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1. CN101490701 - Wireless communication card for use with an electronic device

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[ ZH ]
与电子装置一起使用的无线通信卡


技术领域
本发明涉及无线电通信装置,更具体地说,涉及无线电天线装置。
背景技术
目前,诸如膝上型计算机、笔记本计算机、袖珍PC、个人数字助理 (PDA)、游戏装置等计算装置通常都具备无线通信能力。例如,目前许 多膝上型计算机和笔记本计算机都具有被设置成例如与WiFi网络和/或 公共蜂窝网进行通信的无线电通信电路。这种电路可集成在计算机中和/ 或设置在插入到计算机中的电路组件(诸如PC卡或USB适配器)中。 类似的卡和/或适配器可与其它电子装置(诸如PDA和计算机外设(例如, 打印机,扫描仪等))一起使用。
这种无线通信电路可以设置成连接到外部无线电天线和/或可以包 括集成的无线电天线。例如,某些PC卡包括可以附接刚性(rigid)天线 和/或天线线缆的外部天线插孔。也可以获得包括不具有外部天线连接的 内部天线的多种PC卡。例如,由SonyEricssonMobileCommunications,Inc. 推出的GC-89GPRS/WiFiPCMCIA卡包含内部天线,该内部天线靠近该 卡的一端而位于外壳内。许多WiFi卡具有类似的内部天线构造。
对于这种内部天线的尺寸及位置的限制可能会导致天线性能严重劣 化。例如,当将无线PC卡安装在笔记本计算机中时,该无线PC卡的天 线可能会被计算机的LCD屏幕阻挡或遮挡。这种阻挡或遮挡会导致某些 方向上的增益的减小。此外,当计算机处在正常工作的位置时,该天线 的极化可能主要在水平面上。但是,在信号覆盖较低的某些边缘区域, 信号极化可能主要在垂直方向上。所导致的极化失配可能会引起严重的 性能劣化。
发明内容
根据本发明的实施方式,提供一种与电子装置一起使用的无线通信 卡,该无线通信卡包括框体和天线系统。所述框体被设置成可移除地安 装于所述电子装置中。所述天线系统包括第一天线及第二天线,所述第 一天线及第二天线中的每一个分别与所述框体成一体。所述第一天线与 第二天线中的至少一个天线能够相对于另一天线在第一天线构造与第二 天线构造之间可选择地移动。
根据一些实施方式,所述第一天线位于所述框体内部,所述第二天 线安装在延伸组件上,所述延伸组件可移动地安装在所述框体内,使得 所述延伸组件与所述第二天线能够在与所述框体相邻的收回位置与从所 述框体伸出的第二位置之间可选择地移动。根据一些实施方式,所述延 伸组件可转动地安装于所述框体上。
根据本发明的一些实施方式,提供一种移动无线通信终端,该移动 无线通信终端包括外壳以及天线系统。所述天线系统包括第一天线及第 二天线,所述第一天线及第二天线中的每一个分别与所述外壳成一体。 第一天线和第二天线中的至少一个天线能够相对于另一天线在第一天线 构造与第二天线构造之间可选择地移动。
本领域普通技术人员通过阅读附图和以下对优选实施方式的详细描 述,可以理解本发明的其它特征、优点和细节,其中这些描述仅是为了 阐释本发明。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的无线终端的立体图。
图2是根据本发明的实施方式的无线通信卡的正立体图,其中,其 延伸臂被示出位于收回位置。
图3是图2的无线通信卡的正立体图,其中,其延伸臂被示出位于 伸出位置。
图4是射频信号源及图2的无线通信卡的示意性框图。
图5是根据本发明的其它实施方式的无线通信卡的正立体图,其中, 其延伸臂被示出位于收回位置。
图6是图5的无线通信卡的正立体图,其中,其延伸臂被示出位于 伸出位置。
图7是根据本发明的其它实施方式的无线通信卡的正立体图,其中, 其延伸臂被示出位于收回位置。
图8是图7的无线通信卡的正立体图,其中,其延伸臂被示出位于 伸出位置。
图9是图7的无线通信卡的放大后的一部分的后立体图,其中,其 延伸臂被示出位于伸出位置。
图10是图7的无线通信卡的另一放大后的一部分的后立体图,其中, 其延伸臂被示出位于收回位置。
图11是图7的无线通信卡的放大后的一部分的后立体图,其中,其 延伸臂被示出位于伸出位置。
图12是图7的无线通信卡的延伸臂及天线的后立体图。
图13是根据本发明的其它实施方式的无线通信终端的立体图,其 中,其延伸臂被示出位于收回位置。
图14是图13的无线通信终端的立体图,其中,其延伸臂被示出位 于伸出位置。
具体实施方式
现在,参照附图更全面地说明本发明,附图中示出了本发明的实施 方式。但是,不应当将本发明理解为仅限于这里所述的实施方式。相反, 提供这些实施方式以使得本公开是全面和完整的,并且本公开将会向本领 域技术人员完整地传达本发明的范围。类似的标号始终表示类似的单元。
如这里所使用的,词语“comprising(包括)”和“comprises(包括)” 是开放式的,并且包括一个或更多个所述的特征、整体、单元、步骤、 组件或功能,但并不排除一个或更多个其它特征、整体、单元、步骤、 组件、功能或它们的组的存在或增加。如这里所使用的,词语“和/或”包 括所列出的相关项中的一个或更多个中的任意及全部组合。
如这里所使用的,通用缩写“e.g.”(其源于拉丁语短语“exempligratia (例如)”)可用于引入或指定之前提到项目的(多个)一般示例,但并 不旨在限制这种项目。如果这里所使用的,源于拉丁语短语“idest(即)” 的通用缩写“i.e.(即)”可用于从更一般的叙述中指定特定项目。
这里所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的,并不旨在限制 本发明。如这里所使用的,除非语境另行清楚地作出其它说明,否则单 数形式“a”、“an”及“the”旨在同样包括复数形式。
除非另外定义,否则这里使用的所有术语(包括科技术语)具有与 本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。进一步应当理 解的是,术语(例如,在通常所用的字典中所定义的那些术语)应当被 理解为具有与其在相关领域的上下文环境中的含义相一致的含义,并且, 除非在此明确地定义,否则不应当以理想化或完全形式的方式来理解。 为了简洁明了,不再详细说明公知的功能或构造。
可以理解的是,当提到将单元“连接(connected)”或“耦接(coupled)” 到另一单元时,它可以直接地连接到或耦接到该另一单元,或者也可以 存在中间(intervening)单元。相反,当提到将单元“直接耦接”或“直接 连接”至另一单元时,则不存在中间单元。而且,如这里所使用的“耦接” 或“连接”可以包括无线耦接或连接。
这里使用的“无线通信终端”或“无线终端”是指被设置为通过无线接 口进行通信(即,接收和/或发送通信信号)的通信终端。无线终端的例 子包括但不限于被设置为通过无线通信接口进行数据通信的蜂窝电话、 个人数据助理(PDA)、寻呼机和/或计算机(例如,膝上型计算机或笔记 本计算机),其中无线通信接口可以包括蜂窝电话接口、蓝牙接口、无线 局域网接口(例如,802.11)和/或其它RF通信接口。无线终端可被设置 为通过无线通信接口例如与蜂窝网、卫星网络、无线局域网(WLAN) 和/或其它无线通信终端进行通信。
如这里所使用的,“移动终端”可以是便携式的、可运输的、安装在 (空基、海基或路基)交通工具上、或者位于和/或被设置成本地和/或以 分布方式运行在在地球和/或空间的(多个)任意其它位置。
参照图1,图1示出了根据本发明的实施方式的无线终端10。根据 本发明的实施方式,无线终端10包括电子装置20和无线通信卡100。电 子装置20具有收纳卡100的插槽22。在所例示的实施方式中,电子装置 20为膝上型计算机;但是,根据本发明的无线通信卡可用于其它类型的 电子装置,诸如PDA。此外,在所例示的实施方式中,插槽22是符合 PCMCIA标准的PC卡插槽。根据稍后将讨论的其它实施方式,插槽22 是符合PCMCIA标准的ExpressCard插槽。另选的是,插槽22可被设置 成符合其它公共或专用标准。
图2至图4更详细地示出了无线通信卡100。无线通信卡100是符 合PCMCIA标准的PC卡(即,无线通信卡100被设置成具有PC卡的外 形封装和电触点设置)。无线通信卡100包括从后端102A延伸至前端 102B的外壳或框体110。无线通信卡100被设置为使得当将无线通信卡 100安装在插槽22中时,延伸部或框体端部112向外延伸超出插槽22并 且暴露在外面,而框体110的剩余部分处于插槽22内。接触或接口连接 器107及印制电路板(PCB)104被安装在框体110中。接口连接器107 被设置成将无线通信卡100可通信地电连接到无线终端10,以在天线电 路160与无线终端10之间(直接或间接地)交换信号。
延伸组件或臂120通过铰链机构122以可转动的方式耦接到框体110 (图3)。铰链机构122可以具有任意合适的构造,例如销和孔的构造。 根据一些实施方式,延伸臂120永久地耦接到框体110或固定到框体110。 框体110和延伸臂120共同形成外壳组件101。延伸臂120能够在图2所 示的收回(或隐藏(stow))位置与图3所示的伸出(或展开)位置之间 可选择地移动。根据一些实施方式,例如可由用户使用他或她的手指将 臂120可选择地拨(flip)到伸出位置和拨回收回位置。在收回位置,延 伸臂120被收纳或隐藏在框体110的插槽或凹部114中(图3),以保持 紧凑的外形封装。根据一些实施方式,当延伸臂120位于伸出位置时, 延伸臂120沿与框体110的宽度方向垂直的方向而延伸。
框体110和延伸臂120可由任意合适的材料制成。根据一些实施方 式,框体110和/或延伸臂120可以由塑料或聚合材料制成。
标签或标牌116可固定于外壳上,并且设置有合适的标记116A。标 签或标牌130可固定于外壳上,并且设置有合适的标记130A。
天线系统150安装并被容纳于框体110内。天线系统150包括第一 或主无线电天线152、第二或次无线电天线154、外部天线端口或连接器 156以及一个或更多个天线电路160。根据一些实施方式,(多个)天线 电路160容纳于框体110中并在PCB104中实现。如稍后将讨论的,(多 个)天线电路160例如可以包括一个或更多个可替换的天线电路162、164 和166。(多个)天线电路160(其包括天线电路162、164和166中的一 个或更多个)可以包括一个或更多个接收机或收发机、处理电路和/或其 它合适的电路。外部天线连接器156例如以已知的方式连接至(多个) 天线电路160,以在外部天线与无线通信卡的(多个)天线电路之间提供 连接性。根据一些实施方式,天线152、154集成到无线通信卡100中, 如下所述。
主天线152容纳于端部112中。可以通过已知的方式来安装和设置 主天线152,以成为无线通信卡中的集成的内部RF天线。如图所示,天 线152为螺旋形(serpentine)天线;但是,也可以采用其它的构造。可 以使用任意合适类型的天线。根据一些实施方式,天线152是安装于陶 瓷芯片(ceramicchip)、柔性电路组件或微带天线(microstrip)上的天线 单元。
次天线154容纳于延伸臂120内或处于延伸臂120上,其中,延伸 臂120用作天线154的基部或载体。如图所示,天线154是螺旋形天线; 但是,也可以采用其它的构造。可以使用任意合适类型的天线。根据一 些实施方式,天线154是安装于陶瓷芯片、柔性电路组件或微带天线上 的天线单元。
如稍后将说明的,根据无线通信卡100的构造和预期功能,将天线 152、154分别永久地或可切换地连接至(多个)天线电路160。根据一 些实施方式,天线系统150具有第一和第二工作模式或设置。当延伸臂 120位于收回位置处(图2)时,选择或激活(actuate)第一工作模式。 当延伸臂120位于伸出位置处(图3)时,选择或激活第二工作模式。可 以使用任意合适的机构或技术(诸如这里参照图7至图12说明的切换机 构)来进行这两个工作模式的切换。
在一些实施方式中,当延伸臂位于伸出位置时,天线154与相关天 线电路164可通信地连接(或“接合”),而当延伸臂位于收回位置时,天 线154从相关天线电路164断开(或“未接合”)。在一些这样的实施方式 中,当延伸臂位于收回位置时,天线154与第二相关天线电路162或166 (与第一相关天线电路不同)可通信地连接。根据一些实施方式,第一 及第二可选相关天线电路是具有彼此不同的阻抗匹配特性的多个可选阻 抗匹配网络。根据一些实施方式,第一及第二可选相关天线电路是被设置 成在彼此不同的频率范围内接收/发送无线电信号的多个可选射频电路。
根据其它实施方式,当延伸臂120位于伸出位置时,天线154与相 关天线电路164可通信地连接,而当延伸臂120位于收回位置时,天线 154不直接与任意天线电路连接。根据一些这样的实施方式,当延伸臂位 于收回位置时,主天线152连接至天线电路164或另一天线电路162,而 天线154是耦接至天线152、用于对天线152进行调谐的寄生元件,以增 大天线系统150的现有带宽或在不同频带(例如,GPS频带或WLAN频 带)中提供功能性。根据其它这样的实施方式,当延伸臂120位于收回 位置(即,天线154没有连接至激活的天线电路或没有可操作地耦接至 主天线152)时,天线154是未激活的。
根据一些实施方式,当延伸臂120位于伸出位置时,天线152和154 分别连接至(多个)天线电路160,使得天线系统150成为分集天线系统, 其中天线152和154作为具有彼此不同的主极化(即,极化分集)的分 集天线。例如,参照图4,天线152和154经由各个不同的信号通路32 和34来从射频信号源30接收信号。在一些实施方式中,天线152为水 平主极化,而天线154为垂直主极化,这使得当抬起臂120时,天线152 和154的极化相对正交。分集天线系统例如可以是接收分集或选择性分 集系统。
在一些实施方式中,如上所述,当延伸臂120伸出时,天线152和 154形成分集天线系统,而当延伸臂120收回时,天线154作为寄生元件 而耦接至天线152(以例如提供增大的带宽或在不同频带中提供功能)。 在一些实施方式中,当延伸臂120收回时,天线154可通信地连接至射 频电路164,射频电路164被设置成在与主天线152所连接的射频电路 162不同的频率范围内接收/发送无线电信号。根据其它实施方式,当延 伸臂120收回时,天线154是未激活的。
在一些实施方式中,当延伸臂120伸出时,天线152连接至被设置 成在第一频率范围内接收/发送无线电信号的天线电路162,而天线154 连接至被设置成在与第一频率范围不同的第二频率范围内接收/发送无线 电信号的天线电路164。例如,第一频率范围可以是WLAN射频范围(例 如,2400MHz至2480MHz或5.2GHz),而第二频率范围可以是蜂窝电 话传送射频范围(例如,824MHz至2170MHz)或GPS射频范围(例 如,1.5GHz)。在一些实施方式中,当延伸臂120收回时,天线154作 为寄生元件耦接至天线152(以例如提供增大的带宽或在不同频带中提供 功能)。在其它实施方式中,当延伸臂120收回时,天线154连接至射频 电路166,射频电路166被设置成在与射频电路162、164的频率范围不 同的第三频率范围内接收/发送无线电信号。根据其它实施方式,当延伸 臂120收回时,天线154是未激活的。根据一些实施方式(这些实施方 式可与上述实施方式中的各个实施方式相组合),当臂120收回时,主天 线152保持可操作地连接至天线电路162,使得天线152和154可同时工 作或接合。
根据其它些实施方式,当臂120收回时,主天线152与天线电路162 相连接,而当臂120伸出时,天线154被激活,并使得天线152未激活。 根据一些实施方式,通过将天线154与天线电路164相连接而激活天线 154,其中天线电路164被设置为在与天线电路162的频率范围不同的频 率范围内接收/发送无线电信号。但是,根据其它实施方式,通过将天线 154与天线电路162或其它天线电路相连接,可以激活天线154,其中该 其它天线电路被设置为在与天线电路162的频率范围相同的频率范围内 接收/发送无线电信号。
在一些如以上所述的实施方式中,当延伸臂120收回时,天线154 作为寄生元件耦接至天线152。根据其它实施方式,当延伸臂120收回时, 天线154是未激活的。
外部连接端口156可用于将外部天线连接至天线系统150。外部天 线例如可以与主天线152一起形成分集天线系统。根据一些实施方式, 无线通信卡100被设置成当外部天线经由外部连接端口156连接至无线 通信卡100时,天线154不被接合(即,在运行上从该天线系统断开)。
参照图5和图6,图5和图6示出了根据本发明的其它实施方式的 无线通信卡200。除了无线通信卡200是符合PCMCIA标准的ExpressCard 卡(即,无线通信卡200被设置成具有ExpressCard卡的外形封装和电触 点设置)之外,无线通信卡200与无线通信卡100对应。图5和图6分 别示出了位于收回位置和伸出位置的无线通信卡200的天线延伸臂220。 无线通信卡200可以按照其它方式来进行设置和操作,如以上针对无线 通信卡100所讨论的。
参照图7至图12,图7至图12示出了根据本发明的其它实施方式 的无线通信卡300。除了稍后讨论的不同之处以外,无线通信卡300与无 线通信卡100对应。无线通信卡300可以按照其它方式来进行设置和操 作,如以上针对无线通信卡100所讨论的。此外,虽然将无线通信卡300 例示为PC卡外形封装,但是可选的实施方式可具有被设置成ExpressCard 卡或专用无线通信卡的外形封装。
参照图7至图11,为了进行解释,这里按以下方式示出无线通信卡 300,即,移除了盖板以显露出无线通信卡300的框体310中的开关组件 370以及内部空腔311。在实践中,无线通信卡300还可以包括用于完全 包围内部空腔311的盖板。与PCB104相对应的印制电路板(PCB)304 安装于内部空腔311中,并且包括(多个)天线电路,如上所述。框体 310具有前壁312A(图8和图9)。与天线152相对应的主天线352(图 9)安装于前壁312A上,并且例如通过接触器306而电连接至PCB304 和(多个)天线电路。
在无线通信卡300中,以在宽度方向上垂直地延伸的延伸臂320代 替延伸臂120。与天线154相对应的天线354安装在臂320上。如图所示, 天线354具有直线构造;但是,也可以采用其它构造。枢轴柱(pivotpost) 322被固定在臂320的一个末端或与臂320的一个末端成一体,并延伸穿 过前壁312A上的开口(未示出)以及切换外壳372上的开口372A(图 9)。无线通信卡300被设置成使得臂320能够在图7及图10所示的收回 位置与图8、图9及图11所示的伸出位置之间转动。
参照图10和图11,为了进行解释,这里以如下方式示出无线通信卡 300,即,进一步省略了前壁312A和切换外壳372。切换组件370包括 切换外壳372、接触器组件374A、374B、374C(图10和图11)以及接 触器垫375A、375B、375C。接触器组件374A、374B、374C可以是所示 的弹簧销(pogopin)连接器,或者可以是其它任意的合适类型或构造的 连接器,诸如板簧(leafspring)。接触器组件374A、374B、374C固定于 PCB304并且电连接至PCB304上的天线电路。接触器垫375A、375B、 375C固定于臂320的内表面并且电连接至天线354。当接触垫375A、 375B、375C与接触器组件374A、374B、374C彼此对准时,接触器组件 374A、374B、374C被偏置(例如,弹簧压载)着抵靠臂320,由此也抵 靠接触器垫375A、375B、375C。前壁312A插设在内部空腔311与臂320 之间;但是,可以将孔或多个孔(例如,收纳枢轴柱322的同一孔)设 置成使得接触器组件374A、374B、374C能够延伸穿过前壁312A而与接 触器垫375A、375B、375C相接触。
如图10所示,当臂320位于收回位置时,接触器组件374A、374B 与接触器垫375A、375B相接合,以在天线354与第一相关天线电路之 间提供电连通。如图11所示,当臂320位于伸出位置时,接触器组件374C 与接触器垫375C相接合,以在天线354与第二相关天线电路之间提供电 连通。因此,可以采用前述切换机构而在可选的天线电路之间切换天线 连接,以提供以上针对无线通信卡100所述的可选功能。可以理解的是, 可以对切换机构进行修改以实现其它功能组合。例如,当臂320位于收 回位置时,可以将切换机构设置成将天线354从全部天线电路断开。
因此,根据本发明的实施方式,无线通信卡可以具有相对紧凑的外 形封装并且具有增强或可选的天线性能。在无线通信卡或其内部安装有 无线通信卡的电子装置(例如,笔记本计算机)的存放或运输过程中, 当更低水平的天线性能是可接受的时,或者当期望使用第一通信频带时, 用户可以将天线延伸臂(例如,臂120、220、330)保持在隐藏位置,以 使用第一天线系统构造或模式。所隐藏的延伸臂并不突出(unobtrusive), 还可以平滑地融入无线通信卡的整体外形,并且根据一些实施方式,延 伸臂可以与无线通信卡的框体基本上平齐地相配合。当期望增强或可选 的天线性能时,用户可以快速便捷地将延伸臂由其隐藏位置转变到伸出 位置,以获得第二天线系统构造或模式。在一些实施方式中,该移动自 身就将第一天线及第二天线与(多个)相关天线电路接合和/或断开,以 实现合适的天线系统构造。用户可以通过将延伸臂移回至隐藏位置,而 快速便捷地将无线通信卡转回至第一天线系统模式和紧凑外形封装。根 据一些实施方式,各种模式之间的切换响应于延伸臂由收回位置变为伸 出位置和/或由伸出位置变为收回位置的转移而自动地进行,从而不需要 用户的其它动作。
虽然根据一些实施方式,这里描述的天线系统通过伸出及收回天线 臂来在各种模式之间进行切换,但是也可以采用其它的设置。例如,可 以需要延伸臂与其它组件(例如,安装有主天线的另一个臂,或另一个 操作杆或按钮)的移动的组合。
根据本发明的其它实施方式,可以将前述天线系统集成在移动终端 中而无需提供无线通信卡。参照图13和图14,图13和图14示出了根据 本发明的实施方式的移动终端50(诸如蜂窝电话)。根据一些实施方式, 移动终端50是手持移动终端。“手持移动终端”的意思是指移动终端的外 部尺寸是适于或被设置为由通常操作员用一只手使用。根据一些实施方 式,手持移动终端50的整体体积小于大约200cc。根据一些实施方式, 手持移动终端50的整体体积小于大约100cc。根据一些实施方式,手持 移动终端50的整体体积在大约50至100cc之间。根据一些实施方式, 手持移动终端50的各项尺寸都不超过大约200mm。
移动终端50包括外壳410和延伸臂420,延伸臂420通过铰链机构 422可转动地安装于外壳410上,以在收回位置(如图13所示)与伸出 位置(如图14所示)之间移动。凹部414设置于外壳410内,以收纳臂 420。与PCB104相对应的PCB404安装在外壳410中,并且包括上述的 (多个)天线电路。与主天线152相对应的主天线452安装在外壳410 中。与天线154相对应的次天线454安装在臂420上,以与臂420一起 移动。天线452、454以及与(多个)天线电路160相对应的一个或更多 个天线电路,构成与天线系统150相对应的天线系统450。
臂420可以如以上针对无线通信卡100所述的那样伸出和收回,以 提供并在天线功能或工作模式之间进行交替。天线系统450与天线452、 454的天线模式的组合可以包括如以上针对天线系统150和天线152、154 所述的组合中的任意一种。例如,天线454可以伸出(即,通过将臂420 移动到伸出位置),以形成分集天线系统,其中,天线452、454用作具 有彼此不同的主极化的分集天线。因此,移动终端50的天线系统可以提 供上述优点。
虽然根据本发明的上述实施方式可以设置具有不同极化的分集天线 系统,但是根据一些实施方式,根据本发明的无线通信卡或终端可以被 设置成提供空间分集天线(空间分集天线可以是极化分集或可以不是极 化分集)。
考虑到当前公开的优点,本领域技术人员可以作出各种变化和修改 而不偏离本发明的精神和范围。因此,应当理解的是,所示实施方式仅 出于示例的目的,并且不应当被解释为对由所附权利要求限定的本发明 的限制。因此,所附权利要求应被解读为不仅包括字面上所述的单元的 组合,还包括按照基本上相同的方式来执行基本上相同的功能以获得基 本上相同的效果的全部等同物单元。因而,权利要求应当被认为包括了 上述具体例示及描述的内容、概念上等同物以及包括了本发明的核心思 想的内容。
相关申请
本申请要求于2006年6月13日提交的、申请号为No.60/813,133 的美国临时专利申请的权益及优先权,在此通过引用并入其全部内容。