Антенна, имеющая взаимосвязь с колпаком антенны, которая минимизирует эффект нагрузки со стороны пользователя

Изобретение относится к области радиотехники. Антенна, расположенная внутри корпуса, включает в себя одно или больше плеч, где каждое плечо имеет электрическую длину, соответствующую предполагаемому диапазону частот передачи, и вдоль указанной длины плеча источник внешней нагрузки будет оказывать переменное влияние. Корпус содержит одну или больше ожидаемых точек контакта, где источник внешней нагрузки будет расположен в непосредственной близости к указанному корпусу, и где одно или больше плеч разработаны и расположены так, что области относительно высокого импеданса антенны будут находиться, по меньшей мере, на заданном расстоянии от одной или больше ожидаемых точек, представляющих интерес, и области относительно низкого импеданса антенны расположены ближе к ожидаемым точкам, представляющим интерес. Технический результат - улучшение рабочих характеристик антенны за счет снижения влияния нагрузки от внешнего источника. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к антенне, предназначенной для использования в устройстве беспроводной связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к антенне, предназначенной для использования в устройстве корпуса, которая включает в себя одно или больше плеч, имеющих электрическую длину, соответствующую предполагаемому частотному диапазону передачи, где вдоль указанной длины источник внешней нагрузки будет иметь переменный эффект, где области высокого и низкого импеданса избирательно установлены относительно одной или больше предполагаемых точек контакта, в которых источник внешней нагрузки будет расположен в непосредственной близости к корпусу.

Предшествующий уровень техники

На рабочие характеристики антенны влияет множество факторов, включая собственные физические размеры антенны, близкое расположение других предметов, включая другие компоненты телефона, а также внешних элементов, таких как рука или голова пользователя. Когда расположенные рядом элементы являются фиксированными и известными, такими, как другие внутренние компоненты, положение которых относительно антенны не изменяется, конструкцию можно изменять с учетом присутствия других устройств. Однако учет других, перемененных элементов, таких как рука пользователя, является несколько более проблематичным, поскольку они могут оказывать влияние избирательно и в большей или меньшей степени.

Однако авторы настоящего изобретения определили, что, несмотря на влияние некоторых расположенных близко элементов, которые могут оказывать переменный эффект на функционирование антенны, их потенциальное влияние может быть сведено к минимуму, благодаря обеспечению минимального зазора между антенной и одной или больше точками вдоль внешней поверхности корпуса, с которыми источник внешней нагрузки, вероятно, может быть в контакте. Влияние может быть дополнительно снижено путем управления определенным участком антенны, который может оказаться в непосредственной близости к ожидаемой точке приближения внешнего влияния, где некоторые участки антенны могут быть в большей или меньшей степени подвержены влиянию нагрузки от внешнего источника.

Проблемы, возникающие при конструировании, могут дополнительно усугубляться, когда антенну используют в устройстве, при конструировании которого стремятся уменьшить общие размеры устройства и, соответственно, корпуса, в котором расположена антенна. Во многих случаях потенциальный эффект включает множество различных компромиссных решений, которые могут влиять на рабочие характеристики антенны в положительном и одновременно в отрицательном направлении, что также следует учитывать.

Следовательно, путем управления определенным участком антенны, который в большей степени открыт источнику внешней нагрузки, можно предпочтительно регулировать величину зазора между кромкой корпуса и антенной, а также общие рабочие характеристики антенны.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет описано на примерах вариантов выполнения, которые не предназначены для ограничения и которые представлены на прилагаемых чертежах, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы, и на которых:

на фиг.1 показан вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей переносного устройства связи, включающего в себя антенну в соответствии с, по меньшей мере, одним вариантом выполнения настоящего изобретения;

на фиг.2 показан вид спереди переносного устройства связи, удерживаемого в руке человека;

на фиг.3 показан вид с правой стороны переносного устройства связи, удерживаемого в руке человека;

на фиг.4 показан вид с верхнего торца переносного устройства, удерживаемого в руке человека;

на фиг.5 показан вид в поперечном сечении со стороны нижнего торца переносного устройства связи, иллюстрирующий антенну внутри корпуса в оконечной части корпуса устройства связи в соответствии с, по меньшей мере, одним вариантом выполнения настоящего изобретения;

на фиг.6 показан график стоячей волны с длиной волны лямбда; и

на фиг.7 показан вид в поперечном сечении с нижнего торца переносного устройства связи, представляющего антенну в соответствии с, по меньшей мере, одним или больше дополнительными вариантами выполнения настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

В соответствии с предъявляемыми требованиями здесь раскрыты подробные варианты выполнения настоящего изобретения, однако, следует понимать, что раскрытые варианты выполнения представляют собой просто примеры изобретения, которое может быть выполнено в различных формах. Поэтому раскрытые здесь специфические структурные и функциональные подробности не следует интерпретировать как ограничение, и они предназначены только как основание для формулы изобретения и как основание для представления описания для специалиста в данной области техники, с тем, чтобы можно было различным образом использовать настоящее изобретение практически в любой соответствующим образом устроенной структуре. Кроме того, термины и фразы, используемые здесь, не предназначены для ограничения, а скорее для обеспечения понимания описания изобретения.

На фиг.1 показан вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей части переносного устройства 100 связи, такого как сотовый телефон, включающего в себя заземленную структуру 105, представленную основным корпусом переносного устройства 100 связи, антенну 110 и колпак 115 антенны. Антенна 110 включает в себя точку 120 подачи сигнала, предназначенную для приема сигналов, которые должны быть переданы через антенну 110, и/или передачи беспроводных сигналов, детектируемых антенной, в приемник (не показан). От точки 120 подачи, антенна 110 продолжается в двух направлениях через пару плеч. Более короткое 125 из двух плеч выполнено с возможностью передачи и/или приема более высокой частоты, то есть сигнала с более короткой длиной волны. Более длинное 130 из двух плеч выполнено с возможностью передачи и/или приема более низкой частоты, то есть сигнала с более длинной длиной волны. В представленном варианте выполнения антенна представляет собой двухдиапазонную несимметричную антенну с двумя плечами, которую возбуждают относительно структуры 105 заземления, где длина каждого из плеч, в общем, соответствует четверти длины волны сигналов, для приема которых сконструирована антенна.

Колпак 115 антенны образует корпус, внутри которого находится антенна 110. Колпак 115 антенны в ограниченных пределах предотвращает приближение предметов постореннего происхождения в пределы непосредственной близости к антенне 110. Однако предотвращение приближения в значительной степени ограничивается только внешними размерами колпака 115 антенны. По меньшей мере, в одном варианте выполнения колпак антенны сформирован из, в общем, неэлектропроводного пластика. Фактически, обычно предполагается, что рука пользователя захватывает переносное устройство 100 связи вплоть до колпака 115 антенны или рядом с ним.

На фиг.2-4 представлены несколько разных видов руки пользователя, держащей переносное устройство 100 связи, в соответствии с, по меньшей мере, одним вариантом выполнения настоящего изобретения. Более конкретно, на фиг.2 представлен вид спереди переносного устройства связи, удерживаемого в руке, на фиг.3 представлен вид с правой стороны переносного устройства связи, удерживаемого в руке, и на фиг.4 представлен вид с переднего торца переносного устройства, удерживаемого в руке. На фиг.2-4, в общем, предположительно представлено, как пользователь должен удерживать переносное устройство 100 связи при работе с ним. На каждом из чертежей, в общем, можно видеть, что, как предполагается, пользователь, работающий с устройством, обычно удерживает устройство за боковую кромку 135 устройства 100. Когда ладонь сложена в форме чаши, остальная часть ладони отодвигается назад от устройства 100. Лучше всего это можно видеть на фиг.3 и 4.

В то время как колпак 115 антенны в определенной степени ограничивает степень приближения руки человека к антенне 110, учитывая ограниченные общие размеры переносного устройства, некоторое приближение может быть неизбежным. Тело внешнего происхождения, такое как рука, часто может представлять собой электрически связанный источник импеданса, который может отрицательно повлиять на настройку и/или эффективность антенны. На степень нагрузки может оказываться переменное влияние, в зависимости от места, в котором рука или тело, создающее помеху, приближается к антенне. Величина такого влияния может зависеть от расстояния между телом, создающим помеху, и антенной, которое обычно соответствует зазору между антенной 110 и колпаком 115 антенны, а также положением вдоль длины плеча антенны 110. На разных расстояниях вдоль длины плеча, стоячая волна образует амплитуду с разной интенсивностью.

Для четвертьволновой антенны самая малая амплитуда или самый низкий импеданс обычно наблюдаются около источника. Самая большая амплитуда или самый высокий импеданс обычно наблюдают на конце плеча. В результате, тело, создающее помеху, чаще всего производит наибольший эффект рядом с концом плеча конкретной антенны. Также степень, в которой тело, создающее помеху, влияет на конкретную антенну, часто зависит от общей длины антенны, и, следовательно, частоты сигналов, для приема которой сконструирована антенна. По меньшей мере, в представленном варианте выполнения плечи, предназначенные для работы с более высокой частотой, проявляют большую чувствительность к приближению тел, создающих помеху. Другая область, в которой возникает проблема, включает в себя область наложения 140, которая соответствует множеству соседних плеч антенны. В представленном варианте выполнения область наложения 140 ассоциирована не только с оконечными точками четвертьволновой антенны, но область наложения 140 также часто специально настраивают для получения предпочтительного результата, в одном или больше плеч. Поскольку область 140 наложения может быть особенно чувствительной, ее часто располагают ближе к передней стороне переносного устройства связи, где рука обычно отсутствует, или другими словами, дальше от задней стороны телефона.

На фиг.6 представлен пример стоячей волны 145, в которой соответствующая амплитуда на любом расстоянии вдоль длины волны между значениями ноль и лямбда соответствует степени чувствительности антенны к расположенному рядом телу, создающему помеху. Следует отметить, что на иллюстрации показана амплитуда за пределами одной четверти длины волны. В то время как настоящее изобретение, в основном, было описано со ссылкой на четвертьволновые антенны, предполагается, что предпочтительное описание настоящего изобретения также применимо для других антенн, помимо четвертьволновых антенн.

В представленном варианте выполнения жирная линия может соответствовать точкам вдоль антенны, которые, в основном, могут быть не чувствительными к приближающемуся телу, создающему помеху, учитывая размер зазора между ожидаемой точкой контакта и антенной 110 внутри колпака 115 антенны. Путем регулирования точки вдоль антенны 110, в которой плечо антенны расположено ближе всего к ожидаемой точке контакта 135, можно более эффективно управлять влиянием тела, создающего помеху, и в некоторых случаях даже можно обеспечить возможность комфортного уменьшения зазора. В одном варианте выполнения, представленном на фиг.5, точка, в которой антенна расположена ближе всего к ожидаемой точке контакта 135, может быть определена отношением L1 к L2, или H1 к H2. Обычно, чем меньше это отношение, тем меньшее влияние на плечо антенны оказывает расположенное рядом тело, создающее помеху.

На фиг.7 показан вид в поперечном сечении с нижнего торца переносного устройства связи, иллюстрирующий антенну в соответствии с, по меньшей мере, одним или больше дополнительными вариантами выполнения настоящего изобретения. В соответствии с, по меньшей мере, одним дополнительным вариантом выполнения, на фиг.7 представлена возможность использования более двух плеч, где третье потенциальное плечо, которое может быть адаптировано для приема сигналов в еще одном диапазоне частот, представлено пунктирной линией 150. Как показано на чертеже, для множества плеч возможно совместно использовать соответствующую длину структуры антенны. Кроме того, хотя это не было явно представлено, описание настоящего изобретения может, предпочтительно, использоваться в антеннах, имеющих одно плечо.

Также может быть предпочтительным изменять месторасположение точки подачи сигнала, например, как в представленной альтернативной точке 155 подачи сигнала. Путем изменения местоположения точки подачи сигнала, можно ассоциировать наиболее близкую ожидаемую точку контакта, которая ближе к точке, где источник сигнала прикладывают к конкретному плечу, что часто позволяет получить предпочтительные результаты для конкретного плеча. В некоторых случаях, кроме того, может быть желательным устанавливать положение точки подачи сигнала в ожидаемой точке контакта. Однако при переменной установке точки подачи сигнала в ожидаемой наиболее близкой точке контакта для одного из плеч, улучшая ситуацию для одного из плеч, можно ухудшить ситуацию для другого плеча. При этом, однако, поскольку больше проблем возникает при использовании более коротких высокочастотных плеч, общий положительный результат ассоциирования точки подачи сигнала для более короткого плеча ближе к ожидаемой самой близкой точке контакта может превысить отрицательное влияние, связанное с альтернативным плечом антенны.

Хотя в представленных вариантах выполнения тело, создающее помеху, в основном, было ассоциировано с частью тела пользователя, такой как рука, для специалиста в данной области техники будет понятно, что другие типы тел, создающих помеху, могут аналогично отрицательно влиять на рабочие характеристики антенны. Обычно потенциальные тела, создающие помеху, включают в себя тела, содержащие электропроводные материалы и/или материалы, имеющие высокое значение диэлектрической постоянной.

Хотя были представлены и описаны предпочтительные и другие варианты выполнения настоящего изобретения, должно быть понятно, что изобретение не ограничивается этим. Различные модификации, изменения, вариации, замены и эквиваленты будут очевидны для специалистов в данной области техники, без отхода от сущности и объема настоящего изобретения, которые определены следующей формулой изобретения.

1. Антенна, расположенная внутри корпуса, причем указанная антенна включает в себя одно или больше плеч, каждое из плеч имеет электрическую длину, соответствующую предполагаемому частотному диапазону передачи, где вдоль указанной длины источник внешней нагрузки оказывает разное переменное влияние, в которой указанный корпус включает в себя одну или больше ожидаемых точек контакта, где источник внешней нагрузки будет расположен в непосредственной близости к указанному корпусу, отличающаяся тем, что одно или больше плеч разработаны и расположены так, что области с относительно высоким импедансом антенны располагаются, по меньшей мере, на заданном расстоянии от одной или больше ожидаемых точек контакта, и области с относительно низким импедансом антенны расположены ближе к ожидаемым точкам контакта.

2. Антенна по п.1, дополнительно включающая в себя два или больше плеч, в которой первое одно из плеч связано с относительно высокочастотным диапазоном передачи, и второе одно из плеч связано с относительно низкочастотным диапазоном передачи.

3. Антенна по п.1, дополнительно включающая в себя точку подачи, предназначенную для приема исходного сигнала, предназначенного для передачи, в которой каждое плечо продолжается от точки подачи в разных направлениях относительно внутреннего контура корпуса.

4. Антенна по п.3, в которой точка подачи расположена рядом с одной из ожидаемых точек контакта.

5. Антенна по п.1, в которой каждое из плеч имеет длину, соответствующую четверти длины волны предполагаемого частотного диапазона передачи.

6. Антенна по п.5, в которой конечная точка каждого плеча ассоциирована с областью высокого импеданса.

7. Антенна по п.1, в которой антенна представляет собой несимметричную антенну.

8. Антенна по п.1, в которой антенна представляет собой двухдиапазонную антенну.

9. Антенна по п.1, в которой соответствующий зазор, имеющий заданное расстояние, поддерживают между ближайшей точкой антенны относительно каждой из ожидаемых точек контакта.

10. Антенна по п.1, в которой источник внешней нагрузки включает в себя тело, создающее помеху, представляющее электрически связанный источник импеданса.

11. Антенна по п.10, в которой тело, создающее помеху, содержит один или больше материалов, включающих в себя один или больше проводников, и материал, имеющий высокую диэлектрическую постоянную.

12. Антенна по п.1, в которой конечные точки, по меньшей мере, двух из плеч имеют область перекрытия.

13. Антенна по п.12, в которой область перекрытия расположена, по меньшей мере, на заданном расстоянии от одной или больше ожидаемых точек контакта.

14. Антенна по п.1, в которой указанная антенна установлена как часть переносного беспроводного устройства связи.

15. Антенна по п.1, в которой указанное беспроводное устройство связи представляет собой сотовый телефон.