表封壳上的多个天线的制作方法

表封壳上的多个天线


背景技术：

1.除非在本文中另有指示，否则在本部分中描述的材料不是本技术中的权利要求书的现有技术，并且不因为包含在本部分中而被认为是现有技术。
2.电表测量用户在住宅或商业场所消耗的电的量。随着电表通信技术的进步，用于射频(rf)通信的技术的数量持续增长。存在许多用以选择的选择，并且在单个电表中可包括多种通信技术。这些通信技术中的每一种可具有独特的天线要求，包括尺寸和形状要求，以及对用于分集的多个天线的需求。多个天线占用了印刷电路板(pcb)上的空间，并且由天线接收的信号可被pcb本身衰减。可添加外部天线并使用同轴电缆将其连接到pcb电路，但所述添加导致费用增加。


技术实现要素：

3.提供了用于在电表上结合多种天线的设备。
4.根据多种方面，提供了一种电表。在一些方面，该电表可包括：壳体；多个天线，所述多个天线中的每个可包括形成在壳体的内表面上的接触部分；印刷电路板(pcb)，其设置在壳体内，该pcb包括多个通信电路，所述多个通信电路中的每个能够操作以使用不同的通信技术来通信；以及多个接触件，其设置在pcb上。多个接触件中的每个可被构造成当该pcb安装在壳体中时在多个天线中的一个或多个的接触部分和多个通信电路中的一个之间提供无焊电连接。
5.多个天线中的一个或多个可包括形成在壳体的内表面上的导电天线型式，或者嵌入在壳体的内表面中的导电天线型式。导电天线型式可电连接到形成在壳体的内表面上的接触部分。
6.多个天线中的一个或多个可包括形成在壳体的外表面上或嵌入在壳体的外表面中的导电天线型式，或者嵌入在壳体内并被壳体的内表面覆盖的导电天线型式。导电天线型式可电连接到形成在壳体的内表面上的接触部分。
7.设置在pcb上的多个接触件中的每个可电连接到多个通信电路中的一个，并且定位在pcb上以将多个通信电路中的一个连接到多个天线中的对应于特定通信技术的一个天线，所述多个通信电路中的一个能够操作以通过特定通信技术通信。多个接触件可为无焊弹簧接触件。
8.根据多种方面，提供了一种组件。在一些方面，该组件可包括：内壳体，其具有模块腔体；和模块组件，其被构造成用于插入到模块腔体中。模块组件可包括：模块壳体；第一多个天线，所述第一多个天线中的每个包括形成在模块壳体的内表面上的接触部分；印刷电路板(pcb)，其设置在模块壳体内。该pcb可包括：多个通信电路，所述多个通信电路中的每个能够操作以使用不同的通信技术来通信；和第一多个接触件，其设置在pcb上。当pcb安装在模块壳体中时，第一多个接触件中的每个可被构造成在第一多个天线中的一个或多个的接触部分和多个通信电路中的一个之间提供无焊电连接。该组件包括电表。
9.第一多个天线中的一个或多个可包括形成在模块壳体的内表面上的导电天线型
式。第一多个天线中的一个或多个可包括嵌入在壳体的内表面中的导电天线型式。导电天线型式可电连接到形成在内壳体的内表面上的接触部分。
10.第一多个天线中的一个或多个可包括嵌入在模块壳体内并被模块壳体的内表面覆盖的导电天线型式。导电天线型式可电连接到形成在模块壳体的内表面上的接触部分。
11.设置在pcb上的第一多个接触件中的每个可电连接到多个通信电路中的一个，并且定位在pcb上以将多个通信电路中的一个连接到第一多个天线中的对应于特定通信技术的一个天线，所述多个通信电路中的一个能够操作以通过特定通信技术通信。
12.模块壳体可包括第二多个接触件，所述第二多个接触件被构造成当模块壳体被插入到内壳体的模块腔体中时在多个通信电路中的一个或多个和包括第二多个天线的第二接触部分之间提供无焊电连接。第二接触部分可形成在内壳体的内表面上。第二多个天线中的一个或多个可包括形成在内壳体的内表面上的导电天线型式。第二多个天线中的一个或多个可包括嵌入在内壳体的内表面中的导电天线型式。导电天线型式可电连接到形成在壳体的内表面上的第二接触部分。
13.第二多个天线中的一个或多个可包括嵌入在内壳体内并被内壳体的内表面覆盖的导电天线型式，该导电天线型式电连接到形成在内壳体的内表面上的第二接触部分。第二多个天线中的一个或多个可包括形成在内壳体的外表面上的导电天线型式。所述导电天线型式可电连接到形成在壳体的内表面上的第二接触部分。
14.第二多个天线中的一个或多个可包括嵌入在内壳体的外表面中的导电天线型式。所述导电天线型式可电连接到形成在壳体的内表面上的第二接触部分。
15.与常规技术相比，通过多种实施例获得了许多益处。例如，多种实施例提供了设备和方法，所述设备和方法可用来克服由用于电表的多个天线的要求所施加的空间限制。在一些实施例中，一个壳体包含用于所采用的rf通信技术的所有天线，进而提供了天线设计的灵活性，释放了pcb上的空间，消除了天线重新设计，并改善了pcb安装天线的rf通信性能。结合下面的文字和附图，更详细地描述这些和其它实施例及其许多优点和特征。
附图说明
16.参照附图，通过描述示例，多种实施例的方面和特征将更加显而易见，在附图中：图1a示出了示例性电表的组装视图；图1b示出了示例性电表的分解视图；图2a是示例性电表的内壳体的内部的图示，其示出了根据本公开的多种方面的内侧表面；图2b是移除了pcb的示例性电表的内壳体的内部的图示，其示出了根据本公开的多种方面的内部前表面224；图3a至图3j示出了根据本公开的多种方面的可用于无线通信的天线的示例；并且图4是根据本公开的多种方面的用于提供无焊连接的示例性接触件的图示；图5a和图5b是示出根据本公开的多种方面的形成在内壳体的外表面上的天线的示例的图示；图6a和图6b是示出根据本公开的多种方面的模制到内壳体中的天线的示例的图示；
130上，而通信电路的其它部分可设置在通信pcb 140上。
23.图2a是示例性电表的内壳体220的内部的图示，其示出了根据本公开的多种方面的内侧表面222。取决于结合到特定电表中的通信技术，可使用多种天线构造。将多种天线型式结合到电表的内壳体220中，使得能够通过布局pcb以将无焊接触件定位在适当的位置处以与适合用于通信技术的天线形成无焊电连接来使用不同的通信技术。进一步，将天线结合到壳体中为天线设计选择提供了更多空间，并便于设计电表pcb，因为天线不再位于pcb上。此外，pcb和天线之间的无焊电连接在壳体数量最少的情况下促进了电表的模块化设计。
24.参考图2a，一个或多个天线型式230a、230b、230c可形成在内壳体220的内侧表面222上。可选择天线位置以减轻噪声和干扰。可例如通过将导电材料(例如，铜、铝或其它导电材料)以所需天线的形状施加到内壳体220的内侧表面222来形成一个或多个天线型式。每个天线型式可包括接触区域232a，以在一个或多个pcb上提供用于与无焊接触件形成无焊电连接的区域。
25.本领域普通技术人员将理解，虽然在图2a中仅标识了一个接触区域，但这仅仅是为了方便，并且每个天线型式包括适当的接触区域，以用于与电表的一个或多个pcb上的无焊接触件形成无焊电连接。
26.图2b是移除了pcb的示例性电表的内壳体的内部的图示，其示出了根据本公开的多种方面的内部前表面224。除了在内壳体220的内侧表面222上形成天线型式之外，还可在内壳体220的内部前表面224上形成一个或多个天线型式。参考图2b，天线型式230d和230e形成在内壳体220的内部前表面224上。在一些情况下，天线型式可延伸跨过内侧表面222和内部前表面224。图2b还示出了天线型式接触区域232b、232c、232d的示例，其用于与一个或多个pcb上的无焊接触件形成无焊电连接。
27.可通过任何合适的过程来将天线型式形成在内壳体的内表面上。例如，可通过无电镀、电镀、真空金属化(vacuum metallization)、激光直接结构化(lds)或本领域技术人员已知的其它方法来形成天线型式。
28.虽然图2a和图2b各自描绘了三个示例性天线型式，但是在不脱离本公开的范围的情况下，可在内侧表面222上和/或内部前表面224上形成更多或更少的天线型式。进一步，本领域普通技术人员将理解，在图2a和图2b中所示出的天线型式仅仅是为了说明的目的，并且不意图描绘功能天线。
29.取决于所采用的通信技术，多种实施例可包括具有不同形状和类型的天线。根据本公开的多种方面，图3a至图3j示出了可用于无线通信的天线的示例。参考图3a至图3j，天线可包括例如但不限于倒f天线(图3a)、偶极天线(图3b)、折叠偶极天线(图3c)、单极天线(图3d)、凹口或缝隙天线(图3e)、短截线天线(图3f)、螺旋天线(图3g)、环形或半环形天线(图3h)和/或贴片天线(图3j)。此外，可使用用于多种通信技术和天线构造的印刷天线、双波段天线、设置在不同取向上的分集天线、其它近场通信(nfc)天线等，以及屏蔽和接地面。本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可使用其它天线。
30.根据本公开的多种方面，可使用无焊接触件(例如但不限于弹簧接触件或弹簧指状接触件)来形成在一个或多个天线型式和一个或多个pcb之间的无焊电连接。图4是根据本公开的多种方面的用于提供无焊连接的示例性接触件的图示。参考图4，接触件410可在
天线型式接触区域432(该天线型式接触区域432形成在内壳体220的内侧表面222上和/或内部前表面224上)和pcb中的一个(例如，通信pcb 140)之间提供无焊互连。
31.在一些实施方式中，可例如利用接触件410形成在天线型式接触区域432和表电子器件pcb 130之间的无焊互连，并且表电子器件pcb 130中的导电迹线可例如通过配合连接器将接触件410连接到通信pcb 140。在一些实施方式中，一个pcb可包含表电子器件和通信电路两者。在这样的情况下，一个或多个接触件410可被设置在一个pcb上的适当位置处，以接触适当的(多个)天线型式的(多个)接触区域。pcb可被设计成使得接触件410被定位在适当的位置处，以与形成在内壳体220的内侧表面222上和/或内部前表面224上的天线型式接触区域432形成无焊电连接。
32.在一些实施例中，可使用单点接触件来将天线型式电连接到pcb(即表电子器件pcb 130或通信pcb 140)。在其它实施例中，可使用平衡线(例如，两点接触件)来将天线型式电连接到pcb。还在其他实施例中，可使用在pcb和天线型式(该天线型式设置在电表100的内壳体120上或中)之间的包括同轴电缆的同轴连接来将天线型式电连接到pcb。本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可使用这些构造以及所公开的构造的其它变型。进一步，本领域普通技术人员将理解，在图4中所示出的接触件仅仅是示例性的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可使用其它接触件形式/类型。
33.在一些实施方式中，除了在电表的内壳体的内表面上形成天线型式之外，还可在内壳体的外表面上形成一个或多个天线型式。图5a是示出根据本公开的多种方面的形成在内壳体的外表面上的天线型式的示例的图示。参考图5a，天线型式530可形成在内壳体520的外表面526上。可使用用来在内壳体的内表面上形成天线型式的相同过程(如相对于图2a和图2b所描述的那样)来将一个或多个天线型式530形成在内壳体520的外表面526上。天线型式接触区域532可暴露在内壳体520的内表面522上的适当位置处，以提供到pcb的无焊连接。可形成通孔528，以将形成在外表面526上的天线型式530电连接到形成在内壳体520的内表面522上的天线型式接触区域532。
34.在一些实施方式中，如在图5b中所示出的那样，可形成在内壳体的外表面上的天线型式可电容耦合到内壳体的内表面上的天线型式接触区域位置。参考图5b，可形成在内壳体520的外表面526上的天线型式540可包括电容耦合部分542，以将天线型式540电容耦合到形成在内壳体520的内表面522上的适当位置处的天线型式接触区域532。天线型式接触区域532可形成在内壳体520的内表面522上的适当位置处，以提供到pcb的无焊连接。电容耦合部分542和天线型式接触区域532可适当地设计尺寸，以在天线型式540和pcb上的电路之间提供电容耦合。
35.在一些实施方式中，可将天线型式模制到电表的内壳体中，使得天线型式被嵌入在内壳体中，并且内壳体的内表面和外表面包围天线型式。图6a是示出根据本公开的多种方面的模制到内壳体中的天线型式的示例的图示。参考图6a，天线型式630可嵌入在内壳体620的部分内。例如，天线型式630可模制到内壳体620中，使得天线型式630形成在内壳体620的内表面622和外表面626之间。可使用例如嵌件模制过程、包覆模制过程或本领域技术人员已知的其它合适的过程来将天线型式模制到内壳体中。天线型式接触区域632可暴露在内壳体620的内表面622上的适当位置处，以提供到pcb的无焊连接。可形成通孔628，以将嵌入在内壳体620中的天线型式630电连接到形成在内壳体620的内表面622上的天线型式
接触区域632。
36.在一些实施方式中，如在图6b中所示出的那样，模制到内壳体中的天线型式可电容耦合到内壳体的内表面上的天线型式接触区域位置。参考图6b，可形成在内壳体620的外表面626上的天线型式640可包括电容耦合部分642，以将天线型式640电容耦合到形成在内壳体620的内表面622上的适当位置处的天线型式接触区域632。天线型式接触区域632可形成在内壳体620的内表面622上的适当位置处，以提供到pcb的无焊连接。电容耦合部分642和天线型式接触区域632可适当地设计尺寸，以在天线型式640和pcb上的电路之间提供电容耦合。
37.本领域普通技术人员将理解，可使用形成在内壳体的内表面和外表面上的天线型式以及嵌入在内壳体内的天线型式的组合，而不脱离本公开的范围。此外，本领域普通技术人员将理解，在图5a、图5b、图6a和图6b中所示出的那样的天线型式仅仅是出于说明的目的，而不意图描绘功能天线。
38.在一些实施例中，通信pcb可设置在可移除模块内。图7a示出了根据本公开的多种方面的具有可移除模块的示例性电表。参考图7a，示例性电表700可包括透明外盖710、内壳体720和可移除模块组件730。内壳体720可形成腔体以包封包含电表700的电子电路的一个或多个表电子器件pcb(未示出)。一个或多个表电子器件pcb可包括用以提供多种功能的电路，例如但不限于电源模块、处理模块、计量模块等。内壳体720还可包括模块腔体725，该模块腔体725被构造成容纳可移除模块组件730。内壳体720和可移除模块组件730可由合适的塑料形成。
39.一个或多个天线型式(未示出)可以以与天线型式可形成在内壳体220的内侧表面222上和/或内部前表面224上相同的方式(如相对于图2a和图2b所描述和示出的那样)来形成在内壳体720的内侧表面上和/或内部前表面上。可选择天线位置来减轻噪声和干扰。可例如通过将导电材料(例如，铜、铝或其它导电材料)以所期望的天线的形状施加到内壳体720的内侧表面来形成所述一个或多个天线型式。在一些情况下，天线型式可延伸跨过内壳体720的内侧表面和内部前表面。
40.每个天线型式可包括接触区域，以提供用于与一个或多个pcb形成无焊电连接的区域。天线型式可通过任何合适的过程形成在内壳体720的内侧表面上和/或内部前表面上。例如，天线型式可通过无电镀、电镀、真空金属化、激光直接结构化(lds)或本领域技术人员已知的其它方法形成。
41.在一些实施方式中，除了在具有可移除模块组件730的电表的内壳体720的内表面上形成天线型式之外，还可在内壳体720的外表面上形成一个或多个天线型式。图8a是示出根据本公开的多种方面的形成在内壳体720的外表面726上的天线型式的示例的图示。参考图8a，可使用用来在内壳体的内表面上形成天线型式的相同过程(如相对于图2a和图2b所描述的那样)来将一个或多个天线型式830形成在内壳体720的外表面726上。天线型式接触区域832可暴露在内壳体720的内表面722上的适当位置处，以提供到pcb的无焊连接。可形成通孔828，以将形成在内壳体720的外表面726上的天线型式830电连接到形成在内壳体720的内表面722上的天线型式接触区域832。
42.在一些实施方式中，如在图8b中所示出的那样，可形成在内壳体的外表面上的天线型式可电容耦合到内壳体的内表面上的天线型式接触区域位置。参考图8b，可形成在内
壳体720的外表面726上的天线型式840可包括电容耦合部分842，以将天线型式840电容耦合到形成在内壳体720的内表面722上的适当位置处的天线型式接触区域832。天线型式接触区域832可形成在内壳体720的内表面722上的适当位置处，以提供到pcb的无焊连接。电容耦合部分842和天线型式接触区域832可适当地设计尺寸，以在天线型式840和pcb上的电路之间提供电容耦合。
43.在一些实施方式中，可将天线型式模制到电表的内壳体720中，使得天线型式被嵌入在内壳体720中，并且内壳体720的内表面和外表面包围天线型式。图9a是示出根据本公开的多种方面的模制到内壳体720中的天线型式930的示例的图示。参考图9a，天线型式930可嵌入在内壳体720的部分内。例如，天线型式930可模制到内壳体720中，使得天线型式930形成在内壳体720的内表面722和外表面726之间。可使用例如嵌件模制过程、包覆模制过程或本领域技术人员已知的其它合适的过程来将天线型式模制到内壳体中。天线型式接触区域932可暴露在内壳体720的内表面722上的适当位置处，以提供到pcb的无焊连接。可形成通孔928，以将嵌入在内壳体720中的天线型式930电连接到形成在内壳体720的内表面722上的天线型式接触区域932。
44.在一些实施方式中，如在图9b中所示出的那样，模制到内壳体中的天线型式可电容耦合到内壳体的内表面上的天线型式接触区域位置。参考图9b，模制到内壳体720中的天线型式940可包括电容耦合部分942，以将天线型式940电容耦合到形成在内壳体720的内表面722上的适当位置处的天线型式接触区域932。天线型式接触区域932可形成在内壳体720的内表面722上的适当位置处，以提供到pcb的无焊连接。电容耦合部分942和天线型式接触区域932可适当地设计尺寸，以在天线型式940和pcb上的电路之间提供电容耦合。
45.图7b示出了根据本公开的多种方面的可移除模块组件的示例。参考图7b，可移除模块组件730可包括下壳体740、上壳体750和pcb 760。pcb 760可为例如通信pcb。通信pcb 760可包括用以实现多种通信技术的通信电路，例如但不限于l+g mesh(915mhz)、l+g mesh(2.4ghz)、cat
‑
m、cat
‑
1、nb
‑
iot、zigbee、蓝牙、wi
‑
fi、蜂窝等。多种通信技术可使用不同的天线构造。可在通信电路中提供平衡
‑
不平衡转换器，以在平衡信号和不平衡信号之间进行转换，并且以用于不同天线的阻抗匹配。通信pcb 760可通过一个或多个配合连接器762电连接到表电子器件pcb(未示出)。在一些实施例中，通信电路的一些部分可设置在表电子器件pcb上，而通信电路的其它部分可设置在通信pcb 760上。
46.在一些实施方式中，接触区域741(或通孔)可形成为穿过下壳体740的部分，所述下壳体740的部分对应于设置在通信pcb 760(该通信pcb 760包封在可移除模块组件730中)上的无焊电连接器(例如，图4中的无焊电连接器410)以及设置在内壳体720内的表电子器件pcb或其它pcb上的无焊电连接器。接触区域741可在通信pcb 760和内壳体720内的pcb之间形成连接。内壳体720内的pcb可具有额外的无焊电连接器，所述额外的无焊电连接器被设置成接触内壳体720的内表面上的一个或多个天线接触区域，从而完成通信pcb 760和一个或多个天线之间的电连接。本领域普通技术人员将理解，虽然接触区域741在图7b中示出为仅在下壳体740的一个表面上，但是接触区域741可设置在下壳体740或上壳体750的其它部分上，而不脱离本公开的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变型。
47.表电子器件pcb内的电气布线迹线可与设置在表电子器件pcb上、在适当位置处的额外的无焊电连接器形成电连接，以与形成在内壳体720中或上的一个或多个天线型式(未
示出)的天线型式接触区域形成无焊电连接。在一些实施方式中，可通过构造成将通信pcb 760连接到表电子器件pcb的连接器(例如，配合连接器762)来形成通信pcb 760和无焊电连接器(所述无焊电连接器与天线型式接触区域形成电接触)之间的电连接。
48.另外或备选地，一个或多个天线型式可形成在可移除模块组件730的内表面上。图7c示出了根据本公开的多种方面的可移除模块组件730的示例的一些内表面。参考图7c，一个或多个天线型式745可形成在可移除模块组件730的任何内表面上，包括内侧表面、后表面、前表面和底表面。天线型式可通过任何合适的过程形成在可移除模块组件730的内表面上。例如，天线型式可通过无电镀、电镀、真空金属化、激光直接结构化(lds)或本领域技术人员已知的其它方法形成。
49.图7c示出了形成在可移除模块组件730的内部前表面742上的天线型式745的代表性示例，其中天线型式接触区域747形成在底表面上。天线型式接触区域747可对应于设置在通信pcb 760上的无焊电接触件，以在通信pcb 760和天线型式接触区域747之间形成无焊电连接。本领域普通技术人员将理解，虽然天线型式745在图7c中被示出为仅在下壳体740的一个表面上，但是一个或多个天线型式可设置在下壳体740的其它部分上，而不脱离本公开的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变型。
50.在一些实施方式中，一个或多个天线型式754可形成在可移除模块组件730的上壳体750的内表面上。通信pcb 760可包括适当地放置的接触件(未示出)，以在天线型式接触区域和通信pcb 760之间提供无焊互连。本领域普通技术人员将理解，在图7c中所示出的天线型式仅仅是出于说明的目的，而不意图描绘功能天线。
51.在一些实施方式中，天线型式可以以与在图8a和图8b中所示出的方式类似的方式另外或备选地形成在可移除模块组件730的外表面上。在一些实施方式中，天线型式可另外或备选地模制到可移除模块组件730中，使得天线型式被嵌入在可移除模块组件730中，并且可移除模块组件730的内表面和外表面以与在图9a和图9b中所示出的方式类似的方式包围天线型式。可使用例如嵌件模制过程、包覆模制过程或本领域技术人员已知的其它合适的过程来将天线型式模制到可移除模块组件中。形成在可移除模块组件730的外表面上和/或模制到可移除模块组件730中的天线型式可通过通孔电连接到天线接触区域或者可电容耦合到天线接触区域，如相对于图8a、图8b、图9a和图9b所描述的那样。
52.虽然已经关于具有基本上的圆柱形构造的电表描述了上述示例，但是根据本公开的实施例不限于这些实施方式。例如，在一些实施例中，电表可具有其它构造，诸如矩形、正方形等。在一些情况下，电表可具有不同于以上所描述的内壳体/外壳体构造的壳体构造，例如可具有一个壳体或额外的壳体。本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可使用这些构造以及所公开的构造的其它变型。
53.进一步，虽然已经关于电表描述了上述示例性实施例，但是根据本公开的其它实施方式也是可能的。具有壳体并使用需要一个或多个天线的无线通信技术的任何装置(例如但不限于收集器(collector)、路由器、中继器、路灯控制器、无线电设备、导航装置、气体表、水表、其它类型的表、传感器等)可受益于将多个天线结合在它们的壳体或封壳中，如在本公开中描述的那样。所设想的是，这些实施方式将落在本公开的范围内。
54.在本文中描述的示例和实施例仅出于说明的目的。基于所述示例和实施例的多种修改或变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的。这些修改或变化将被包括在本技术
的精神和范围内，以及所附权利要求书的范围内。