具有扬声器和天线隔离的电子设备的制作方法
背景技术
本发明涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线通信电路的电子设备。
电子设备常具备无线通信能力。为了满足消费者对小外形无线设备的需求，可能期望在紧凑的电子设备外罩中设置天线。这可能使得难以实现期望的天线性能目标。例如，在将天线彼此接近安装时，在天线之间实现令人满意的隔离可能是具有挑战性的。
技术实现要素：
电子设备可具有安装在外壳中的扬声器。外壳可具有圆柱形形状或其他形状，其特征在于纵轴和纵轴穿过的顶面。印刷电路可平行于顶面。输入输出电路诸如触摸传感器和其他部件可安装在顶面上，与印刷电路重叠。
第一天线和第二天线可形成在设备相对侧上的印刷电路上。屏蔽结构诸如金属屏蔽罐可安装到印刷电路上并且可与第一天线和第二天线重叠。屏蔽结构可形成用于第一天线和第二天线的天线腔体，并且可有助于将第一天线和第二天线与输入输出电路隔离。
具有圆形轮廓的扬声器可安装在外壳中，面向沿纵轴。可以使在扬声器中的移动构件上的金属层图案化以形成隙缝天线隔离元件或其他天线隔离元件。天线隔离元件可被配置为在与第一天线和第二天线相关联的操作频率下表现出谐振，并且因此可增强第一天线和第二天线之间的隔离。
射频收发器电路可耦接到天线，并且可用于无线地接收流媒体和其他信息。外壳中的控制电路可用于控制设备的操作。在操作期间，控制电路可通过射频收发器电路和天线接收媒体并且可使用扬声器播放媒体。
附图说明
图1为根据实施方案的例示性电子设备的示意图。
图2为根据实施方案的例示性电子设备的透视图。
图3为根据实施方案的例示性电子设备的横截面侧视图。
图4为根据实施方案的具有金属迹线的例示性圆形印刷电路的平面图，所述金属迹线被配置为形成一对双带无线局域网天线。
图5为根据实施方案的具有开口的移动扬声器结构上的例示性金属层的平面图，所述开口被配置为形成隙缝天线隔离元件。
具体实施方式
电子设备，诸如图1的电子设备10可具备无线电路。无线电路可包括天线，诸如无线局域网天线或其他天线。电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、连接无线互联网的语音控制的扬声器、实现这些设备中的两个或更多个的功能的设备、或其他电子设备。
如图1所示，设备10可包括存储和处理电路，诸如控制电路28。电路28可包括存储器，诸如硬盘驱动器存储器、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等等。电路28中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路等。
电路28可用于在设备10上运行软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网协议语音(voip)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、提醒列表应用程序、日历应用程序、购物应用程序、家庭自动化应用程序、用于设置警报和定时器的应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部设备的交互，电路28可用于实现通信协议。可使用电路28来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网络协议(例如，ieee802.11协议—有时被称为
输入输出电路44可包括输入输出设备32。输入-输出设备32可用于允许将数据提供到设备10并允许将数据从设备10提供到外部设备。输入输出设备32可包括用户接口设备、数据端口设备、和其他输入输出部件。例如，输入输出设备32可包括触摸传感器。触摸传感器为光学触摸传感器、电容式触摸传感器和/或其他触摸传感器。例如，输入输出设备32可包括二维电容触摸传感器。二维触摸传感器可与发光部件重叠，诸如形成状态指示灯的发光二极管、具有像素阵列(例如，液晶显示器像素、有机发光二极管像素、形成发光二极管像素的晶体半导体管芯和/或其他像素)的显示器、不透明层中背光图案化的开口(例如，以形成徽标、文本、图形等)、和/或其他发光部件。输入输出设备32还可包括发光部件，诸如没有触摸传感器能力的显示器、按钮(机械、电容式、光学等)、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示灯、光源，诸如用于照射微调特征的发光二极管(可以充当或不充当为用户提供动态可调节输出的部件)、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、运动传感器(加速度计)、电容传感器、接近传感器、磁传感器、力传感器(例如，耦接到显示器以检测施加到显示器的压力的力传感器)等等。
输入输出电路44可包括无线电路34以支持无线通信。无线电路34可包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源射频(rf)部件、一个或多个天线(诸如天线40)、传输线(诸如传输线92)和用于处理rf无线信号的其他电路形成的rf收发器电路90。也可使用光(例如，使用红外通信)来发送无线信号。
射频收发器电路90可包括处理用于
无线电路34可包括一个或多个天线，诸如天线40。可使用任何合适的天线类型来形成天线，诸如天线40。例如，设备10中的天线可包括具有谐振元件的天线，该天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒f形天线结构、隙缝天线结构、平面倒f形天线结构、螺旋形天线结构、单极子天线、偶极子、这些设计的混合等形成。天线40中可包括寄生元件以调节天线性能。在一些配置中，设备10可具有在相应天线40之间的隔离元件以帮助避免天线与天线的串扰。可针对不同的频带和频带组合来使用不同类型的天线。例如，在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。在一些配置中，不同的天线可用于处理收发器电路90的不同频带。每个天线40可覆盖一个或多个频带。例如，天线40可以是双频带无线局域网天线。
如图1所示，射频收发器电路90可使用传输线92耦接到天线40的天线馈电部102。天线馈电部102可包括正天线馈电端子(诸如正天线馈电端子98)并可具有地天线馈电端子(诸如地天线馈电端子100)。传输线92可由印刷电路上的金属迹线或其他导电结构形成，并且可具有正传输线信号路径，诸如耦接到端子98的路径94和地传输线信号路径，诸如耦接到端子100的路径96。传输线路径诸如路径92可用于在设备10内路由天线信号。设备10中的传输线可包括同轴电缆路径、微带传输线、带状线传输线、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、由这些类型的传输线组合形成的传输线等。可将滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路及其它电路插入到诸如传输线92的传输线中和/或诸如可被结合到天线40中的这些电路的电路中(例如，支持天线调谐，支持期望频带的操作等)。在操作期间，控制电路28可使用收发器电路90和一个或多个天线40以无线方式发射和接收数据。控制电路28可例如使用收发器电路90和一个或多个天线40以无线方式接收流媒体，并且可通过设备10中的扬声器播放媒体。
图2中示出了诸如图1的设备10的例示性电子设备的透视图。如图2所示，设备10可具有外壳诸如外壳12。有时可被称为壳体(enclosureorcase)的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、织物、其他合适的材料或这些材料的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可使用一体式构造形成，在该一体式构造中，外壳12中的一些或全部外壳被加工或模制成单一结构，或者外壳可使用多个结构(例如，被覆盖于具有织物的一些部分和具有其他外壳结构的其他部分和/或输入输出部件上的内部框架结构)形成。
如图2的示例中所示，设备10可具有带有圆柱形形状的外壳，并且可具有圆形上面14。圆柱形外壳可具有垂直延伸穿过圆形上面14的纵轴(z轴)。扬声器和/或其他部件可安装在设备10的内部(例如，使得扬声器在外壳12的内部向上或通过其他方式对准，使得扬声器面向沿着圆柱形外壳的纵轴)。声音可穿过外壳12中的开口，穿过覆盖外壳12的一些或全部侧壁的织物和/或穿过其他合适的声音端口。二维触摸传感器和/或其他输入电路可安装在面14上，并且一个或多个基于光的输出部件可被二维触摸传感器(例如，具有像素阵列的显示器、发光二极管和/或其他基于光的输出部件)重叠。在设备10中的面14和/或其他地方的麦克风可用于获得语音输入(例如，用于控制设备10的用户语音命令、用于语音呼叫的语音等)。如果需要，设备10和外壳12可具有其他合适的形状(例如，矩形箱体形状、穹顶形状、棱锥形状、球形形状、其他形状和/或这些形状的组合)。图2的构造为例示性的。
图3为沿线50截取并沿方向52观察到的图2的设备10的横截面侧视图。如图3所示，设备10可具有在设备10的面14上的一个或多个输入输出设备，诸如输入输出电路54。输入输出设备54可包括在一个或多个基板诸如基板60上的部件56。基板60可以是例如刚性或柔性印刷电路。部件56可用于收集来自用户的触摸输入和/或其他输入(例如，触摸在面14上的设备10的上表面的用户手指)，和/或可用于向用户提供输出(例如，基于光的输出)。例如，部件56可包括一个或多个发光二极管、受照的按钮标签、形成显示器的像素阵列、受照的微调结构和/或用于为用户提供视觉输出(状态指示灯、闪光灯、包括诸如文本、图形、视频的内容的图像)和/或其他视觉输出的其他发光输出设备。设备10还可具有用于收集用户输入的传感器、按钮、麦克风和其他部件(参见例如输入输出设备32)，并且可具有触觉设备、音频部件和用于向用户提供输出的其他设备。
如图3所示，设备10可包括一个或多个音频扬声器，例如扬声器76。设备10中可以有任何合适数量的扬声器，诸如扬声器76(例如，至少一个，至少两个，至少三个，至少四个，至少十个，少于50个，少于20个等)。设备10中的扬声器可包括高频扬声器、中频驱动器、低频扬声器、全频扬声器等。
扬声器76可包括可移动的扬声器结构，诸如振动膜74(例如，可移动的扬声器构件，诸如纸盆、防尘罩和/或在被驱动时移动空气的其他移动扬声器结构，由此生成声音)。振动膜74可通过柔性构件，诸如环绕件84耦接到扬声器支撑结构82，使得振动膜74在操作期间自由移动。磁体诸如磁体80和电磁体诸如电磁体78可协作以移动振动膜74。例如，在使用扬声器76期间，可利用音频信号驱动电磁体78，以使得电磁体78相对于磁体80沿方向86移动，从而移动振动膜74，使得扬声器76产生音频输出。
电源部件和/或其他部件84可围绕磁体80和/或可安装在外壳12的内部的其他地方。如果需要，诸如图3的扬声器76的扬声器可具有其他构造(例如，具有其他形状的纸盆、不同的驱动布置、其他形状的磁体等)。图3的构造仅为例示性的。
设备10可包括一个或多个天线(参见例如图1的天线40)，诸如用于支持无线局域网
天线40a和40b可以是能够在2.4ghz和5ghz下发射和接收信号的双频带天线，或者可被配置为在其他频率下操作。天线40a和40b可由在诸如印刷电路70的基板上的金属迹线72形成。迹线72可形成在印刷电路70的上表面和/或下表面上，和/或可嵌入印刷电路70内。电气部件68(例如集成电路等)可(例如，使用焊料)安装在印刷电路70的上表面和/或下表面上。
屏蔽结构可用于防止天线40a和40b与设备54的电路之间的干扰。例如，金属屏蔽罐66可被焊接到印刷电路70中的地迹线，并且可与天线40a和40b重叠。如图3所示，罐66中的一个可与天线40a重叠，并且可产生用于天线40a的天线腔体，并且罐66中的另一个可与天线40b重叠，并且可为天线40b形成天线腔体。接地结构诸如导电衬垫62(例如，覆盖有导电织物的导电泡沫等)可用于将屏蔽罐66接地到印刷电路60中的金属迹线，从而阻断天线40a和40b与印刷电路60上的电路之间的干扰。
接地结构62的存在也可产生垂直屏蔽壁，该垂直屏蔽壁防止天线信号在印刷电路60和印刷电路70之间的区域88中横向传播(图3的xy平面中的信号传播)。
气隙89存在于印刷电路70和振动膜74之间。这会引起天线信号的潜在干扰路径。具体地讲，有可能由天线40a发射的天线信号将穿过间隙89并且由天线40b接收，反之亦然。诸如这样的干扰会降低无线性能。
气隙89存在以形成声音通道，并且允许振动膜74沿方向86移动并且产生可离开外壳12的声音(例如，通过开口和/或覆盖外壳12侧壁的织物和/或其他声音通道)。在印刷电路70的下表面上包括衬垫诸如衬垫62往往会阻挡来自振动膜的声音，因此这种类型的衬垫放置不能用于增强天线隔离。
为了令人满意地彼此隔离天线40a和40b，天线隔离元件可被结合到设备10中在气隙89附近。具体地讲，可将寄生天线谐振元件放置在天线40a和40b之间的气隙89中(例如，处于在外壳12左侧的天线40a和在外壳12相对右侧的天线40b之间横向插入的位置)。
寄生元件可在与天线40a和40b相关联的天线频率处谐振。例如，可调谐寄生元件以在2.4ghz天线与天线耦接问题比5ghz天线与天线耦接问题更显著的构造中在2.4ghz谐振。寄生元件充当天线隔离元件，该天线隔离元件扰动间隙89中的电场，并且有助于阻挡通过间隙89在天线40a和40b之间穿过的信号。具体地讲，寄生元件有助于阻挡来自在间隙89中的天线40a的信号，从而防止这些信号到达天线40b，并且有助于阻挡来自在间隙89中的天线40b的信号，从而防止这些信号到达天线40a。
图4为沿印刷电路70的维度z的视图，其示出了天线40a如何可具有天线谐振元件，诸如天线谐振元件40ae，并且示出天线40b如何可具有天线谐振元件，诸如天线谐振元件40be。天线40a的天线馈电部102a可包括耦接到元件40ae的馈电支路的正天线馈电端子98a，并且可包括耦接到天线接地部104的地天线馈电端子100a。天线40a可以是双频带倒f形天线，其具有用于在5ghz下增强谐振的较短臂和用于在2.4ghz下增强谐振的较长臂。返回路径40asc可耦接在谐振元件40ae和接地部104之间。天线40b的天线馈电部102b可包括耦接到元件40be的馈电支路的正天线馈电端子98b，并且可包括耦接到天线接地部104的地天线馈电端子100b。天线40b可以是双频带倒f形天线，其具有用于在5ghz下增强谐振的较短臂和用于在2.4ghz下增强谐振的较长臂。返回路径40bsc可耦接在谐振元件40be和接地部104之间。
天线40a和40b彼此背向并通过外壳12的壁面向外，从而增强这些天线之间的隔离，使得这些天线可用于多输入多输出布置中。传输线可耦接在馈电部102a和102b与射频收发器电路90之间，如结合图1的传输线92所述。形成天线40a和40b的金属迹线和传输线可形成在印刷电路70的一个或多个表面上和/或可嵌入印刷电路70中。
图5为沿着振动膜74的维度z的视图，示出了如果需要，天线隔离元件108可如何由寄生隙缝谐振元件(隙缝天线隔离元件)形成。如图5所示，金属层106(例如，在聚合物载体的一个或多个层上形成的金属迹线、冲压金属箔层等)可以是覆盖振动膜74(例如，金属层106可与振动膜74的至少50％，至少80％，小于99.99％，或其他合适的量重叠)。隔离元件108可由层106中的开口形成。
金属层106可通过如下方式形成：冲压具有期望图案的金属箔以形成用于元件108的隙缝形开口，以及(例如，使用粘合剂)将图案化箔层压到纸盆或与振动膜74相关联的其他支撑结构。如果需要，可以使用其他制造技术。例如，元件108可通过使用选择性导电迹线印刷(移印、喷墨印刷、丝网印刷等)将金属迹线图案化，通过对毯式金属膜进行激光处理，通过光刻工艺等来形成。
元件108可以是长度等于2.4ghz(或其它感兴趣频率)的波长一半的隙缝，使得元件108在2.4ghz下表现出谐振响应。这允许元件108在2.4ghz下扰动间隙89中的电场，从而有助于增强天线40a和40b之间的射频隔离(射频天线隔离)，尤其是在2.4ghz处。在振动膜74的直径不足以形成直的半波长闭合隙缝的构造中，元件108可具有l形状或(如图5所示)可具有c形状。如果需要，天线隔离元件诸如元件108可由l形金属元件、直的金属条或其他合适的天线谐振元件形状形成。隔离元件可被配置为在任何合适的频率或频率范围内谐振(例如2.4ghz、5ghz等)。如果需要，可在扬声器76中的可移动的扬声器结构上形成其他类型的多个隙缝或多个隔离元件。也可使用隔离元件形成在外壳12内部的非移动扬声器结构或其他支撑结构上的构造。图5的基于隙缝的天线谐振元件构造仅为例示性的。
根据实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括外壳、外壳内部的第一天线和第二天线、在外壳中的并且具有移动构件的扬声器，和位于所述移动构件上的天线隔离元件，所述天线隔离元件被配置为增强所述第一天线和所述第二天线之间的射频隔离。
根据另一个实施方案，所述天线隔离元件由寄生天线谐振元件形成。
根据另一个实施方案，所述寄生天线谐振元件包括金属层中的隙缝。
根据另一个实施方案，所述金属层形成在所述移动构件上。
根据另一个实施方案，金属层包括层压到所述移动构件上的金属箔。
根据另一个实施方案，所述第一天线和所述第二天线分别包括第一双频带无线局域网天线和第二双频带无线局域网天线。
根据另一个实施方案，所述第一天线和所述第二天线包括在2.4ghz和5ghz下操作的双频带天线。
根据另一个实施方案，所述第一天线和所述第二天线由印刷电路上的金属迹线形成，并且所述印刷电路通过气隙与移动构件分开。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括在印刷电路上的第一屏蔽罐和第二屏蔽罐，所述第一屏蔽罐和所述第二屏蔽罐分别形成用于所述第一天线和所述第二天线的第一天线腔体和第二天线腔体。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括在所述第一屏蔽罐和所述第二屏蔽罐上的导电衬垫。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括具有基板的输入输出电路，所述衬垫在所述第一屏蔽罐和所述第二屏蔽罐与所述基板之间延伸。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括耦接到所述第一天线和所述第二天线的收发器电路和被配置为利用所述收发器电路和所述第一天线和所述第二天线接收媒体并被配置为通过所述扬声器播放所述媒体的控制电路。
根据实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括具有顶面的圆柱形外壳、被所述顶面重叠的印刷电路、在所述印刷电路上的第一天线和第二天线、以及具有开口的金属层，该开口形成隙缝天线隔离元件，该隙缝天线隔离元件被配置为在所述第一天线和所述第二天线之间提供射频隔离。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括面向沿所述圆柱形外壳的纵轴的扬声器。
根据另一个实施方案，所述隙缝天线隔离元件由所述扬声器支撑。
根据另一个实施方案，所述扬声器具有耦接到所述金属层的可移动的扬声器构件。
根据另一个实施方案，所述第一天线和所述第二天线包括无线局域网天线。
根据实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括扬声器，所述扬声器具有可移动的扬声器结构、在可移动的扬声器结构上的金属层、和由所述金属层形成的天线结构。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括第一无线局域网天线和第二无线局域网天线，所述天线结构为天线隔离元件，所述天线隔离元件提供所述第一无线局域网天线和所述第二无线局域网天线之间的隔离。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括在其上形成所述第一无线局域网和所述第二无线局域网的印刷电路、具有平行于所述印刷电路的面的外壳、以及包括在所述外壳面上的至少一个触摸传感器的输入输出电路。
前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案做出各种修改。前述实施方案可单独实现或可以任意组合实现。
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