[发明专利]无线手持设备，辐射系统及制造方法

说明书

发明背景

绝大多数的便携和手持式无线设备如今具有起主要作用的一内部天线。内部天线，特别是用于蜂窝业务(例如2G，3G和4G服务诸如操作在其相应的频带内的GSM，CDMA，WCDMA，UMTS，LTE)的充电或提供连接的那些，要求其根据设备形状为每个无线设备的模型定制化且其无线电电气规格通常因模型到模型而异。另一方面，天线相对于该波长需要保持一定的尺寸以便有效地辐射这是一传统观点。因此，当前的内部天线包括贴片(例如PIFAs)，IFA，单极和相关的天线模块具有一尺寸或长度正比于一设备的工作波长，通常上近似四分之一这样的工作波长。在实践中，这意味着现有的内部天线，内置天线模块和相似的大约是移动电话的最短边的尺寸(约35-40mm为一典型的电话，在40-55mm之间的一智能电话的情况下)。这样的一尺寸是特别不方便的由于一移动设备内的空间是非常有限的。尤其在设计过程中，在设备内集成天线成为一个麻烦的任务，由于许多手持组件诸如显示器，电池，扬声器，振动器，屏蔽罩等等诸如此类的与天线竞争空间。由一天线辐射的电磁场对这样的相邻组件相当敏感，这使得设计过程更加困难和缓慢，由于解决所有这些问题通常涉及到多个设计迭代。最后，天线是相当大的且在形状上不标准这一事实使得其在一自动化的制造过程中集成特别具有挑战性，这意味着大多数时间天线的装配至该设备内是手动完成的。

开发将适合每一个手持设备内的一小的，标准的天线将克服许多与手机设计和制造过程有关的问题。然而，众所周知，减小天线尺寸，使之适合于每个手持严重限制了它的性能，即带宽和效率。H.Wheeler和L.Chu，在1940年，首次描述了小天线的基本限制。他们定义了一小天线作为在一弧度球面内部嵌合的一天线，即，直径为等于由PI除(在不平衡天线的情况诸如单极的半球)该天线的最长工作波长的假想球体。他们的结论是，在下面这样一限制下，最大可达到的带宽与相对于波长体积(作为波长体积一立方体体积具有一边缘长度等于一个工作波长)的天线的体积按比例缩小。在该限制下，当该天线变得比波长小得多时，它辐射太低效以至于很难再被考虑为一天线。

为了开发一标准的易于集成至无线手持设备的辐射系统，专利申请WO2010/015365，WO2010/015364，WO2011/095330，WO2012/017013，US61/661885，US61/671906，公开了例如一新的基于辐射增强器的天线相关技术。这样的辐射增强器是用电地非常小的元件(例如，它们具有适合于至一立方体内的小体积具有一边缘大约只有1/30波长及以下，通常低于最长工作波长的1/50)，其负责正确地激发辐射的一接地平面模式的电流。所述接地平面是内置在无线手持设备中，通常包括在其上承载无线手持设备的RF电路的一印刷电路板的一个导电层的一导电表面。

在这些专利申请中的辐射系统进一步包括一射频系统(包括电感器，电容器，电阻器，以及传输线)，以便于在所期望的一频带或者多频带中执行，例如且不限于LTE700，GSM/CDMA850，GSM900，GSM1800，GSM/CDMA1900，UMTS LTE2100，LTE2300，LTE2500。

对于一公开的辐射增强器的现有技术的解决方案，例如，一固体金属立方体作为增强元件。这样一立方体被设计为与波长相比具有一非常小的尺寸，同时最小化元件的欧姆电阻损失和电抗。由于其的小体积，一辐射增强器支持一显著的电流密度，所以提出了一固体的，同类的，导电的立方体配件，以最小化潜在的损失和电抗，因此最大化提高了整个设备的辐射效率。因此，该实施例提供了比其它的集中所有电流流过一单一狭窄，类似导线的元件的增强器的一更好的性能。在另一个试验中，微型固体金属立方体还被发现具有一更好的性能(例如，带宽和效率)相比于像被放置在无线设备的接地平面上的增强器的一小，导电的图钉。因此综上所述，该固体金属立方体随时间推移成为无线设备内的接地平面增强器的一优选地解决方案。

尽管所述固体导电立方体相比于其它的增强器元件提供一最高性能，但是它仍然呈现了对实际使用的应用中大量生产的无线设备的多个问题，例如：该元件是相当重的，由于其同类的金属结构的密度；导电材料和制造过程涉及例如远离于最佳生产大量的增强器的钢厂，以及从组装和集成至无线设备的角度来看，增强器的高导热性，使得难以焊接其至一无线设备的典型的PCB上。此外，由于它们的物理特性，这些立方体不会以一自动化拾取和放置或SMD工序嵌合，其是相当典型的PCB电子制造。

发明内容和目的