具有来自手‑天线耦合的增加的功率电平的钥匙扣的制作方法

本发明总体上涉及车辆钥匙扣，并且更具体地涉及具有来自手-天线耦合的增加的功率电平的钥匙扣。

背景技术：

遥控钥匙系统(remotekeylessentrysystem，rke系统)包括由车辆操作者使用的与嵌入车辆中的基本单元通信的遥控装置，有时称为钥匙扣或密钥卡(fob/keyfob)。rke系统的范围——即，由车辆操作者操作的钥匙扣和基本单元之间的可能的距离——是感知系统质量的特性。该系统的范围根据钥匙扣的射频(rf)输出功率而变化，并且通常被设计成当在自由空间中操作时具有最大功率以及因此最大范围。对象——例如，操作钥匙扣的人的手——靠近天线可以降低输出功率，导致范围的减小。用于防止或减少由握住钥匙扣的手引起的功率损耗的量的一种解决方案是将钥匙扣设计成使得天线处于它不可能被手干扰的位置处。然而，由于例如尺寸限制，在一些钥匙扣中，这可能是困难的。

技术实现要素：

根据本发明，提供一种钥匙扣，包含：

功率放大器，该功率放大器包括具有输出阻抗的输出端；

射频天线，该射频天线被连接到功率放大器输出端，表示在大体上不受射频传输干扰的空间中至功率放大器输出端的第一负载阻抗和当用户的手被电容耦合到天线时至功率放大器输出端的第二负载阻抗；其中第二负载阻抗与功率放大器的输出阻抗之间的差小于第一负载阻抗与输出阻抗之间的差。

根据本发明的一个实施例，该钥匙扣进一步包含：

连接在功率放大器输出端和参考电势之间的电负载网络，其中第一负载阻抗和第二负载阻抗中的每一个部分地基于负载网络来确定。

根据本发明的一个实施例，其中参考电势是接地电势。

根据本发明的一个实施例，该钥匙扣进一步包含：

具有外表面的外壳；其中射频天线被嵌入在外壳中并且被设置成低于外表面第一预定距离。

根据本发明的一个实施例，其中外表面包括具有至少一个输入按钮的顶部，并且射频天线被设置成距输入按钮第二预定距离。

根据本发明的一个实施例，该钥匙扣进一步包含：

具有外表面的外壳，其中外表面包括具有至少一个输入按钮的上部，并且射频天线被设置在按钮中。

根据本发明的一个实施例，其中输入按钮具有上表面，并且射频天线被设置成距输入按钮的上表面第三预定距离。

根据本发明的一个实施例，该钥匙扣进一步包含：

具有外表面的外壳；以及

接地平面，当钥匙扣被通电时，接地平面提供用于功率放大器的接地参考电势，接地平面包括耦合部，其中耦合部被设置在外壳内。

根据本发明的一个实施例，其中耦合部被设置成距外壳的外表面第四预定距离。

根据本发明的一个实施例，其中钥匙扣进一步包含：

至少一个手定位单元，该至少一个手定位元件被设置成使操作者的手在钥匙扣上朝向天线定向。

根据本发明的一个实施例，其中至少一个定位元件包括至少一个手指定位器。

根据本发明的一个实施例，其中该钥匙扣进一步包含：

具有外表面的外壳，外表面具有顶部和与顶部相对的底部；

设置在外表面的顶部上的至少一个输入；以及

在外表面的底部中形成的指槽；其中天线被嵌入在外壳中，并且在指槽内。

附图说明

图1是包括示例钥匙扣的示例遥控钥匙系统的示图；

图2是用于图1的示例性钥匙扣的收发器的示图；

图3是说明手和图1的示例性钥匙扣中的射频天线之间的示例性耦合的示图；

图4是示例性钥匙扣的透视图；

图5a是图4的示例性钥匙扣的前部端视图；

图5b是图4的示例性钥匙扣的左侧视图；

图5c是图4的示例性钥匙扣的右侧视图；

图5d是图4的示例性钥匙扣的底部视图；

图6是手握着图4的示例性钥匙扣的透视图；

图7a是示例性钥匙扣的前部视图；

图7b是图7a的示例性钥匙扣的底部视图；

图8是手握着图7a和7b的示例性钥匙扣的透视图。

具体实施方式

引言

如上所述，钥匙扣通常被设计成在自由空间中具有最大功率输出。关于钥匙扣的操作，自由空间可以被定义为大体上不受射频传输的干扰的空间。替代解决方案是将钥匙扣设计成使得钥匙扣的输出功率由于来自手靠近天线的耦合而增加。钥匙扣收发器可以被设计成使得手(或其它对象)与射频天线之间的电耦合导致功率放大器的输出阻抗和由功率放大器看到的有效负载阻抗之间的改进的匹配。该改进的匹配可以提高输出功率并且增加钥匙扣的范围。通过允许天线被设置在例如接近输入按钮、输入按钮内、或接近钥匙扣的其它区域的位置处，该位置在操作过程中很可能被手(或手的部分，例如，拇指)接触，这可以具有更简单的钥匙扣设计的优点。例如，天线可以被设置成低于钥匙扣的外表面、接近输入按钮或在输入按钮中。

图1说明了用于车辆12的遥控钥匙(rke)系统10的示例。rke系统10提供来自钥匙扣14对各种车辆12应用(例如门锁、行李箱闩锁、内部和外部灯、发动机起动、气候控制等)的遥控。车辆12总体上是具有两个或更多个车轮的陆用车辆，例如，客车、轻型卡车、摩托车等。车辆12包括用于接收来自钥匙扣14的消息并且可选择地将消息传送到钥匙扣14的基站13。

钥匙扣14将消息传送到基站13并且也可以接收来自基站13的消息。钥匙扣14和基站13之间的通信通常是射频(rf)通信。如已知的，典型的钥匙扣14用于单向通信的操作频率是315mhz或433mhz，并且用于双向通信的操作频率是902mhz或868mhz。

钥匙扣14包括外壳15和用于接收来自操作者的输入的一个或多个输入按钮16。如已知的，外壳15封装电子电路以促进射频(rf)通信。电子电路包括用于将rf通信传送至车辆12并且在双向通信的情况下接收来自车辆12的rf传输的收发器。收发器包括一个或多个天线17，如下所述，一个或多个天线17可以被设置在外壳15中。此外，钥匙扣14包括接地平面(groundplane)18。当被通电时，即，当电池或直流电源被连接到电子电路时，接地平面18是在接地电势，通常为0伏。如下面所讨论的，接地平面18可以具有用于与操作者的手耦合的一个或多个耦合部18a。耦合部18a可以例如被嵌入在外壳15中。

如图2所示，用于钥匙扣14的示例性收发器20包括功率放大器24、一个或多个天线17，并且在收发器20被配置用于双向通信的实施方式中还包括接收器22。收发器20可以进一步包括例如负载网络26。负载网络26可以包括一个或多个无源部件，例如，电阻器、电容器、电感器等，并且可以被例如从功率放大器的输出端连接到接地平面18。

接收器22可以经由天线17接收来自例如车辆12的射频(rf)信号。基于接收到的rf信号，接收器22可以生成接收到的信号，该接收到的信号被输出到例如包括在钥匙扣14中的计算机。

如已知的，功率放大器24接收例如来自射频信号发生器的传输信号，然后增加传输信号的功率电平，并且将增加功率电平的传输信号输出至rf天线17。

功率放大器24的特征在于输出阻抗。输出阻抗可以具有欧姆分量，并且可以另外具有无功分量(reactivecomponent)。例如，功率放大器的输出阻抗的值可以是标称50欧姆。阻抗可以包括由于例如将输出放大器连接到天线17的线中的阻抗导致的依赖频率的无功分量。例如，具有20纳亨(nh)的电感的线在400mhz的频率下具有约j50欧姆的阻抗。

一个或多个天线17将rf输出信号传送到车辆12，并且在双向通信的情况下，接收来自车辆12的rf输入信号。天线17连同负载网络26可以将负载阻抗呈现至功率放大器24。

呈现至输出放大器24的负载阻抗与功率放大器24的输出阻抗的匹配影响收发器20的输出功率。当负载阻抗匹配功率放大器24的输出阻抗时，得到最大输出功率电平。然而，负载阻抗可能受到操作钥匙扣14的手的存在的影响。

如图3所示，操作钥匙扣14的手32可以被电耦合到天线17。例如，第一电容耦合34a可以在天线17和手32之间形成。第二电容耦合34b可以在手32和接地平面18之间形成。第一电容耦合34a和第二电容耦合34b的组合可以将手32电耦合到天线17，这样呈现至功率放大器24的负载阻抗被改变。

为了最大化收发器20的输出功率，天线17和负载网络26的负载阻抗可以被选择成使得由于手32的存在负载阻抗的改变改善负载阻抗和功率放大器24的输出阻抗之间的匹配。

手32与天线17的电容耦合34a可以根据手32距天线17的第一距离而变化。类似地，手32与接地平面18的电容耦合可以根据手32与接地平面18之间的第二距离而变化。为了减少这种变化的影响，钥匙扣14的外壳15的尺寸可以被设计成并且部件被设置成使得手32与天线17和接地平面18的距离的变化被最小化。

例如，如下面进一步讨论的，天线17和接地平面18的耦合部18a中的一个或两个可以被嵌入在外壳15中，分别低于外壳15的外表面第一和第二预定距离。第一和第二预定距离可以各自是例如1毫米。天线17和接地平面18的耦合部18a可以被类似地设置在外壳15中接近在钥匙扣14的操作过程中很可能与手32接触的位置处。

例如，天线17和接地平面18的耦合部18a中的一个或两个可以被设置在距用于操作钥匙扣14的按钮16分别第三和第四预定距离内。第三和第四预定距离内可以是例如0.5厘米。此外或可替代地，例如，天线17和接地平面18的耦合部18a中的一个或两个可以被设置在钥匙扣14的与按钮16相反的表面上，在此处，在按钮16的操作过程中，操作者很可能施加反压力。下面介绍其他示例。

图4和5a-5d示出了示例性钥匙扣14。钥匙扣14包括外壳15。外壳15可以总体上是以形成内部空腔的圆形、矩形盒子的形式。如以上所讨论的，内部空腔封装收发器20和其它电子电路以便于射频通信。外壳15包括界面部41、把手部42、顶表面47和底表面48(图5d)。外壳15可以是例如由硬化塑料或其他非导电材料形成。

界面部41包括左横向侧面43、右横向侧面44和前端46，并且可以进一步包括一个或多个输入按钮16。一个或多个输入按钮16可以被设置在顶表面47上，并且包括例如第一、第二、第三和第四输入按钮16a、16b、16c、16d。

至少一个天线17可以被设置在界面部41上。天线17可以是例如嵌入在例如顶表面47和/或底表面48内的线。

操作钥匙扣14的手32和天线17之间的电容耦合34a取决于手32和天线17之间的距离。为了增加电容耦合34a的可预测性，天线17可以位于低于钥匙扣14的外表面一预定距离。该预定距离可以是例如一毫米。该预定距离可以根据所需的电容耦合34a的值、根据制造公差等进行选择。例如，如图4所示，天线17可以被设置成接近顶表面47，在用于形成外壳15的硬化塑料或其它非导电材料内。

此外，天线17可以位于例如接近输入按钮16或输入按钮16之间的位置处。如图4所示，天线17可以位于第一和第二按钮16a、16b各自的底部边缘55a、55b和第三按钮16c的顶部边缘56之间。作为另一个示例，天线17可以被设置成低于第三输入按钮16c的底部边缘57并且高于第四输入按钮16d的顶部边缘58。在这些示例中的每一个中，在按钮16之一的激活过程中，手32上的拇指将接近天线17的可能性很高。因为按钮16在激活过程中被压下，所以由于例如在不同的取向握住钥匙扣14而导致的拇指和天线17之间的距离的变化可以被最小化。

为了增加接地平面18和操作钥匙扣14的手32之间的电容耦合34b的可预测性，接地平面18可以包括耦合部18a。耦合部18a可以是例如电连接到接地平面的金属板或线，并且可以被设置在外壳15中。接地平面的耦合部18a可以位于低于钥匙扣14的外表面一预定距离，例如一毫米。该预定距离可以根据所需的电容耦合34b的值、根据制造公差等进行选择。如图4所示，天线17可以被设置成接近顶表面47，在用于形成外壳15的硬化塑料或其他非导电材料内。

天线17和接地平面18的耦合部18a可以被设置在钥匙扣14内的其他位置处。例如，如图5b、5c和5d所示，天线可以被设置在钥匙扣14的左侧面43、50上、右侧面44、52上和/或底表面48上。例如，指槽60(图5d)可以在底表面48上形成，并且天线17可以被设置在指槽60中。如上所述，天线17可以被设置成低于底表面48一预定距离，例如，一毫米。

类似地，接地平面18的耦合部18a可以被设置在例如底表面48上，在输入按钮16相对的位置处。

为了增加接地平面18的耦合部18a和操作钥匙扣14的手32之间的电容耦合34b的可预测性，接地平面18的耦合部18a可以位于例如接近输入按钮16的位置处。作为一个示例并且如图4所示，接地平面18的耦合部18a可以位于低于第四输入按钮16d的底部边缘59。这是在钥匙扣14的操作过程中操作钥匙扣14的拇指很可能跨越或触摸的区域(参见，例如，图6)。

如图4和图5a-5d进一步所示，外壳15包括把手部42。把手部42从界面部41与前端46相对的一侧在中心轴线51的方向上延伸并且具有左和右横向侧面50、52。

手32和天线17之间的电容耦合34a以及手32和接地平面18之间的电容耦合34b的各自的值的可预测性可以通过形成钥匙扣14以引导握住钥匙扣14的手32的取向而增加。例如，钥匙扣14的把手部42可以包括一个或多个手指定位器53。手指定位器53可以是例如在把手部42的左和右横向侧面50、52中的每一个中形成的一个或多个凹槽。凹槽可以具有对应于人手指的至少一部分——例如，手指的内侧(手掌侧)——形状的形状。在存在一个以上手指定位器53的情况下，手指定位器53可以被相邻地设置，具有对应于人手32上的手指间距的间距。凹槽可以引导钥匙扣14的操作者握住钥匙扣14使得手32的手指被放置在凹槽53中。以这种方式，手32的拇指可以从把手部42朝向界面部41自然延伸。如上所述，天线17和接地平面18的耦合部18a可以被设置在钥匙扣14上使得当钥匙扣14在定向的取向上被操作时拇指经过它们。

当操作钥匙扣14时，钥匙扣14的外壳15的底表面49的形状也可以被用于引导手32的取向。例如，如图5d所示，底表面48可以包括指槽60。指槽60可以是在底表面48中形成并且成形为接收手指的凹槽。底表面48上的指槽60可以例如与在左和右横向侧面50、52中形成的手指定位器53之一对齐。在左和右横向侧面50、52中形成一个以上手指定位元件53的情况下，背面48中的指槽60可以与最靠近界面部41的手指定位器53对齐。该位置对应于在定向的取向上握住钥匙扣14的食指的位置。在定向的取向上，握住钥匙扣14的操作者的手的其它手指被放置在把手部42上与界面部41相对的指槽60的一侧。

图6说明了被保持在定向的取向的图4和5a-5d的示例钥匙扣14。手指被引导以在把手部42处通过手指定位器53握住钥匙扣14。手的食指被引导到底表面49上的指槽60(图5d)。如图所示，存在多个天线17可以被放置的位置使得在钥匙扣14的操作过程中手32的拇指接近天线17。类似地，接地平面的耦合部18a可以被放置在例如把手部42的顶表面47上，使得拇指接近接地平面的耦合部18a。

图7a和7b示出了第二示例性钥匙扣114。钥匙扣114包括外壳115，外壳115具有顶表面147和底表面148。钥匙扣114进一步包括一个或多个输入16、如以上参照钥匙扣14所描述的一个或多个天线17。钥匙扣114进一步包括收发器20，如图2所示。收发器部分20被连接到接地平面18并且接收来自接地平面18的其电接地连接。另外，如关于钥匙扣14所描述的，接地平面18可以包括耦合部18a，耦合部18a被电连接到接地平面18并且例如被嵌入在外壳115内。

钥匙扣114可以被形成在钥匙的把手部内，并且可以相对小。例如，钥匙扣114的长度可以大体上是5厘米。由于这种相对小的尺寸，在操作过程中钥匙扣114的大部分区域将与握住钥匙扣114的手32直接或接近接触。包括手32与天线17的预测的电耦合34a可以具有以下优点：天线17在钥匙扣114内的放置有更多的选择。

如图7a所示，天线17可以被放置在例如顶表面148上，在一个或多个输入16之间。此外或可替代地，天线17可以被放置在输入16之一内。如上所述，天线17可以被嵌入在外壳中低于顶表面147一预定距离，例如一毫米。

如图7b进一步指示的，为了增加手32和接地平面之间的耦合34b的可预测性，耦合部18a可以被嵌入到低于钥匙扣114的底表面148一预定距离。该预定距离可以是例如一毫米。

图8说明了被手32保持在自然位置的图7a和7b的示例钥匙扣114。拇指延伸到顶表面147的大部分上方，并且手指覆盖底表面148的大部分(见图7b)。因此，在顶表面147上、在底表面148上、以及在放置天线17以及当利用时接地平面的耦合部18a的输入16内，存在多个选项，使得各自的电容耦合34a、34b被形成。

本文所讨论的天线17和接地平面的耦合部18a的放置仅仅是示例。天线17可以被放置在钥匙扣114上的任何位置，在该位置处，在钥匙扣114的操作过程中可以形成与手32的强耦合。类似地，接地平面18的耦合部18a可以被放置在钥匙扣114上的任何位置处，在该位置处，可以形成与手32的强耦合。需要指出的是，关于接地平面18，耦合部可以是没有必要的。接地平面18可以被分布成大体上通过钥匙扣114，使得足够的耦合被形成而不提供接地平面的耦合部18a。

如本文所使用的，术语“大体上”是指由于材料、加工、制造等缺陷而导致的形状、结构、测量值、量、时间等可以偏离准确描述的几何形状、距离、测量值、量、时间等。

本文所使用的术语“示例性”是代表示例的意义，例如，参考“示例性小装置”应该被理解为仅仅是指小装置的示例。

在附图中，相同的附图标记指示相同的元件。进一步地，这些元件中的一些或全部可以改变。因此，应当理解的是，以上说明书旨在是说明性的而不是限制性的。通过阅读以上说明书，提供的示例以外的许多实施例和应用对本领域技术人员来说将是显而易见的。本发明的范围不应该参考以上说明书来确定，而是应该参考所附权利要求连同这样的权利要求所享有的等同物的全部范围来确定。应当预料并且预期的是，未来的发展将发生在本文所讨论的领域，并且所公开的系统和方法将被结合到这样的未来的实施例中。总之，应当理解的是，本发明能够进行修改和变化并且仅由下面的权利要求来限定。