичной антенны IFA и антенны в составе, показанном на фиг. 19. На фиг. 24(a) показано распределение горячих точек типичной антенны IFA. На фиг. 24(b) показано распределение горячих точек антенны, представленной в настоящей заявке. Очевидно, что распределение горячих точек, показанное на фиг. 24(b), более рассеяно и поэтому значение SAR ниже.
В таблице 3 показаны результаты измерений SAR для этих двух антенн.
Можно видеть, что значение SAR антенны в составе, показанном на фиг. 19 и предоставленном в вариантах осуществления настоящей заявки, меньше, чем у типичной антенны IFA во всей полосе частот 2-2,6 ГГц.
3. Сравнение результатов измерений SAR для головы (Head SAR) для различных антенн на средней/высокой частоте.
На фиг. 25 показано распределение горячих точек во время измерений для типичной антенны IFA и антенны в составе, показанном на фиг. 19. На фиг. 25(a) показано распределение горячих точек типичной антенны IFA. На фиг. 25(b) показано распределение горячих точек антенны, представленной в настоящей заявке. Очевидно, что распределение горячих точек, показанное на фиг. 25(b), более рассеяно и поэтому значение SAR ниже.
В таблице 4 показаны результаты измерений SAR для этих двух антенн.
Можно видеть, что значение SAR антенны в составе, показанном на фиг. 19 и предоставленной в вариантах осуществления настоящей заявки, меньше, чем у типичной антенны IFA во всей полосе частот 2-2,6 ГГц.
Все или некоторые функции или действия, операции или этапы в представленных выше вариантах осуществления могут быть реализованы при помощи программного обеспечения, аппаратных средств, встроенного микропрограммного обеспечения или любого их сочетания. Когда компьютерная программа используется для реализации вариантов осуществления, варианты осуществления могут полностью или частично быть реализованы в форме продукта компьютерной программы. Продукт компьютерной программы содержит одну или несколько компьютерных команд. Когда команды компьютерной программы загружаются и исполняются на компьютере, полностью или частично формируются процедуры или функции, соответствующие вариантам осуществления настоящей заявки. Компьютер может быть универсальным компьютером, выделенным компьютером, компьютерной сетью или другими программируемыми устройствами. Компьютерные инструкции могут храниться на считываемом компьютером носителе или могут передаваться с одного считываемого компьютером носителя на другой считываемый компьютером носитель. Например, компьютерные команды могут передаваться с веб-сайта, компьютера, сервера или центра обработки данных на другой веб-сайт, компьютер, сервер или центр обработки данных проводным способом (например, по коаксиальному кабелю, оптоволокну или цифровой абонентской линии (digital subscriber line, DSL)) или беспроводным способом (например, посредством инфракрасного излучения, радиоволн или микроволн). Считываемый компьютером носитель может быть любым применимым носителем, доступным для компьютера, или устройством хранения данных, таким как сервер или центр обработки данных, объединяющие один или множество применяемых носителей. Применяемым носителем может быть магнитный носитель (например, гибкий диск, жесткий диск или магнитная лента), оптический носитель (например, DVD-диск), полупроводниковый носитель (например, твердотельный диск (solid state disk, SSD)) и т.п.
Хотя настоящая заявка описана со ссылкой на конкретные признаки и ее варианты осуществления, по-видимому, в них могут быть сделаны различные модификации и комбинации, не отступая от сущности и объема настоящей заявки. Соответственно, настоящее описание и сопроводительные чертежи используются просто в качестве примерных описаний настоящей заявки, определенной добавленной формулой изобретения, и рассматриваются как охватывающие любые и все модификации, изменения, сочетания или эквиваленты в рамках объема защиты настоящей заявки. Очевидно, что специалист в данной области техники может делать различные модификации и изменения в этой заявке, не отступая от сущности и объема настоящей заявки. Если эти модификации и изменения настоящей заявки находятся в рамках объема защиты формулы изобретения настоящей заявки и ее эквивалентных технологий, то настоящая заявка должна считаться содержащей эти модификации и изменения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| АНТЕННАЯ КОНСТРУКЦИЯ И ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО, ИМЕЮЩЕЕ АНТЕННУЮ КОНСТРУКЦИЮ | 2020 |
|
RU2801540C1 |
| МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ С АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ РЕШЕТКОЙ ДЛЯ ПИЛОТИРУЕМЫХ И БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ | 2010 |
|
RU2429990C1 |
| АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО И ПОРТАТИВНЫЙ ТЕРМИНАЛ, У КОТОРОГО ОНО ИМЕЕТСЯ | 2010 |
|
RU2562813C2 |
| УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ ИМПЕДАНСЫ МЕЖДУ ЧАСТЯМИ ДЛЯ СОВМЕСТИМОСТИ СО СЛУХОВЫМ АППАРАТОМ | 2008 |
|
RU2479143C2 |
| ШИРОКОПОЛОСНАЯ АНТЕННА В ПЕРЕДНЕЙ ПАНЕЛИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2017 |
|
RU2654333C1 |
| АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРТАТИВНОГО ТЕРМИНАЛА | 2014 |
|
RU2654345C2 |
| АНТЕННАЯ АППАРАТУРА И ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО | 2020 |
|
RU2783986C1 |
| Многоканальный радиочастотный модуль с частотным разнесением приема и передачи | 2016 |
|
RU2631224C1 |
| Способ повышения дальности активной ретрансляции сигналов радиочастотной идентификации УВЧ-диапазона | 2023 |
|
RU2808932C1 |
| СКЛАДНОЕ УСТРОЙСТВО | 2020 |
|
RU2782976C1 |
Изобретение относится к области электронных устройств и, в частности, к антенне с низким значением SAR и к электронному устройству. Техническим результатом является создание антенны с низким значением SAR и электронного устройства, которые могут обеспечивать хорошие характеристики излучения на средних/высоких частотах и иметь низкое значение SAR. Предложена антенна и электронное устройство, где первая излучающая структура содержит первый излучатель, а вторая излучающая структура содержит второй излучатель. Первый конец первого излучателя и первый конец второго излучателя формируют первый зазор. Второй конец первого излучателя свободен, а второй конец второго излучателя заземлен. Точка подключения питания антенны связана с первым излучателем и первый излучатель делится на первый участок, и второй участок, которые разделены точкой подключения питания. В случае, когда антенна находится в действии, первый участок первого излучателя и второй излучатель действуют совместно в первой полосе частот и во второй полосе частот, и частота первой полосы частот меньше частоты второй полосы частот. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 26 ил., 4 табл.
1. Антенна для устройства беспроводной связи, причем упомянутая антенна содержит первую излучающую структуру и вторую излучающую структуру, при этом
первая излучающая структура содержит первый излучатель, вторая излучающая структура содержит второй излучатель;
первый конец первого излучателя и первый конец второго излучателя расположены друг напротив друга, причем первый конец первого излучателя и первый конец второго излучателя формируют первый зазор; второй конец первого излучателя подвешен в воздухе, а второй конец второго излучателя заземлен;
точка подключения питания антенны связана с первым излучателем, первый излучатель делится на первый участок и второй участок, которые разделены точкой подключения питания, причем длина первого участка меньше длины второго участка; и на втором участке между вторым концом первого излучателя и точкой подключения питания обеспечена точка заземления;
при этом в случае, когда антенна находится в действии, первый участок первого излучателя и второй излучатель действуют совместно в первой полосе частот и во второй полосе частот, причем частота первой полосы частот отличается от частоты второй полосы частот;
в случае работы в первой полосе частот направление тока на первом участке совпадает с направлением тока второго излучателя; а в случае работы во второй полосе частот направление тока на первом участке противоположно направлению тока второго излучателя.
2. Антенна по п. 1, в которой первая излучающая структура является перевернутой F-антенной (IFA).
3. Антенна по п. 1 или 2, в которой вторая излучающая структура формирует пассивную структуру первого излучателя, причем в случае, когда антенна находится в действии, вторая излучающая структура электрически связана с первым излучателем первой излучающей структуры через первый зазор для возбуждения тока на втором излучателе.
4. Антенна по любому из пп. 1-3, в которой в случае, когда антенна находится в действии, общая мода слота (мода CM) возбуждается на первом участке первого излучателя и на втором излучателе, чтобы перекрыть первую полосу частот, и дифференциальная мода слота (мода DM) возбуждается на первом участке первого излучателя и на втором излучателе, чтобы перекрыть вторую полосу частот.
5. Антенна по любому из пп. 1-4, в которой точка подключения питания, связанная с первым излучателем, расположена на изгибе первого излучателя.
6. Антенна по любому из пп. 1-5, в которой рабочая полоса частот второго участка первого излучателя перекрывает третью полосу частот, и частота третьей полосы частот меньше частоты второй полосы частот; причем в случае работы антенны в третьей полосе частот токи распределяются в одном и том же направлении на первом излучателе, и первый излучатель перекрывает третью полосу частот, возбуждая левосторонний режим.
7. Антенна по любому из пп. 1-6, в которой антенна дополнительно содержит третью излучающую структуру, третья излучающая структура содержит третий излучатель, причем третий излучатель не осуществляет связь соответственно с первым излучателем и вторым излучателем, и первый конец третьего излучателя и второй конец первого излучателя расположены друг напротив друга; при этом первый конец третьего излучателя и второй конец первого излучателя формируют второй зазор, причем на третьем излучателе обеспечена точка заземления.
8. Антенна по п. 7, в которой в случае, когда антенна находится в действии, третья излучающая структура формирует пассивную структуру первого излучателя, причем третий излучатель выполнен с возможностью электрической связи с первым излучателем через второй зазор для возбуждения тока на третьем излучателе.
9. Антенна по п. 7 или 8, в которой диапазон рабочих частот третьего излучателя перекрывает четвертую полосу частот, причем частота четвертой полосы частот лежит между частотой первой полосы частот и частотой второй полосы частот.
10. Антенна по любому из пп. 7-9, в которой первая полоса частот содержит частоты [2300, 2500] МГц, вторая полоса частот содержит частоты [2500, 2700] МГц и третья полоса частот содержит частоты [700, 960] МГц.
11. Устройство беспроводной связи, содержащее по меньшей мере один процессор, радиочастотный модуль и антенну по любому из пп. 1-10, при этом в случае, когда устройство беспроводной связи посылает или принимает сигналы, сигналы посылаются или принимаются через радиочастотный модуль и антенну.
| CN 105811103 A - 2016-07-27 | |||
| WO 2020221075 A1 - 2020-11-05 | |||
| EP 3131156 B1 - 2019-03-20 | |||
| US 2016365623 A1 - 2016-12-15 | |||
| ПАНЧЕНКО Б.А., НЕФЕДОВ Е.И., Микрополосковые антенны, Москва, Радио и связь, 1986 | |||
| US 2020343637 A1 - 2020-10-29 | |||
| CN 108666741 A - 2018-10-16 | |||
| МАЛОГАБАРИТНАЯ АНТЕННА ДЛЯ ПОРТАТИВНОГО УСТРОЙСТВА РАДИОСВЯЗИ | 1997 |
|
RU2178604C2 |
