АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРТАТИВНОГО БЕСПРОВОДНОГО ТЕРМИНАЛА
ANTENNA DEVICE FOR PORTABLE WIRELESS TERMINAL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к портативному беспроводному терминалу. Точнее, настоящее изобретение относится к антенному устройству, встроенному в портативный беспроводной терминал.
Предшествующий уровень техники
По мере развития индустрии электронной связи портативные беспроводные терминалы становятся легче, тоньше, меньше и более многофункциональными. Например, устанавливается устройство громкоговорителя, способное к воспроизведению мелодий различных гармоник, и воплощается устройство цветного дисплея с миллионами пикселей. Также, в дополнение к функции вызова, портативный беспроводной терминал, как правило, обеспечивает функцию прослушивания музыки при помощи плеера формата группы экспертов по кинематографии (MPEG) аудиоуровня 3 (MP3). Далее, беспроводной портативный терминал предоставляет не только различный игровой контент, использующий дисплей устройства, но также функцию приема радиосигнала, сигнала цифровой мультимедийной передачи (DMB) и т.д.
Обычно портативный беспроводной терминал использует антенну, которая передает и принимает сигналы. Если необходимо обеспечить портативный беспроводной терминал с большими возможностями по приему/передаче радиоволн, антенна проектируется большой, чтобы обладать большей направленностью. В этом случае для поддержания малого веса и малых размеров зазоры между другими частями беспроводного портативного терминала уменьшаются. Таким образом, становится сложно обеспечить место для большей антенны и улучшить приемопередаточные характеристики терминала. В дополнение, мощность передачи (Tx) спроектированной антенны не должна превышать определенное, разрешенное в каждой стране значение.
Например, антенну для передачи и приема сигнала в частотном диапазоне частотной модуляции (FM) можно спроектировать как одну антенну (например, наушник, подсоединенный к внешнему разъему). В этом случае возникает проблема превышения мощностью передачи (Tx) такой антенны в частотном диапазоне FM определенного значения, разрешенного в каждой стране. На фиг.8 приведен график, иллюстрирующий эксплуатационные характеристики обычной антенны, передающей и принимающей сигналы в спектре частот FM. На фиг.9 приведена таблица, иллюстрирующая нормы мощности передачи FM Tx, установленные США и Европой. В том случае, когда используется антенна наушника, выходная мощность составляет 98 дБ, которая превышает установленные в каждой стране нормы, как показано на фиг.9. Соответственно, существует потребность в антенном устройстве, которое увеличивает надежность связи без превышения ограничений по мощности в каждой стране.
Сущность изобретения
Аспектом настоящего изобретения является решение, по меньшей мере, упомянутых выше проблем и/или недостатков и обеспечение, по меньшей мере, преимуществ, описанных ниже. Соответственно, аспектом данного изобретения является представление антенного устройства, обладающего антеннами для раздельного приема и передачи сигналов для увеличения надежности связи.
Другим аспектом изобретения является представление антенного устройства для портативного беспроводного терминала для повышения эффективности излучения без увеличения размеров портативного беспроводного терминала.
Еще одним аспектом настоящего изобретения является представление антенного устройства для портативного беспроводного терминала с применением встроенного в портативный беспроводной терминал проводника в качестве излучателя антенны для уменьшения расходов и размера антенны.
В соответствии с аспектами настоящего изобретения, предоставляется антенное устройство для портативного беспроводного терминала. Устройство включает в себя основную антенну для передачи и приема сигналов в первой полосе частот, передающую (Tx) суб-антенну для передачи сигналов во второй полосе частот, приемную (Rx) суб-антенну для приема сигналов в третьей полосе частот и контроллер для селективного использования одной из Тх и Rx суб-антенн, если вторая полоса частот перекрывается с третьей полосой частот, и для обеспечения управления таким образом, чтобы Tx суб-антенна и Rx суб-антенна использовались одновременно в том случае, если вторая полоса частот не перекрывается с третьей полосой частот.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предоставляется портативный беспроводной терминал, обладающий антенным устройством для обработки сигнала соответствующего частотного диапазона. Терминал включает в себя основную антенну для мобильной связи для приема и передачи сигналов в первой полосе частот, Tx суб-антенну для передачи сигналов во второй полосе частот, Rx суб-антенну для приема сигналов в третьей полосе частот и контроллер для селективного использования одной из Тх и Rx суб-антенн, если вторая полоса частот перекрывается с третьей полосой частот, и для обеспечения управления таким образом, чтобы Tx суб-антенна и Rx суб-антенна использовались одновременно в том случае, если вторая полоса частот не перекрывается с третьей полосой частот.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предоставляется антенное устройство для портативного беспроводного терминала. Устройство включает в себя основную антенну для приема и передачи сигналов в первой полосе частот, Tx суб-антенну для передачи сигналов во второй полосе частот, Rx суб-антенну для приема сигналов в третьей полосе частот и контроллер для управления антеннами первой, второй и третьей полос частот.
Другие аспекты, преимущества и существенные признаки изобретения станут очевидны для специалистов в данной области из нижеприведенного подробного описания, которое, будучи рассмотрено в сочетании с приложенными чертежами, раскрывает примерные варианты осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Вышеуказанные и другие аспекты, особенности и преимущества определенных примерных вариантов осуществления настоящего изобретения станут более очевидны из следующего описания, рассматриваемого в сочетании с приложенными чертежами, на которых:
на фиг.1 изображен перспективный вид портативного беспроводного терминала в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг.2 изображена блок-схема антенного устройства для портативного беспроводного терминала в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг.3 изображен вид в плане встроенной передающей (Tx) антенны, использующей рамку корпуса портативного беспроводного терминала в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг.4 изображен частичный перспективный вид в поперечном сечении устройства внутренней Tx антенны в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг.5 приведен график, иллюстрирующий антенные эксплуатационные характеристики (т.е. выходная мощность Tx) обычного Bluetooth (технология "Голубой Зуб") устройства, передающего сигналы в диапазоне частот частотной модуляции от 88 МГц до 108 МГц;
на фиг.6 приведен график, иллюстрирующий антенные эксплуатационные характеристики (т.е. выходную мощность Tx) встроенного Tx антенного устройства, передающего сигнал в полосе частот FM, показанного на фиг.3, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг.7 приведен график, иллюстрирующий антенные эксплуатационные характеристики (т.е. выходную мощность Tx) встроенного Tx антенного устройства, передающего сигнал в полосе частот FM, показанного на фиг.4, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг.8 приведен график, иллюстрирующий антенные эксплуатационные характеристики обычной антенны, передающей и принимающей сигналы в спектре частот FM; и
на фиг.9 показана таблица, иллюстрирующая нормы мощности передачи FM Tx, определенные США и Европой.
Следует отметить, что на чертежах одни и те же ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых или подобных элементов, особенностей и структур.
Подробное описание примерных осуществлений изобретения
Следующее описание, со ссылкой на приложенные чертежи, предоставлено для помощи в полном понимании примерных осуществлений изобретения, как определено формулой изобретения и ее эквивалентами. Оно включает в себя различные характерные подробности, предназначенные в помощь понимания, однако необходимо учитывать, что они являются просто примерами. Соответственно, специалисты в данной области техники поймут, что могут быть сделаны различные изменения и модификации описанных здесь вариантов осуществления, не выходя за объем и сущность изобретения. Также описания общеизвестных функций и конструкций опущены для ясности и краткости.
Термины и слова, использованные в следующем описании и формуле изобретения, не ограничены их библиографическим смыслом, а просто использованы изобретателем для обеспечения чистого и твердого понимания изобретения. Соответственно, специалистам в данной области очевидно, что следующее описание примерных осуществлений настоящего изобретения предоставлено для чисто иллюстративных целей и не для целей ограничения изобретения, как определено приложенной формулой изобретения и ее эквивалентами.
Необходимо понимать, что единичные формы подразумевают ссылку на множество, если контекст не диктует иного. Таким образом, например, ссылка на "поверхность компонента" включает в себя ссылку на одну или более таких поверхностей.
Термином "по существу" подразумевают, что показанная характеристика, параметр или значение необязательно достигаются в точности, а могут возникнуть, не предотвращая эффект, который должна предоставить данная характеристика, отклонения или колебания, в том числе, например, допуски, ошибку измерения, ограничения точности измерений и другие факторы, известные специалистам в данной области.
Описанные ниже примерные осуществления настоящего изобретения относятся к антенному устройству для портативного беспроводного терминала и, более точно, к антенному устройству, улучшающему характеристики излучения без увеличения размеров портативного беспроводного терминала.
Дополнительно, примерные осуществления настоящего изобретения относятся к антенному устройству, увеличивающему надежность связи посредством использования рамки корпуса портативного беспроводного терминала как передающей (Tx) антенны и посредством использования наушника как приемную (Rx) антенну.
Примерные осуществления настоящего изобретения будут описаны на примере портативного беспроводного терминала в формфакторе "моноблок", как показано на фиг.1. Однако формфактор терминала не ограничивается типом "моноблок". В примерной реализации можно использовать различные формфакторы портативных беспроводных терминалов, такие как складывающийся слайдер с флип-крышкой, слайдер с поворотом и тому подобные.
На фиг.1 изображен перспективный вид портативного беспроводного терминала по примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
Со ссылкой на фиг.1, портативный беспроводной терминал 100 включает в себя рамку корпуса 110, определяющую внешнюю поверхность терминала. Рамку 110 корпуса можно изготавливать методом литья под давлением. Также рамка 110 корпуса включает в себя верхний блок 111 и нижний блок 112.
Рамка 110 корпуса включает в себя громкоговоритель 101, который выводит голосовой сигнал и дисплей 102, расположенный рядом с громкоговорителем 101 для вывода видеосигнала. Рамка 110 корпуса также включает в себя блок 103 клавиатуры, которая является элементом для ввода данных, и микрофон 104, расположенный рядом с блоком 103 клавиатуры для ввода голосового сигнала.
Дисплей 102 может быть жидкокристаллическим дисплеем (LCD), обладающим миллионами пикселей. Если LCD снабжен сенсорным экраном, дисплей 102 может выполнять функцию дополнительного блока ввода данных или служить в качестве блока ввода данных вместо блока 103 клавиатуры.
Портативный беспроводной терминал 100 включает в себя антенну (не показана) для беспроводной связи. Антенна может включать в себя внутреннюю антенну, оборудованную внутри пространства рамки 110 корпуса, и внешнюю антенну, выступающую за пределы рамки 110 корпуса.
Внутренняя антенна может включать в себя основную внутреннюю антенну, оборудованную в основной плате (не показана) и способную передавать и принимать сигналы, по меньшей мере, в одной или более полосах частот. Далее, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения, портативный беспроводной терминал 100 может использовать как внутреннюю антенну излучатель, включенный в рамку 110 корпуса. Далее, портативный беспроводной терминал 100 может использовать как внешнюю антенну подключенный к внешнему разъему наушник.
Предпочтительно использовать для передачи и приема сигналов, вместо основной внутренней антенны, излучатель, включенный в рамку 110 корпуса, или использовать его в качестве дополнительной внутренней антенны. Например, внутренняя антенна, использующая 110 рамку корпуса, может улучшить характеристики излучения, передавая и принимая сигналы в той же полосе частот, что и основная внутренняя антенна. В альтернативе, антенна, использующая рамку 110 корпуса, может обрабатывать полосу частот, отличную от полосы частот основной внутренней антенны. Например, внутренняя антенна, использующая рамку 110 корпуса, может передавать и принимать сигналы в любых полосах частот, таких как мультимедийной цифровой передаче (DMB), беспроводной связи малой дальности и частотной модуляции (FM).
Более предпочтительно обладание портативным беспроводным терминалом 100 антенн для раздельной передачи и приема сигналов. Таким образом, соответствующие антенны раздельно передают данные, и устанавливаются несколько беспроводных путей Tx/Rx, увеличивая надежность связи. Например, излучатель, включенный в рамку 110 корпуса, можно использовать как внутреннюю Tx антенну для передачи сигнала в частотной полосе FM. Далее, наушник, гарнитура, головной телефон и т.п. (не показаны), подключенные к внешнему разъему портативного беспроводного терминала, можно использовать как внешние Rx антенны для приема сигнала в частотной полосе FM.
Основная внутренняя антенна и внутренняя Tx антенна, использующая рамку 110 корпуса, электрически соединены с основной платой портативного беспроводного терминала. Основная плата включает в себя часть для подачи питания, электрически соединенную с радиочастотным (RF) разъемом, и часть заземления, обладающую "землей" определенного размера.
Примерный вариант осуществления внутренней Tx антенны, использующей рамку 110 корпуса, будет описан ниже со ссылкой на фиг.3 и фиг.4.
На фиг.2 изображена блок-схема антенного устройства для портативного беспроводного терминала в соответствии с примерным осуществлением настоящего изобретения.
Переходя к фиг.2, антенное устройство 200 для портативного беспроводного терминала включает в себя основную антенну 211 мобильной связи для передачи и приема сигналов в по меньшей мере одной или более первых полосах частот. Далее, антенное устройство 200 включает в себя Tx суб-антенну 213 для передачи сигналов во второй полосе частот, Rx суб-антенну 212 для приема сигналов в третьей полосе частот и контроллер 210 для управления комплексной связи. Если вторая полоса частот перекрывается с третьей полосой частот, портативный беспроводной терминал может селективно использовать Rx суб-антенну 212 и Tx суб-антенну 213 под управлением контроллера 210. Если вторая полоса частот не перекрывается с третьей полосой частот, портативный беспроводной терминал может одновременно использовать и Tx суб-антенну 213, и Rx суб-антенну 212. Контроллер 210 обеспечивает управление таким образом, что основная антенна 211 постоянно используется для вызовов и ожидания вызовов портативным беспроводным терминалом. Как описано выше, основная антенна 211 может быть внутренней антенной, размещенной на основной плате (не показана) и способной передавать и принимать сигналы в одной или более полосах частот. Далее, Rx суб-антенна 212 может использовать наушник, и Tx суб-антенна 213 может использовать рамку 110 корпуса. Более подробная структура Tx суб-антенны 213 будет описана ниже с использованием фиг.3 и фиг.4.
На фиг.3 изображен вид в плане встроенной передающей (Tx) антенны, использующей рамку корпуса портативного беспроводного терминала в соответствии с примерным осуществлением настоящего изобретения.
Переходя к фиг.3, внутренняя Tx антенна 300 включает в себя излучатель 303 антенны для обработки сигналов. Точнее, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, часть или вся внутренняя поверхность рамки 301 корпуса выполняет роль излучателя 303 антенны.
Рамка 301 корпуса может быть крышкой батареи для защиты пакета аккумулятора ячеистого типа, использующегося в качестве элемента питания портативного беспроводного терминала. Далее, излучатель 303 антенны может быть одним из или комбинацией, по меньшей мере, двух из: проводящего напыления, нанесенного по определенной схеме на внутреннюю поверхность рамки 301 корпуса, металлической пластины, формованной и прикрепленной по определенной схеме, и гибкой печатной платы.
Внутренняя Tx антенна 300 может включать в себя "землю" 302, прикрепленную к рамке 301 корпуса для улучшения электромагнитной совместимости (EMC) и характеристик излучения.
Таким образом, внутренняя Tx антенна 300, использующая рамку 301 корпуса, электрически соединена с основной платой (не показана) портативного беспроводного терминала посредством соединительного элемента. Внутренняя Tx антенна 300 может работать как антенна-монополь, будучи подсоединенной к части подачи питания, подключенной к радиочастотному разъему основной платы. Дополнительно, внутренняя Tx антенна 300 может работать как антенна-диполь, будучи подсоединенной к части заземления и части подачи питания основной платы. Например, внутренняя Tx антенна 300 может быть планарной инвертированной F антенной (PIFA)-типа. Соединительный элемент будет описан ниже в этом же контексте со ссылкой на фиг.4.
На фиг.4 изображен частичный усеченный перспективный вид устройства внутренней Tx антенны в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Переходя к фиг.4, где устройство 400 внутренней Tx антенны включает в себя рамку 410 корпуса, изготовленную из излучающего металлического материала, и основную плату 420, электрически соединенную с рамкой 410 корпуса. Устройство 400 внутренней Tx антенны дополнительно включает в себя электрический соединительный элемент 430 для электрического соединения рамки 410 корпуса и основной платы 420.
Устройство 400 внутренней антенны может дополнительно включать в себя дополнительную опорную пластину 440 для поддержки основной платы 420, рамки 410 корпуса и электрического соединительного элемента 430.
В соответствии с проиллюстрированным примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, металлическая рамка 410 корпуса принимает на себя роль излучателя антенны для передачи сигнала в определенной полосе частот. В частности, рамкой 410 корпуса может быть металлическая крышка батареи для защиты пакета 450 аккумуляторов ячеечного типа, использующегося в качестве элемента питания портативного беспроводного терминала.
Основная плата 420 включает в себя часть 412 подачи питания, электрически соединенную с RF разъемом, и часть 422 заземления.
Один конец электрического соединительного элемента 430 соединяется с основной платой 420, включающей в себя часть 412 подачи питания и часть 422 заземления. Другой конец электрического соединительного элемента 430 соединяется с рамкой 410 корпуса, изготовленной из металлического материала.
Таким образом, устройство 400 внутренней Tx антенны может функционировать как устройство антенны-монополь, в этом случае рамка 410 корпуса соединяется с частью 421 подачи питания основной платы 420 путем использования электрического соединительного элемента 430. Вдобавок, устройство 400 внутренней Tx антенны может функционировать как устройство внутренней антенны Tx диполярного типа, в этом случае рамка 410 корпуса соединяется с частью 421 подачи питания и частью 422 заземления основной платы 420.
Электрический соединительный элемент 430 может использовать не только гнутую металлическую пластину, но также соединительный кабель, гибкую печатную плату, металлическую пластинчатую пружину и т.п.
Выше, со ссылкой на фиг.2, было описано, что примерное антенное устройство, как представлено в настоящем изобретении, селективно использует одну из Tx суб-антенны или Rx суб-антенны, когда обе антенны обрабатывают сигналы в перекрывающихся полосах частот. Также выше описано, что примерное антенное устройство, как представлено в настоящем изобретении, одновременно использует Tx суб-антенну и Rx суб-антенну, когда антенны обрабатывают сигналы в неперекрывающихся полосах частот. В дополнение, выше описана примерная структура Tx суб-антенны, принимая в качестве примера внутреннюю Tx антенну 300 с фиг.3 и внутреннее антенное устройство 400 c фиг.4.
Более конкретно, устройство внутренней Tx антенны (или внутренняя Tx антенна) на фиг.3 и фиг.4, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, может передавать сигналы в частотном диапазоне (т.е. от 70 МГц до 110 МГц), выделенном для радиопередач FM. Таким образом, если Rx суб-антенна принимает сигналы в частотном диапазоне FM, перекрывающемся с таковым внутренней Tx антенны, портативный беспроводной терминал, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, может выборочно использовать внутреннюю Tx антенну либо Rx суб-антенну. Далее, если Rx суб-антенна принимает сигналы ближней беспроводной связи или DMB, диапазон которых отличается от такового внутренней Tx антенны, внутреннюю Tx антенну и внутреннюю Rx антенну можно использовать одновременно.
На фиг.5 приведен график, иллюстрирующий антенные эксплуатационные характеристики (т.е. Tx мощность) обычного Bluetooth устройства, передающего сигналы в диапазоне частот частотной модуляции от 88 МГц до 108 МГц. Дополнительно, на фиг.6 приведен график, иллюстрирующий антенные эксплуатационные характеристики (т.е. Tx мощность) устройства встроенной Tx антенны, передающего сигнал в полосе частот FM, показанного на фиг.3, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Также на фиг.7 приведен график, иллюстрирующий антенные эксплуатационные характеристики (т.е. Tx мощность) устройства встроенной Tx антенны, передающего сигнал в полосе частот FM, показанного на фиг.4, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Обращаясь к фиг.5-7, встроенное Tx антенное устройство, использующее упомянутую ранее рамку корпуса, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, имеет характеристики излучения, аналогичные обычному Bluetooth устройству. Таким образом, встроенное Tx антенное устройство, использующее рамку корпуса, может повысить характеристики излучения, обеспечив антенное пространство без увеличения размеров портативного беспроводного терминала.
По примерному варианту осуществления настоящего изобретения смонтированный в рамке корпуса портативного беспроводного терминала излучатель для передачи сигнала соответствующей полосы частот и наушник для приема сигнала в полосе частот используются для увеличения надежности связи.
Далее, используя внутреннее Tx антенное устройство с излучателем антенны в рамке корпуса портативного беспроводного терминала, можно обеспечить антенное пространство и улучшить радиохарактеристики без увеличения размеров портативного беспроводного терминала.
Точнее, антенное устройство, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, обладает раздельными Tx антеннами и Rx антеннами, и, таким образом, его можно спроектировать в соответствии с правилами по Tx выходным мощностям, определенным в каждой стране.
Несмотря на то, что изобретение было продемонстрировано и описано со ссылкой на его конкретные примерные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения в форме или деталях можно сделать без отхода от сущности и объема настоящего изобретения, как определено в приложенной формуле изобретения и ее эквивалентах.