CN108140933A

CN108140933A - 通信装置及其中使用了该通信装置的家用电器

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Publication number: CN108140933A
Application number: CN201680058436.3A
Authority: CN
Inventors: S.伊基马兹西纳尔; I.N.尤古; H.奥兹卡拉曼; S.塞维克
Original assignee: Arcelik AS
Current assignee: Arcelik AS
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2018-06-08
Also published as: US20180301785A1; EP3360199A1; WO2017061961A1

Abstract

本发明涉及通信装置（1），其向其中使用了该通信装置（1）的家用电器提供无线传输特征部，并且包括馈电单元、印刷电路板（2）和天线（3），天线（3）布置在印刷电路板（2）上并且具有接地部段（4）、馈电点（5）、从馈电点（5）以某个长度延伸的线性部段（6）以及布置在线性部段（6）上并且与线性部段（6）垂直的多于一个分支（7）。

Description

通信装置及其中使用了该通信装置的家用电器

本发明涉及在家用电器之间以及在家用电器与用户之间提供通信的通信装置，并且涉及其中使用了所述通信装置的家用电器。

可利用家用电器上设置的按钮或者借助于远程控制方法来控制家用电器。此外，除了正常的功能以外，家用电器具有多种功能，诸如连接到因特网、媒体播放等。在无线通信中用于这些目的的天线是至关重要的。根据无线电频率设置来确定在无需获得许可情况下可用于无线通信的天线频率。将家用电器可使用的频率限定为ISM（工业、科学和医疗）频带。在技术上，通信装置在外部被使用或者如被集成在家用电器中。在集成的通信装置中，由印刷在印刷电路板上的天线组成的低成本的通信装置的使用是已知的。由于家用电器应与用户及其它的家用电器通信，因此设计的天线需向所有方向广播。设计成印刷在印刷电路板上的天线要求具有抵抗大规模制造误差的容差能力并要求装配到印刷电路板上并且占据微小的空间。此外，应解决由天线的小尺寸引起的效率低下的问题。

在现有技术的欧洲专利申请号EP1483803中，公开了具有多于一个馈电点（feedpoint）的微波天线。

在现有技术的欧洲专利申请号EP2763238中，公开了可以以不同频率工作的印刷电路板天线。

在现有技术的欧洲专利申请号EP1095422中，公开了可以以不同频率工作的印刷天线。

本发明的目标是实现小尺寸且低成本的通信装置及其中使用所述通信装置的家用电器。

为了取得本发明的目标而实现的、在第一个权利要求及其相应的权利要求中阐明的通信装置包括天线，该天线印刷在印刷电路板上，并在线性部段上具有垂直于线性部段的至少一个分支，并具有接地部段（ground section），至少一个分支具有垂直于线性部段的可变的宽度，接地部段移动远离线性部段以便伸向侧边（open sideways）。

在家用电器中，例如，用户借助于诸如手机等的终端向家用电器发送命令，并且天线接收包含命令的信号并将包含命令的信号传输到控制单元。控制电源解码信号并提供命令的实现。

线性部段上存在五个分支，以便垂直于线性部段，并且分支具有差不多相同的长度。此外，分支被连接到线性部段，以便从它们的中心偏移，并且对于接近馈电点的四个分支，每两个接连的分支之间的距离是差不多相等的。分支的长度优选是谐振波长的差不多十分之一。

此外，分支的横截面在平行于线性部段的方向上是可变的。随着移动远离线性部段，分支的横截面变窄。分支的横截面骤然地变化，换言之，横截面的变化类似于阶梯函数。

从馈电点开始，接地部段平行于线性部段移动，并然后伸向侧边，以便形成直角的一半的角度。接地部段的两侧是不对称的，并且垂直于线性部段的一侧的长度是垂直于线性部段的另一侧的长度的差不多两倍，并且短侧的长度是谐振波长的三十分之一。其宽度彼此差不多相等，且为谐振波长的一百分之一。

与现有技术的装置相比，所述通信装置具有更简单的设计，并且利用更低的成本制造。此外，上述天线图案耐制造容差，并且受制造误差的影响最低。因此，大规模制造期间可能发生的损失最小化，从而提供了成本优势。

借助于上述天线图案，在无线电频率设置中为工业用途预留的免许可频带中，尤其在2.4GHz频率中实现了小尺寸的通信装置，并且通信装置可简单地集成到印刷电路板的边缘，印刷电路板构成其中使用了该通信装置的家用电器的控制卡。

假如其中使用了本发明的通信装置的家用电器是烹饪装置，则用户可借助于家用电器的通信装置和控制单元通过他/她的手机连接到家用电器，并且可控制家用电器。借助于本发明，无需利用家用电器上的屏幕或界面，用户可借助于他/她的手机，优选利用蓝牙连接家用电器并控制家用电器。其中使用本发明的通信装置的家用电器不限于上述样本的家用电器，并且可以是冷却装置、洗衣机和/或烘干机、洗碗机或小型家用电器。

为了达到本发明的目的而被实现的家用电器被图示在附图中，其中：

图1是通信装置的示意性视图。

附图中的元件按如下编号：

1.通信装置

2.印刷电路板

3.天线

4. 接地部段

5.馈电点

6.线性部段

7.分支

8.电容器

通信装置（1）包括馈电单元（feeding unit）（未示出在附图中）、印刷电路板（2）和天线（3），天线（3）布置在印刷电路板（2）上，并具有接地部段（4）、馈电点（5）、从馈电点（5）以某个长度延伸的线性部段（6）以及布置在线性部段（6）上并与线性部段（6）垂直的多于一个分支（7）。

本发明的天线（3）包括

- 具有可变厚度的至少两个分支（7），以及

- 起始点靠近馈电点（5）的接地部段（4），其在起始点之后的一部分平行于线性部段（6）延伸，并且在平行部分之后伸向侧边。

通信装置（1）由馈电单元通过馈电点（5）以谐振频率驱动。此外，馈电单元接收由天线（3）捕获的谐振频率信号。换言之，通信装置（1）作为接收器和/或发射器工作。本领域技术人员可通过改变分支（7）的长度及其在线性部段（6）上的位置而容易地改变通信装置（1）的增益、效率、谐振频率和带宽。下文中详细说明通信装置（1）。

天线（3）的接地部段（4）的起始点靠近馈电点（5）定位，并且接地部段（4）在起始点之后的为谐振波长的五十分之一长的部分平行于线性部段（6）延伸，并且在平行部分之后伸向侧边。接地部段（4）优选以接近于45°的角度伸向侧边。伸向侧边的接地部段（4）变得更宽，使得其在与线性部段（6）相同方向上的长度具有谐振波长的约百分之一的宽度，并且其在垂直于线性部段（6）的方向上的长度在一侧为谐振波长的三十分之一，并且在另一侧为谐振波长的十二分之一，分别构造为两个不对称的板。通过以这样的方式来设计接地部段（4），馈电单元的出口可被有效使用。

通信装置（1）的天线（3）包括五个分支(7)，五个分支（7）垂直定位在线性部段（6）上，并且当移动远离线性部段（6）时，两个分支（7）的横截面像阶梯函数一样减小，而其余三个具有固定的横截面。具有可变横截面的分支（7）是离馈电点（5）第二近和第三近的分支（7）。具有可变横截面的分支（7）的最接近馈电点（5）的分支（7）具有单个阶梯，换言之，具有两个不同的横截面，并且离馈电点（5）最远的分支（7）具有两个阶梯，换言之，具有三个不同的横截面。阶梯存在于线性部段（6）的两侧，并且横截面可以是对称的或者不对称的。

分支的长度是谐振波长的七分之一到十五分之一，从而彼此差不多相等。分支（7）连接到线性部段（6），以便从它们的中心点偏移，换言之，分支（7）不对称地布置在线性部段（6）上。最接近馈电点（5）的四个分支（7）间隔地定位在线性部段（6）上，使得分支（7）之间的距离差不多相等，优选地为谐振波长的二百五十分之一。离馈电点（5）最远的分支（7）定位在线性部段（6）的端部处，以便与线性部段（6）一起形成T形。

天线（3）还包括电容器（8），电容器（8）布置在馈电点（5）与最接近馈电点（5）的分支（7）之间，以便在线性部段（6）上与接地部段（4）对准。电容器（8）与最接近的分支（7）之间的距离优选是谐振波长的七十五分之一的长度。借助于电容器（8），换言之，借助于电容器（8）的可调节电容，天线（3）的阻抗值可设置为期望的阻抗值。

具有上述天线（3）图案的通信装置（1）具有低的增益，换言之，是非方向性的，且换言之，以差不多相等的功率全方向地发送信号。因此，用户在家用电器周围处在任何方向上都是可以的，并且他/她不需要直接在家用电器的前侧。

天线（3）的线性部段（6）的长度是谐振波长的六分之一的长度。因此，实现了比具有现有技术的单极和双极天线（3）的通信装置（1）更小的通信装置（1）。

印刷电路板（2）具有1.6mm的厚度并由FR4材料制成。如本领域技术人员能够容易看出的，通过利用由具有不同厚度的材料制成的印刷电路板（2）和在上述公开的天线（3）图案中的介电系数，可制造具有不同带宽的通信装置（1）。

在上述通信装置（1）中，对于天线（3）所给定的长度和距离具有+-10%的制造容差。应根据该事实来考虑该说明书中的诸如“差不多”等的表述。

在本发明的家用电器中，上述通信装置（1）用于无线传输。家用电器可以是用户厨房或浴室中所使用的并需要图像和信号传输以与其它家用电器以及用户通信的烤箱、烹饪机、洗碗机、抽油烟机、洗衣机或冰箱。例如，借助于冰箱中所使用的通信装置（1），为用户显示冰箱架的图像，或者抽油烟机可借助于其上的相机和处理器捕获烹饪机上正在烹饪的食物的图像，以便对所述图像进行分析并向烹饪机发送控制命令。

Claims

1.一种通信装置（1），包括馈电单元、印刷电路板（2）和天线（3），所述天线（3）布置在所述印刷电路板（2）上并且具有接地部段（4）、馈电点（5）、从所述馈电点（5）以某个长度延伸的线性部段（6）以及布置在所述线性部段（6）上且与所述线性部段（6）垂直的多于一个分支（7），其特征在于，所述天线（3）具有：

具有可变横截面的至少两个分支（7），以及

起始点靠近所述馈电点（5）的所述接地部段（4），所述接地部段（4）在所述起始点之后的一部分平行于所述线性部段（6）延伸，并且在平行部分之后伸向侧边。

2.如权利要求1所述的通信装置（1），其特征在于，所述接地部段（4）伸向侧边，以便与所述线性部段（6）形成45°的角度。

3.如权利要求1或2所述的通信装置（1），其特征在于，所述接地部段（4）的伸向侧边的部分相对于所述线性部段（6）是不对称的。

4.如权利要求3所述的通信装置（1），其特征在于，所述接地部段（4）在所述线性部段（6）的一侧具有谐振波长的差不多三十分之一的长度，并且在另一侧具有谐振波长的差不多十二分之一的长度。

5.如权利要求1所述的通信装置（1），其特征在于，当移动远离所述线性部段（6）时，所述分支（7）的横截面变得更窄。

6.如权利要求5所述的通信装置（1），其特征在于，所述分支（7）的所述横截面以阶梯状变得更窄。

7.如权利要求5或6所述的通信装置（1），其特征在于，具有阶梯状横截面的两个分支（7）和具有固定横截面的三个分支（7）都被布置在所述线性部段（6）上。

8.如权利要求7所述的通信装置（1），其特征在于，具有阶梯状横截面的分支（7）中的最接近所述馈电点（5）的分支（7）是一个阶梯状的，并且具有阶梯状横截面的分支（7）中的最远离所述馈电点（5）的分支（7）是两个阶梯状的。

9.如权利要求1所述的通信装置（1），其特征在于，所述分支（7）定位在所述线性部段（6）上，以便从它们的中心偏移。

10.如权利要求1所述的通信装置（1），其特征在于，所述电容器（8）布置在所述馈电点（5）与最接近所述馈电点（5）的分支（7）之间，以便在所述线性部段（6）上与所述接地部段（4）对准。

11.如权利要求10所述的通信装置（1），其特征在于，所述分支（7）与所述电容器（8）的距离是所述谐振波长的七十五分之一的长度。

12.如权利要求1所述的通信装置（1），其特征在于，所述分支（7）的长度在所述谐振波长的七分之一和十五分之一之间。

13.如权利要求1所述的通信装置（1），其特征在于，所述线性部段（6）的长度是所述谐振波长的差不多六分之一。

14.如权利要求1所述的通信装置（1），其特征在于，最远离所述馈电点（5）的分支（7）与所述线性部段（6）一起形成T形。

15.一种家用电器，其中，使用了以上权利要求中公开的通信装置（1）。