专利名称：用于便携式无线终端设备的集成式天线和传感器元件设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式无线终端设备，尤其涉及一种在便携式终端设备中使用的组合天线和传感器元件。
背景技术：
近年来随着电子通信业的发展，诸如移动式通信终端设备、移动电话、电子管理器、个人数字助手(PDA)等的电子装置已经变成现代生活的必需品。响应于对便携式终端设备或移动通信装置的需求，便携式终端设备的重量已经变得越来越轻，尺寸越来越小，同时装置和终端设备执行的功能或操作的数量已经极大地增加。然而，随着便携式终端设备的尺寸的减小，变得更加难以将多个必需的元件安装 在便携式终端设备的有限空间中。例如，由于便携式终端设备变得越来越纤细，用于安装必需的部件而不会在部件(或元件)之间产生冲突的空间已经变成便携式终端设备的性能的
重要因素。图I显示传统的便携式无线终端设备100的示例性布置。参照图1，便携式无线终端设备100包括用于形成外观并具有如下所述的元件的壳体框架110。便携式无线终端设备100可以包括安装在主电路板120上的至少一个或多个天线130和150以及传感器元件140。传感器元件140可以例如表示感测靠近便携式终端设备的物体(例如，用户的身体)的存在的近程式传感器。传感器元件140典型地包括金属板，该金属板的静电电容基于金属板与被感测物体(或身体)之间的距离而变化。通常，天线130和150的尺寸决定天线的性能。天线的尺寸越大，天线以及便携式终端设备的性能越好。此外，用作传感器元件的金属板的尺寸越大，传感器元件的性能和/或灵敏度越好。然而，在多个元件一起安装在有限空间中的情况下，难以在避免元件之间的干涉的同时确保性能。
发明内容
本发明的一个方面是解决至少上述问题和/或缺点并至少提供如下所述的优点。因此，本发明的一个方面是提供一种用于通过用一个元件代替多个安装元件来确保便携式无线终端设备中的安装空间从而节省制造成本的设备。本发明的另一个方面是提供一种在便携式无线终端设备中用作天线和传感器元件中的至少一个的金属构件和用于通过与金属构件一起操作确保天线性能和传感器性能的设备。本发明的另一个方面是提供一种在便携式无线终端设备中用作天线和用于近程式传感器的元件中的至少一个的金属构件和一种用于在检测到物体(例如，用户的身体)靠近金属构件时通过减小供应给天线的电力来减少吸收率(SAR)的设备。
根据本发明，提供了一种具有用作天线和传感器元件中的至少一个的金属构件的设备。该设备包括金属构件，所述金属构件响应于被感测主体，并用于在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号；和主电路板，所述主电路板包括用于处理由金属构件接收的信号的通信模块和用于响应于被感测主体根据从金属构件获得的信息产生信号的传感器模块。根据本发明的一个实施例，金属构件具有电连接到通信模块的第一节点和电连接到传感器模块的第二节点。进一步的有益的实施例在从属权利要求中限定。
本发明的一些示例性实施例的上述及其它方面、特征和优点将从结合附图的以下详细说明变得更加清楚，其中·
图I显示传统的便携式无线终端设备的元件的示例性布置；图2是便携式无线终端设备的透视图；图3是根据本发明的示例性实施例的便携式无线终端设备的方框图；图4-6以及图7A-12B表示根据本发明的示例性实施例的集成式天线和传感器元件的不同方面；以及图13和图14是根据本发明的示例性实施例的便携式无线终端设备的方框图。
具体实施例方式以下参照
本发明的示例性实施例。在以下说明中，公知功能或结构没有详细说明，因为它们会以不必要的细节使本发明不清楚。此外，根据本发明的功能限定这里使用的术语。因此，术语可以基于用户或操作者的目的和用途而变化。即，必须根据这里的说明理解这里使用的术语。此外，这里所述的考虑到本发明的功能限定的术语可以基于用户和操作者的目的和实践而被不同地实施。因此，应该根据整个说明书的公开来理解术语。在不背离本发明的保护范围的情况下，可以在变化的和众多的实施例中采用本发明的原理和特征。此外，虽然附图表示了本发明的示例性实施例，但是附图不一定按照比例绘制，并且为了更加清楚地图示和说明本发明，可以放大或省略一些特征。在这里所述的术语中，便携式终端设备(或终端设备)表示能够处理发送到任意外部实体或从任意外部实体接收的数据的任意类型的装置。终端设备可以在屏幕上显示图标或菜单，其中存储的数据和各种可执行功能被分配或映射到所述图标或菜单。终端设备可以表示计算机、笔记本、平板PC、移动装置等。本发明涉及一种便携式无线终端设备。更具体地，本发明涉及通过将多个元件集成为一个元件确保安装空间并通过使用单个元件进一步节省制造成本。根据本发明的示例性实施例，金属构件被用作天线和传感器元件中的至少一个，并且一设备和金属构件一起在便携式无线终端设备中操作。图2是根据本发明的示例性实施例的便携式无线终端设备的透视图。该便携式无线终端设备包括兼作天线和传感器元件的金属构件(未示出)。
参照图2，便携式无线终端设备20包括用于输出音频信号的扬声器21和位于扬声器21下方用于输出视频信号的显示器22。此外，便携式无线终端设备20包括可以用作数据输入装置的键区组件23和位于键区组件23的右侧用于输入音频信号的麦克风24。显示器22可以是具有几百万像素的液晶显示器(IXD)。此外，IXD可以具有能够使显示器22作为数据输入单元操作的触摸屏能力。触摸屏可以与键区组件23结合操作，或者代替键区组件23操作。触摸屏技术在本领域是公知的，并且无须在这里详细论述。根据本发明的示例性实施例便携式无线终端设备20可以包括用于在特定通信服务频带(未示出)中发送和接收信号的至少一个或多个天线。此外，便携式无线终端设备20可以包括至少一个或多个传感器(未示出)。传感器可·以是响应于靠近便携式终端设备的物体(即，被感测主体)的存在的传感器。例如，静电电容式近程式传感器或接触式传感器需要如下所述的金属板该金属板的静电电容基于与靠近金属板的物体(即，导体)的距离而变化。此外，电阻式湿度传感器、热传感器等需要其电阻基于温度变化而变化的金属板。特别是，根据本发明的示例性实施例的便携式无线终端设备20包括兼作天线和传感器元件的一个金属构件。即，金属构件可以在至少一个或多个通信服务频带中发送或接收信号，并且可以响应于至少一个或多个被感测主体，其中该响应可以与导体、湿度、热量等中的一个相关联。图3是根据本发明的示例性实施例的便携式无线终端设备的方框图。参照图3，便携式无线终端设备包括控制器310、天线320、近程式传感器模块340、通信模块350、显示单元360、存储单元370、编解码器380、扬声器381、麦克风382以及输入单元390。控制器310提供对终端设备的整体控制。特别是，控制器310包括用于处理以下进一步详细说明的通信模块350-1. . . 350-N以及350-M的发送信号和接收信号的调制解调器。然而，本发明不受限于此，因此通信模块350-1. . . 350-N以及350-M可以被实施为单独处理发送信号和接收信号。通信模块350处理通过第一天线320和第二天线330发送和接收的信号。通信模块350包括至少一个或多个通信模块350-1. . . 350-N，所述通信模块中的每一个都服务其本身的通信服务频带。通信模块350可以包括用于至少一个或多个通信协议(例如，LTE、WiMAX, CDMA、GSM、PCS、DCS、WCDMA, EVDO, HSPA, GPS、BT 和 WiFi)的通信模块。另外，控制器310可以根据通信环境(例如，转换至异机种网络)和由用户构造的环境确定适当的通信模块。特别是，第一天线320可以在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。此外，第一天线320也用作近程式传感器模块340的传感器元件。如图所示，终端设备可以另外包括用于在相应的通信服务频带中发送和接收信号的第二天线330。第二天线330不同于用作传感器元件的第一天线320。根据本发明的示例性实施例，一个天线提供两种功能的集成以允许具有两种用途。因此，能够获得容纳该双用途天线的安装空间的减小。因此，由于单个一体式元件用于两种功能，因此还可以节省制造成本。第一天线(金属构件)320也可以兼作天线和传感器元件。这意味着，第一天线(金属构件)320可以用作天线或传感器元件，或兼作天线和传感器元件。
近程式传感器模块340将与静电电容相对应的接近信号输出给控制器310，其中所述静电电容基于第一天线320与导体(例如，诸如手的物体)之间的距离而变化。此外，近程式传感器模块340可以响应于检测到的传感器单元的变化或当静电电容(即，检测到的传感器单元的变化)达到阈值水平时将接近信号输出给控制器310。根据本发明的示例性实施例，当从近程式传感器模块340接收到接近信号时，控制器310可以通过降低供应给第一天线320或第二天线330的电力减小吸收率(SAR)。例如，当在语音通信期间用户将终端设备放置在其耳朵附近时，控制器310可以通过降低供应给第一天线320或第二天线330的电力来减小SAR。然而，供应给第一天线320或第二天线330的电力的降低减少天线的辐射，但是不会导致辐射性能的恶化。本发明可以包括等效于近程式传感器模块340的各种传感器模块。例如，终端设备可以包括触觉传感器模块、热传感器模块、湿度传感器模块等。然而，重要的是第一天线320还用作用于这种传感器模块的传感器元件。例如，终端设备可以包括热传感器模块，并且第一天线320可以用作用于该热传感器模块的传感器元件。当第一天线320的辐射性能减小时，没有平稳地被辐射的电磁波变成终端设备中温度升高的因素。即，当天线性能恶化 时，终端设备可能变得异常地过度加热，因此可能会错误地操作。热传感器模块可以通过第一天线320感测变化的温度，并且可以将感测结果报告给控制器310。在感测导致终端设备的不可靠操作的温度时，控制器310可以驱动相应的冷却器。由于显示单元360、存储单元370、编解码器380、输入单元390、麦克风381、以及扬声器382是终端设备的公知元件，因此不提供这些装置的详细说明以避免使所主张的发明不清楚。以下，根据本发明的示例性实施例的不同方面参照
兼作天线和传感器元件的金属构件和与金属构件一起操作的设备。图4显示了根据本发明的示例性实施例的兼作天线和传感器元件的金属构件以及包括该金属构件的设备的第一方面。金属构件也可以兼作天线和传感器元件。这意味着，金属构件可以用作天线或传感器元件，或兼作天线和传感器元件。参照图4，设备400包括金属构件430和主电路板420。金属构件430具有静电电容，该静电电容基于靠近的导体的距离而变化，并且金属构件430在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。主电路板420包括通信模块440和近程式传感器模块450以与金属构件430 —起操作(即，交互工作)。通信模块440处理由金属构件430发送和接收的信号。近程式传感器模块450感测金属构件430的变化的静电电容。包括在主电路板420中的控制器(未示出)与通信模块440和近程式传感器模块450通信以控制相应的操作。主电路板420是公知的电路和部件(未示出)设置在其上的电路板。主电路板420是用于构造终端设备的运行环境和保持信息以可靠地驱动终端设备并有助于终端设备的所有装置的数据输入/输出交换的部件。主电路板420包括诸如中央处理单元(CPU)、微处理器、共处理器、存储器、基本输入输出系统(BIOS)、连接电路等的部件。连接这些部件的电路也是公知的，并且无须在这里详细论述。金属构件430可以是当制造主电路板420时被沉积的薄金属膜，或者可以是通过后处理连接到主电路板420的非接地部分的金属板。金属构件430可以在相应的通信服务频带中振荡，并具有当导体接近时使该金属构件的静电电容变化的形状。金属构件430包括被从通信模块440供应电流的供电节点431，因此作为单级式天线。金属构件430的供电节点431经由线441电连接到通信模块440。近程式传感器模块450经由线451电连接到金属构件430。此外，金属构件430优选地位于终端设备的周边附近以确保天线性能和近程式传感器性能。图5显示了根据本发明的示例性实施例的兼作天线和传感器元件的金属构件以及包括该金属构件的设备的另一个方面。金属构件也可以兼作天线和传感器元件。这意味着，金属构件可以用作天线或传 感器元件，或兼作天线和传感器元件。参照图5，设备500包括金属构件530和主电路板520。金属构件530具有静电电容，该静电电容基于与靠近导体的距离而变化，并且金属构件530在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。主电路板520包括第一通信模块540、第二通信模块560以及近程式传感器模块550以与金属构件530 —起操作。金属构件530可以在相应的通信服务频带中振荡，并且具有当导体接近时能够改变该金属构件的静电电容的形状。金属构件530分别经由线541、551和561电连接到第一通信模块540、第二通信模块560和近程式传感器模块550，其中电流通过线541、551和561被供应。金属构件530作为单级式天线操作，因此发送和接收由近程式传感器模块550操纵的通信服务频带的信号和由第一通信模块540和/或第二通信模块560中的一个或两个操纵的通信服务频带的信号。虽然根据本发明的示例性实施例的设备500包括两个通信模块540和560，但是两个或更多个通信模块可以使用金属构件530作为辐射器(天线)。此外，除了近程式传感器模块550之外，根据本发明的示例性实施例的设备500可以包括使用金属构件530作为传感器元件的一个或多个传感器模块。图6显示了根据本发明的示例性实施例的兼作天线和传感器元件的金属构件以及包括该金属构件的设备的另一个方面。金属构件也可以兼作天线和传感器元件。这意味着，金属构件可以用作天线或传感器元件，或兼作天线和传感器元件。参照图6，设备600包括金属构件630和主电路板620。金属构件630具有静电电容，该静电电容基于与靠近导体的距离而变化，并且金属构件630在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。主电路板620包括通信模块640和近程式传感器模块650以与金属构件630 —起操作(即，交互工作)。金属构件630可以在相应的通信服务频带中振荡，并具有当导体接近时可以改变该金属构件的静电电容的形状。金属构件630包括被供应电流的供电节点631，因此作为单级式天线操作。不同于图4的实施例，线641和651从金属构件630的单个供电节点631分支出来，并由此电连接到通信模块640和近程式传感器模块650。图7A和图7B示出了根据本发明的示例性实施例的兼作天线和传感器元件的金属构件和包括该金属构件的设备的另外的方面。金属构件也可以兼作天线和传感器元件。这意味着，金属构件可以用作天线或传感器元件，或兼作天线和传感器元件。参照图7A和7B，该设备通常包括金属构件730和主电路板720。金属构件730具有静电电容，该静电电容基于靠近导体的距离而变化，并且金属构件730在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。主电路板720包括通信模块740和近程式传感器模块750以与金属构件730 —起操作。参照图7A，设备700包括通信模块740和近程式传感器模块750，通信模块740和近程式传感器模块750经由线741和751电连接到金属构件730的不同节点731和732。因此，由通信模块740处理的信号和由近程式传感器模块750处理的信号可以被平行处理。近程式传感器模块750被电连接到金属构件730的节点732优选地被选择为远离节点731的位置，更优选地为尽可能地远离节点731的位置。参照图7B，设备760包括金属构件730的供电节点731，该供电节点731经由分支线741和751电连接到通信模块740和近程式传感器模块750。设备700可以包括用于分支由通信模块740处理的信号和由近程式传感器模块750处理的信号的滤波器777。例如， 通信模块740可以处理在600MHz到大约3GHz的频带内的信号，而近程式传感器模块750可以处理在IMHz到大约13MHz频带内的信号。S卩，金属构件可以响应于通信信号提供在O. 6-3GHZ范围内的振荡信号，同时金属构件还可以响应于被感测物体提供在l-13Mhz频带内的振荡信号(信息)。这些振荡信号(或信息)接着可以被过滤并基于频带被引导到适当的通信模块或传感器模块。接收的通信模块和/或传感器模块接着可以产生对应的信号到控制器部件。特别是，设备700 (图7A)和760 (图7B)包括防止由近程式传感器模块750产生的天线性能恶化的至少一个或多个天线元件。例如，天线元件可以是设置到近程式传感器模块750的节点的浮动电感器780。如图所示，浮动电感器780被设置到连接金属构件730和近程式传感器模块750的线751上。图8A和图SB示出了根据本发明的示例性实施例的兼作天线和传感器元件的金属构件和包括该金属构件的设备的另外的方面。金属构件也可以兼作天线和传感器元件。这意味着，金属构件可以用作天线或传感器元件，或兼作天线和传感器元件。参照图8A和8B，该设备包括金属构件830和主电路板820。金属构件830具有静电电容，该静电电容基于靠近导体的距离而变化，并且金属构件830在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。主电路板820包括通信模块840和近程式传感器模块850以与金属构件830 —起操作。参照图8A,设备800包括可以作为平面反F天线(Planar Inverted FAntenna (PIFA))或反F天线(Inverted F Antenna(IFA))操作的金属构件830,金属构件830具有用于供应电流的供电节点831和用于提供接地节点的接地节点832。设备800的供电节点831经由线841电连接到通信模块840。金属构件830的接地节点832经由线822电连接到主电路板820的接地面或接地表面821。通信模块840和近程式传感器模块850经由线841和851电连接到金属构件830的不同节点831和833。因此，由通信模块840处理的信号和由近程式传感器模块850处理的信号可以被平行处理。
此外，当金属构件830被接地到主电路板820的地线821时，近程式传感器模块850不能正常操作。为了避免这种异常操作，至少一个或多个元件(例如，串联电容器890)设置到接地节点832。如图所示，串联电容器890设置到连接接地节点832和地线821的线822上。由于设置到接地节点832的串联电容器890，近程式传感器模块850可以识别接地节点832打开并因此可以正常操作。参照图8B，设备860包括金属构件830的供电节点831，该供电节点831经由分支线841和851电连接到通信模块840和近程式传感器模块850。设备800可以包括用于分支由通信模块840处理的信号和由近程式传感器模块850处理的信号的滤波器877。如关于图8A所述，当金属构件830被接地到主电路板820的地线821时，近程式传感器模块850不能正常操作。为了避免这一点，至少一个或多个天线元件(例如，串联电容器890)设置到接地节点832。如图所示，串联电容器890设置到连接接地节点832和地 线821的线。由于设置到接地节点832的串联电容器890，近程式传感器模块850可以识别接地节点832打开并因此可以正常操作。图SB所示的其余部件类似于关于图8A所述的部件，因此这里无须详细地重复这些部件的操作的论述。另外，设备800 (图8A)和860 (图8B)包括防止由近程式传感器模块850产生的天线性能恶化的至少一个或多个天线元件。例如，天线元件可以是设置到近程式传感器模块850的节点的浮动电感器880。如图所示，浮动电感器880被设置到连接金属构件830和近程式传感器模块850的线851。图9A和图9B示出了对应于图7A和7B中所示的设备的透视图，其中该设备包括根据本发明的示例性实施例的兼作天线和传感器元件的金属构件和包括该金属构件的设备。参照图9A和9B，该设备包括金属构件930和主电路板920。金属构件930具有静电电容，该静电电容基于接近导体的距离而变化，并且金属构件930在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。主电路板920包括通信模块和近程式传感器模块以与金属构件930 —起操作。特别是，金属构件930连接到或附加到固定到主电路板920的注模件(以下称作托架)970。金属构件930沿着托架970的外周(周边)具有弯曲形状。参照图9A，该设备900包括通信模块(未示出)和近程式传感器模块(未示出)，通信模块和近程式传感器模块分别经由线941和951电连接到金属构件930的不同节点931 和 933。因此，由通信模块处理的信号和由近程式传感器模块处理的信号可以被分支(平行处理)。金属构件930通过接收从通信模块供应的电力来作为单级天线操作。此外，近程式传感器模块感测金属构件930的静电电容的变化并将对应于感测结果的信号输出给控制器。图9A中所示的设备以类似于关于图7A所述的方式操作。参照图9B，设备960包括金属构件930的节点931，节点931分别经由分支线941和951电连接到通信模块(未示出)和近程式传感器模块(未示出)。在这种情况下，设备960可以包括用于分支由通信模块处理的信号和由近程式传感器模块处理的信号的滤波器977。图9B中所示的设备以类似于关于图7B所述的方式操作。特别是，设备900 (图9A)和960 (图9B)包括防止由近程式传感器模块产生的天线性能恶化的至少一个或多个天线元件。例如，天线元件可以是设置到近程式传感器模块的节点的浮动电感器980。如图所示，浮动电感器980被设置到连接金属构件930和近程式传感器模块的线951。图IOA和IOB示出了分别对应于图8A和8B中所示的设备的透视图。参照图IOA和10B，设备包括金属构件1030和主电路板1020。金属构件1030具有静电电容，该静电电容基于与接近导体的距离而变化，并且金属构件1030在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。主电路板1020包括通信模块(未示出)和近程式传感器模块(未示出)以与金属构件1030 —起操作。特别是，金属构件1030连接或附加到固定到主电路板1020的注模件(以下称为托架)1070。金属构件1030沿着托架1070的外周具有弯曲形状。可以认识到，注模件可以由绝缘材料(例如，塑料或橡胶)制成，用于防止干扰天线性能特征。金属构件1030可以作为具有用于供应电流的供电节点1031和用于接地的接地节点1032的PIFA或IFA操作。设备1000的供电节点1031经由线1041电连接到通信模块。金属构件1030的接地节点1032经由线1022电连接到主电路板1020的地线1021。·参照图10A，设备1000包括经由线1041和1051电连接到金属构件1030的不同节点1031和1033的通信模块和近程式传感器模块(该通信模块和近程式传感器模块都没有被示出)。因此，由通信模块1040处理的信号和由近程式传感器模块处理的信号可以被平行处理。图IOA以类似于关于图8A所述的方式操作，并且这里无须再次重复。参照图10B，设备1060包括金属构件1030的供电节点1031，该供电节点1031经由分支线1041和1051电连接到通信模块(未示出)和近程式传感器模块(未示出)。设备1060可以包括用于分支由通信模块1040处理的信号和由近程式传感器模块处理的信号的滤波器1077。图IOB以类似于关于图SB所述的方式操作，并且这里无须再次被重复。总的来说，对于设备1000(图10A)和设备1060(图10B)，可以包括至少一个或多个天线元件以防止由近程式传感器模块(未示出)导致的天线性能下降。例如，天线元件可以是连接到近程式传感器模块的节点的浮动电感器1080。如图所示，浮动电感器1080设置到连接金属构件1030和近程式传感器模块的线1051。此外，当金属构件1030被接地到主电路板1020的地线1021 (图10B)时，近程式传感器模块不能正常操作。为了避免此，至少一个或多个天线元件(例如，串联电容器1090)连接到接地节点1032。如图所示，串联电容器1090设置到连接接地节点1032和地线1021的线。由于设置到接地节点1032的串联电容器1090，近程式传感器模块可以识别接地节点1032打开并因此可以正常操作。图11A、11B、12A和12B示出了根据本发明的示例性实施例的兼作天线和传感器元件的金属构件以及包括该金属构件的设备的另外的方面。金属构件也可以兼作天线和传感器元件。这意味着，金属构件可以用作天线或传感器元件，或兼作天线和传感器元件。图IlA具有类似于图7A的实施例700的结构，图IlB具有类似于图7B的实施例760的结构，图12A具有类似于图8A的实施例800的结构，图12B具有类似于图8B的实施例860的结构。然而，图11A-12B与相应的图7A-8B的不同在于图IlA的实施例1100和图IlB的实施例1160的金属构件1130以及图12A的实施例1200和图12B的实施例1260的金属构件1230分别与图7A-图8B的设备700、760、800和860的金属构件不同。更具体地，图IlA和IlB以及图12A和12B的金属构件1130和1230分别可以通过延伸部1111和1211分别延伸到壳体框架1110和1210，以分别形成便携式终端设备的外观。此外，金属构件1130和1230的延伸部1111和1211分别可以包括属于形成便携式终端设备的外观的壳体框架1110和1210的金属元件。例如，根据本发明的原理，暴露到外部以美化终端设备的外观并形成在壳体框架1110和1210上的金属边缘可以作为天线或传感器元件操作。图13是根据本发明的示例性实施例的便携式无线终端设备的方框图。参照图13，便携式无线终端设备包括控制器1310、天线1320、近程式传感器模块1340、通信模块1350、天线匹配单元1355、显示单元1360、存储单元1370、编解码器1380、扬 声器1381、麦克风1382和输入单元1390。控制器1310提供对便携式终端设备的整体控制。特别是，控制器1310包括用于处理通信模块1350的发送信号和接收信号的调制解调器。然而，本发明不受限于此，因此通信模块1350可以被实施为单独处理发送信号和接收信号。通信模块1350处理具有相应通信服务频带并通过天线1320和天线匹配单元1355发送和/或接收的信号。通信模块1350包括至少一个或多个通信模块1350-1. . . 1350-N,所述至少一个或多个通信模块中的每一个都与一个通信服务频带相关联。控制器1310可以根据通信环境(例如，转换至多机种网络)和由用户构造的环境确定适当的通信模块。天线1320可以在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号。此外，天线1320还用作近程式传感器模块1340的传感器元件。根据本发明的示例性实施例，一个天线用于两种用途。因此，由于双用途天线1320提供减小的空间要求，因此可以获得现有的便携式终端设备的形状因子范围内的安装空间。另外，通过允许一个部件(或元件)执行多种功能，可以节省制造成本。便携式终端设备还可以包括分支单元1378，所述分支单元1378具有用于在通过天线1320发送的信号中分支由通信模块1350处理的信号和由近程式传感器模块1340处理的信号的滤波器，例如，如关于图7B所述的滤波器。近程式传感器模块1340将与静电电容相关的信号输出给控制器1310。电容基于天线1320与导体(例如，手)之间的距离而变化。此外，当静电电容变化或只有当静电电容达到阈值时，近程式传感器模块1340可以将接近信号输出给控制器1310。根据本发明的示例性实施例，当从近程式传感器模块1340接收到接近信号时，控制器1310可以通过降低供应给天线1320的电力来减小吸收率(SAR)。此外，控制器1310根据从近程式传感器模块1340接收到的静电电容的大小或根据是否从近程式传感器模块1340接收到供电信号来控制天线匹配单元1355，用于确保与天线1320相关的性能。例如，如果没有从近程式传感器模块1340接收到接近信号，则控制器1310根据第一方法控制天线匹配单元1355，而如果从近程式传感器模块1340接收到接近信号，则控制器1310根据第二方法控制天线匹配单元1355。第一方法和第二方法可以与以下的预设算法相关。当由近程式传感器模块1340产生接近信号时，这表示导体在天线1320的预定范围内。天线匹配单元1355可以是由诸如电容器、电感器等的天线元件构成的电路。根据控制器1310的预设的控制来调节天线匹配单元1355的电容或电感。具体而言，天线匹配单元1355包括诸如电容器、电感器等天线元件以及在它们之间以串联方式或并联方式选择性地连接的开关。控制器1310从近程式传感器模块1340接收信号，选择和执行预设的算法，从而打开或关闭特定的开关，根据所述信号，改变金属构件的振荡特征。可选地，如图14所示，天线匹配单元1355可以形成在控制器1310的控制下与天线1320 —起振荡(或不振荡)的辅助天线1330。参照图14，天线匹配单元1355包括用于在控制器1310的控制下电连接或断开辅助天线1330的切换单元。当辅助天线1330不与天线1320连接或耦合时，通信模块1350处理仅通过天线1320发送和/或接收的具有相应的通信服务频带的信号。但是，当辅助天线1330与天线1320连接或耦合时，通信模块1350处理通过天线1320和辅助天线1330两者发送和/或接收的具有相应的通信服务频带的信号。根据辅助天线1330是否与天线1320连接或耦合，具有不同的振荡特征。 此外，代替近程式传感器模块1340，本发明可以包括各种传感器模块。例如，终端设备可以包括接触式传感器模块、热传感器模块、湿度传感器模块等。然而，重要的是第一天线1320还用作用于所述传感器模块的传感器元件。另外，控制器1310可以通过使用从传感器模块获得的信息来控制天线匹配单元1355。例如，终端设备传感器模块通过天线1320感测变化的温度，并且可以将感测结果报告给控制器1310。在感测到可能会导致天线1320的性能恶化的温度时，控制器1310可以控制天线匹配单元1355以确保天线性能。关于控制器的操作的上述方法可以在硬件、固件中执行，或者可以作为能够存储在诸如CD R0M、RAM、软盘、硬盘、或磁光盘的记录介质中的软件或计算机代码或通过网络下载的初始存储在远程记录介质或非短暂机器可读介质并将要存储在本地记录介质上的计算机代码被执行，使得这里所述的方法可以在使用通用计算机、或特殊处理器存储在记录介质上的软件中或在可编程或专用硬件(例如ASIC或FPGA)中提供。如在本领域中理解的，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括存储部件，例如RAM、R0M、闪盘等，所述存储部件可以存储或接收在被计算机、处理器或硬件访问和运行时执行这里所述的处理方法的软件或计算机代码。另外，要认识的是当通用计算机访问用于实施这里所示的处理的代码时，代码的运行将通用计算机变成用于执行这里所示的处理的专用计算机。因此，虽然已经相对于变化的静电电容(近程式传感器)说明了本发明，但是要理解的是传感器模块的操作基于与所考虑的传感器模块的类型相关联的适当的测量参数(例如，温度)。由于显示单元1360、存储单元1370、编解码器1380、输入单元1390、麦克风1381和扬声器1382是终端设备的公知元件，因此这里不需要提供这些元件的说明，以便本领域的技术人员认识和理解关于这里所述的用单个多功能元件代替多个元件的发明构思。总之，本发明提供了一种用作天线和传感器元件中的至少一个的金属构件和一种与该金属构件一起操作以在便携式无线终端设备中提供组合天线/传感器元件的设备。因此，本发明还可以使得制造成本减小，使终端设备的尺寸更小，并能够确保天线性能和传感器性能。虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地显示和说明了本发明，但是本领域的技术人员将理解的是，在不背离本发明的如所附权利要求 限定的实质和保护范围的情况下可以在形式和细节上进行各种变化。
权利要求
1.一种具有用作天线和传感器元件中的至少一个的金属构件的设备，所述设备包括 所述金属构件，所述金属构件响应于被感测主体，并用于在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号；和 主电路板，所述主电路板包括 用于处理由所述金属构件接收到的信号的通信模块；和 用于根据从所述金属构件响应于所述被感测主体而获得的信息生成信号的传感器模块。
2.根据权利要求I所述的设备，其中，所述金属构件具有电连接到所述通信模块的第一节点和电连接到所述传感器模块的第二节点。
3.根据权利要求I所述的设备，其中，所述金属构件具有电连接到所述通信模块和所述传感器模块的一个节点。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述主电路板还包括滤波器，所述滤波器用于分支到所述通信模块的信号和到所述传感器模块的信息。
5.根据权利要求I所述的设备，其中，所述主电路板具有用于电连接所述金属构件与所述通信模块的第一线和用于电连接所述金属构件与所述传感器模块的第二线。
6.根据权利要求5所述的设备，还包括形成在所述第二线上的浮动电感器。
7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述金属构件还包括电连接到所述主电路板的地线的第三节点。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述主电路板具有用于电连接所述金属构件的第三节点和所述地线的线，并具有形成在电连接所述第三节点和所述地线的所述线中的串联电容器。
9.根据权利要求I所述的设备，其中，所述主电路板还包括 天线匹配单元，所述天线匹配单元用于在控制器的控制下通过改变电容和电感中的至少一个来调节所述金属构件的振荡特征，其中所述控制器根据从所述传感器模块接收到的信号控制所述天线匹配单元。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述天线匹配单元包括 辅助天线；和 切换单元，所述切换单元在所述控制器的控制下将所述辅助天线电连接到所述控制器。
11.根据权利要求9所述的设备，其中，在由所述传感器模块接收到的信息没有达到阈值并且来自所述传感器模块的信号没有产生的情况下，所述控制器根据第一方法控制所述天线匹配单元，而在由所述传感器模块接收到的信息达到所述阈值并且所述传感器模块产生所述信号的情况下，所述控制器根据第二方法控制所述天线匹配单元，其中所述阈值与由所述传感器模块测量的参数相关联。
12.根据权利要求9所述的设备，其中，在关于被感测主体的信息达到阈值的情况下，所述传感器模块将信号输出给所述控制器，并且在没有从所述传感器模块接收到信号的情况下，所述控制器根据第一方法控制所述天线匹配单元，而在从所述传感器模块接收到信号的情况下，所述控制器根据第二方法控制所述天线匹配单元，其中所述阈值与由所述传感器模块测量的参数相关联。
13.根据权利要求9所述的设备，其中，所述传感器模块包括近程式传感器，并且在所述金属构件的静电电容的变化达到阈值的情况下，所述传感器模块将接近信号输出给所述控制器。
14.根据权利要求I所述的设备，其中，所述传感器模块包括近程式传感器，并且在所述金属构件的静电电容的变化达到阈值的情况下，所述传感器模块将接近信号输出给所述控制器，其中所述控制器响应于接收到的接近信号减小供应给所述金属构件的电流。
15.根据权利要求I所述的设备，其中，所述金属构件连接到所述主电路板的非接地部分和固定到所述主电路板的注模件中的一个。
全文摘要
本发明公开了一种在便携式终端设备中与用作天线和传感器元件中的至少一个的金属构件一起操作的设备。该设备包括金属构件，所述金属构件响应于被感测主体，并用于在至少一个或多个通信服务频带中发送和接收信号；和主电路板，所述主电路板具有用于处理由金属构件发送和接收的信号的通信模块和用于响应于被感测主体的接近获得信息的传感器模块。
文档编号H01Q1/22GK102904014SQ201210254908
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月23日 优先权日2011年7月27日
发明者朴圭福, 李喜俊, 孙哲弘, 金锡虎, 边俊豪, 朴世铉, 郑圣泰 申请人:三星电子株式会社