[发明专利]用于无线通信设备的叠层结构

说明书

相关申请

本发明与共同所有权的题为“用于无线通信设备的叠层结构”的 第11/014,541号共同未决的美国专利申请相关，该申请的全部内容通 过引用而并入本文。

技术领域

本发明一般涉及无线通信设备中的组件结构，更具体地说，涉及 用以降低SAR(Specific Absorption Rate，辐射吸收率)水平的无线通 信设备的组件叠层结构。

背景技术

随着无线通信行业不断发展，对于越来越小的无线通信设备的需 求不断增加。在本文中，无线通信设备还可称作“无线设备”、“手 持装置”、“蜂窝电话”、“移动电话”等。缩小无线设备的尺寸对 设计提出的挑战包括将设备组件放置在较小空间内。其他的挑战包括 将所关心的近场范围内的无线设备所辐射的射频(RF)能量保持在可 接受水平，并同时保持该设备的辐射效率。

当RF模块发送信号时，功率放大器对电信号进行放大，然后通 过天线将经过调制的能量传播到空气中。该能量中的第一部分通过自 由空间传播到目的地。该能量中的另一部分在设备内作为热量被消耗 掉。最后，某些能量被设备附近的物体吸收，其中包括使用者的身体。

无线设备的天线周围的功率密度作为例如到天线的距离和天线的 方位的函数而改变。天线周围的场通常被分成两个区域。第一区域为 天线附近的区域，被称作近场；第二区域为距离天线较远的区域，被 称作远场。两个区域的分界线通常取在半径R处，其中R＝2L²/λ，L 为天线的最大尺寸，λ为波长。远场是其中辐射模式(radiation pattern) 与例如到发送天线的距离无关的区域。近场是非常靠近发送天线的区 域，并且在近场中场模式与到天线的距离有关。

对于人们可安全地暴露于近场中的无线设备所辐射的射频(RF) 能量的限制，根据被称作辐射吸收率(SAR)的单位而给出。辐射吸 收率是人在使用无线发射器时人体所吸收的射频能量的量。在不同的 国家，可接受的SAR水平不同。美国联邦通信委员会(FCC)将暴露 于移动电话的RF能量的可接受量限制在1.6瓦特每千克组织(1.6 W/kg)的特定局部(或空间峰值)SAR水平。当无线设备工作在该范 围内时，无线设备不会对使用者造成危害。因此，在任何移动电话设 计中必须考虑符合可适用的近场影响限制。

各种电话的SAR水平有所不同，在某种程度上是由于SAR为许 多不同参数的函数，其中包括设备的几何形状、发送频率、放大器功 率级、天线位置等。图4示出了现有技术的蜂窝电话70的典型的叠层 结构。电话70封装在壳体88中，壳体88具有正面84和背面86。电 话70的组件包括电路板74，电路板74容纳用于控制下列组件的处理 电路(未示出)：显示装置72、键盘80、RF和其他噪声(即辐射)、 罐型屏蔽76(canister-type shield)所包封的组件90、以及其他设备组 件(未示出)。天线82通过馈电点92耦合至电路板74上的发射器和 接收器。电池78也装入壳体88内，用以为设备70的组件供电。

继续参照图4，用于电话70的现有技术的叠层结构是在壳体88 的正面84上设置显示装置72，显示装置72叠置在电路板74上方， 在电路板上方和下方可设置一个或多个罐型屏蔽76，以屏蔽噪声组 件。电池78叠置在电路板下方，通常可通过位于壳体88的背面86 上的电池门94来装卸电池78。除了利用罐型屏蔽76来遮盖电路板上 的噪声组件之外，因为在正面84上方直接具有高能量密度，因此现有 技术的电话70还需要附加屏蔽(未示出)以使电话70达到SAR标准， 该附加屏蔽在本文中称作兼容屏蔽(compliance shielding)。该附加屏 蔽可以包括箔、RF吸收材料、金属化的塑料以及金属支架等。

在制造电话70时，电话70中为了实现符合可接受的SAR水平的 屏蔽，在以下方面继续带来重大负担：实际的设计工作、反复进行兼 容性测试、以及兼容屏蔽带来的附加成本。上述挑战随着电话尺寸的 减小而增大。因此，在增加兼容屏蔽之前，希望继续进行产业创新， 以降低电话的SAR水平，并降低电话在设计和材料方面的最终成本。

发明内容