无线通信设备以及用于无线通信设备的外壳的制作方法
【专利摘要】用于无线通信设备的外壳包括向该外壳提供结构强度的金属盖。在金属盖中形成与天线相邻的孔隙，以限制对经由天线的传送的干扰。外壳的相对侧由允许具有有限干扰的来自天线的传送、由此提供全向传送的材料制成。
【专利说明】无线通信设备以及用于无线通信设备的外壳
[0001]背景
[0002]在用于无线通信设备的外壳的设计中有许多考虑。由于无线设备通常由用户携带，因此期望例如这些设备是轻量的。然而，由于无线设备还可能容易掉，因此外罩或外壳足够结实以限制对内部组件的损坏也是重要的。此外，在任何无线通信设备或系统中，天线性能对功能和用户体验两者而言是重要的，并且选择外壳以限制对至天线的通信的干扰是重要的。
[0003]为了使天线性能最大化，典型的无线设备由此通常用塑料外壳构成，这些塑料外壳允许来自天线的大部分未受妨碍的传送。塑料外壳还提供了另一期望特性:轻量罩。
[0004]然而，出于许多原因，金属外壳也可以是有用的。例如，金属外壳可用于创建诸如“无线卡”之类的薄无线设备，并且还可提供附加利益，包括电磁屏蔽和增加的强度。因此，尽管天线引起了干扰，但用于无线设备的金属外壳可以是合乎需要的。
[0005]一种用于允许天线传送、同时仍然使用金属盖的方法提供了在金属中与天线相邻的孔隙。尽管孔隙在允许传送方面是有帮助的，然而孔隙允许灰尘和污染物在无线设备内部，并且因此可增加维护成本且降低电子设备的寿命期限。本发明解决了这些以及其他问题。
[0006]概述
[0007]在一方面，本发明包括用于无线通信设备的外壳，该外壳包括:塑料基座构件；耦合到基座构件的金属盖；以及孔隙，该孔隙设置在金属盖中，并且在金属盖中位于被选择以定位孔隙、在外壳中容纳天线的位置。标签置于孔隙上方，该标签包括选择以限制对天线的传送的干扰的材料。
[0008]在本发明的另一方面，标签包括塑料材料，并且可以是聚碳酸酯材料。标签可具有约.25mm的厚度量度。标签还可包括选择以满足UL94VTM-2消防标准的材料。
[0009]在本发明的又一方面，金属盖包括不锈钢材料，并且可具有约.19mm的厚度。孔隙可被调整尺寸和量度以使长度量度约为宽度量度的三倍。宽度可以是天线的波长的1/12，并且长度可以是天线的波长的1/4。
[0010]在本发明的另一方面，提供了 一种无线通信设备。无线通信设备包括通信电路、以及用于容纳通信电路的外壳，该通信电路包括用于将无线通信传送到外部设备的天线。外壳包括金属盖、耦合到金属盖的塑料基底构件、以及位于金属盖中与天线相邻的孔隙。标签置于孔隙上方，并且包括选择以限制电磁干扰天线的材料。
[0011]在本发明的另一方面，无线通信设备包括用于使无线通信设备连接到通用串行总线的插座(receptacle)。无线通信设备可从主机设备上的通用串行总线供电。
[0012]微芯片设备上的天线可包括微芯片天线，并且可被选择以在ISM频带中操作。无线通信设备还可包括用于与WLAN和蓝牙协议中的至少一个通信的电路。
[0013]根据以下描述，本发明的这些以及其他方面将变得显而易见。在该描述中，参考形成其一部分且示出本发明的优选实施例的附图。这种实施例不一定表示本发明的总范围，并且因此参考本文中的用于解释本发明的范围的权利要求书。[0014]附图简述
[0015]图1是根据本发明构造的顶盖露出的无线通信设备的立体图；
[0016]图2是根据本发明构造的无线通信设备的分解图；
[0017]图3是图2的无线通信设备的盖的俯视图；
[0018]图4是可在图2的构造中使用的印刷电路卡的俯视图；
[0019]图5是可在图2中使用的电路卡的一个实施例的框图。
[0020]具体描述
[0021]现在参考附图并且更具体地参考图1和2，通信适配器设备10包括外壳12，该外壳12包括顶盖16和下部基底构件18。通信板24设置在外壳12的顶部16和底部18之间，并且标签14置于顶盖16上。用于连接到外部设备的插座(rec印tacle)22可设置在通信适配器设备10的一端。在本文中，插座22被示为通用串行总线(USB)型连接器。还可使用各种其他类型的连接器。盖16可包括金属材料，该金属材料优选为不锈钢，而底部11包括允许具有有限干扰的来自天线的传送的材料，诸如塑料。孔隙40可设置在盖16中，以限制干扰并改进来自天线的传送，如以下更全面描述的。
[0022]现在参考图5，示出可与外壳12—起使用的通信板的一个实施例的框图。这里，插座22连接到通信板24，并且可连接到例如外部USB主机设备38上的通用串行总线(USB)端口。通信板24包括诸如微处理器、微控制器、或者其他设备之类的处理器27，该处理器27被编程为处理在USB端口上的外部设备38和用于与外围设备通信的一个或多个有线或无线通信设备之间接收到的通信。
[0023]如在本文中所示的，通信板10上的无线通信设备可包括WLAN通信设备30、蓝牙设备32、或者操作以提供包括Zigbee、3G、4G、IEEE802.11等其他无线协议的其他无线通信设备。处理器27还可经由局域网或广域网连接器通过通信设备一诸如以太网通信设备34—连通到网络，该通信设备34可连接到RJ45连接器23，如在本文中所示的。除了处理器27以外，存储器组件25包括例如闪存26、RAM存储器28，该RAM存储器28可以是例如同步动态随机存取存储器(SDRAM)。虽然在本文中示出了特定类型的存储器，但是适于本申请的各种类型的存储器组件对本领域技术人员而言将是显而易见的，这些存储器包括只读存储器(ROM)、电子可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除电子可编程只读存储器(EEPROM)等。虽然大量不同的处理器可用于本申请，但是微控制器优选为具有集成外围控制器的ARM微控制器，这些集成外围控制器包括例如同步动态随机存取存储器(SDRAM)控制器、闪存控制器、以及静态随机存取存储器(SRAM)控制器。处理器还可包括串行接口，这些串行接口包括通用串行总线(USB)、安全数字输入输出(SDIO)、通用异步收发机(UART)、串行数字接口(SDI)、以及内部集成电路(I2C)。
[0024]仍然参考图5，到插座22的USB连接通过DC到DC转换器36提供用于操作通信板24的功率，并且处理器27在经由通信设备30、32、34连通到连接的外部设备38的外部设备之间双向传送信息。如在本文中所示的，从外围设备39到通信板24的连通可来自例如联网PC、平板PC、或者移动电话，但是可使用能够与通信板24通信的任何设备。虽然在本文所示的实施例中无线通信板24可连接到各种设备，但是连接的主机设备38是打印机。然而，可连接计算机、蜂窝电话、个人数字助理、以及其他电子设备。
[0025]仍然参考图5，主存储器28可存储用于执行操作系统的指令、以及用于通信模块应用的可执行软件。存储器28还可存储临时进程和变量、在经由例如动态RAM总线与处理器27接口的操作期间从蓝牙32、WLAN30、以及LAN34提取的原始打印作业数据。
[0026]仍然参考图5，闪存存储器提供永久存储，以存储板支持包(board supportpackage)、引导加载器、操作系统内核、固件驱动器、以及用于通信模块的应用软件。例如，处理器27可从闪存存储器26启动。闪存存储器26还可包括在存在归因于例如引导加载器损坏的启动故障时可被检索以安全地重新启动该系统的备份引导图像。闪存可与静态RAM接口上的处理器27连接。
[0027]仍然再次参考图5，LAN控制器34可以是包括集成物理和媒体访问控制(MAC)层两者的非外围组件互连(PCI)LAN控制器。它与MCU的静态RAM接口连接。当以此方式配置时，LAN控制器34可支持10/100MbpS的传输速率并支持多功率模式。
[0028]仍然参考图5，WLAN模块30可以是高度集成的系统级封装(SIP)单元，该SIP单元包括无线MAC基带控制器(因特网内容选择(PICS)兼容的1.E.E.E.802.llb/g/n平台)、RF功率放大器、时钟振荡器、DC-DC转换器、以及RF收发器。它还可支持IEEE802.lid、e、h、1、k、r、s PICS。它还可支持蓝牙共存。它可与具有处理器27的SDIO外围接口控制器连接。蓝牙模块32还可以是高度集成的独立单元，该独立单元由蓝牙基带控制器、收发器、以及时钟振荡器组成。蓝牙模块32可经由通用异步收发机(UART)接口与处理器27通信，并且可支持蓝牙版本2.1+EDR标准。如在本文中所示的，任选地，蓝牙模块可与WLAN模块30集成为单一封装。在此情况下，来自MCU的UART接口在两个不同的蓝牙模块之间共享。
[0029]再次参考图1和2，无线通信设备10的顶盖16包括可与天线20相邻放置的孔隙40，并且可相对于天线20定向为I比3(one to three)的长宽比。为了使来自盖16的干扰最小化，孔隙40的长度可被选择为波长的倍数。在本发明的一个实施例中，例如，与1/12λ乘1/4 λ的孔隙尺寸相对应的IOmm乘30mm的孔隙被示为在限制干扰天线20方面是有用的。长度尺寸在约1/4λ和1/2λ之间的范围内的孔隙已经被示为提供了最佳性能特性。
[0030]天线20优选为微带或多层芯片天线，但是其他类型的天线是可能的。在本发明的一个实施例中，AT8010-E2R9HAA天线被示为有利的。该设备可从台湾新竹县303新竹工业区自强路(Tzuchieng Road)環德电子工业(Advanced Ceramic X Corp.)获得。该天线可以是在工业科学医疗(ISM)频带中操作的24GHz的天线，并且可与WLAN、蓝牙、以及包括这些上述设备的其他类型的通信设备一起使用。
[0031]再次参考图1，盖16包括金属材料，该金属材料优选为不锈钢，而底部11包括允许具有有限干扰的来自天线的传送的材料，诸如塑料。金属盖16和塑料底部18包括允许盖16和底部18啮合在一起的对应配合表面。底部18还可包括用于将无线通信板24安装到外壳12中的孔或柱、以及用于容纳用来连接至外部驱动的连接器的一个或多个凹口或孔隙，如以下所讨论的。金属盖16可由不锈钢材料构成，并且不锈钢SUS303已经在本申请中有利地使用。不锈钢可具有约.19_的厚度，该厚度已经被示为在降低电磁干扰来自天线的传送方面是有帮助的，但是还可使用各种其他厚度。盖16可被定位在天线20至上以距离处，该距离被选择成提供与印刷电路板相隔足够空隙(clearance)。在一种应用中，介于5-6mm以上的距离已经被示为有利的，但是再次地该距离可改变。为了进一步限制盖16和无线通信板24之间的干扰，绝缘体可置于盖16和通信板24之间。
[0032]仍然参考图1，为了满足用于信息技术装备消防、灰尘和喷雾试验的所需安全标准，设置在孔隙40上方和盖16上的标签14优选地包括塑料材料，诸如聚碳酸酯。标签14的厚度可被选择以在孔隙上方提供足够硬的表面，以使用户难以检测该标签。标签14可与金属片构成的盖16 —样厚，并且在一个实施例中，有利地使用厚度为.25mm的标签14。标签优选由可在上方打印以提供诸如FCC(联邦通信委员会)、CE (欧洲共同体)、RoHS (有害物质限制指令)之类的法规信息、或者功率分级数据的材料构成。为了满足消防安全标准，材料可被选择以通过用于消防分级的UL94VTM-2或1EC60950标准。为了确保标签14可准确地置于孔隙40上方，盖16可包括大小和尺寸被调节以容纳标签60的凹口 41。虽然标签14在本文中被示为延伸跨越盖16的显著部分，但是标签14可制成缩减的尺寸并被放置成覆盖孔隙40。
[0033]当电路板24包封在外壳12中时，外壳12离天线20最近的部分是底部18，该底部18有塑料制成。如以上所描述的，相对侧(顶盖16)是金属，但是孔隙40改进了通信设备10传送数据的能力，从而提供全向增益且允许无线通信设备10在多个定向上使用。在没有金属盖的情况下，天线20已经被示为具有约34.5%的增益。如果金属盖是固体金属，则增益约为17.8%。如在本文中所描述的，使用具有孔隙40的盖16，在使用在包封孔隙40的位置中的标签14来操作时已经示出约27.5%的增益。因此，在本文中所描述的系统允许来自通信板24的经改进的通信传送，同时允许无线通信设备10与整体塑料构造相比具有经改进的强度特性，并且同时仍然满足IT装备的消防标准分级安全标准。具有标签14的外壳12还满足灰尘和喷雾试验标准，并且有助于最小化或防止可由触摸印刷电路板24上的内部组件弓I起的电磁干扰的影响。
[0034]在使用通信设备10的一个示例中，通信设备10经由打印机上的USB端口连接到USB主机38。外部或外围设备39可经由无线通信设备30和32、或者经由有线连接到34传递数据，包括打印工作。从无线外围设备传送的通信由天线20接收，并且被传送到主机设备38以供打印。虽然打印机是一个应用，但是在本文中所描述的原理还可应用于各种其他计算机环境。
[0035]应当理解上述的方法和装置只是示例性的且不限制本发明的范围，并且本领域技术人员可作出各种修改，这些修改将落入本发明的范围内。例如，以上所讨论的无线通信板、以及对应连接器和通信设备是示例性的。可使用各种类型的通信设备、连接器、协议、以及存储器设备。同样，尽管盖和基座构件在上文中被描述为顶部和底部，但是该配置可反转。虽然孔隙被显示和描述为矩形，但是可使用各种形状。各种其他修改对本领域技术人员而言将是显而易见的。为了使公众获悉本发明的范围，撰写所附权利要求。
【权利要求】
1.一种用于无线通信设备的外壳，所述外壳包括: 塑料基座构件； 耦合到所述基座构件的金属盖； 孔隙，所述孔隙设置在所述金属盖中，并且在所述金属盖中位于被选择以定位所述孔隙、在所述外壳中容纳天线的位置；以及 置于所述孔隙上方的标签，所述标签包括选择以限制对所述天线的传送的干扰的材料。
2.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述标签包括塑料。
3.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述孔隙在宽度上约为所述天线的波长的1/12，并且在长度上约为所述天线的波长的1/4。
4.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述标签包括聚碳酸酯材料。
5.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述金属盖具有约.19mm的厚度。
6.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述金属盖由不锈钢构成。
7.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述标签包括被选择成满足UL94VTM-2消防标准的材料。
8.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述标签具有约.25mm的厚度量度。
9.如权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述孔隙的大小和尺寸被调整成使长度尺寸约为宽度尺寸的三倍。`
10.一种无线通信设备，包括: 通信电路，所述通信电路包括用于将无线通信传送到外部设备的天线； 用于容纳所述通信电路的外壳，所述外壳包括: 金属盖； 耦合到所述金属盖的塑料基座构件； 位于所述金属盖中与所述天线相邻的孔隙；以及 置于所述孔隙上方的标签，所述标签包括被选择成限制对所述天线的电磁干扰的材料。
11.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，还包括用于使所述无线通信设备连接到通用串行总线的插座。
12.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述通信电路从主机设备上的所述通用串行总线供电。
13.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述天线包括微芯片天线。
14.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述天线被选择以在ISM频带中操作。
15.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述通信电路包括用于与WLAN和蓝牙协议中的至少一个通信的电路。
16.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述金属盖包括钢材。
17.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述金属盖包括厚度约为.19_的材料。
18.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述标签包括聚碳酸酯材料。
19.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述标签具有基本上.25mm的厚度。
20.如权利要求10所述的无线通信设备，其特征在于，所述孔隙基本上是矩形，并且长度的尺寸被调整成 基本上是宽度的三倍。
【文档编号】H01Q1/22GK103891426SQ201280045257
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2011年7月29日
【发明者】S·Y·楚, S·森达拉姆 申请人:勃来迪环球股份有限公司