合并接地平面延伸部的頸部繩的制作方法
【專利摘要】移動(dòng)設(shè)備具有印刷電路板、無線收發(fā)器、具有接地平面并耦合到無線收發(fā)器的天線、導(dǎo)電地耦合到接地平面的導(dǎo)電接地平面延伸部、以及適于從設(shè)備的用戶的頸部支撐移動(dòng)設(shè)備的頸部繩，其中導(dǎo)電接地平面延伸部合并到頸部繩中。此外，天線組件具有：帶有接地平面的天線，天線適于耦合到無線收發(fā)器；耦合到接地平面的導(dǎo)電接地平面延伸部；以及適于從設(shè)備的用戶的頸部支撐容納天線的移動(dòng)設(shè)備的頸部繩，其中導(dǎo)電接地平面延伸部合并到頸部繩中。
【專利說明】合并接地平面延伸部的頸部繩
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)要求2011年5月7日提交的標(biāo)題為“NECK CORD/STRAP INCORPORATINGANTENNA EARTH/GROUND PLANE EXTENSIONS FOR WIRELESS DEVICES WHEN BODY WORN INTHE STYLE OF A NECKLACE OR PENDANT”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列N0.61/487，024的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)專利的整個(gè)公開內(nèi)容被考慮為隨附申請(qǐng)的公開內(nèi)容的部分，且特此通過引用被明確地并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002]天線用于實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的無線通信。除了別的因素以外，天線的性能還取決于接地平面的尺寸(長(zhǎng)度、寬度、直徑等)。接地平面延伸部通常用于增加接地平面的有效電尺寸。圖1示出這樣的天線。天線100包括垂直單極天線110。垂直單極110固定到接地平面120。接地平面120轉(zhuǎn)而又固定到可增加接地平面120的有效尺寸的四個(gè)接地平面延伸部131、132、133和134，并從而提高天線100的性能。
[0003]為了保證用在蜂窩載波網(wǎng)絡(luò)上，移動(dòng)設(shè)備需要滿足與信號(hào)質(zhì)量和用戶安全有關(guān)的要求。除了別的因素以外，滿足這樣要求的設(shè)備的能力還取決于設(shè)備將進(jìn)行通信的操作頻帶和設(shè)備的物理尺寸。因?yàn)樽钚』O(shè)備的尺寸和重量特別重要，因此想要持續(xù)由用戶攜帶或佩帶的設(shè)備提出了特定的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
[0004]因?yàn)樘炀€必須被設(shè)計(jì)成盡可能小，以便最小化移動(dòng)設(shè)備自身的尺寸，因此移動(dòng)設(shè)備給天線設(shè)計(jì)者提出了挑戰(zhàn)。因?yàn)榫哂休^低操作頻率的設(shè)備將因此具有較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，這對(duì)想要以大約850MHz的蜂窩低頻帶(例如，CDMA2000或全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(“GSM”))進(jìn)行通信的設(shè)備是特別令人關(guān)注的問題。對(duì)于使用具有波長(zhǎng)λ的頻率進(jìn)行通信的設(shè)備，可能需要大約λ /4長(zhǎng)和λ /8寬的PCB接地平面來有效地輻射。在850MHz的頻率范圍中，這可能需要具有大約88mm長(zhǎng)和44mm寬的大小的接地平面。應(yīng)注意的是，輻射元件是在電學(xué)上小型設(shè)備中的天線和接地平面。
[0005]此外，網(wǎng)絡(luò)提供商可能通常需要達(dá)到特定水平的總輻射功率(“TRP”)和總各向同性靈敏度(“TIS”)的設(shè)備，而具有并非基本上最佳尺寸的天線的設(shè)備可能無法達(dá)到規(guī)定的水平。制造商可能需要放棄TRP和TIS，但這樣的放棄是任意的且可能不被準(zhǔn)予。此外，帶有天線(其具有依不正確的尺寸來制造的接地平面)的設(shè)備可在該接地平面中產(chǎn)生高度集中的電流，其可因此產(chǎn)生高比吸收率(“SAR”)。因?yàn)镾AR限制是安全要求，因此具有高于規(guī)定水平的SAR的設(shè)備將無法接收到“類型認(rèn)證審查委員會(huì)”(“PTCRB”)批準(zhǔn)。
[0006]也被稱為醫(yī)療緊急響應(yīng)系統(tǒng)的個(gè)人緊急響應(yīng)系統(tǒng)(“PERS”)是設(shè)計(jì)成讓設(shè)備的用戶在緊急情況下召喚幫助的電子設(shè)備。主要想要PERS設(shè)備由可能感覺到需要這種服務(wù)的老年人或殘疾人使用。想要PERS設(shè)備一直保持在用戶身上，例如攜帶在用戶頸部周圍的繩上。因此，雖然上述設(shè)備尺寸對(duì)一些移動(dòng)設(shè)備用途(例如，移動(dòng)電話)是可接受的，然而這種天線所必需的尺寸對(duì)于PER設(shè)備而言可能過分大且重的。
[0007]已發(fā)展了雙設(shè)備PERS解決方案來解決與上述尺寸相關(guān)的難題。在這種解決方案中，包括幫助按鈕的較小設(shè)備可佩帶在用戶頸部周圍，且例如通過個(gè)人區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)與佩帶在皮帶夾上或貯藏在口袋或手提袋中的較大設(shè)備配對(duì)。然而，雙設(shè)備PERS解決方案遭遇很多難題。它們提出了比單個(gè)設(shè)備更大的復(fù)雜性，并具有易于丟失的額外部件。此外，它們?cè)O(shè)計(jì)、構(gòu)造和維持起來更加昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備被描述為具有印刷電路板、無線收發(fā)器、具有接地平面并耦合到無線收發(fā)器的天線、導(dǎo)電地耦合到接地平面的導(dǎo)電接地平面延伸部和適于從設(shè)備的用戶的頸部支撐移動(dòng)設(shè)備的頸部繩，其中導(dǎo)電接地平面延伸部合并到頸部繩中。
[0009]在另一示例性實(shí)施例中，天線組件被描述為具有:具有接地平面的天線，天線適于耦合到無線收發(fā)器；耦合到接地平面的導(dǎo)電接地平面延伸部；以及適于從設(shè)備的用戶的頸部支撐容納天線的移動(dòng)設(shè)備的頸部繩，其中導(dǎo)電接地平面延伸部合并到頸部繩中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出包括接地平面延伸部的天線。
[0011]圖2示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的包括合并接地平面延伸部的繩的移動(dòng)設(shè)備。
[0012]圖3示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的合并圖2的示例性移動(dòng)設(shè)備的緊急響應(yīng)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]可參考以下描述和附圖來進(jìn)一步理解示例性實(shí)施例，其中相似的元件以相同的參考數(shù)字來表示。示例性實(shí)施例描述適于用在移動(dòng)設(shè)備(其具有合并到頸部繩或適于將移動(dòng)設(shè)備懸掛或系在用戶身上的類似個(gè)人附件(例如手表、垂飾等)中的接地平面延伸部)的天線，并描述了合并這種天線(其適于提供在蜂窩低頻帶和高頻帶中的性能的可接受的水平，而同時(shí)使設(shè)備能夠足夠小以用于PERS用途)的移動(dòng)設(shè)備。
[0014]圖2示出根據(jù)示例性實(shí)施例的移動(dòng)設(shè)備200。如上所述，設(shè)備200可以是想要一直佩帶在用戶身上的PRES設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備可能缺少通常在移動(dòng)電話或蜂窩電話上找到的小鍵盤和顯示器，而更確切地可僅包括由用戶按下(如果緊急幫助是需要的)的“幫助”按鈕和用于用戶與PERS服務(wù)的提供商之間通信的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器。下面將參考圖3來討論這種設(shè)備的操作。
[0015]設(shè)備200包括適于例如在如上所述的蜂窩低頻帶中與蜂窩網(wǎng)絡(luò)無線通信的無線收發(fā)器210。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在各種實(shí)施例中，無線收發(fā)器可適于經(jīng)由GSM、3GTP、CDMA2000或任何其它這樣的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。設(shè)備200還包括天線220，其通?？山?jīng)由傳輸線連接到無線收發(fā)器210，但也可通過任何其它合適的裝置來連接。天線220可以具有本領(lǐng)域中已知的任何類型，并適于設(shè)備200的性質(zhì)和設(shè)計(jì)；這可包括L形天線、倒置L形天線、平面倒置F形天線、環(huán)形天線、耦合線天線、折疊單極、3D金屬天線或螺旋形天線。在一個(gè)實(shí)施例中，天線220可以是安裝到設(shè)備200的外殼內(nèi)部的柔性導(dǎo)電材料；在另一實(shí)施例中，天線220可被支撐在設(shè)備200的外殼內(nèi)的塑料載體上；在另一實(shí)施例中，天線220可以是設(shè)備200的部分外殼；在另一實(shí)施例中，天線220可以是在設(shè)備200的外殼內(nèi)的任何三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的部分；在另一實(shí)施例中，天線220可以印刷在將在下面更詳細(xì)討論的PCB230上。
[0016]設(shè)備200還包括支撐天線220和無線收發(fā)器210的PCB230。PCB230包括導(dǎo)電接地平面，并可通過C形夾、彈簧針(pogo pin)、焊接接頭、c形夾、螺絲、螺母和螺栓或?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)電接地平面與天線220之間的電連接的任何其它合適裝置來耦合到天線220。
[0017]設(shè)備200還包括頸部繩240，其可合適地依尺寸制造成將設(shè)備200懸掛在用戶頸部周圍。頸部繩240可由人造或合成材料(例如尼龍、棉花)或任何其它合適的材料來構(gòu)造。設(shè)備200還包括合并到頸部繩240中的兩個(gè)接地平面延伸部250和252。接地平面延伸部250和252的導(dǎo)電材料可以是剛性的或柔性的，并可以是單芯或多股的。因?yàn)榻拥仄矫嫜由觳?50和252補(bǔ)充了 PCB230的接地平面以形成較大的總有效接地平面，因此接地平面延伸部250和252的長(zhǎng)度在無線收發(fā)器210的最低操作頻率下通常可小于λ /4，如上所述。接地平面延伸部250和252可通過連接器、焊接接頭、螺絲、螺母和螺栓、或任何其它合適的電連接來連接到PCB230。具體地，接地平面230以及接地平面延伸部250和252組合以滿足特定的輻射頻率的長(zhǎng)度和寬度要求。例如，如果移動(dòng)設(shè)備200設(shè)計(jì)成在850MHz的頻率范圍內(nèi)操作，則接地平面230以及接地平面延伸部250和252的組合滿足接地平面是88mm長(zhǎng)和44_寬的要求。接地平面延伸部可被修改成滿足對(duì)其它頻率的其它尺寸要求。此外，示例性實(shí)施例也滿足相關(guān)的TRP和TIS要求。關(guān)于TRP和TIS的示例性實(shí)施例的效率在70%的范圍內(nèi)，并且還在比僅僅相鄰于移動(dòng)設(shè)備的區(qū)域更大的身體部分上擴(kuò)散輻射能。
[0018]接地平面延伸部250和252的長(zhǎng)度和寬度可通常由天線效率和帶寬要求確定，以便滿足SAR要求來得到PTCRB批準(zhǔn)、滿足TRP和TIS要求、以及得到載波批準(zhǔn)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，頸部繩240以及接地平面延伸部250和252可彼此端對(duì)端地相耦合。在另一示例性實(shí)施例中，接地平面延伸部250和252可耦合在PCB處，且頸部繩耦合在剩余端處。在另一示例性實(shí)施例中，接地平面延伸部250和252可嵌入頸部繩240中或以另外方式由頸部繩240覆蓋。在另一示例性實(shí)施例中，接地平面延伸部250和252可由單獨(dú)外殼(例如，柔性塑料外殼)覆蓋，該單獨(dú)外殼可與頸部繩240耦合并可幫助支撐接地平面延伸部250和252。
[0019]在圖2中示出的實(shí)施例是包括兩個(gè)接地平面延伸部250和252的設(shè)備200。在另一示例性實(shí)施例中，單線接地平面延伸部可連接在PCB接地平面的一側(cè)(例如，設(shè)備200可包括接地平面延伸部250而不包括接地平面延伸部252)。在另一示例性實(shí)施例中，兩個(gè)接地平面延伸部250和252可在單個(gè)接合點(diǎn)處耦合到PCB并分離開來以“Y”形狀連接頸部繩。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，接地平面延伸部的繩狀形狀僅僅是示例性的，并且其它形狀可被一體化到頸部繩中以實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果。
[0020]應(yīng)注意，在本描述中術(shù)語“頸部繩”的使用不應(yīng)被理解為將設(shè)備的繩限制到僅佩帶在用戶頸部周圍。也就是說，盡管在頸部周圍懸掛設(shè)備的繩是典型情況，然而繩也可佩帶在其它身體部分周圍(例如，以帶子的形式圍繞在腕周圍)，并可被合適地依尺寸制造用于其它身體位置。因此，本文描述的繩將指的是適于由設(shè)備的用戶佩帶在任何合適的身體位置處的繩。
[0021]圖3示出向設(shè)備(例如圖2的PRES設(shè)備200)提供服務(wù)的示例性網(wǎng)絡(luò)300。網(wǎng)絡(luò)300包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)310，該蜂窩網(wǎng)絡(luò)310可除了 PERS設(shè)備以外還向蜂窩電話、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備等提供服務(wù)(包括文本信息、模擬話音、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電話(“VoIP”)、數(shù)據(jù))。蜂窩網(wǎng)絡(luò)310可與兩個(gè)或多個(gè)PERS設(shè)備320和322通信，該P(yáng)ERS設(shè)備320和322可以是如上面參考圖2描述的PERS設(shè)備。蜂窩網(wǎng)絡(luò)310可提供對(duì)PSTN330的訪問。PSTN330也可由提供緊急響應(yīng)服務(wù)的呼叫中心340來訪問。
[0022]當(dāng)PERS設(shè)備(例如PERS設(shè)備320)的用戶需要緊急幫助(例如，在摔倒或火災(zāi)的情況下)時(shí)，用戶可按下設(shè)備上的按鈕。在另一實(shí)施例中，PERS設(shè)備可包括摔倒檢測(cè)系統(tǒng)，該摔倒檢測(cè)系統(tǒng)的啟動(dòng)可自動(dòng)觸發(fā)設(shè)備。PERS設(shè)備經(jīng)由蜂窩網(wǎng)絡(luò)310和/或PSTN330將信號(hào)中繼到呼叫中心340。呼叫中心340可隨后通過在傳輸中編碼的信息來識(shí)別用戶，并可經(jīng)由PERS設(shè)備所提供的蜂窩話音連接來聯(lián)系用戶。如果必要，呼叫中心340可隨后為設(shè)備的用戶召喚幫助(例如，警察、消防部門、醫(yī)療幫助)。如果呼叫中心340無法聯(lián)系到用戶或無法確定緊急情況是否存在，則它將警告緊急服務(wù)提供者去用戶的家中。通常而言，呼叫中心340可接著監(jiān)控情況，直到緊急被解決。
[0023]示例性實(shí)施例可使用小到足以舒適地佩帶在用戶頸部周圍的設(shè)備來提供單設(shè)備PERS解決方案。單設(shè)備可能比雙設(shè)備解決方案設(shè)計(jì)和構(gòu)造起來更簡(jiǎn)單。此外，單設(shè)備解決方案提供比雙設(shè)備解決方案更好的電池壽命。此外，由如上所述的PERS設(shè)備實(shí)現(xiàn)的性能可在TRP、TIS和帶寬方面提供提高的天線效率，從而允許設(shè)備獲得載波批準(zhǔn)而不需要放棄。此夕卜，有效接地平面面積的增加降低了 SAR，這轉(zhuǎn)而又減少了吸收到用戶身體中的功率。這能夠使得獲得PRCRB批準(zhǔn)并在設(shè)備和用戶之間沒有隔板或其它額外的空間的情況下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全使用。此外，接地平面延伸部的使用可允許內(nèi)部設(shè)備天線更小，從而能夠減小設(shè)備的總尺寸。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，雖然特別參考PERS設(shè)備描述了示例性實(shí)施例，然而本文所述的更寬泛的原理可同樣應(yīng)用于具有與所述元件類似的元件的任何其它類型的移動(dòng)通信設(shè)備。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，雖然具體參考在蜂窩頻帶中進(jìn)行通信的設(shè)備描述了示例性實(shí)施例，然而更寬泛的原理可同樣應(yīng)用于使用另一類型的射頻發(fā)射器(諸如可以例如在工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(“ISM”)頻帶中進(jìn)行通信的短距離無線電裝置(“SRD”))的設(shè)備。
[0024]對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在不偏離本公開內(nèi)容的精神或范圍的情況下可對(duì)本公開內(nèi)容進(jìn)行各種修改。因此，旨在使本公開內(nèi)容涵蓋出現(xiàn)在所附權(quán)利要求及其等效形式的范圍內(nèi)所提供的本公開內(nèi)容的各種修改和變形。
【權(quán)利要求】
1.一種移動(dòng)設(shè)備，包括: 印刷電路板； 無線收發(fā)器； 天線，其具有接地平面并耦合到所述無線收發(fā)器； 導(dǎo)電接地平面延伸部，其導(dǎo)電地耦合到所述接地平面；以及 頸部繩，其適于從所述設(shè)備的用戶的頸部支撐所述移動(dòng)設(shè)備， 其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部合并到所述頸部繩中。
2.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述無線收發(fā)器適于以蜂窩低頻帶和蜂窩高頻帶之一進(jìn)行通信。
3.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，還包括: 另一導(dǎo)電接地平面延伸部， 其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部合并到所述頸部繩的第一端中，而所述另一導(dǎo)電接地平面延伸部合并到所述頸部繩的第二端中。
4.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部通過連接器、焊接接頭、螺絲、以及螺母和螺栓中的一種導(dǎo)電地耦合到所述接地平面。
5.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述天線是L形天線、倒置L形天線、平面倒置F形天線、環(huán)形天線、耦合線天線、折疊單極、3D金屬天線和螺旋形天線中的一種。`
6.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括: 幫助按鈕， 其中按下所述幫助按鈕發(fā)起與向所述用戶提供緊急服務(wù)的呼叫中心的通信。
7.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部是剛性的和柔性的之
O
8.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部是單芯的和多股的之
O
9.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部是在第一接觸點(diǎn)處和第二接觸點(diǎn)處耦合到所述接地平面的環(huán)。
10.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部是下列情況之一:由所述頸部繩圍繞和端對(duì)端地耦合到所述頸部繩。
11.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)設(shè)備，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部適于將所述頸部繩耦合到所述移動(dòng)設(shè)備的外殼。
12.—種天線組件，包括: 天線，其具有接地平面，所述天線適于耦合到無線收發(fā)器； 導(dǎo)電接地平面延伸部，其耦合到所述接地平面；以及 頸部繩，其適于從所述設(shè)備的用戶的頸部支撐容納所述天線的移動(dòng)設(shè)備， 其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部合并到所述頸部繩中。
13.如權(quán)利要求12所述的天線組件，其中所述天線適于耦合到以蜂窩低頻帶和蜂窩高頻帶之一進(jìn)行通信的無線收發(fā)器。
14.如權(quán)利要求12所述的天線組件，還包括: 另一導(dǎo)電接地平面延伸部，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部合并到所述頸部繩的第一端中，而所述另一導(dǎo)電接地平面延伸部合并到所述頸部繩的第二端中。
15.如權(quán)利要求12所述的天線組件，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部通過連接器、焊接接頭、螺絲、以及螺母和螺栓中的一種導(dǎo)電地耦合到所述接地平面。
16.如權(quán)利要求12所述的天線組件，其中所述天線是L形天線、倒置L形天線、平面倒置F形天線、環(huán)形天線、耦合線天線、折疊單極、3D金屬天線和螺旋形天線中的一種。
17.如權(quán)利要求12所述的天線組件，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部是剛性的和柔性的之一。
18.如權(quán)利要求12所述的天線組件，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部是單芯的和多股的之一。
19.如權(quán)利要求12所述的天線組件，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部是在第一接觸點(diǎn)處和第二接觸點(diǎn)處耦合到所述接地平面的環(huán)。
20.如權(quán)利要求12所述的天線組件，其中所述導(dǎo)電接地平面延伸部是下列情況之一:由所述頸部繩圍繞和端對(duì)端地耦合到所述頸部繩。
【文檔編號(hào)】H01Q1/24GK103534872SQ201280023488
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月17日
【發(fā)明者】S·萊丁厄姆, R·A·科特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司