具有导电壳体和具有可调谐振的天线的装置的制作方法

本发明的示例实施例通常涉及具有可调谐振的天线，更具体地，涉及至少部分地设置在诸如便携式电子设备的导电壳体的导电壳体内的具有可调谐振的天线。

背景技术：

各种各样的便携式电子设备，诸如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、平板计算机、膝上型计算机等，包括一个或多个天线。金属或其它导电壳体被认为增强了便携式电子设备的美观质量。因此，越来越多的这些便携式电子设备被构造成具有由金属或其它导电材料形成的金属或其它导电壳体，诸如盖子或盖子的一部分。

由于网络运营商的要求或其它偏好，一些便携式电子设备被设计为包括数量增加了的天线，其中每个设备的天线的数量预期随着时间继续增加。对于具有导电壳体的便携式电子设备，天线通常可以设置在导电壳体内，从而降低天线的辐射效率。此外，天线谐振通常取决于机械结构。因此，天线谐振易受机械结构的变化的影响，并因此可能难以从天线的角度来控制，这进而可能限制天线的性能。

技术实现要素：

根据本发明的示例实施例提供了一种装置和便携式电子设备，以便于调谐至少部分地设置在导电壳体内的天线的谐振。因此，装置和相关联的便携式电子设备可以享受归因于导电壳体的美观质量。然而，通过允许调谐天线的谐振，即使天线至少部分地设置在导电壳体内，也可以促进该装置或相关联的便携式电子设备的一个或多个天线的性能。

在示例实施例中，提供了一种装置，其包括具有第一导电部的导电壳体。第一导电部限定非导电孔。该示例实施例的装置还包括至少部分地设置在导电壳体内的第二导电部。第二导电部限定了开放式非导电槽。该槽被配置为耦合到射频电路。该示例实施例的装置还包括在第一和第二导电部之间延伸并导电耦合第一和第二导电部的导电元件。

示例实施例的装置还可以包括位于非导电孔内并且延伸穿过非导电孔的另一导电元件。在示例实施例中，该装置还可以包括印刷线路板，该印刷线路板包括第二导电部。谐振可被配置为通过以下中的一个或多个来调谐：槽的长度，槽被馈入来自射频电路的信号的位置，或导电元件相对于槽的位置。导电元件可以被配置为形成包含该装置的设备的外部部分，或者包括非导电材料的涂层。在示例实施例中，导电壳体包括第一对相对侧表面和第二对相对侧表面。第一对相对侧表面比第二对相对侧表面更宽。该示例实施例的导电元件导电耦合到第一对的侧表面。在示例实施例中，第一对相对侧表面包括第一和第二侧表面。第一侧表面被配置为载有显示器，以使得第一侧表面包括位于显示器和非导电孔之间的条。该示例实施例的导电元件导电耦合到第一侧表面的条。

在另一示例实施例中，提供了一种包括导电壳体的装置，该导电壳体包括第一导电部。第一导电部限定非导电孔。该示例实施例的装置还包括印刷线路板，该印刷线路板包括至少部分地设置在导电壳体内的第二导电部。第二导电部限定开放式非导电槽。该槽被配置为耦合到射频电路。该示例实施例的装置还包括在第一和第二导电部之间延伸并导电耦合第一和第二导电部的导电元件。根据该示例实施例，谐振被配置为通过以下中的一个或多个来调谐：槽的长度，槽被馈入来自射频电路的信号的位置，或导电元件相对于槽的位置。

示例实施例的装置还可以包括位于非导电孔内并延伸穿过非导电孔的另一导电元件。示例实施例的导电壳体包括第一对相对侧表面和第二对相对侧表面。第一对相对侧表面比第二对相对侧表面更宽。该示例实施例的导电元件导电耦合到第一对的侧表面。示例实施例的第一对相对侧表面包括第一和第二侧表面。第一侧表面被配置为载有显示器，以使得第一侧表面包括位于显示器和非导电孔之间的条。该示例实施例的导电元件导电耦合到第一侧表面的条。

在另一示例实施例中，提供了一种便携式电子设备，其包括显示器和被配置为载有显示器的导电壳体。导电壳体包括限定非导电孔的第一导电部。该示例实施例的便携式电子设备还包括至少部分地设置在导电壳体内的射频电路。射频电路被配置为发射和/或接收射频信号。该示例实施例的便携式电子设备还包括至少部分地设置在导电壳体内的第二导电部。第二导电部限定开放式非导电槽。该槽被配置为耦合到射频电路。该示例实施例的便携式电子设备还包括在第一和第二导电部之间延伸并导电耦合第一和第二导电部的导电元件。

根据示例实施例的便携式电子设备还包括位于非导电孔内并延伸穿过非导电孔的另一导电元件。根据示例实施例的便携式电子设备还包括印刷线路板，该印刷线路板包括第二导电部。根据示例实施例，谐振被配置为通过以下中的一个或多个来调谐：槽的长度，槽被馈入来自射频电路的信号的位置，或导电元件相对于槽的位置。导电元件可以被配置为形成便携式电子设备的外部部分或者包括非导电材料的涂层。示例实施例的导电壳体包括第一对相对侧表面和第二对相对侧表面。第一对相对侧表面比第二对相对侧表面更宽。该示例实施例的导电元件导电耦合到第一对的侧表面。在示例实施例中，第一对相对侧表面包括第一和第二侧表面。第一侧表面被配置为载有显示器，以使得第一侧表面包括位于显示器和非导电孔之间的条。在该示例实施例中，导电元件导电耦合到第一侧表面的条。

附图说明

已经以一般术语描述了本公开的方面，现在将参考附图，其不一定按比例绘制，并且其中：

图1是可以根据本发明的示例实施例构造的便携式电子设备的立体图；

图2是包括第二导电部的印刷线路板的侧视图，该第二导电部可限定将被馈入来自射频电路的信号的开放式非导电槽；

图3是根据本发明的示例实施例的包含装置的便携式电子设备的立体端视图；

图4是根据本发明的示例实施例的第二导电部和导电元件的局部平面图，其中，第二导电部包括开放式非导电槽，导电元件在第二导电部和导电壳体之间延伸并导电耦合第二导电部和导电壳体；

图5是根据本发明的示例实施例的第二导电部和导电元件的局部透视图，其中，第二导电部限定开放式非导电槽，导电元件在第二导电部和导电壳体之间延伸并导电耦合第二导电部和导电壳体，其中为了说明的目的已经移除了显示器；

图6是根据本发明的示例实施例的图3的包含装置的便携式电子设备的端视图，其还描绘了可基于将被激励的频率来限定的电势导电环；

图7是根据本发明的示例实施例的天线的S参数的图形表示；

图8是根据本发明的示例实施例的由第二导电元件相对于槽的位置的变化引起的天线的谐振的变化的图形表示；

图9是根据本发明的示例实施例的由槽的长度的变化引起的天线的谐振的变化的图形表示；

图10是根据本发明的示例实施例的由槽被馈入来自射频电路的信号的位置的变化引起的天线的谐振的变化的图形表示。

具体实施方式

现将在下文中参考附图更全面地描述本发明的一些实施例，其中示出了本发明的一些但不是全部实施例。实际上，本发明的各种实施例可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文所陈述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将满足适用的法律要求。相同的参考标记始终表示相同的元件。

根据示例实施例提供了一种装置，以便于调谐包括至少部分地设置在导电壳体内的天线的天线的谐振。因此，该装置可由便携式电子设备包含，但是仍然可允许设置在便携式电子设备的导电壳体内的天线的谐振被调谐。因此，示例实施例的装置允许天线性能由于天线的谐振的调谐而增强，同时允许装置和相关联的便携式电子设备享受由导电壳体提供的美观质量。

现在参考图1，描绘了根据本发明的示例实施例的便携式电子设备10。便携式电子设备可以是移动电话、智能电话、PDA等。可替代地，便携式电子设备可以是平板计算机、膝上型计算机或其它便携式计算设备，诸如游戏机、游戏控制器、音频和/或视频记录器、以及音频和/或视频播放器、卫星通信设备，例如用于全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)、伽利略系统等中的一个或多个。便携式电子设备可包含包括导电壳体12的装置。导电壳体包括第一导电部13，并可以由金属或其它导电材料形成，以便向操作便携式电子设备的用户提供增强的美观质量。

尽管导电壳体12可以以各种方式构造，但是示例实施例的导电壳体可以由导电管形成，该导电管可以形成第一导电部13并限定便携式电子设备10的多个部件(诸如处理电路、存储器等)被容纳的内部体积。作为示例，导电壳体可以被形成为具有六个侧表面的长方体，该六个侧表面包括第一对相对侧表面和第二对相对侧表面，以及一对相对端表面。在该示例实施例中，第一对相对侧表面可以比第二对相对侧表面更宽。关于图1的实施例，例如，第一对相对侧表面可以包括顶侧表面和底侧表面，而第二对相对侧表面可以包括左侧表面和右侧表面。

示例实施例的便携式电子设备10还可以包括显示器14。在所示实施例中，至少包括第一对相对侧表面的导电壳体12形成第一导电部13，导电壳体12的第一导电部可以限定在其内容纳显示器14的开口。该示例实施例的导电壳体的第一导电部还可以限定用于接收用户输入的一个或多个按钮16等。

导电壳体12的第一导电部13还限定非导电孔19，诸如图3所示。在导电壳体包括导电管的示例实施例中，导电管的至少一端可以是开放的，以便限定非导电孔。可替代地，形成该示例实施例的导电壳体的导电管的每个相对端可以是开放的，以便限定非导电孔。在图1所示的实施例中，面向观看者的导电壳体的一端可以限定非导电孔。虽然导电壳体的开放端限定了非导电孔以便电开路，但是导电壳体的一端可以诸如采用非导电材料(诸如塑料，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯ABS(PC-ABS)等)而物理封闭。另外，便携式电子设备10的一个或多个功能可以经由非导电孔(诸如导电壳体的开放端)来提供。如图1所示，例如，一个或多个输入18(或输出或输入和输出两者)可以经由导电壳体的开放端来提供。除了便于用户输入的开关或按钮之外，其它功能还可以经由非导电孔提供，包括连接器功能、成像功能等。

在由导电壳体12限定的内部体积内，可以容纳便携式电子设备10的各种部件。例如，由便携式电子设备包含的装置可以包括印刷线路板20。印刷线路板可以包括由金属或其它导电材料形成的接地平面22。接地平面22可以为便携式电子设备10的一个或多个天线提供电参考平面。印刷线路板可以被配置为带有多个部件，并将这些部件彼此电互连，以及与印刷线路板外部的其它部件或者元件电互连。例如，印刷线路板可以带有被配置为发送和/或接收射频(RF)信号的RF电路24。

如图3所示，描绘了根据示例实施例的装置。在这方面，该装置包括至少部分地设置在导电壳体12内的第二导电部25。第二导电部限定开放式非导电槽26。如图3所示，该槽位于接近(诸如邻近)由导电壳体12限定的非导电孔19的位置。例如，第二导电部包括相对于第二导电部的其余部分以L形延伸的臂，以便限定其间的槽，如图3和图4所示。在所示实施例中，接地平面22用作限定开放式非导电槽的第二导电部。然而，在其它实施例中，第二导电部可以由另一导电元件形成。

槽26被配置为耦合到射频电路24。例如，射频电路可以通过印刷线路板20馈入给槽。在所示实施例中，第二导电部25包括馈电点28，射频信号在该馈电点28处被馈入给槽。如图4所示，例如，馈电点可以由从槽的相对侧横向延伸到槽中的第一和第二导电部限定，以便限定射频信号被馈入的更窄的槽或间隙。

虽然在此描述为限定非导电槽26，但是第二导电部25可以具有各种二维或三维形状中的任一种。此外，第二导电部可以是单片结构，或者可以由两个或多个单独的导电元件组成，以在导电壳体12内形成整体构造结构。例如，第二导电部可以被形成为三个不同部件的组合，即，由印刷线路板的单层铜组成的第一导电元件，诸如具有比导电壳体的总面积小得多的面积的小尺寸印刷线路板；由设备的金属框架或其它结构部件组成的第二导电元件；以及附加的印刷线路板，诸如具有比导电壳体的总面积小得多的面积的另一小尺寸印刷线路板。进行组合以用于该示例实施例的第二导电部的三个不同部件可以诸如通过接地平面而电互连。由于第二导电结构直接或电流耦合到第一导电结构，因此，该实施例的组合不仅可形成设备10的整个接地平面，而且还提供辐射元件，例如，接地平面或至少被配置为辐射的导电壳体。

示例实施例的装置还包括在第一导电部13和第二导电部25之间延伸并导电耦合第一导电部13和第二导电部25的导电元件30。例如，导电元件可以由金属或其它导电材料形成。如图3所示，导电元件30可从导电耦合到第一导电部的第一端延伸到导电耦合到第二导电部的第二端。在所示的实施例中，例如，导电元件30在限定第二导电部的印刷线路板20的接地平面22之间延伸到导电壳体12的第一导电部，诸如载有显示器14的导电壳体的侧表面。

虽然导电元件30可以导电耦合到第二导电部25的各种部分，但导电元件也可以导电耦合到第二导电部的接近槽26的部分，诸如通过相对于纵向延伸的槽横向设置。关于所示实施例，导电元件30导电耦合到限定开放式非导电槽26的第二导电部的臂，以便沿着槽边定位。

如图5所示，导电元件30可以以各种方式导电耦合到导电壳体12。在图5的所示实施例中，导电元件导电耦合到更宽的侧表面中的一个，在以后称为第一侧表面，诸如在图1的方向中的便携式电子设备10的顶表面。在示例实施例中，与导电元件导电耦合的导电壳体的第一侧表面可以被配置为载有显示器14。因此，第一侧表面可以包括位于显示器和非导电孔之间的条32。如图5所示，导电元件30可以导电耦合到第一侧表面的条32。因此，导电元件在导电壳体(诸如第一侧表面的条)和第二导电部25(诸如第二导电部的接近由其限定的槽26的部分)之间延伸。然而，导电元件不延伸到导电壳体的与第一侧表面相对的第二侧表面。换句话说，在导电耦合到第二导电部的导电元件30的第二端和导电壳体的第二侧表面之间存在间隙。因此，导电元件并不导电耦合导电壳体的相对的侧表面。

导电元件30可以被配置为形成便携式电子设备10的外部部分。因此，该示例实施例的导电元件30中的至少一部分可以暴露于外部。可替代地，导电元件可包括非导电材料的涂层，诸如塑料，例如ABS、PC-ABS等。

通过将第一导电部13和第二导电部25与导电元件30导电耦合，穿过槽26被馈入的能量延伸到导电壳体12，诸如导电壳体的第一侧表面的条32，以便辐射到自由空间。作为在槽和非导电孔(诸如导电壳体的开放端)之间馈入射频能量的结果，即使天线至少部分地设置在导电壳体内，也增加了天线的辐射效率。

同样如图3所示，示例实施例的装置还可以可选地包括位于非导电孔内并且延伸穿过非导电孔的另一导电元件34(诸如短路元件)。在这一点，该另一导电元件可以在导电壳体12的一对相对侧表面之间延伸，并导电耦合这一对相对侧表面，诸如如图1所示的形成便携式电子设备的顶部和底部的第一和第二侧表面。

另一导电元件34的尺寸可以被设定以减小非导电孔19的面积，诸如导电壳体12的开放端。由于由槽26限定的天线工作最有效的频带部分地由非导电孔的面积限定，因此，由另一导电元件提供的对非导电孔的面积的控制允许控制或限定天线的频带。

如图6所示，另一导电元件34结合导电壳体12可限定可由被馈入槽26的射频能量激发的第一电流环36和第二电流环38。如图所示，第一和第二电流环由该另一导电元件和导电壳体的不同部分限定。电流环被配置为谐振的频率可以取决于环的大小。例如，可以通过改变另一导电元件相对于导电壳体的位置来激发更高的频率，以使得第二电流环比第一电流环更大，例如更宽。尽管在图6中示出了第一电流环比第二电流环更大，但是，在其它实施例中，另一导电元件可以相对于导电壳体位于不同的位置，以使得第一和第二电流环具有相同的大小，或者第二电流环比第一电流环更大。另外，如图6所示，第三电流环40也由导电壳体的一端的面积限定。在其中第三电流环的尺寸被设定为以所需频率进行谐振的情况下，可选地，可消除另一导电元件。

在一些示例实施例中，装置可以包括多个另一导电元件34，其将由导电壳体12的一端限定的整个孔19分成附加的电流环，其中的至少一部分限定比如果只有两个导电环由单个另一导电元件限定时更小的面积。另外或可替换地，在其它示例实施例中，由导电壳体的端面限定的非导电孔可以在导电壳体的角落周围开放，即继续，以便包括由任何其它侧表面限定的连续开口，从而允许限定更大的电流环和/或提供增加的辐射效率。非导电孔可以是任何形状，而不仅仅是如图所示的矩形或椭圆形。例如，非导电孔可以具有多边形、或任何其它不规则形状、或常见形状(例如圆形、矩形、椭圆形等)的组合。

示例实施例的天线可以具有相对宽的带宽，诸如，对于相关联的-4.6至-5.6dB辐射效率(或-5.8至-6.7dB总效率)，通过提供具有从大约4.7GHz到5.2GHz(即横跨500MHz的带宽)不超过-6dB的回波损耗的天线。例如，提供了描绘大约5GHz的带宽的S参数的图形表示，即，S11表示天线的反射系数或回波损耗。示例实施例的天线还可以提供双频带结构。例如，实施例的天线可以具有在蓝牙/无线局域网(WLAN)频带中的2.4GHz的谐振以及在5GHz的谐振。虽然在例如2.4GHz的一个谐振处的带宽可以小于在例如5GHz的另一个谐振处的带宽，如图7所示，但是，该示例实施例的天线可以具有大约-3.3至-4.2dB的辐射效率。

此外，示例实施例的装置允许由槽26限定的天线的谐振被调谐，即使天线至少部分地设置在导电壳体12内。在这一点，谐振可以以一个或多个不同的方式调谐。例如，导电元件28相对于槽的位置可以改变，以便调谐天线的谐振。如图8所示，例如，曲线42描绘了用于在相对于槽的第一位置处的导电元件的S参数。为了比较的目的，响应于导电元件向左(诸如向着槽的封闭端)移动2毫米而产生的曲线44连同响应于导电元件向着槽的开放端移动2毫米而产生的曲线46被一起描绘。

现在参考图9，天线的谐振还可以通过改变槽26的长度来调谐，诸如如图4的48所示所测量的。在这方面，如曲线50所表示的用于具有更短的槽长度的天线的第一谐振的S参数在5GHz处比曲线52和54分别表示的用于中间尺寸的槽和更长的槽在5GHz处的第一谐振的S参数更大。此外，天线的谐振可以通过改变槽被馈入射频信号的位置来调谐。在这方面，图10分别描绘了响应于槽在预定位置处、在向槽的封闭端偏移0.8毫米的位置处以及在向槽的封闭端偏移2毫米的位置处被馈入而产生的S参数的曲线56、58和60。如图所示，当槽在更靠近槽的开放端的位置处被馈入时，在5GHz处的第二谐振偏移得更高。

因此，由槽26限定的天线的谐振可通过改变槽的长度、槽被馈入来自射频电路24的信号的位置、或导电元件30相对于槽的位置中的一个或多个来调谐。因此，天线的性能可以被控制，并且在一些情况下，即使天线至少部分地设置在诸如便携式电子设备10的导电壳体的导电壳体12内，天线的性能也可以改进。此外，便携式电子设备的导电壳体不需要为了维持在其中容纳的天线的性能而被重新设计，相反，天线的设计可以被修改，诸如通过如上所述地调谐谐振，以补偿导电壳体的设计变化。

受益于前面的描述和相关附图中呈现的教导的本发明所属领域的技术人员将想到本文所阐述的本发明的许多修改和其它实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其它实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，虽然前述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中描述了示例实施例，但是应当理解，元件和/或功能的不同组合可以由替代实施例提供，而不脱离所附权利要求的范围。在这方面，例如，同样可以设想与上面明确描述的那些元件和/或功能不同的元件和/或功能的组合，如可以在一些所附权利要求中阐述的。尽管本文采用了特定术语，但是它们仅在一般和描述性意义上使用，而不是为了限制的目的。