嵌入电池内的天线、无线设备和无线设备的智能外壳

摘要

一种嵌入电池内的天线、无线设备和无线设备的智能外壳。通过将天线嵌入到电池外壳内或一般地嵌入到无线电话机的最大表面区域中，为无线设备提供了高级天线或天线组。通过到无线设备的电池连接来进行天线连接。天线可以是紧凑设计的，并位于电池的任何区域中。天线可是薄而扁的设计，位于远离用户的电池背面或者无线电话机的较大后表面上。无线电磁波屏蔽器件可嵌入电池中，并与天线相关地配置，使得无线电磁波场强以及造成的用户的比吸收率被降低，而无线设备的传出信号保持完全足够实现无线设备的功能。由于数字相移器被用在两个辐射天线之间，所以该特征被保留用于多频带操作。外壳被用作对无线电话机的补充，来提供额外的天线、电能和能力。

权利要求

1.一种用于无线设备的外部外壳，包括：

无源天线阵列，所述无源天线阵列被配置为在所述无线设备工作期间将辐射重定向为远离所述无线设备的用户，所述无源天线阵列被配置为可操作地耦合到所述无线设备的内部天线。

2.根据权利要求1所述的外部外壳，其中，当用户使用所述无线设备时，所述无线设备置于所述外部外壳与所述无线设备的用户之间。

3.根据权利要求1所述的外部外壳，其中：

所述外部外壳具有第一侧和与所述外部外壳的第一侧相对的第二侧，所述外部外壳的第一侧置于所述外部外壳的第二侧和所述无线设备之间；并且所述无源天线阵列置于所述外部外壳的所述第二侧。

4.根据权利要求1所述的外部外壳，其中，所述无源天线阵列被配置为在所述无线设备工作期间将辐射重定向为远离所述无线设备的用户，使得比吸收率SAR被降低而不会不利地影响所述无线设备的总辐射功率TRP。

5.根据权利要求1所述的外部外壳，其中，所述外部外壳是由不导电材料或低导电性材料中的至少一种制成的，所述无源天线阵列是由金属材料制成的。

6.根据权利要求1所述的外部外壳，其中，所述无源天线阵列具有第一部件和第二部件，所述无源天线阵列的第一部件是平坦的，所述无源天线阵列的第二部件是不平坦的。

7.根据权利要求1所述的外部外壳，其中：

所述无源天线阵列具有第一部件、第二部件和第三部件，所述无源天线阵列的第一部件具有宽度和高度，无源天线阵列的第二部件具有宽度和高度，无源天线阵列的第三部件具有宽度和高度，所述无源天线阵列的第一部件的宽度大于所述第二部件的宽度和所述第三部件的宽度，无源天线阵列的第一部件的高度大于所述第二部件的高度和所述第三部件的高度。

8.根据权利要求1-7中任何一个所述的外部外壳，其中，所述无源天线阵列由环形元件、八木元件和微带中的至少一个构成。

9.根据权利要求1-7中任何一个所述的外部外壳，其中，所述外部外壳还包括用于将所述无源天线阵列耦合到所述无线设备上的连接器的接口。

10.一种用于无线设备的外部外壳，包括主体，所述主体包括以下部件中的至少一个：与所述无线设备的天线分离的天线、手动充电系统、耳机或供所述无线设备使用的附加存储器，用于当所述主体与所述无线设备耦合时供所述无线设备使用，其中，所述外部外壳的天线被配置为可操作地耦合到所述无线设备的天线，并且所述外部外壳的天线被配置为在所述无线设备工作期间将辐射重定向为远离所述无线设备的用户。

11.根据权利要求10所述的外部外壳，其中，当用户使用所述无线设备时，所述无线设备置于所述外部外壳与所述无线设备的用户之间。

12.根据权利要求10所述的外部外壳，其中：

所述主体具有第一侧和与所述主体的第一侧相对的第二侧，所述主体的第一侧置于所述主体的第二侧和所述无线设备之间；并且所述外部外壳的天线置于所述主体的所述第二侧。

13.根据权利要求10所述的外部外壳，其中，所述外部外壳的天线被配置为在所述无线设备工作期间将辐射重定向为远离所述无线设备的用户，使得比吸收率SAR被降低而不会不利地影响所述无线设备的总辐射功率TRP。

14.根据权利要求10-13中任何一个所述的外部外壳，其中，所述外部外壳的主体还包括可连接到所述无线设备上的外部连接器的至少一个接口，并且其中，与所述无线设备的天线分离的天线、手动充电系统、耳机或供所述无线设备使用的附加存储器中的至少一个通过耦合到所述无线设备的外部连接器的所述接口被所述无线设备使用。

15.一种无线设备，包括：

电池；

嵌入所述电池中的天线，所述天线按照薄而平结构构成，并且位于所述电池的背面并与电池的远离用户的一侧上的电池表面的平面平行；

无线电磁波屏蔽器件，所述无线电磁波屏蔽器件被置于电池的与所述天线相反的一侧上，使得与所述天线间隔开，间隔距离是发射信号波长四分之一或更短；

第二天线，位于所述无线设备的内表面；以及

微处理器，用于调节两个天线之间的相对相位，使得辐射被引导远离用户。

16.根据权利要求15所述的无线设备，其中，所述天线按照紧凑结构构成，并且位于所述电池的一个区域中。

17.根据权利要求15所述的无线设备，其中，两个天线之间的相位由所述微处理器根据所使用的频带来控制。

18.根据权利要求15所述的无线设备，其中，无线电磁波屏蔽器件与介电材料层结合在一起，以在所述无线电磁波屏蔽体与天线之间获得发射信号波长四分之一的有效间隔。

19.根据权利要求15所述的无线设备，其中，分离的天线组件彼此分开地位于所述电池的外壳内。

20.一种无线设备，包括：

机体；

嵌入在所述机体内部的所述无线设备的组件的表面上的无源天线；

第二天线，位于所述无线设备的组件的另一表面上，在所述无线设备工作时所述无源天线可操作地耦合到所述第二天线；以及微处理器，用于调节两个天线之间的相对相位，使得辐射被引导远离用户。

21.根据权利要求20所述的无线设备，其中，所述相对相位是根据所述无线设备所使用的频带来控制的。

22.根据权利要求20所述的无线设备，其中，所述天线被配置为多频带天线。

23.根据权利要求22所述的无线设备，其中，所述天线被配置为三频带天线。

说明书

嵌入电池内的天线、无线设备和无线设备的智能外壳

技术领域

[0001] 本发明一般涉及诸如蜂窝电话机、智能电话机和类似的手持设备之类的便携式通信设备，尤其涉及嵌入电池内的天线、无线设备和无线设备的智能外壳。

背景技术

[0002] 随着蜂窝电话机和智能电话机的功能变得越来越多样化，范围从无线电话的原始基本功能延伸到音乐播放器、视频播放器、手持计算机、用于浏览web、获取电子邮件、下载或上载文件的无线因特网设备、静态相机、摄像头、GPS设备、导航系统等，蜂窝电话机和智能电话机的设计需求不断地需要这些设备内的可用空间的增加。这些功能给它们带来了对天线的越来越高的要求，并且通常需要更高的辐射能量用于发射，对天线来说必须适应多达五个频带，同时比从前占据更小的空间。

[0003] 另外，来自移动电话机的电磁辐射作为健康风险引起了越来越多的关注，并且对在电话机内空间减小的同时通过天线的设计来解决这个问题提出了严峻的挑战，这是因为显著减小朝向用户的无线电磁波辐射、同时使得用于传输的电磁信号全功率朝着远离用户的方向发射的仅有的有效方法需要用于天线的某些额外空间。

[0004] FCC(美国联邦通讯委员会)要求限制来自便携式通信设备(例如移动电话机或蜂窝电话机)的朝向用户头部的辐射(Specific Absorption Rate，比吸收率或SAR)。每年，FCC都趋向于进一步降低所准许的水平。原因之一是安全。同时，随着无线通信技术的发展，移动电话设备已具备了具有更多数据密集型功能的手持计算机的功能，这需要蜂窝电话机与基站塔台之间的高速率数据传送。改进蜂窝电话机的功能以能够增加天线的功率输出将是有利的，然而，FCC规章不允许增加SAR。

[0005] 智能电话机(例如，iPhone、BlackBerry等)例如在电话机的位于显示区边沿的上下部分处具有(一个或多个)内置天线。用于天线的空间通常限于1cm乘以电话机的宽度和厚度。天线适合靠近电话机中与用户相对侧的背面。

发明内容

[0006] 具体地，本发明提供对如下方面的改进：这些设备的天线和无线电磁波屏蔽体、将天线朝着远离用户的方向嵌入到便携式通信设备的可拆卸电池内或电话机里的任何较大表面区域中，以将无线电磁波辐射重新定向为远离用户人体，以及利用了将天线嵌入电池中得到的技术优点的多种方法。

[0007] 根据第一实施例，本发明极大地增加了用于天线的有效空间，并且提供了高效的屏蔽以及远离用户的无线电磁波辐射重定向，同时实际上增加了电话机外壳内的可用空间。本发明将天线结合到电池内，以使得天线位于远离用户的电池的一侧上，其中，电池被附接到远离用户的电话机背面。电池的电连接被增加，以将所有需要的天线引线到电话机电路中。对特定型号电话机所设计的所有电池将以此内置天线为特征。

[0008] 本设计的一个优点是为将来的复杂天线提供非常多的空间，这有助于它们的优化。可以利用电池上可用的较大区域来将分立的天线用在电池内，以提供对不同频率和功能的天线的分离，从而减小天线之间的干扰。这种配置的另一重要优点在于：允许对无线电话机的无线电磁波屏蔽设计进行优化。可以利用位于屏蔽体和天线之间的电池的锂离子芯或其它功能存储介质，来将电池的厚度用于提供天线与电池内被置于离用户最近侧的调谐无线电磁波屏蔽元件之间所需的空间。得到的无线电磁波屏蔽体与天线之间的间隔最优地为发射信号波长的四分之一。可以通过利用无线电磁波屏蔽体与天线之间的介电材料层来辅助实现这个目标，但是在电话机外壳内部所允许的较小空间中仍然是比较困难的。通过设计电池以使得电池的存储介质的厚度产生用于调节无线电磁波屏蔽体的正确间隔，并且通过经由从电池到电话机的接地电路的连接器使屏蔽体接地，并且通过设计无线电磁波屏蔽体本身以最佳地重定向无线电磁波辐射以远离用户，同时让未减小的希望信号被引离用户，从而可以获得显著减小用户身体的无线电磁波吸收的独特好处。

[0009] 重定向的一种替代方式是使用适当定相的两个天线来向远离用户的方向辐射波束。这可以按以下两种方式来实现：

[0010] 1.放置两个天线，电池的一侧上放置一个。每个天线都连接到输出电力。这些天线之间的相位被数字地控制，以给出向外的最佳定向。具有非常低的功率要求(微瓦)的微处理器可用于这种数字控制。用于这种控制的电力可以从通过捕捉来自电话机的辐射功率而得到。

[0011] 2.这种配置对于多频带应用是理想的。对于每个所使用的频率，对相位编程以给出最佳传播特性。这将使得不需要具有高介电常数的材料。

[0012] 在一个天线位于蜂窝电话机外壳中而另一天线在电话机内侧或在电池上/内的情况中，也可以使用相同的原理。一般地，优选两个或更多个天线来引导来自无线电话机的辐射。

[0013] 根据本发明的第二方面，来自便携式通信设备的辐射被引离用户，从而对设备的性能有最小的影响。最终结果是低的SAR和未改变的TRP(总辐射功率)。这是通过将来自无线电话机内部的天线的辐射耦合到外壳来完成的。外壳具有包括波状金属表面的屏蔽体。这种屏蔽体也可以被安装在无线设备内部。

附图说明

[0014] 图1示出了嵌入电池内的天线以及从电池壳体到电话机电路的天线连接，其中天线被设计为位于电池上端的紧凑型单元。

[0015] 图2示出了嵌入电池内的天线以及从电池壳体到电话机电路的天线连接，其中天线被设计为位于电池背面的平坦表面上的薄平单元。

[0016] 图3示出了彼此分开地的、位于电池的不同区域中的不同频率和目的的分离天线。

[0017] 图4示出了嵌入电池内的无线电磁波辐射屏蔽体，以使得在如图2所示的相同平坦平面布置中，屏蔽位于电池的最接近用户的一侧上，而天线位于电池的最远离用户的一侧上。屏蔽体通过电池到电话机接地电路的接地连接也示出在图2中。

[0018] 图5示出了标出了天线、储电介质、无线电磁波屏蔽体和介电层的电池，以及用于电池电力、天线和无线电磁波屏蔽接地的电连接的分解图。

[0019] 图6、图7A和图7B示出了根据第一实施例的无线电话机保护性外壳的各种示图，该无线电话机保护性外壳具有被结合进该外壳背面的无源耦合天线。

[0020] 图8示出了与具有波状金属表面的屏蔽相结合的波束天线。

[0021] 图9示出了特定设计的高导电波状金属屏蔽层，可选地，该屏蔽层结合了特定频率范围的吸收性材料层。

[0022] 图10和图11示出了根据第二实施例的无线电话机保护性外壳的各种示图，该无线电话机保护性外壳具有被结合进该外壳背面的无源耦合天线。

[0023] 图12示出了集成到无线设备的内部设计中的无线电磁波重定向材料。

[0024] 图13是图示出位于无线设备内部的多频带天线的示图，该天线的相位可由微处理器控制以对应于对不同通信频带的使用。

[0025] 图14是图示出利用天线传播的相位控制将电磁辐射导向到朝向远离无线设备用户的方向上的示图。

具体实施方式

[0026] 嵌入电池或无线设备内的天线

[0027] 根据图1所示的本发明的第一方面，无线设备14的天线10被嵌入电池12中，使得无线设备中先前由天线占据的空间可供其它组件使用，并且通过电池外壳上的与电话机外壳上相对应表面12b相接触的电接触表面12a，以与从电池到电话机供电电路的电力连接相同的方式，天线被连接到无线设备的天线电路。如图1所示，天线可以是紧凑型设计的，并适配于电池外壳的一端或一侧。可选地，天线可以被制作得薄且平，并且可以放置在与电池的储能芯平行的宽的平坦面上，如图2所示的天线20。

[0028] 如图3所示，可以将不同频率的分离的天线30和32设置在电池上，它们彼此分开地位于电池内的各区域中。例如，一个天线30可以被设计用于四频(quadband)性能，而另一分离的GPS天线32可以被添加到电池外壳的另一区域，该GPS天线具有连接到无线设备的自身的电路。

[0029] 在图4所示的本发明的另一实施例中，无线电磁波屏蔽体40被嵌入电池中，以使得电池的储能芯材料42位于屏蔽体40与天线20之间。以与上述天线连接相同的方式，通过接触体44，天线被接地到无线设备的接地电路。电池被设计为储能核的厚度使无线电磁波屏蔽体与天线之间的间隔为发射信号波长的四分之一。通过在无线电磁波屏蔽体与天线之间嵌入介电材料层，可以增强对无线电磁波屏蔽体与天线的关系的这种调节。

[0030] 用于电池外壳的这种设计的主要特征在于将无线设备的天线嵌入在电池内而非无线设备内。电池外壳内的天线的各种配置都是可能的，并且对本领域技术人员是显而易见的。

[0031] 在将无线电磁波屏蔽体嵌入电池外壳中的本发明的实施例中，只有电池的面向用户的一侧包含屏蔽体，而远离用户的一侧是由非导电或低导电性材料制成的，以允许电磁波朝外向蜂窝电话塔台传播而不遭受任何衰减。

[0032] 将这种无线电磁波屏蔽体包括在电池内部将有助于满足FCC限制朝向用户头部的辐射(比吸收率或SAR)的要求。随着时间的推移，FCC可能倾向于进一步降低所准许的SAR水平。同时，随着无线通信技术的发展，蜂窝电话已具备了具有更多数据密集型功能的手持计算机的功能，这需要来往于蜂窝电话塔台的高速率数据传送。虽然改进蜂窝电话机的功能以增加天线的功率输出是有利的，然而，如果辐射是各向同性的，FCC规章将不允许SAR的这种增加。本发明的将辐射重定向为远离用户并朝向基站的设备既满足了FCC的要求，也满足了移动娱乐与通信设备中的不断增加的数据速率的通信技术要求。

[0033] 图5还图示出用于无线通信设备的“智能”外壳(或外套)50的概念。图5示出了具有整体软外壳以及十字偶极天线的蜂窝电话。智能外壳是通过连接器连接到诸如蜂窝电话机之类的通信设备的外壳，连接器例如是蜂窝电话机机体上的下部多针连接器。除了作为承载外壳的功能以外，通过提供更多可用空间用于第二天线、手动充电系统、耳机(其不会将无线电磁波带进耳朵中)或附加存储器，这种外壳扩展了任何电话机的能力。图5示出了这些多种功能的示例，尽管应当强调，在上面提到的这些单元的布置上存在大量的灵活性，并且因此图5的布置并不限制本发明概念的范围。

[0034] 这种智能外壳的优点是其始终改善了功能在于发送和接收信号的给定蜂窝电话机，同时该外壳可以始终升级了蜂窝电话机的功能。这种外壳的最重要功能之一是提供第二天线，如果适当地进行定相，该第二天线将提供重定向特征而无需使用高介电材料。为了使得多频带天线具有方向性，重要的一点是利用相控阵使得辐射总是从电话机的一侧发射。

[0035] 根据本发明的第二方面，辐射从无线电话机内部的天线耦合到外壳，其中，可以对辐射的分布更好地进行管理。提出了通过适当放置的金属环以及其它寄生元件来将引导无线电磁波辐射远离用户头部的若干布置。这可以采取偶极天线、具有绝缘体或电介质的导电环和导电板的阵列的形式。一般概念是将辐射从面向用户的一侧上的内部天线耦合到设备的相对一侧，其中，外壳内部存在足够的空间来将辐射引导朝外并远离用户。耦合必须被设计为在不使外部放大器的输出下降的情况下来引导辐射。从工程学的角度讲，输出放大器所见的阻抗不应当改变。从物理学家的角度讲，反射回蜂窝电话机的辐射天线上的应当是最小辐射功率。

[0036] 在本发明该方面的一个优选实施例中，“耦合天线”用来将辐射从无线电话机的内部天线引导到承载外壳的大的表面，以使得朝向用户的辐射最小并且远离用户的辐射最大。注意，这种耦合方法不要求电话机的外壳与内部之间的实际物理连接。然而，耦合天线相对于内部天线的位置是至关重要的。通过一系列耦合环形天线、八木天线或微带天线(patch antenna)，辐射被进一步引导为远离具有吸收性的用户头部并朝向其周围以用于传输到蜂窝塔台。用于耦合和重定向元件的材料一般是由高电导率材料制成的，尽管介电材料也用来实现最佳的物理间隔。

[0037] 在图6、图7A和图7B所示的本发明的优选实施例中，无线电话机保护性外壳4具有被结合到远离用户的一侧的外壳背面中的无源耦合天线(可以是八木天线、环形或微带天线)。这种天线工作为由偶极子和其它紧密耦合的寄生元件(例如，反射器2以及一个或多个导向器2)的阵列构成的波束天线，并且从内部天线1向上、向外地引导辐射远离电话机。在此优选实施例中，还可以用环形或微带天线来取代波束天线。

[0038] 图6中所示电话机例如是iPhone。如图6所示的根据本发明的Pong无线电磁波屏蔽系统已经在CCS测试出SAR.65。其已经在Cetecom相比于裸iPhone3G手机的20.34TRP基础，测试出20.03TRP。导电金属元件的实际厚度可以非常薄，薄至0.003″，或任何对于制造方法来说最佳的厚度，可能与例如iPhone的一般蜂窝电话机中的天线一样厚。图6所示的图案可以实现为柔性基底上的印刷电路板。该方法可以全在单片上生产单元，使得尺寸总是正确的。导电金属元件的放置可以具有0.020″或0.5mm的容限。环上部高于例如iPhone的电话机底部15mm。

[0039] 图8示出本发明的另一实施例的具有无线电磁波屏蔽体的壳体。在图8所示实施例中，可以将波束天线与屏蔽体80组合，屏蔽体80包括波状的金属表面，其产生许多影像偶极子(image dipole)，从而提供宽广的辐射图(pattern of radiation)。这种波纹的特定形状和大小是重要的，目的是尽可能宽地分散反射的辐射。优选地，波纹的大小与从天线到屏蔽体的间隔相当或更小。

[0040] 在图9所示的本发明的替代实施例中，特定设计的高导电性波状金属屏蔽层80与特定频率范围的吸收性材料层90相结合，它们插装在内部天线与用户之间，使得电话机插入在外壳中时材料将如所指示的那样放置。

[0041] 还可以通过利用如图10和图11所示的适当放置的无源波束天线来实现将无线电磁波辐射重定向为远离用户头部，这种无源波束天线具有或不具有高导电性的金属材料的波状屏蔽体，并且具有或不具有吸收性材料层。

[0042] 无论是作为单独的无源定向波束天线，还是与包括在无线电话机外壳中的无源重定向屏蔽体相结合，或者这种组合整体地包括在无线电话设备中，本发明的一个主要特征在于本发明将辐射引导/重定向为远离用户并朝向蜂窝塔台引出电话机，降低SAR而不会不利地影响TRP。这是利用集成在不导电或低导电性材料(各种硅、塑胶、织物等)外壳内的定向天线和重定向屏蔽体的组合来实现的，该外壳允许电磁波朝外向蜂窝电话塔台传播而不会受到任何衰减。

[0043] 在这些各个实施例中，相同的无线电磁波重定向是由集成到无线设备的内部设计中的(一种或多种)材料产生的，如图12所示。

[0044] 本发明还可以在有源外壳中体现，其中，驱动嵌入在外壳中的外部天线的电力经由电话机的内置电源端口而来自于蜂窝电话机的内部电池。电力还可以来自嵌入在外壳中的太阳能电池。电力还可以来自压电式或其它类似机电生成器的机械运动。

[0045] 本发明包括这样的定向波束天线(八木天线、环形或微带天线)：其集成在远离用户的电话机背侧上的外壳中，一般以+/-0.020″(+/-0.5mm)的最佳放置容限悬浮在外壳中。这种天线工作为由偶极子和其它紧密耦合的寄生元件(例如，反射器以及一个或多个导向器)的阵列构成的波束天线。这些元件由特定的平坦金属材料(例如铜或金)制成。阵列中的偶极子被置于电话机的内部天线上，通过接近并在特定放置容限(最佳为5％)内有效地耦合，并由所述内部天线驱动。另一长了10％的元件工作为反射器。其它较短的寄生元件被添加在偶极子的前面作为导向器。以最佳大约四分之一波长的相互间隔排列的并且逐渐地略微短于半波长(最佳地，在10％的容限内)的元件将频率越来越高的信号引导到有源偶极子上。波束天线具有方向性，通过被驱动的元件将辐射引导远离反射器并且经由无线设备顶部中的导向器引出，从而产生烟囱效应。

[0046] 定向天线也可以是环形或微带天线，其中，所述天线在远离用户头部的电话机背面，最佳地，被放置在包含例如iPhone电话机天线的平面之下3mm处。环沿着X轴偏移，以使得边缘在接地板与天线元件之间。如果使用微带天线，则微带导向器的形状为方形，并且每侧的长度是最佳的。这些是针对介电常数(速度因子)进行了校正的自由空间长度。微带导向器功能类似于环形导向器。

[0047] 优选地，金属表面是不平坦的，以使得由天线辐射的电磁波被反射到宽的发散区域中。与平坦表面和单个偶极子相比，不平坦表面使得辐射从单个偶极子被反射到宽得多的区域中。金属表面可以成波状、被弯曲，或者可以被折叠。

[0048] 嵌入在外套中用来反射辐射的这种高导电性金属应当以特定方式(例如，行、人字形、锥形)皱缩成特定高度和宽度的波纹。应当为特定厚度；最佳地，大于蜂窝电话频率的电磁波的趋肤深度。金属屏蔽体还可以是平坦的。在无线电话机的面上对于(一个或多个)内部天线的放置是特定的。

[0049] 另一提高效率的条件是金属层与封入的天线之间的空隙应当用具有特定频率范围的宽带谐振吸收性材料来填充，其是针对预定损耗因数载入的，并且基于阻抗匹配原理工作。将材料放置在特定区域以限制对用户的辐射。然而，如果不是最佳地，即使不满足上面的条件，外壳也能够有效地对辐射重定向。

[0050] 虽然上述特征针对了位于电话机下面部分的天线的，但是显然，可以将相同的概念应用于位于电话机的上面部分或其它区域的天线。

[0051] 可以通过利用直接施加到天线之上的区域上的粘贴微带来简化辐射重定向和屏蔽的应用；第一微带在与用户相反的一侧的天线之上(即，朝向蜂窝塔台)，第二微带在天线与用户之间。在该实施例中，波束天线、高导电性的波状屏蔽体，以及可选的针对目标频率谐振的吸收性层，可以被夹在两个非导电层之间，两个非导电层之一包含直接施加到电话机上的粘贴表面。无论外壳是否被应用于其上，用户都将获得保护。显然，可将这种简化应用于任何外壳以及任何电话机。需要适当的遮盖以确保这种微带更持久地应用。

[0052] 制造期间加入屏蔽体

[0053] 替代上述的外壳，可以将无源耦合和重定向单元安装在无线设备内部，只要在该耦合单元与原始的蜂窝电话机天线之间使用适当的间隔。以下事实使这成为可能：耦合环和八木导向器都可以在厚度为1～2mm的平面上被排成一行。

[0054] 替代使用以可被内置于无线设备中的上述屏蔽体为特征的外壳，可以将波束天线单独地，或者与波状金属屏蔽体相组合地，或者与吸收性针对目标频率的层相组合地，直接包括在电话机结构中。面向用户的电话机的塑胶/金属壳具有衬垫(liner)，该衬垫具有导电金属层，并且可选地，具有吸收性层，以将波束天线、金属层和内部天线分离开。这具有如下优点：电话机是完整的，从工厂开始就具有屏蔽体。

[0055] 已出现了另一有效方法，该方法是将无源重定向与外壳内的电池和有源驱动放大器相组合的复合方法。该方法使用蜂窝电话机天线和功率放大系统作为对外壳内的放大器/天线系统的无线馈送系统。最终的发射功率是从外壳内的天线辐射的。因此，蜂窝电话机系统仅用作低功率驱动器，其耦合到用于对蜂窝站台进行最终发送的最终功率放大器(PA)。由于外壳中的天线可以是比辐射天线占据更大的空间的具有接地面的微带天线，因此，我们预期辐射图是微带天线的辐射图。辐射图是半球状的，并且满足实现高方向性TRP的同时实现低SAR的目标。

[0056] 当基站塔台从外壳天线接收到强信号时，其发信号通知蜂窝电话机降低其功率。蜂窝电话机天线现在仅辐射少量的能量，这是因为其仅用作对执行所有实际发射工作的外壳系统的低功率驱动器。由于蜂窝电话机降低其功率，即使没有屏蔽体，朝向用户的辐射也会相应地降低。当将屏蔽体包括在用户侧时，朝向用户的辐射将进一步减小。实际上，对蜂窝电话机天线的TRP进行抑制的无源屏蔽体的效果现在对我们来说是一种优点，这是因为其允许根据本发明的天线(Pong天线)作为主导天线。蜂窝电话机的天线的效率不再关键，因为其仅需要与位于数毫米远处的外壳的耦合天线通信。

[0057] 本设计的原理简单。其替换了外壳中用于原始蜂窝电话机天线的天线和PA。外壳天线是定向的，而蜂窝电话机天线是各向同性或全向的。在外壳中存在更多的空间用于具有另外的电源的天线和无线电磁波放大器。一旦蜂窝塔台从具有辐射外壳的蜂窝电话机配置接收到所需功率Pt，其就自动地命令蜂窝电话机以较低水平Pi＝Pt/A进行发射，其中，A是外壳中的无线电磁波放大器的增益。

[0058] 图12示出具有复合有源无线电磁波屏蔽体并经优化的例如iPhone的电话机。参考图12，蜂窝电话机的内部天线(1)与耦合天线(2)相耦合，并且信号由驱动外壳中的发送天线(4)的放大器电路(3)处理。无源金属屏蔽体(7)和(9)阻挡来自蜂窝电话机天线的无线电磁波，两者都减小了朝向用户的辐射并且抑制了天线的辐射功率。外壳电路通过多针连接器(8)从蜂窝电话机电池汲取电力。该外壳实施例可以具有其自己的电源，该电源通过外壳底部的连接器充电，同时蜂窝电话机的电池也被充电。然而，系统还可以通过从蜂窝电话机汲取电力来工作。由于蜂窝电话机发射器汲取的电力将急剧地降低，并且负荷转移到外壳天线，因此，来自电池的净汲取电力应当几乎与独立的蜂窝电话机相同。外壳中的放大器可以与蜂窝电话机中的相同或者功率比蜂窝电话机中的放大器大。这两个电池会延长无线电话机的使用时段。

[0059] 图13示出了使用多频带天线的另一实施例，其中三频带平面天线用在远离用户的背面上。一个天线在电池或诸如设备内的印制电路板(PCB)之类的适当大的表面的一侧上。可通过微处理器来调节这两个天线之间的相对相位，以使得辐射被引离用户。由于对这两个天线之间的相对相位的控制，因此，这两个天线之间的间隙可以是任何距离。可以根据无线设备使用的频带来数字地控制这两个天线之间的相位。可从用于确定正使用的频带的传感器或检测器获得用于控制相位的信息。两个天线之间的相位差被调节将以导向用户的功率优化到最小并将引离用户的功率优化到最大。这种数字控制允许在低SAR和可接受的或增强的TRP情况下的多频带操作。在图13中，天线是三频带天线并且位于与接地平面相对的内部PCB的表面上。

[0060] 图14示出了一实施例，其中利用相位控制来控制两个天线(天线1和天线2)之间的相位差，以使得将辐射重新定向到朝向远离无线设备(蜂窝电话机)的用户的方向上。经由蜂窝电话机的收发机，发射信号传感器(Tx信号传感器)检测被发送到天线的信号。该信号传感器确定出蜂窝电话用来和蜂窝塔台(基站)进行通信所使用的频带，并将相应的信号发送给微处理器。微处理器然后向相位控制器(图中的相位控制)发送控制信号，该相位控制器控制天线1和天线2的相位以在天线之间产生预定相位差，该预定相位差适于所使用的特定通信频带，并适于将来自天线的辐射导向为远离用户。

[0061] 本申请基于并要求2008年11月6日提交的美国临时专利申请No.61/112,141以及2009年3月9日提交的美国临时专利申请No.61/158,551的优先权，这些申请的全部内容通过引用整体结合于此。