专利名称：无线电通信设备以及所属的、由至少一个印刷电路板和至少一个耦合在其上的平面天线 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线电通信设备，在其壳体中具有至少一个印刷电路板和至少一个平面天线，该印刷电路板和平面天线在形成一个耦合结构的情况下是相互有高度距离地设置的，据此，在该耦合结构中，在该平面天线和该印刷电路板之间包括有一个具有可预先给定的天线体积的耦合空间。
在无线电通信设备中、特别是在移动式通信终端设备中，趋向于向越来越少的型号发展，这些小型设备装备有越来越多的部件并具有越来越多的功能特征。例如除功能部件-如显示屏、键盘、高频组件、基频带单元等之外，还可将一个平面天线集成在一个无线电通信设备的壳体中，以便对其进行机械保护。在这种情况下，一个在平面天线和印刷电路板之间的某个空间体积被占用，并且也是需要的，以便能可靠地发射和/或接收无线电辐射场。如果要把一个摄像机附加地装入一个这样的无线电通信设备中，则会在该设备的壳体中占用另外的地方，而在那里基于功能部件的堆积密度很大，不再有足够的地方提供使用。当然通过增大壳体的尺寸在该无线电通信设备中尚能容纳该摄像机，那么这不会再有吸引力了。
本发明的任务在于提供一个具有尽可能紧凑的壳体的无线电通信设备，在该无线电通信设备中可安装至少一个平面天线和附加的至少一个摄像机。在本申请开头所述类型的无线电通信设备中，该任务是通过如下措施来解决的，即至少一个摄像机如此设在耦合结构的耦合空间中或耦合空间上使该摄像机同时形成耦合结构的天线体积的一个组成部分。
就是说，在印刷电路板和与其耦合的、用于辐射和/或接收无线电辐射场的平面天线之间反正存在的和所需的耦合空间部分地或完全被摄像机利用，结果在总体上得出一个密集堆积的或者很紧凑的、占地小的、由印刷电路板、平面天线及摄像机组成的耦合单元。由于摄像机部分地或完全地是耦合结构的现有天线体积的组成部分，没有摄像机的无线电通信设备的原来的壳体尺寸即使在装入附加的摄像机后也可在很大程度上被保留或者甚至尚可被缩小。通过把摄像机附加地装在耦合结构的耦合空间中或装在其上，耦合结构的耦合空间几乎或绝对没有损失，致使无线电辐射场可完善地被发射和/或被接收。通过这种对耦合空间的双重利用特别是使用于无线电通信设备的壳体的结构长度缩短成为可能。
本发明还涉及一个由至少一个印刷电路板和至少一个有高度距离地与其耦合的、用于一个无线电通信设备的平面天线组成的耦合结构，据此，在该天线和印刷电路板之间包括有一个具有可预先给定的天线体积的耦合空间，该耦合结构的特征在于，一个摄像机的至少一个摄像机部件如此地设在该耦合结构的耦合空间中或设置在其上使该摄像机部件同时形成天线体积的一个组成部分。
在从属权利要求中反映了本发明的改进方案。
下面借助附图详细说明本发明和其改进方案。
附图示出
图1 从纵侧面看，根据本发明的无线电通信设备的第一个实施例的结构纵截面示意图，其中，一个摄像机附加地设在该设备的平面天线和该设备的印刷电路板之间的耦合空间中，作为在那里被包围的天线体积的组成部分，图2 图1所示的无线电通信设备的由印刷电路板和耦合在其上的平面天线组成的耦合结构的俯视示意图，该耦合结构可以节省位置地在其耦合空间中安装附加的摄像机，图3 图1所示的无线电通信设备的壳体中的摄像机的结构的纵截面示意图，图4、5 用于在图1所示的耦合结构的耦合空间中安装摄像机的两个变型的示意图，图6 本发明的、具有集成的平面天线和附加集成的摄像机的无线电通信设备的另一实施例的立体示意图，该摄像机安装在由印刷电路板和耦合在其上的平面天线组成的耦合结构的一个凹槽中，图7、8 由一个印刷电路板和一个耦合在其上的平面天线组成的两个其它耦合结构的俯视示意图，这两个其它的耦合结构同样可使附加的摄像机节约位置地安装在图6所示的无线电通信设备的壳体中的一个从耦合结构的前侧面贯穿至后侧面的凹槽中，图9 图6所示的耦合结构的另一变型的俯视示意图。
在图1至图9中，具有相同功能和相同工作原理的构件分别用相同的附图标记表示。
从一个纵侧面看，图1示意地示出了一个第一无线电通信设备UE1的纵向截面图。该无线电通信设备UE1在其壳体GHR中具有一个印刷电路板LP14，在形成一个耦合结构KS14的情况下，一个平面天线AT14耦合在该印刷电路板LP14上。该集成在壳体GHR中的平面天线AT14是在与印刷电路板LP14的装配平面有高度间隔HA的情况下安置的。在此，平面天线AT14配属于印刷电路板LP14的背侧面，即配属于那个对置于无线电通信设备UE1的前侧面上的操纵部件-如扬声器/麦克风单元LSP、显示屏或者显示装置DP、键盘TA-的印刷电路板面。这样一来，在正常使用无线电通信设备UE1时，平面天线AT14背对使用者的头部并可很自由地在空间中进行辐射和很不受阻碍地接收无线电辐射场。平面天线AT14位处印刷电路板LP14的上半部分中，并在印刷电路板LP14的上宽侧面的范围中与印刷电路板电气连接，以便馈电。平面天线AT14是在印刷电路板LP14的背侧面的上方如此地有高度间隔地层式设置的，使其设想的、到印刷电路板LP14的构件装配面上的正交投影基本上处在一个通过其侧缘撑开的限定面之内。据此，在印刷电路板LP14和耦合在其上的平面天线AT14之间包括有一个具有一个预先给定的天线体积的耦合空间KR。足够的天线体积的目的在于，在平面天线AT14和印刷电路板LP14之间能充分地形成电磁场。只有在一个确定的最小天线体积能被保持的情况下，才能在很大程度上确保无线电信号的可靠发射和/或接收。根据由印刷电路板和平面天线组成的耦合结构的结构形式、结构类型以及其它的几何情况，对耦合空间的该天线体积进行特定的调整。这方面的误差会导致天线性能方面、特别是天线运行特性方面的损害，例如，天线体积的减少会导致天线的辐射功率的减少。
然而在图1所示的耦合结构KS14的耦合空间KR中附加地至少部分地容纳了一个摄像机CAM。为了避免摄像机减少耦合空间KR中的可利用的天线体积，仅把其对电磁不敏感的摄像机部件NLT设在耦合结构KS14的耦合空间KR中。该对电磁不敏感的摄像机部件NLT是基本上通过光学系统以及通过摄像机的光学系统支架形成的。因为光学系统和光学系统支架用的是一种不导电的材料、特别是一种具有小的介电常数和小的高频损耗因数的高频材料。
图3示意地示出了摄像机CAM的主要部件的纵向截面图。在那里，摄像机光学系统OP、特别是摄像机物镜或者摄像机透镜设在圆柱形的支架HAL的端侧面端部上。通过摄像机光学系统OP从外射入的光线LI沿支架HAL的纵向长度通过，并在支架HAL的下方射到摄像机芯片CCH的与输入口对齐设置的传感器上，该传感器把光线LI转换成电信号。特别是把一个所谓的CCD器件(电荷耦合器件)规定为传感器，该摄像机芯片座落在一个线路板PL上，该线路板PL具有其它的、电的、用于为图像信息而对电的分析信号进行处理的组件。具有设在其上的、电的摄像机芯片CCH的、电的印刷电路板PL以基底SH的形式设在支架HAL的背向光学系统OP的端侧面上。该容纳装置SH为具有座落在其上的摄像机芯片CCH的印刷电路板PL形成一个接受腔。该接受腔在该实施例中基本上为矩形结构。支架HAL基本上垂直于该容纳装置SH的表面伸展，并紧靠容纳装置SH的盖终止。摄像机芯片CCH和具有用于控制和运作摄像机芯片CCH的电子系统的印刷电路板PL以高的时钟速度、特别是在兆赫范围中运作。因此，摄像机芯片和印刷电路板形成摄像机CAM的对电磁敏感的摄像机部件LT。为了尽可能避免该摄像机部件LT的电信号和耦合结构KS14的耦合空间KR中电磁场之间扰动的相互作用，摄像机CAM的容纳装置SH设在一个电磁的屏蔽室SK1中。这特别是用于印刷电路板LP14的高频组件的电磁屏蔽室，该电磁屏蔽室反正是存在的。为了把导电的摄像机部件装入屏蔽室SK1中，在该屏蔽室的盖上开一个孔或者一个口，光学系统支架HAL在其背向光学系统OP的端部通入到该孔或者口中。由于光学系统OP及其支架HAL基本上用不导电的材料制作，所以它们仍可保留在耦合空间中，而又不对原来可利用的天线体积产生不允许的影响，特别是不会减少原来可利用的天线体积。就是说，由光学系统OP及其光学系统支架HAL形成的、对电磁不敏感的摄像机部件NLT同时形成耦合结构KS14的天线体积的一个组成部分，因为光学系统及其支架在用于天线AT14的电磁场的高频范围中很大程度上是“不可见的”。基于其不导电的性能，在该对电磁不敏感的摄像机部件NLT和导电的屏蔽室SK1之间、在通入处-即在对电磁不敏感的摄像机部件NLT通过屏蔽室SK1的盖插入的地方在很大程度上避免了短路，因为光学系统支架HAL在那里不导电地与导电的屏蔽SK1的通孔的内壁相接触。通过如下措施-即摄像机CAM的导电的部分电磁屏蔽地设在耦合空间KR之外，并且只有摄像机CAM的对电磁不敏感的部分设在耦合空间KR中-对平面天线AT14和印刷电路板LP14之间的电磁耦合场的损害在很大程度上得以避免。因此，基于附加地设在耦合空间KR中的摄像机部件NLT，几乎不出现或绝不出现对天线AT14的电磁辐射的电磁吸收。
附加地或与把对电磁敏感的摄像机部件LT装入屏蔽室SK1无关地、根据情况也可能合适的是摄像机CAM的基底式的容纳室SH本身构成为电磁屏蔽。这样，甚至可把摄像机完全装入耦合结构KS14的耦合空间KR中。
可是特别有利的是，把对电磁敏感的摄像机部件LT下沉到印刷电路板LP14的一个凹坑中。在图4中示意地示出了这种情况。在图4中，基底式的、用于对电磁敏感的摄像机部件LT的容纳室SH座落在印刷电路板LP14的凹槽或者槽VS中。通过把对电磁敏感的摄像机部件集成到印刷电路板LP14的壁中，摄像机CAM的自由向外突出的部段可被减少，即可被缩短。这有利地通过对电磁不敏感的摄像机光学系统及其支架而形成。这样一来，摄像机CAM也可被装在一个较扁的、具有较小结构高度的壳体中。采用普通的印刷电路板时，摄像机CAM的自由突入到耦合空间KR中的部分可特别被减少0.6～1.4毫米。
有利的也可能是，把对电磁敏感的摄像机部件在耦合结构的耦合空间之外设在印刷电路板的位于平面天线对面的一侧上。图5示出了这种情况。在图5中，摄像机CAM以其对电磁不敏感的光学系统支架这么多地穿过印刷电路板LP14上的一个孔或者通孔DB，使其对电磁敏感的摄像机部件LT处在印刷电路板LP14的位于天线AT14对面的构件装配面上。在这种情况下，导电的印刷电路板LP14在一定的范围内作为摄像机部件LT的电磁屏蔽起作用。通过使电磁敏感的摄像机部件LT完整地穿通到印刷电路板LP14的另一面(前侧面)上，伸入耦合空间KR中的、对电磁不敏感的摄像机部件在结构高度方面与图4的布置情况相比可更多地被减少。因为摄像机CAM以其对电磁不敏感的摄像机部件NLT只是还在一个比图1的设置较短的部段上伸入到耦合空间KR中。
图2示出了图1所示的耦合结构KS14的俯视示意图。印刷电路板LP14基本为矩形结构。在其上半部在其上端侧面的范围中设有所述平面天线AT14。该平面天线最好是所谓的PIFA(平面倒转F型天线“Planar-Inverted-F-Antenna”)结构。该平面天线具有一个内部部分IP，该内部部分IP通过一个间隙SLI至少部分地与其外框部分AP分离。该内部部分IP在图2所示的实施例中基本上为矩形结构。外框部分AP除一个角外从四面围住该矩形的、平面状的内部部分IP。在该实施例中，在左下角的范围内具有一个凹槽AS14。外框部分AP和内部部分IP之间的间隙SLI从该凹槽AS14出发伸展直至回到该凹槽AS14为止。据此，间隙SLI为矩形框架结构，该间隙SLI完全地将外框部分AP从内部部分IP分开。该内部部分IP在其中心有一个口或者一个孔LO，在该口或者孔LO的下方摄像机CAM设在耦合空间中。在该口LO的紧下方或在该口LO中座落有摄像机光学系统OP，以便能拍摄外面的图像。
作为替代方案，根据情况也是合适的是摄像机CAM相对于平面天线AT14的位置平面如此地定位，使摄像机CAM设在外框部分AP和内部部分IP之间的间隙SLI中。其中，也是合适的是把摄像机定位在一个位置上，该位置基本上位于印刷电路板LP14的对称轴线或者中心线MI上。这样对于当时的使用者而言可便于操作，特别是可便于把摄像机对准所希望的图像目标。该另外可能的、在图2所示的平面天线的位置平面上的摄像机位置在图2中附加地用点划线给出并用附图标记CAM*表示。
必要时也是合适的是沿平面天线AT14的位置平面看，摄像机设置在平面天线的一个角的范围内，如凹槽AS14中。该角部范围也尚配属于天线AT14的耦合空间KR，并且提供足够的地方能在保持现有的壳体尺寸的情况下安装摄像机。
在平面天线AT14的外框部分AP上开一个孔当然也是可能的，摄像机CAM能在该孔的下方设在耦合空间KR中。
对所有的实施形式变型而言，其共同点在于，在平面天线的位置平面中观看，摄像机设在一个被外框部分AP的外轮廓AK限定的范围内。据此，平面天线下方的反正存在的耦合空间KR被一起用作摄像机的容纳空间。
因此，总起来看，在由印刷电路板和与此有高度间距地设置的平面天线组成的耦合结构中的反正存在的、具有预先给定的天线体积的耦合空间可被用于在耦合结构的耦合空间中或耦合空间上如此设置至少一个摄像机，使该摄像机同时形成耦合结构的天线体积的一个组成部分。据此，无须为附加地安装摄像机而增大壳体，特别是加长或加宽壳体。相反地形成了一个集成的、由印刷电路板、平面天线和装入以上两者之间的摄像机组成的集成的总结构，该总结构使对已存在的天线体积的双重利用成为可能。对耦合空间的第一利用是构成在平面天线和印刷电路板之间构成电磁耦合场。第二利用是附加地安装摄像机。基于极其紧凑的总结构在得到天线功能的同时也得到用于设计无线电通信设备的壳体的最佳自由度。
摄像机最好定位在天线体积的居中部位是有利的。届时，以下效应被利用，即摄像机的整个光学系统都是由不导电的材料构成的，这些材料只具有很低的高频损耗和较小的介电常数。据此，用于摄像机的光学系统的整个体积也可同时被天线利用。因此，该摄像机位置具有更大的自由度，并且虽然该体积被用于天线，但基于对称缘故特别是可位于印刷电路板的中心或者对称轴线上。
同时，用一个屏蔽室来屏蔽摄像机的对EMV敏感的区域是合适的。对焦距大的摄像机而言，把摄像机芯片定位在印刷电路板和显示器之间也是可能的(参见图5)。届时在印刷电路板上、在需要的位置上为光学系统打一个孔。在这种结构构思中，摄像机芯片承受比在天线下方的耦合空间中少得多的场强，因此在可能的情况下可不用对摄像机的导电部件进行电磁屏蔽。在由导电的材料、如平面的金属件制作的天线中，可在相应的位置上为摄像机的光学系统开一个小的孔。届时附加地利用以下效应-即平面天线的平面结构中的电气小孔可在很大程度上可使该平面天线的天线性能发生改变。换言之，一个与天线的总面积相比小的钻孔改变不或几乎不改变天线的电磁辐射和接收性能。在印刷电路板具有40毫米长、24毫米宽的情况下，孔径的范围最好在5～9毫米之间。通过以下措施-即集成的摄像机有利地基本上分为一个导电的摄像机部件和一个对电磁不敏感的摄像机部件两部分，可把对电磁不敏感的摄像机部件本身定位在天线体积中并把导电的摄像机部件定位在天线体积之外。该对电磁不敏感的摄像机部分最好是通过摄像机光学系统及其支架构成的。相应的、损耗极小并且不导电的、并且附加地具有小的介电常数的高频材料适用于此。因此，基于附加地定位在天线体积中的摄像机，电磁损耗在很大程度上得以避免。附加地，用一个屏蔽室保护摄像机的敏感的电子部件是可能的。
通过这种由平面天线、印刷电路板和装入到以上两者之间的摄像机组成的集成的总结构，可进一步使用于无线电通信设备的壳体实现小型化。特别是使得无线电通信设备的壳体的特别扁平的结构形式成为可能。
一个优选的改进方案涉及一个具有至少一个印刷电路板和至少一个平面天线的无线电通信设备，该平面天线在形成一个用于发射和/或接收电磁无线电辐射场的耦合结构的情况下耦合到该印刷电路板上。
在具有设在其壳体中的平面天线(所谓的“接线天线”)的无线电通信设备中，该平面天线在一预先给定的高度间距的情况下设在无线电通信设备的印刷电路板的上方，并且以层的方式覆盖印刷电路板的部分平面。在该传统的移动式无线电设备中，这样的“接线天线”、特别是具有双带或三带能力的平面天线通常是集成在设备壳体中的印刷电路板的上一半部分中。基于这样的移动式无线电设备具有预先给定的紧凑的设备尺寸，因而难以在其壳体中附加地安装一个摄像机，特别是数字式摄像机，因为基于其尺寸和对摄像机壳体的机械要求，一种这样的摄像机在无线电通信设备中需要占地。
所提出的任务特别是在于提供一种无线电通信设备，在其壳体中在尽量保留壳体原尺寸的同时可附加地安装一个摄像机。该任务最好通过一个这样的无线电通信设备来解决，即在该无线电通信设备中，由印刷电路板和耦合在其上的平面天线组成的耦合结构具有一个从其前侧面贯通到其背侧面的凹槽，在该凹槽中集成有一个摄像机。
根据情况，摄像机光学系统能有利地耦合在耦合结构的前侧面和背侧面之间往复运动。
据此，能提供具有紧凑壳体尺寸的无线电通信设备，在这些无线电通信设备中，既集成有至少一个平面天线，又集成有一个摄像机，通过在由印刷电路板和与其耦合的平面天线组成的耦合结构中的一个凹口或者凹槽，摄像机特别是可如此地被安装在相应的无线电通信设备的壳体中，使其摄像光学系统可在壳体的前侧面和背侧面之间往复运动，特别是可从前向后(和从后向前)转动180°。同时，基于附加的摄像机而所不希望的加厚壳体在很大程度上得以避免，因为由于在耦合结构中、也就是既在印刷电路板中又在与其耦合的平面天线中有从前侧面贯通到背侧面的凹槽，壳体的整个深度或者整个厚度均作为净宽提供给摄像机。这样一来，尤其是使具有扁平壳体形状即小厚度的无线电设备成为可能。
另一改进方案特别是涉及一个由至少一个印刷电路板和至少一个在有高度间隔的情况下与印刷电路板耦合的、用于无线电通信设备的平面天线组成的耦合结构，其中，耦合结构具有一个从其前侧面贯通到背侧面的凹槽，在该凹槽中如此地可集成有一个摄像机，使其摄像光学系统可在所述的前侧面和背侧面之间往复运动。
图6举例性地示出了一个第一无线电通信设备UE的立体示意图。该无线电通信设备UE在其壳体GH内具有一个印刷电路板LP1和一个平面天线AT11，该平面天线AT11在形成一个用于发射和/或接收电磁无线电辐射场的耦合结构的情况下耦合到印刷电路板LP1上。其中，壳体GH是仅通过点划线示出的外轮廓表示的，以便能看到无线电通信设备UE的内部。壳体GH基本上具有一个扁平的长方六面体形状，即从其前侧面以及从其背侧面看基本上为矩形结构。印刷电路板LP1与壳体GH的长方六面体形状的内腔一致相似地也为扁平矩形结构。在图6中，用点划线绘出了一个这样的扁平矩形的印刷电路板的轮廓，并标有附图标记LP1*。其最大长度L和最大宽度B方面的尺寸在很大程度上相当于壳体GH的长方六面体形的内腔的尺寸。其厚度D的尺寸也是如此选择的，即由印刷电路板和一个或多个耦合在印刷电路板上的发射和/或接收天线组成的总高度最高等于壳体GH的深度H。其中，在印刷电路板上可安装有许多个用于发射和/或接收无线电信号的电组件，例如一个高频组件、一个能量供应单元(例如一个电池组或一个蓄电池)、输入和/或输出单元(例如键盘、显示器、扬声器等等)、用于待接收的和/或待发射的无线电信号的控制组件和信号处理组件等等。为了简化制图起见，在图6中在印刷电路板上去掉了这些安装组件。所以实际上印刷电路板上的尺寸-其长度、宽度及厚度是基本上通过壳体的当时所需的几何形状来限定的。
简化地看，图6所示的印刷电路板具有四个侧缘LLS、OBS、RLS、UBS、其中，两个纵侧面LLS、RLS基本上正交于宽侧面CBS、UBS伸展。合成地看，这四个侧缘除图6所示的左上角的范围中的，即上宽侧面OBS和左纵侧面LLS的交点的范围中的一个凹槽AS1之外，形成一个矩形的外轮廓。其尺寸，即其长度L和宽度B最好是如此选择的，即其长度L大于其宽度B。其空间几何比例在图6中是如此表示的，即在图6中附加地一并绘入了一个制图座标系统的座标X、Y、Z。其中，X座标沿印刷电路板LP1的纵侧面LLS、RLS伸展，而Y方向则平行于印刷电路板LP1的宽侧面OBS、UBS伸展。因此，印刷电路板LP1的元件装配面基本上位于X、Y平面上。其中，Z方向配属于印刷电路板LP1具有其不同的部件-例如高频组件、输入/输出单元、控制组件、分析处理组件等等的高度或者厚度。
为了即使在壳体GH的内部提供的地域受到限定并且是固定地预先给定的条件下，现在在保留以往的壳体尺寸的情况下、附加于由印刷电路板和与该印刷电路板耦合的天线组成的耦合结构地还能把一个摄像机CM装入到壳体GH的内部中，那么在由印刷电路板和耦合在其上的平面天线组成的耦合结构中规定有一个从其前侧面贯通到其背侧面的凹槽。其中，用附图标记AS1表示印刷电路板LP1上的该凹槽。在图6所示的本实施例中，印刷电路板LP1中的从耦合结构的前侧面VS贯通到背侧面RS的凹槽AS1规定在其左纵侧面LLS和其上端侧面或者宽侧面OBS之间的角部位中(沿Z方向朝前侧面VS看)。因此，该凹槽或者凹槽AS1在X、Y平面上朝两侧看向外敞开。该凹槽基本上为矩形结构，因此形成一种用于摄像机CM的矩形容纳室。在壳体中当然也规定有一个用于摄像机的相应的口或者一个凹槽。
在该无线电通信设备UE中，在印刷电路板LP1的上方的一个层平面中耦合的平面天线AT11在耦合结构KS1的左上角部具有与其设想的矩形的基本形状在很大程度上重合的矩形凹槽AS1*，即与印刷电路板LP1的凹槽AS1重合。其中，平面天线AT11的原矩形的基本形状在图6中是用点划线表示的并标有附图标记AT11*。从前方的俯视图看，该凹槽AS*也与原矩形的印刷电路板LP1的该左角部位重合。因此，从原矩形的印刷电路板LP1*和在有高度间隔HA的情况下与印刷电路板平行层式地耦合的、矩形的天线AT11*的重合中得出耦合结构KS1，其中，沿Z方向朝前侧面VS看，其共同的左角部位就像一个矩形的窗口开出。
在图6中，设矩形凹槽AS1*的平面天线AT11设在印刷电路板LP1的上端侧面OBS的部位处，即设在印刷电路板LP1的上半部分中，作为另外的层与印刷电路板LP1的元件装配面有一个预先给定的高度间隔HA。对平面天线AT11而言，把高度间隔选在4毫米和11毫米之间是合适的，其中，该平面天线基本上平行于印刷电路板LP1的构件装配面伸展。平面天线AT11如此地对准印刷电路板LP1，使其外缘在设想的正交投影到印刷电路板LP1的元件装配面上时基本上与印刷电路板LP1*的侧缘LLS、OBS、RLS、USB重合。换言之，平面天线AT11也不超出印刷电路板LP1的元件装配面的四个侧缘。就是说，平面天线AT11像其它的重合层一样处在由印刷电路板LP1的四个侧缘限定的区域内、在印刷电路板LP1的位置平面的上方。据此，可有利地实现一个紧凑的耦合结构和因此扁平的设备结构形状。
平面天线AT11由于有与印刷电路板LP1的凹槽AS1重合的凹槽AS1*，因此能以L形轮廓框住印刷电路板LP1的矩形凹槽AS1。概括地说，从设想的矩形的天线基本形状AT11*中可据此得出平面天线AT11，即该平面天线AT11在一个纵侧面和一个宽侧面之间的角部部位中具有一个向外敞开的、矩形的凹槽AS1*，印刷电路板的大致重合的凹槽位于该凹槽AS1*的下方。这样一来，天线AT11的L形轮廓由一个沿X纵向伸展的、矩形的第一条带元件TE1以及一个与此正交地沿Y向伸展的、矩形的第二条带元件TE2合成。其中，该第二条带元件至少在沿Y方向的一个分段上围住印刷电路板LP1的凹槽AS1的底部，而第一条带元件至少在一个分段上限定印刷电路板LP1的凹槽AS1的沿X纵向伸展的限定壁。就是说，在图6所示的实施例中，L形的天线AT11的该第一条带元件形成一个用于在印刷电路板LP1的左角部位中设置的凹槽AS1的右框部分。
平面天线AT11经由一个所谓的“热导体”KK、即经由一个机械的和电气的触点在印刷电路板LP1的上端侧面OBS的部位上接在印刷电路板LP1上，并从该印刷电路板中得到用于辐射电磁无线电波的电能，或者把接收的能量由无线电波传给印刷电路板上的主组件。该天线AT11同时在另一沿Y方向与热导体KK错位的地点上与一个所谓的“冷导体”HK相接。天线AT11经由该冷导体与印刷电路板LP1的地线相连。最好在所谓的λ/4-天线上规定平面天线AT11的这种接地方式。平面天线AT11特别是可为所谓的PIFA(平面倒转F型天线)结构。
概括地看，当时的平面天线或者接线天线可通过一个导电的表面元件构成，该表面元件通过电的、电容的和/或电感的耦合机构耦合到印刷电路板LP1上。
这样一来，摄像机CM可集成到耦合结构KS1的凹槽AS1、AS1*中。为此，最好采用一个数字的图像摄像机。由于有印刷电路板LP1的从前侧面VS贯通到背侧面RS的凹槽AS1以及平面天线AT11的凹槽AS1*，摄像机CM的摄像光学系统可在壳体GH的前侧面VS和背侧面RS之间在相应的凹槽中往复运动。在图6中用一个双箭头PP表示摄像机CM沿不同的视角在无线电通信设备UE的前侧面VS和背侧面RS之间转动的可能性。在图6中，摄像机CM特别为圆柱形结构，其中，其转动轴线沿Y方向伸展。据此，摄像机的摄像光学系统可几乎旋转360°。摄像机的摄像光学系统在壳体GH的前侧面VS和背侧面RS之间往复旋转0°至180°至少成为可能。据此，摄像机CM灵活地既可用于当时的使用者自摄像，也可用于摄制环境中的图像，而无须转动通信设备本身，即无须从其操作位置使该通信设备转动。
为能在两个不同的频带中发射和/或接收无线电信号，平面天线AT11具有一个间隙SP1，该间隙SP1在天线面内在L轮廓的第一条带元件的馈电触点KK和接地触点HK之间的中部开始，并在L形天线AT11的第二条带元件的沿Y方向伸展的外缘上、在L形天线AT11的凹槽AS1*的底部上以一个外敞开的端部OE结束，其中，间隙SP1描述一条弧线，和/或也许经过一个或多个蛇形的曲线或弯折线。据此，平面天线AT11的平面在某种程度上可分成两部分，结果使电磁波能在一个第一分面IF上沿一重或多重拐弯的间隙SP1的内弯曲部分经过，以及能产生一个第一谐振频率。沿一个第二的、靠外的运行路径，无线电波可沿第二分面AF绕间隙SP1的外弯曲部分运行，据此，为电磁的无线电波得到一个较长的运行路径并因而得到一个比第一谐振频率低的谐振频率。通过对间隙SP1的长度的相应谐调，靠内的和靠外的接线的或者天线部分IF、AF的运行长度可与当时需要的传输频率相适配。间隙SP1的长度可譬如通过对平面天线AT11的L形的几何形状的侧面部分TE1、TE2的长度的相应选择调整，和/或通过间隙SP1的相应角度来调整。这样一来，形成了一个可双频带运行的平面天线AT11。该平面天线可譬如在900兆赫范围内为GSM(全球移动通信系统)以及同时在比此更高的1800兆赫的范围内为PCN(私用通信网络)或为UMTS-无线电频率范围(万能移动通信系统)提供接收和/或辐射。
当然也可能是合适的是，从向着前侧面VS的俯视来看，在印刷电路板LP1*的右纵侧面RLS和上端侧面OBS之间的右角部分处也设置耦合结构KS1中的在两侧向外敞开的、矩形的凹槽。耦合结构KS1中的矩形的凹槽AS1、AS1*最好具有沿Y方向的宽度AB和沿X方向的长度AL，该宽度AB和长度AL在很大程度上相当于摄像机CM的宽度和长度。耦合结构中的凹槽的宽度AB最好选择在1厘至3厘米之间，特别为约2.5厘米。耦合结构中的凹槽的长度AL有利地选择在1厘米至2厘米之间，特别为约1.5厘米。
根据情况也可能是合适的是，在印刷电路板的上端侧面的部位上在印刷电路板的左纵侧面和右纵侧面之间的中部内设置一个基本上为矩形的、边缘侧向外敞开的凹槽。在图7中以朝向前侧面俯视的形式简化地示出了一个如此与图6相比改变了的耦合结构，并用附图标记KS2标出。该耦合结构KS2如此地从由原来矩形的印刷电路板LP1*和耦合在印刷电路板LP1*上的、同样原来是矩形的平面天线AT11*组成的耦合结构中产生，即现在在印刷电路板LP的上端侧面OBS的中部设置有一个重合的、矩形的凹槽AS2、AS2*，用以替代左上角的部位中的凹槽AS1、AS1*。在图7中，用附图标记LP2表示这种更改了的印刷电路板。据此，为摄像机CM形成了一个U轮廓形的容纳室。该容纳室的净宽为与用点划线给出的中线MI的轴对称的结构，其中的中线MI通过上宽侧面OBS的和下宽侧面UBS的中心，以及平行于印刷电路板LP2的纵侧面LLS、RLS伸展。该容纳室在印刷电路板LP2的上端侧面OSB的部位上其外缘侧向外敞开，使摄像机CM能模块式地安装在那里并可沿X方向移入和移出。这样一来，可确保简单和快速地装入和拆出摄像机。
在生产具有和没有摄像机的无线电通信设备时，可同时采用同样的耦合结构，这使生产过程和仓储管理得以简化。在图7中，天线AT12 U轮廓式地包围矩形的容纳室。换言之，平面天线AT12在与印刷电路板LP2有高度间隔HA的情况下以U轮廓的形式设在其装配面的上方。因此，在图7所示的俯视图中，即在设想的、向印刷电路板LP2的装配面的正交投影中，平面天线AT12从矩形的、居中设置的容纳室的左和右边覆盖印刷电路板LP2的两个沿X方向伸展的、腿式的分块，并且沿Y方向覆盖一个沿着容纳室底部的条形的印刷电路板段。与天线AT11一样，平面天线AT12具有一个间隙SP2，该间隙现在呈U形伸展。
通过容纳室在耦合结构KS2中轴对称的设置，使摄像机CM的摄像光学系统可以对称地对准当时的使用者的视野，据此，特别是在自摄像时简化了对摄像机的操作。
在可能的情况下，也可能合适的是在由印刷电路板和平面天线组成的耦合结构内部，即在其共同的重合范围内沿Z方向-即与X、Y平面正交地如此设置一个凹槽，使该凹槽被平面天线环状地框住，并且不是如图6所示一样在印刷电路板LP1的两侧缘上可自由接近、或者说敞开。在图8所示的俯视图中，借助一个在其上方耦合有一个平面天线AT13的印刷电路板LP3示出了这一点，其耦合结构和几何形状在很大程度上与图6所示的由印刷电路板LP1*和平面天线AT11*组成的耦合结构一致，但是现在在印刷电路板和在其上耦合的平面天线的共同的重合范围内在平面内具有一个从前侧面贯通到背侧面的、共同的凹槽AS3。该通口基本上在X、Y平面上具有一个圆形的几何形状。在这种情况下，该通口被平面天线AT13环状地完全包围。所述从前侧面贯通到背侧面的凹槽AS3有利地适于装入一个摄像机，该摄像机具有一个环形的、用于其摄像光学系统的调整机构。据此，在尽量保留壳体GH的原尺寸的情况下也可以节省位置地安装摄像机。
与平面天线AT11、AT12一样，该平面天线AT13也为双频带-天线结构。为此，平面天线AT13具有一个间隙SP3，该间隙在热和冷导体KK、HK的部位上的其内部平面中有一个起始点。其中在沿X方向与所述两个触点KK、HK以一个纵向间距设置了该起始点。具体地说，该间隔SP3沿印刷电路板LP3的右纵侧面的一个分段在X方向伸展，弯折一个90°角有一个沿Y方向伸展的分段与上述分段相接，与该沿Y方向伸展的分段相接的是又一弯折90°角的另一分段，并且基本上平行于左纵侧面伸展。其中，该间隙SP3终止在矩形的印刷电路板LP3的上端侧面的部位上，确地说基本上轴对称于两个触点KK、HK。
图9示意地示出了图6所示的印刷电路板LP1和耦合在其上的平面天线AT11的俯视图，其中，现在在印刷电路板LP1的右纵侧面的部位上附加地设有一个第二平面天线AT21。为能也在印刷电路板LP1的上半部的部位上附加于第一平面天线AT11安装该第二平面天线AT21，第一平面天线AT11的宽度比图6所示的实施形式的短一些。通过一个贯通的间隙SP4，第二天线AT21与第一天线AT11的平面完全隔开或者分开。在这种情况下，间隙SP4从印刷电路板LP1的上端侧面OBS近似地沿X方向伸展，其中间隙SP4通过一个或多个弯曲形的弯折被引往右纵侧面，并在那里终止。对于该第二天线AT21，特意设置了一个接印刷电路板LP1的地线的触点MK。其供电也从热导体HK出发通过电容的和/或电感的耦合来进行。这样一来，提供了一个三频带-天线结构，使无线电通信能在三个不同的发射频率和/或接收频率上进行。
总体上看，通过在当时的、分别由印刷电路板在其上耦合的平面天线组成的耦合结构中的一个由前侧面贯通到背侧面的凹槽，可集成一个节约占地的、模块式的摄像机，该摄像机的摄像光学系统可在壳体的前侧面和背侧面之间的一个大的角度范围内、特别是至少在0°和180°之间旋转。据此，通过简单地转动其摄像光学系统，用仅一个摄像机既可拍摄使用者的自身图象，又可拍摄环境图象。一个专为环境图象而装到无线电通信设备的背侧面上的第一摄像机以及一个专为自身图象装在前侧面上的第二摄像机是不需要的。这样一来，可用集成在壳体中的很扁平的结构的天线和摄像机实现无线电通信设备、特别是移动式无线电话。在很大程度上避免了由于把一个摄像机附加地集成到无线电通信设备的壳体中而对无线电通信设备的所不希望有的加厚。具有一个如此集成到由印刷电路板和天线组成的耦合结构中的摄像机的无线电通信设备具有11～25毫米的总厚度。每个摄像机可通过凹槽如此地安装在耦合结构中，使得可为摄像机的摄像光学系统调整为数很多的摄像角度。摄像机特别是可至少从无线电通信设备的前侧面到背侧面往复旋转，而无须改变当时的无线电通信设备本身的取向或者操作位置。
根据本发明的、由印刷电路板和在其上耦合的天线组成的耦合结构当然不仅在具有扁平的矩形形状的移动式无线电设备中，而且在推移式电话、翻盖式电话以及其它类型和几何形状的移动式无线电设备中可以采用一个用于集成摄像机的从前侧面贯通到背侧面的凹槽。
当然也可把一个固定的摄像机有利地安装在耦合结构的相应的凹槽中。
权利要求
1.在其壳体(GHR)中具有至少一个印刷电路板(LP14)和至少一个平面天线(AT14)的无线电通信设备(UE1)，该印刷电路板和平面天线是在形成一个耦合结构(KS14)的情况下互有高度间隔(HA)地设置的，据此，在该耦合结构(KS14)中在平面天线(AT14)和印刷电路板(LP14)之间包括一个具有可预先给定的天线体积的耦合空间(KR)，其特征在于，至少一个摄像机(CAM)如此地设在耦合结构(KS14)的耦合空间(KR)之中或之上，使该摄像机同时形成耦合结构(KS14)的天线体积的一个组成部分。
2.按权利要求1所述的无线电通信设备，其特征在于，该摄像机(CAM)具有一个对电磁敏感的摄像机部件(LT)和一个对电磁不敏感的摄像机部件(NLT)。
3.按权利要求2所述的无线电通信设备，其特征在于，所述对电磁不敏感的摄像机部件(NLT)基本上通过摄像机(CAM)的一个光学系统(OP)以及其光学系统支架(HAL)形成。
4.按权利要求2或3之一所述的无线电通信设备，其特征在于，只有对电磁不敏感的摄像机部件(NLT)安装在耦合结构(KS14)的耦合空间(KR)中。
5.按权利要求2至4之一所述的无线电通信设备，其特征在于，该对电磁敏感的摄像机部件(LT)是附加地用一个电磁屏蔽装置(SK1)包围的。
6.按权利要求2至5之一所述的无线电通信设备，其特征在于，该对电磁敏感的摄像机部件(LT)埋入地设在印刷电路板(LP14)中。
7.按权利要求2至5之一所述的无线电通信设备，其特征在于，对电磁敏感的摄像机部件(LT)在耦合结构(KS14)的耦合空间(KR)之外设在印刷电路板(LP14)的位于平面天线(AT14)的对面的侧面上。
8.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，摄像机(CAM)的纵向长度基本上是正交于印刷电路板(LP14)的和平面天线(AT14)的位置平面而设置的。
9.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，在平面天线(AT14)的位置平面上看，摄像机(CAM)定位在平面天线(AT14)的一个孔式的凹槽(LO)中，并被平面天线(AT14)的天线平面环绕包围。
10.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，摄像机(CAM)相对于壳体(GHR)的横向长度是基本上居中设置的。
11.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，将一个PIFA天线(“平面倒转F型天线”)设置为平面天线(AT14)，其内部部分(IP)通过一个间隔(SLI)与其外框部分(AP)至少部分地隔开。
12.按权利要求11所述的无线电通信设备，其特征在于，从平面天线(AT14)的位置平面看，摄像机(CAM)设在一个被外框部分(AP)的外轮廓(AK)限定的范围内。
13.按权利要求11或12之一所述的无线电通信设备，其特征在于，摄像机(CAM)大致定位在平面天线(AT14)的内部部分(IP)的中心处。
14.按权利要求11或12之一所述的无线电通信设备，其特征在于，从平面天线(AT14)的位置平面上看，摄像机(CAM)设在平面天线(AT14)的外框部分(AP)和内部部分(IP)之间的间隔(SLI)中。
15.按权利要求11所述的无线电通信设备，其特征在于，所述外框部分(AP)在平面天线(AT14)的一个角的部位上具有一个凹槽(AS14)，在该凹槽(AS14)中设有摄像机(CAM)。
16.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，印刷电路板(LP1)基本上为矩形结构。
17.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，平面天线(AT11)设在印刷电路板(LP1)的上端侧面(OBS)的部位中。
18.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，平面天线(AT11)以一个可预先给定的、与印刷电路板(LP1)的构件装配面的高度具有间距(HA)地如此设在至少另一层中，使其设想的、在印刷电路板(LP1)的构件装配面上的正交投影基本上处在一个通过其侧边缘(LLS、OBS、RLS、UBS)撑开的限定平面内。
19.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，平面天线(AT11)基本上平行于印刷电路板(LP1)的构件装配面伸展，并且在这种情况下屋顶式地覆盖印刷电路板(LP1)的构件装配面的一个范围。
20.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，平面天线(AT11)具有一个间隙(SP1)，该间隙在天线平面的内部中开始，并且伸展至一个在天线(AT11)的外缘上向外敞开的端部(OE)为止。
21.按以上权利要求之一所述的元件电通信设备，其特征在于，由印刷电路板(LP1)和在其上耦合的平面天线(AT11)组成的耦合结构(KS1)具有一个从其前侧面(VS)贯通到背侧面(RS)的凹槽(AS1、AS1*)，在该凹槽中集成有摄像机(CM)。
22.按权利要求21所述的无线电通信设备，其特征在于，耦合结构(KS1)中的从前侧面(VS)贯通到背侧面(RS)的凹槽(AS1、AS1*)设在印刷电路板(LP1)的一个纵侧面(LLS)和一个宽侧面(OBS)之间的角部位中，并且其中具有两个敞开的侧面。
23.按权利要求22所述的无线电通信设备，其特征在于，平面天线(AT11)以L-轮廓的形状至少部分地围住印刷电路板(LP1)的凹槽(AS1)。
24.按权利要求21所述的无线电通信设备，其特征在于，耦合结构(KS2)中的从前侧面(VS)贯通到背侧面(RS)的凹槽(AS2、AS2*)设在印刷电路板(LP2)的一个端侧面(OBS)的中部部位处并且具有一个在印刷电路板(LP2)的该端侧面上敞开的侧面，并且该凹槽(AS2、AS2*)至少部分地被平面天线(AT12)U形地围住。
25.按权利要求21所述的无线电通信设备，其特征在于，耦合结构(KS3)在其内区域中具有一个从前侧面(VS)贯通到背侧面(RS)的、用于容纳摄像机的凹槽(AS3)，该凹槽被平面天线(AT13)从四周围住。
26.按权利要求21至25之一所述的无线电通信设备，其特征在于，所述贯通的凹槽(AS1、AS1*)基本上为矩形结构。
27.按以上权利要求之一所述的无线电通信设备，其特征在于，摄像机(CM)为如此可旋转的结构，即其摄像光学系统可在耦合结构(KS1)的前侧面(VS)和背侧面(RS)之间往复运动。
28.由至少一个印刷电路板(LP14)和至少一个以高度间距(HA)耦合在该印刷电路板(LP14)上的平面天线(AT14)组成的耦合结构(KS14)，该耦合结构(KS14)用于一个特别是按以上权利要求之一所述的无线电通信设备(UE1)，据此，在天线(AT14)和印刷电路板(LP14)之间包括一个具有可预先给定的天线体积的耦合空间(KR)，其特征在于，一个摄像机(CAM)的至少一个摄像机部件(NLT)如此地设在耦结构(KS14)的耦合空间(KR)之中或之上，使该摄像机部件同时形成天线体积的一个组成部分。
全文摘要
一个无线电通信设备(UE1)在其壳体(GHR)中具有一个印刷电路板(LP14)和一个平面天线(AT14)，该印刷电路板和平面天线是在形成一个耦合结构(KS14)的情况下相互有高度间距(HA)地设置的。据此，在该耦合结构(KS14)中在该天线(AT14)和该印刷电路板(LP14)之间包括有一个具有可预先给定的天线体积的耦合空间(KR)。至少一个摄像机(CAM)如此地设在耦合结构(KS14)的耦合空间(KR)之中或耦合空间之上，使摄像机(CAM)同时形成耦合结构(KS14)的天线体积的一个组成部分。
文档编号H04B1/38GK1692565SQ200380100414
公开日2005年11月2日 申请日期2003年10月16日 优先权日2002年10月22日
发明者A·平托, S·西宾格, M·厄尔施莱格, R·布鲁内尔, M·施赖伯, S·胡伯尔, T·科瓦尔斯基, A·弗里德里希 申请人:西门子公司