[发明专利]包括贴片天线和光伏层的电子设备以及相关的方法

说明书

本发明涉及电子设备领域，更具体而言，涉及包括天线的电子设备以及相关的方法。

天线可以用于各种目的，诸如通信或导航，而无线设备可以包括广播接收器、寻呼机或无线电定位设备（“ID标签”）。蜂窝电话是无线通信设备的示例，它几乎无处不在。相对较小的尺寸、高效率，以及相对宽的辐射模式一般是用于便携式无线电或无线设备的的天线的所需的特征。

另外，随着无线设备的功能持续增强，对更加容易并且更加便于用户携带，但使用相对较少的电能和/或具有比较长的待机时间的较小的无线设备的需求也增大。这给无线设备制造商提出的一个挑战是设计在天线的相对有限的可用空间量内提供所需操作特性并且与相关电路进行协作以使用减少的电量的天线。例如，需要天线以给定的频率利用所需特性通信，诸如带宽、极化、增益模式，以及辐射模式，并且，需要无线设备利用单个电池或充电周期工作多天。

可能希望个人通信设备例如蜂窝电话的尺寸相对较小。换言之，可能希望设备体积和表面面积相对有限。这又可能会导致组件之间的尺寸和性能的折中，例如，具有相对大的电池可能意味着具有相对较小的天线。可能希望组合的设计来改善组件集成。

例如，电子设备的电源要求一般被降低。例如，场效应半导体甚至使太阳能的电子设备变得越来越流行。太阳能电池可能要求增大的产品表面积，然而，这也是其他目的，例如键盘，所需的。

许多天线可以包括例如相对好的导体和相对好的绝缘体的组合，以提高效率。这在，例如，微带贴片天线中尤其如此，因为强的近场反应性能量在印刷线路板电介质中循环，这可能会导致热损失。包括例如半导体的太阳能电池既不是相对好的导体，也不是相对好的绝缘体。

为实现所需的天线特征，可以调整天线例如贴片天线的大小和形状。例如，授予Tabakovic的美国专利申请公开No.2010/0103049公开了具有贴片天线单元和与其耦合的导电层和双路分开的馈源的贴片天线。双路馈源中的每一路具有导体段和与导体段正交的三角形的导电条带。授予McCarrick等人的美国专利申请公开No.2009/0051598公开了具有立体几何形状例如正方形、多边形、椭圆形、卵形、半圆形，以及三角形的贴片天线。

为减少功耗，光伏电池的功能可以与天线相结合。例如，授予Kiefer的美国专利No.6,590,150尝试在单一单元中组合光伏电池和天线的功能。更具体而言，Kiefer公开了以层叠结构配置的网格或正面电接触、防反射涂层、两个半导体层、介电层，以及接地面层。

为了进一步提供空间节省，公开了以层叠关系使用显示器和天线的多种方法。例如，授予Ying的美国专利No.6,697,020公开了用于便携式通信设备的集成多层结构，该结构包括耦合在LCD显示器和电介质衬底之间的天线。授予Epstain等人的美国专利No.6,774,847公开了以层叠结构耦合的芯片天线、刚性印刷电路、导电材料、透镜材料，以及显示器。

鉴于前面的背景，因此，本发明的目标是提供包括贴片天线的电子设备，该贴片天线提供所需操作特性并具有减小的尺寸并与光伏层进行协作。

根据本发明的此目标及其他目标、特征，以及优点通过包括衬底以及其上的层的层叠结构的电子设备来提供。层的层叠结构包括衬底上方的光伏层，以及光伏层上方的天线接地面。天线接地面包括光学透射的第一导电网格层。层的层叠结构还包括光伏层上方的贴片天线，并包括光学透射的第二导电网格层。相应地，电子设备包括与光伏层进行协作并提供所需操作特性的光学透射的贴片天线。

电子设备还可以包括例如由光伏层供电并耦合到贴片天线的无线电路。电子设备还可在天线接地面和贴片天线之间包括介电层。介电层可以例如是光学透射的。电子设备还可以包括在介电层上的至少一个防反射层。

贴片天线可以具有由多个周界段所定义的周界，包括之间具有会切点的至少一对弓形的周界段。该至少一对弓形的周界段可以例如向内延伸。

贴片天线可以例如是平面的。该电子设备还可以包括耦合到贴片天线的至少一个天线馈源。该至少一个天线馈源可以包括例如一对天线馈源以用于非线性极化。

第二导电网格层可以是柔性交织的导电网格层。第二导电网格层可以包括例如主体部分和与其耦合的边缘部分。

方法的一方面涉及制造电子设备的方法。该方法包括通过至少将光伏层定位在衬底上方，并将天线接地面定位在光伏层上方，来在衬底上形成层的层叠结构。天线接地面包括光学透射的第一导电网格层。形成层的层叠结构还包括将贴片天线定位在光伏层上方。贴片天线包括也光学透射的第二导电网格层。