天线、天线部件和电子设备的制作方法

文档序号:22243867发布日期:2020-09-15 19:59
天线、天线部件和电子设备的制作方法

本发明涉及用于无线通信的天线领域,尤其是,适合于在具有导电框架的电子设备中的狭窄空间中安装的天线。此外,本发明涉及包括多个天线的天线部件,以及包括天线或天线部件的电子设备。



背景技术:

在所有使用无线电波进行通信的电子设备中都需要天线。许多这样的设备应该是便携的、易于使用的并且在美学上吸引用户。因此,这些设备的尺寸、设计、整体外观、机械鲁棒性和无线通信的效率可能会给天线设计带来困难甚至相互矛盾的要求。

这样的电子设备的一个示例是便携式通信和/或计算设备,例如智能电话、平板计算机或膝上型计算机。这样的设备可以是相对扁平的,并且在外形上稍微拉长并具有两端、两侧边缘以及正面和背面。正面的大部分通常保留给触敏显示器,背面可能被一层玻璃和/或金属覆盖。沿着所述端部和侧边缘的圆周还可以包括金属框架。该设备可以只有几毫米厚,并且端部和侧边缘的尺寸可以从几厘米到几分米。天线的物理尺寸与通信波长有一定的关系。也就是说,如果要使用天线在6ghz以下的波长上进行通信,则天线的物理尺寸必须在几厘米左右。要设计这种尺寸的天线是十分困难的,因为一方面要使得天线能够实现高效的通信和高数据吞吐量,但另一方面又要使得天线很容易安装在便携式通信设备中。

现有技术提出了各种天线结构。这些天线结构通常需要在覆盖设备背面的金属板上开孔和/或沿着设备周边的金属框架中的开设缝隙。这种缝隙可能会对设备的整体设计产生不利影响。另外,具有这种缝隙的天线容易发生所谓的“死握现象”。也就是说,用户的手指或手掌会在间隙附近最强的地方加载电场,因此大大削弱了天线的性能。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种天线。所述天线尺寸紧凑,可应用于便携式电子设备中,对多种工作条件具有鲁棒性并且可与其他天线组合成天线部件。本发明的另一个目的是提供一种包括至少一个这种天线的天线部件。本发明的又一个目的是提供一种包括至少一个这种天线的电子设备。

通过独立权利要求的特征来实现上述和其他目标。进一步的实施方式在从属权利要求、具体实施方式和附图中显而易见。

根据第一方面,提供了一种天线。所述天线包括:定义第一平面并具有第一边缘的导电接地平面。所述天线还包括:导电的第一接地板,位于与所述第一平面基本平行的第二平面上,并且与所述第一平面相距第一距离,其中所述第一接地板的第二边缘平行于所述接地平面的所述第一边缘。所述天线还包括:导电桥,将所述第一接地板的所述第二边缘连接到所述接地平面的所述第一边缘。所述天线还包括:细长的第一狭槽,由所述接地平面和所述桥中的至少一个界定,其中所述第一狭槽的纵向平行于所述第一边缘,从垂直于所述第一平面和第二平面的方向来看,所述第一狭槽与所述第一接地板一致。所述天线还包括:第一天线馈点,从所述接地平面的中心看,在所述第一狭槽的远侧。

在所述天线的第一种可能的实现方式中,所述第一狭槽在一侧由所述接地平面界定,在另一侧由所述桥界定。

在所述天线的另一种可能的实现方式中,所述第一天线馈点是所述桥的一部分。

在所述天线的另一种可能的实现方式中,所述第一接地板的尺寸如下:所述第一接地板的纵向长度等于:在所述天线的工作频率下的电磁辐射的一半波长和所述第一狭槽的纵向长度中的至少一个;在垂直于所述纵向的方向上的宽度为3至10毫米。

在所述天线的另一种可能的实现方式中,所述第一狭槽在垂直于其纵向的方向上的宽度在0.3毫米至1.5毫米之间,优选地在0.5毫米至1.0毫米之间。

在所述天线的另一种可能的实现方式中,所述天线包括在所述接地平面和所述第一接地板之间的第一介电质支撑件,用于支撑所述第一接地板。

在所述天线的另一种可能的实现方式中,所述天线包括在与所述第一接地板的中心部分一致的所述第一介电质支撑件中的第一开口。

在所述天线的另一种可能的实现方式中,所述天线包括所述第一接地板的中心部分的桥侧的所述第一接地板中的第二开口。

根据第二方面,提供了一种天线部件。所述天线部件包括至少一个上述所述天线。所述天线部件还包括:位于第二平面上的导电的第二接地板,其中所述第二接地板的第三边缘平行于接地平面的第一边缘。所述天线部件还包括:细长的第二狭槽,由所述接地平面和桥中的至少一个界定,其中所述第二狭槽的纵向方向基本与所述第一边缘平行,从垂直于所述第一平面和第二平面的方向来看,所述第二狭槽基本与所述第二接地板一致。所述天线部件还包括:第二天线馈点,从所述接地平面的中心来看,在所述第二狭槽的远侧,其中所述导电桥将所述第二接地板的所述第三边缘连接到所述接地平面的所述第一边缘。

在所述天线部件的第一种可能的实现方式中,第一狭槽和所述第二狭槽的近端通过接地平面材料的第一峡部在所述第一边缘的方向上彼此分开,并且所述第一接地板和所述第二接地板在所述第一边缘的方向上彼此分开有第一间隙的距离。

在所述天线部件的另一种可能的实现方式中,所述天线部件包括与所述接地平面材料的所述第一峡部并联电耦合的电容器。

在所述天线部件的另一种可能的实现方式中,所述天线部件包括至少一个其他天线,其中所述其他天线在所述第一边缘的方向上从所述第一狭槽和第二狭槽移位。

在所述天线部件的另一种可能的实现方式中,所述天线部件包括:在所述第一边缘的方向上从所述第一狭槽的远端移位的第一开口隙缝天线;在所述第一边缘的方向上从所述第二狭槽的远端移位的第二开口隙缝天线。

在所述天线部件的另一种可能的实现方式中,所述桥的连续的一块导电材料在所述第一边缘的方向上从所述第一开口隙缝天线的缝隙经过所述第一接地板和第二接地板延伸到所述第二开口隙缝天线的缝隙。

根据第三方面,提供了一种电子设备。所述电子设备包括至少一个上述描述的天线。

在所述电子设备的第一种可能的实现方式中,所述电子设备包括:位于第二平面上的导电的第二接地板,其中所述第二接地板的第三边缘平行于接地平面的第一边缘。所述电子设备还包括:细长的第二狭槽,由所述接地平面和桥中的至少一个界定,其中所述第二狭槽的纵向方向基本与所述第一边缘平行,从垂直于所述第一平面和第二平面的方向来看,所述第二狭槽基本与所述第二接地板一致。所述电子设备还包括:第二天线馈点,从所述接地平面的中心来看,在所述第二狭槽的远侧,其中所述导电桥将所述第二接地板的所述第三边缘连接到所述接地平面的所述第一边缘。

在所述电子设备的另一种可能的实现方式中,所述电子设备包括:在所述第一边缘的方向上从所述第一狭槽的远端移位的第一开口隙缝天线;在所述第一边缘的方向上从所述第二狭槽的远端移位的第二开口隙缝天线。

在所述电子设备的另一种可能的实现方式中,连续的一块导电材料在所述第一边缘的方向上从所述第一开口隙缝天线的缝隙经过所述第一接地板和第二接地板延伸到所述第二开口隙缝天线的缝隙。

在所述电子设备的另一种可能的实现方式中,所述电子设备呈扁平状,包括两个端部,两个侧边缘,一个正面和一个背面。所述电子设备包括沿所述两端和所述两个侧边缘的金属环,其中所述环界定了所述正面和所述背面的尺寸。所述桥或所述接地平面的边缘是所述环的一部分。

在所述电子设备的另一种可能的实现方式中,所述电子设备包括:沿着所述两个侧边缘的第一侧边缘的第一组的四个天线,其中所述第一组依次包括:第一开口隙缝天线、第一闭口隙缝天线、第二闭口隙缝天线和第二开口隙缝天线;沿着所述两个侧边缘的第二侧边缘的第二组的四个天线,其中所述第二组依次包括:第三开口隙缝天线、第三闭口隙缝天线、第四闭口隙缝天线和第四开口隙缝天线。

在所述电子设备的另一种可能的实现方式中,所述电子设备包括在所述两端的至少一端处的至少一个其他天线。

附图说明

图1示出了一种隙缝天线的原理;

图2示出了一种具有延伸的接地平面的隙缝天线的原理;

图3示出了一种具有折叠的延伸的接地平面的隙缝天线的原理;

图4a至图4d示出了一种隙缝天线结构;

图5示出了缝隙天线结构的示例;

图6示出了缝隙天线结构的示例;

图7示出了电子设备的一部分的截面图;

图8示出了电子设备的隙缝天线结构的分解图;

图9示出了一种具有折叠的延伸的接地平面的隙缝天线的原理;

图10示出了与图9相同但是具有不同的横截面的原理;

图11示出了缝隙天线结构沿第一横截面的横截面;

图12示出了与图11相同的缝隙天线结构的沿第二横截面的截面图;

图13示出了电子设备的一部分沿第一横截面的横截面;

图14示出了与图13相同的缝隙天线部分的沿第二横截面的截面图;

图15示出了电子设备的隙缝天线结构的分解图;

图16示出了一种具有多个天线的电子设备。

具体实施方式

在本文件中,几个元件之间的几何关系应理解为涵盖所提及的几何关系,但也涵盖在制作误差范围内的几何关系。因此,以下主要使用的术语应明确也涵盖制作误差。

图1示出了一种隙缝天线的原理。在导电的接地平面102中形成细长的狭槽101。在该示例中,所述狭槽101的纵向方向基本上平行于接地平面的边缘103。从接地平面102的中心来看,天线馈点104位于狭槽101的远侧。同轴电缆用于天线馈电。图1中仅示出了同轴电缆最末端的一小部分。其他类型的传输线也可以用于天线馈电。同轴电缆的中心线104连接到天线馈点104,而同轴电缆的导电屏蔽层106连接到狭槽101的近侧上的接地平面102。据观察,这种隙缝天线的效率并不总是最佳的。原因可能是导电材料片在狭槽101的远侧(即狭槽101和边缘103之间)的宽度相对较窄。

图2示出了一种改进的隙缝天线。其结构与图1中的相似,但是在狭槽101的远侧上有接地平面102的延伸部分201。已经发现,这种改进的隙缝天线的效率明显优于图1中天线的效率。但是,尝试将图2中改进的隙缝天线安装到便携式电子设备中仍然困难重重,除非电子设备的设计允许容纳延伸部分201的突出或其他类型的轮廓特征。

图3示出了一种天线,既具有图1中天线紧凑的轮廓又有图2中天线的效率。图3看天线的方向与图1和图2中的方向相同。在图3中用虚线画出狭槽101和馈点104。因为从这个方向来看,狭槽101和馈点104被隐藏在类似于图2的延伸部分201的接地板301下方,将其折叠回到接地平面102包括狭槽101和馈电点104的那部分上。

图4a至图4d更详细地示出了与图3类似的天线。图4a至图4d均显示了从四个不同方向看的同一天线:从下方(图4a),从一端(图4b),从侧面(图4c)以及从上方(图4d)。

所述天线包括导电的接地平面401。所述导电的接地平面401在几何上定义了第一平面并且具有边缘,所述边缘在这里被称为第一边缘402。所述表述“第一平面”是指虚拟的平面,而并不是有形的东西而是一个几何概念。说接地平面401定义了第一平面是指接地平面401大致具有平面的形式,因此在三维笛卡尔坐标系中接地平面401的点(x,y,z)可以说是满足方程a(x-x0)+b(y-y0)+c(z-z0)=0,其中a,b和c是常数,(x0,y0,z0)是接地平面401的固定点。所述接地平面401不需要严格地平面,因此可以将等式中的“等于”符号替换为“大约等于”。接地平面401的形式与严格的平面形式不同的一些方面将在本文后面进行描述。

边缘402在图4a至图4d中是笔直的边。这不是本发明的要求,但是边缘402可以是弯曲的或曲折的,或者可以包括折角或拐角。但是,许多电子设备具有笔直的边缘,因此构成电子设备一部分的接地平面的直边可以紧紧跟随电子设备的直边。

天线包括导电的接地板403。所述导电的接地板403在天线的三维几何形状中位于基本与上述第一平面平行的第二平面上。第二平面也是几何概念,而不是任何有形的东西。如果所述第一平面的方程式与上面给出的方程式相同,并且第二平面相对于第一平面显示的距离为(a2+b2+c2)的平方根,则第二平面的点(x,y,z)满足方程式a(x+a-x0)+b(y+b-y0)+c(z+c-z0)=0。

接地板403不需要是严格地平面,并且两个平面也不需要严格地平行。但是,在具有大体上扁平形式的电子设备中,两个平面可以与电子设备扁平的前部和后部平行,其优点在于可以更直接地设计电子设备的结构。在这种情况下,第二平面可以与第一平面相距一定距离,该距离由遵循设备轮廓基本扁平的电子设备的两个结构部分决定。一个可能的特征是,如果在平面和/或矩形形式的电子设备中实现此处描述的这种类型的天线,则接地平面401和接地板403则都被认为是平面的并且彼此平行,如果接地平面401和接地板403都符合使电子设备看起来像是平坦和/或矩形的电子设备的那些结构部分中的一个或多个。

接地板403的边缘404基本上与接地平面401的边缘402平行。如果在具有边缘的电子设备中实现此处所述类型的天线,则两个边缘404和402可以说是“基本平行”的,例如,如果这两个边缘都符合限定电子设备的所述边缘的电子设备的那些结构部分中的一个或多个。

为了清楚起见,可将接地平面401的边缘402称为第一边缘,将接地板403的边缘404称为第二边缘。从垂直于第一平面和第二平面的方向405来看,第二边缘404基本与第一边缘402一致。换句话说,在底视图(图4a)和顶视图(图4d)中,第一边缘402和第二边缘404彼此叠置。从方向405来看,第一边缘和第二边缘彼此一致不是本发明的基本要求,而仅仅是图4a至图4d中大体直角结构的结果。

所述天线包括导电桥406,将接地板403的第二边缘404连接到接地平面401的第一边缘402。图4b中的底视图示出了接地平面401、桥406和接地板403都是如何成为单个导电材料片的部分。因此,通过首先在边402处向上弯曲所述导电材料片的延伸部分,然后在边缘404处向后(与之前的图2和图3相比)弯曲,可以得到所述结构。然而,本发明并不要求这三个部分必须是单个连续的导电材料片的一部分。本说明书中后面会解释这三个部分原本是不同的结构片时的实施例。图4a至图4d中的示例结构通常是直角的,但在替代实施例中,接地平面401和桥406之间的弯曲和/或桥406和接地板403之间的弯曲可以是按照倾斜的角度。

所述天线包括细长的狭槽407,由接地平面401和桥406中的至少一个界定。在图4a至图4d所示的实施例中,所述狭槽407仅由接地平面401界定。所述狭槽407的纵向基本与第一边缘402平行。从垂直于第一平面和第二平面的方向405来看,狭槽407基本与接地板403一致。换句话说,在图4a的底视图和图4d的顶视图中,狭槽407的轮廓至少大体上符合接地板403的轮廓。

所述天线包括天线馈点408,在从接地平面401的中心来看,在狭槽407的远侧上。在图4a至图4d所示的实施例中,所述馈点408基本在所述狭槽407两端之间的中间位置,但这并不是本发明的要求。考虑到电流在天线的导电部分中的对称分布,将馈点408放置在更靠近所述狭槽407的中点位置而不是靠近所述狭槽407两端的位置是有利的。

在某些情况下,以不同于图4a至图4d中的方式放置馈点可能是有利的。例如,如果电子设备的其他结构在天线环境中相对于天线的中点不对称,那么可以将馈点放置在不对称位置上来实现电流的最佳分配。根据另一个示例,可以将天线设计为在多个不相邻的频带上工作,其中馈点的最佳位置可以是除了中点之外的位置。

同轴电缆的中心线409连接到图4a至图4d中的馈点408。同轴电缆的导电屏蔽层410在狭槽407的近侧或近侧附近连接到接地平面401。同轴电缆的另一端未在图4a至图4d中显示,但假定这端已连接到无线电收发器。

可以简要地考虑天线在发射模式下的操作。根据已知原理,天线在接收模式下的操作基本是天线在发射模式下的操作的逆过程。

在传输模式下,射频信号从同轴电缆耦合到馈点408。所述射频信号以射频信号的频率激发导电材料中的振荡电流。根据几何学,电流在馈点408和点411之间的狭槽周围流动,其中在点411处同轴电缆的导电屏蔽层410耦合到狭槽的相对边缘。为了使天线在所谓的半波长模式下最有效,在所述两点之间传导的电流可用的最短距离应等于天线工作频率下电磁辐射的一半波长。

接地板403平行于电流流过的接地板401的一部分,与电磁辐射在所述工作频率上的波长相比,只有很短的距离。通过为流过它的电流提供路径并形成在所述狭槽经过的电流的镜像,接地板403可以提高天线效率。因此,接地板403的有利尺寸如下:所述接地板的纵向长度基本等于在所述天线的工作频率下的电磁辐射的一半波长和/或所述狭槽407的纵向长度中。这种示例性的接地板长度具有以下优点:在接地板的纵向上感应电流有最佳空间,而不必为接地板保留太多空间。接地板403也可能在纵向上略微比狭槽407的长度大。

接地板403的长度也可以略小于所述工作频率下电磁辐射的一半波长,因为接地板403的宽度为所述电流提供了一些额外的空间,从而延长了电流的路径。在图4a至图4d中,出于图形清晰考虑,绘制的接地板403比狭槽407长。

如果天线的工作频率为几千兆赫量级,则在与纵向方向垂直的方向上,狭槽407的宽度可以例如在0.3至1.5毫米之间,优选地在0.5至1.0毫米之间。这样,为天线效率,可以提倡使狭槽更宽,而诸如电子设备的结构中的可用空间有限之类的其他考虑因素可以将设计推向更窄的狭槽宽度。

接地板403的宽度应该大于狭槽的宽度。优选地,接地板403在与纵向方向垂直的方向上的宽度在3毫米至10毫米之间。这种接地板示例宽度的优点是宽度足够大,可以有效的进行天线操作,而接地板又足够小,只能保留便携式电子设备内部相对较小的可用空间。有利地,接地板403的宽度小于四分之一的工作频率波长。可以通过优化接地板403的宽度和长度以及狭槽407的长度来优化天线的工作频率(自谐振)。

电子设备的结构以及天线各部分可用的空间可能会对如何选择接地板403的尺寸产生重大影响。基本上,天线要使用的频率越低,尺寸就越大。类似的,如果电子设备相对较大,则可以为天线结构分配更多的空间。因此,以上给出的数值示例应仅作为示例,并且可以给尺寸赋予不同的数值。

图5示出了包括两个天线的天线部件。每个天线都遵循前面参考图4a至图4d所述的一般原理。图5所示的天线部件包括导电的接地平面505,界定了第一平面并具有第一边缘507,其中包括导电的第一接地板501和导电的第二接地板502。这些接地板都位于与第一平面基本平行的第二平面上,并且与所述第一平面相距第一距离。本发明并不要求第一接地板和第二接地板必须位于同一个“第二”平面上,但是它们每个都可以位于自身的平面上,即与第一平面相距不同的距离。

第一接地板501具有第二边缘。所述第二边缘基本平行于接地平面的第一边缘507,并且由于结构大体上是直角结构,从垂直于所述第一平面和第二平面的方向来看与所述第一边缘507基本一致。第二接地板502具有第三边缘,所述第三边缘与接地平面505的所述第一边缘507平行,并且出于和第二边缘相同的原因,从垂直于所述第一平面和第二平面的所述方向来看与所述第一边缘基本一致。在这方面,所述第二边缘和第三边缘与上面参照图4b描述的第二边缘404非常相似。

图5的天线部件包括:第一导电桥,将第一接地板501的第二边缘连接到接地平面505的第一边缘;第二导电桥,将第二接地板502的第三边缘连接到接地板505的第一边缘507。所述第一桥和第二桥也可以是相同的部分。在本说明书的后面部分中将更详细地描述这类实施例。

图5的天线部件包括细长的第一狭槽503和细长的第二狭槽504,两者均由接地面505和(相应的)桥中的至少一个界定。第一狭槽503和第二狭槽504的纵向都基本与接地平面505的第一边缘507平行。从垂直于所述第一平面和第二平面的方向来看,第一狭槽503与第一接地板501基本一致。从垂直于所述第一平面和第二平面的所述方向来看,第二狭槽504与第二接地板502基本一致。

图5的天线部件包括第一天线馈点508,从接地平面505的中心来看,在第一狭槽503的远侧。所述天线部件还包括第二天线馈点509,从接地平面505的中心来看,在第二狭槽504的远侧。其中,第二天线馈点509位于接地平面505的突出部分510上,所述突出部分510跨过第二狭槽504大致的细长形式突出。

突出部分510足够长,从而使得其末端实际上位于(或甚至超出)从接地平面505的中心来看第二狭槽504的近侧界定的假想线上(第二狭槽504的近侧切口511确保了突出部分510的末端不接触接地平面505近侧的材料。然而,从接地平面505的中心来看,第二天线馈点509位于第二狭槽504的远侧。例如,这可以通过检查示出。比如检查同轴电缆的中心线关于其导电屏蔽电流的正电势会产生什么样的电流,电流从同轴电缆的中心线流到第二天线馈点509,然后先沿着第二狭槽504的远端流动,再朝第二狭槽504的近侧的导电屏蔽层的接地点环回。

第一狭槽503和第二狭槽504的近端(即,彼此最接近的端部)通过接地平面材料的第一峡部506在所述第一边缘507的方向上彼此分开。也就是说,接地平面505的导电材料在第一狭槽503和第二狭槽504周围基本上是连续的。这不是本发明的要求,但是在一些实施例中,狭槽近端之间的接地平面材料可以存在缝隙来提高相邻天线的间隔。在狭槽近端之间提供接地平面材料的峡部有以下优点:为安装附加组件提供空间。这将在本说明书的后面部分详细说明。

第一接地板501和第二接地板502在第一边缘的方向上彼此隔开一段间隙。与使用连续的接地板来覆盖第一狭槽501和第二狭槽504相反,提供间隙的优点在于增加相邻天线的间隔。

图5还示出了第一狭槽503和第二狭槽504有不同尺寸的可能性。第一接地板501和第二接地板502的尺寸也可以不同。天线部件各部分的独有尺寸具有以下优点:可以使每个天线在特定的工作频率或频率范围内工作最佳。如果两个天线的工作频率和其他参数相同,但电子设备的附近其他部件对两个天线带来的负载影响不同,那么独有的尺寸也可能是有利的。

图6示出了包括两个天线的另一种天线部件。每个天线遵循上面参考图4a至图4d描述的一般原理,但是与图5相比有某些修改。

在图6的实施例中,第一狭槽601和第二狭槽602都在一侧由接地平面界定,在另一侧由桥607界定。这样具有许多优点。首先,接地平面608可能比狭槽变为通孔的平面更容易制造,因为只需以特定方式切割接地平面的轮廓,而无需制造任何通孔。其次,尤其是桥607位于或非常接近电子设备的外部边缘上,可以将狭槽601和狭602布置在电子设备的外部边缘处或非常靠近电子设备的外部边缘处。因此,电子设备侧面的连续区域的使用不会被限制,例如显示器、连续背板或需要很大一部分侧面的其他部件。

在图6的实施例中,第一天线馈点603和第二天线馈点604是桥607的一部分。这样具有以下优点:如果相应设计了将天线连接到收发器的传输线,则可以在组装设备的过程中自动制作连接天线,而无需任何专门的制造步骤(例如焊接)。在图6中,第一天线馈点603位于桥607上,而第二天线馈点604位于桥607的突出部分上。

在图6的实施例中,所述桥607的连续的一块导电材料在接地平面608的(第一)边缘的方向上从一个天线延伸到另一个天线。这在结构上和美学上来看都具有优势。结构可以更具有鲁棒性,因为连续的桥可能比两个单独的桥提供更多的结构支撑。如本文下面所述,如果构成桥的部分从电子设备外部至少部分可见,那么连续桥可以使所述设备在美学上比具有一个或多个中断的桥的设备更具吸引力。

图7是包括至少一个上述类型天线的电子设备的某些部分的边缘的局部截面图。所述电子设备包括导电的接地平面701,其中所述导电的接地平面701可以是电子设备天线的专用的接地平面。可选地,接地平面701可以具有其他功能,例如,如果电子设备的前侧表面包括大显示器,接地平面701可以是显示器的接地平面。鉴于电子设备基本扁平的外形,接地平面701基本上是平面的。电子设备的外观可能朝向其外边缘有一定的变圆和/或变薄。相应地,如图7所示,接地平面701的横截面也可能会朝着其边缘稍微弯曲。

图7的电子设备包括导电的接地板702。所述导电的接地板702基本上是平面的并且平行于接地平面701,与接地平面701相距第一距离。电子设备的外观还可以决定接地板702严格的平面形式的一些例外。在图7中,接地板702稍微向内朝着图7中左侧的边缘弯曲。因此,接地平面701和接地板702之间的距离比到边缘的距离要小,比到图7中右侧边缘的距离要大。然而,出于说明的目的,接地平面701和接地板702仍然可以说是基本上是平面的,并且位于两个相邻的平行的虚拟平面上。

图7的电子设备包括导电桥703。所述导电桥703将接地板702的边缘(图7中为左侧边缘)连接到接地平面701的边缘(图7中为左侧边缘)。在电子设备结构中,所述桥703还有其他的功能。参考图8后面将会更详细地描述这些功能。所述接地平面701的边缘和所述桥703之间以及所述接地板702的边缘和所述桥703之间的导电连接可以通过使用导电垫片、一些导电粘合剂或在增强机械连接的导电性领域中众所周知的一些其他方式来提高。

图7中的电子设备包括细长的狭槽704。所述细长的狭槽704的一侧由接地平面701界定,而另一侧由桥703界定。所述狭槽704的特征类似于图6中的狭槽601和狭槽602。因为图7是沿着与狭槽704的纵向方向垂直的平面的横截面,所述狭槽704在图7中仅表现为小间隙。

图7中的电子设备包括天线馈点705。所述天线馈点705是所述桥703的一部分。更具体地,突起从桥703向内(即,朝电子设备的内部)延伸,并且突起的端部构成天线馈点705。传输线将天线馈点705连接到电子设备的收发器(未示出)。在图7的实施例中,在多层柔性印刷电路板706上实现传输线。当组装所述结构时,所述多层柔性印刷电路板706的表面上的导电贴片与天线馈点705接触。在图7中仅用附图标记707示意性地示出了可以支撑多层柔性印刷电路板706的电子设备结构。

图7的电子设备的天线的一部分是在接地平面701与接地板702之间的介电质支撑件708。在其他情况下,本发明并不强制要求使用这种介电质支撑件,但是图7中示出了一个介电质支撑件为例。所述介电质支撑件708,顾名思义,是至少用于支撑接地板702的支撑结构。所述介电质支撑件708还可以具有其他结构功能,例如支撑桥703和/或支撑电子设备侧表面的一些部分,或者支撑电子设备的覆盖在接地板702上方的介电质外壳(塑料、玻璃或其他)。介电质支撑件的使用具有以下优势:可以使结构更坚固,以应对可能因为例如用户用手握住电子设备而产生的结构载荷。

图8是电子设备的某些部分的局部分解图。所述电子设备包括天线部件,其中所述天线部件包括至少两个参照图4a至图4d描述的那种天线。所述电子设备包括导电的接地平面801,第一导电接地板802和第二导电接地板803。接地板801、接地板802和接地板803彼此相对的形式和位置与上述描述的参考例如图7中接地平面701和接地平面702相似。

图8的电子设备包括细长的第一狭槽和细长的第二狭槽,每个狭槽在一侧上均由接地平面801界定。接地平面801的边缘的相应切割部分分别用附图标记804和805标记。

图8的电子设备呈扁平形,包括两个端部、两个侧边缘、一个前侧和一个后侧。所述电子设备的形状可以如图8所示,端部指向右边和左边,侧边是将端部彼此连接起来的两个边,正面是图中不可见的一侧,背面是图中最清晰的一侧。

图8的电子设备包括沿着所述两端和所述两个侧边缘的金属环806。所述环806实质上限定了电子设备的正面和背面的尺寸。换句话说,所述环806构成了扁平形状的电子设备的外部边界。

将接地板802和接地板803各自的边缘连接到接地平面801边缘的导电桥807是图8中的所述环806的一部分。这样具有简化电子设备机械结构的优势,因为单个机械部件可以用于两种功能。所述结构方案可以与图7中的局部横截面进行比较。图7中所述桥703也可以是界定电子设备的外部边界的环的一部分。

在图8中不可以直接看见电子设备的天线馈点,由于所述天线馈点位于桥807的内侧。但是,图8示出了多层柔性印刷电路板808,在所述多层柔性印刷电路板808的表面上是导电贴片809和810。当组装所述电子设备时,这些导电贴片与相应的天线馈点相触。使用所述多层柔性印刷电路板808来实现到天线的传输线还具有以下优点:可以将阻抗匹配组件放置在非常靠近天线馈点的位置。这种阻抗匹配组件的示例在图8中用附图标记811和812表示。

图8的电子设备包括用于支撑第一接地板802的第一介电质支撑件813和用于支撑第二接地板803的第二介电质支撑件814。在第一介电质支撑件813中有开口815,并且在第二介电质支撑件814中具有对应的开口816。每个开口与相应的接地板802或803的中心部分一致。使用这样的开口具有使由介电质支撑材料引起的负载最小化的优点。使开口815和816与相应的接地板802或803的中心部分一致加深了这个优势,因为天线操作所涉及的电场在相应的接地板的中心附近最强。开口815和开口816的三角形状只是一个示例,可以使用其他形式,例如矩形、椭圆形或类似形状。图8中介电质支撑件813和814的向下部分中的矩形切口用于容纳天线馈电连接和阻抗匹配组件。

第一接地板802和第二接地板803中的每个还包括分别用参考标记817和818标记的开口。这些开口可以用于提供更多的空间,例如用于馈电触点的可能突出的部分(例如螺钉)或阻抗匹配组件811和812。如果在接地板上开了这样的开口,建议将开口开在相应接地板中心部分的桥侧,以免耗费太多的导电材料。开口的尺寸应该尽可能小。如果接地板802或803中的任何一个包括这样的开口,则这个开口可以是通孔类型的开口,例如图8中所示的那些,或者可以是相应接地板的边缘上的切口,从而使得接地板的边缘包括两个分开的部分,其中每个部分独立地连接到桥807。

第一狭槽和第二狭槽的近端在接地平面801的边缘方向上通过图8中的接地平面材料的峡部彼此分开。所述电子设备可以包括一个电容器819,所述电容器与接地平面的峡部并联电耦合。这具有提高天线效率和提高相邻天线之间隔离的优点。在射频下,导电材料的狭窄部分(例如接地平面材料的峡部)基本会形成电感。与接地平面材料的峡部并联电耦合的电容器819与峡部的电感式操作一起构成一种附加的去耦合滤波电路。

除了图8的简化视图中所示的那些部分,所述电子设备还可以包括更多的部件和组件。省略了这些内容,从而使上面所述的部分更容易理解。然而,可以将这些其他部分的结构特征与图8所示的特征进行各种组合使用。例如,接地板802和803中的一个或两个可以是电子设备(电介质)盖板的内表面上的金属箔或金属化的区域。附加地或替代地,除了图8中所示的柔性印刷电路板,所述电子设备还可以包括其他柔性印刷电路板,接地板802和803中至少有一个可以是这个柔性印刷电路板的一部分。

上面描述的实施例已经将接地平面视为相对薄并几乎是二维结构部分的。这不是本发明的必要要求。接地平面以及天线结构的许多其他部分可以具有显著的三维特征。下面参考图9至图15描述此类示例。

图9是天线的简化图形表示。所述天线包括导电的接地平面901,其中所述导电的接地平面901大体上呈平面的形式,从而限定了第一平面902。所述接地平面901(或如图9所示,至少一部分接地平面901)在垂直于所述第一平面902的方向上的厚度也不小。在图9中,绘制所述第一平面902与所述接地平面901的下平面一致。所述接地平面有第一边缘903。

图9中的天线包括位于第二平面905上的导电的第一接地板904,其中所述第二平面905基本上平行于第一平面902并且与第一平面902相距第一距离。如虚线所示,图9中的距离被放大示出,与天线在组装配置中的组装配置相比,第一接地板904将更靠近接地平面901的上平面。所述第一接地板904具有第二边缘906,所述第二边缘906基本平行于所述接地平面901的所述第一边缘903。

导电桥907(在组装配置中)将第一接地板904的第二边缘906连接到接地平面901的第一边缘903。为了图示清楚,桥907相对于第一平面902和第二平面905成直角地示出,但这不是本发明的必要要求。桥907也可以相对于所述平面成斜角。

细长的第一狭槽908由接地平面901较厚部分的一部分界定。如果不同地设置接地平面901和桥907的相对尺寸,则第一狭槽908也可以至少部分地由桥界定。第一狭槽908的纵向尺寸基本平行于第一边缘903。从垂直于第一平面902和第二平面905的方向909来看,第一狭槽908与第一接地板904基本一致。可以通过优化接地板904的宽度和长度以及狭槽908的长度来优化天线的工作(自谐振)频率。

从接地平面901的中心来看,第一天线馈点910位于第一狭槽908的远侧。与图5中的馈点509和图6中的馈点604相似,第一天线馈点910位于突出的突起的尖端,其中所述突起从第一狭槽908的远侧朝着或甚至超过由第一狭槽908的近侧所限定的假想线。但是,考虑到隙缝天线的电操作,第一天线馈点910在电气上位于第一狭槽908的远侧。

图9还示出了第一横截面911。图10示出了相同的天线,并且示出了第二横截面1001。绘制了横截面911和1001从而更容易理解图11、12、13和14如何描述天线结构的各个部分。

图11是天线的截面图。所述天线的结构原理大体上类似于图9和图10中所示的。图11的截面图是沿着第一横截面911截取的。与图9不同的是,第一接地板904和桥907不构成两个平面部分的直角组合。在图11中,桥907是弯曲的部分,所述弯曲的部分与第一接地板904的第二边缘906平滑地接合。此外,接地平面901的第一边缘903和第一细长的狭槽908的边缘可以具有一些三维形式,例如台阶和斜面等。

图11示出了接地平面901的较厚部分如何可以包括其他的形式,例如用于柔性印刷电路板的凹槽1101或某些其他种类的电导体。

图12是沿着第二横截面1001大致类似于图9和图10所示的天线的截面图。图12示出了第一天线馈点910如何位于突起1201的尖端处。

图13和图14示出了电子设备的其他部分如何围绕天线布置的示例,如以上参考图9至图12所描述的那样。图13是沿与图11类似的平面的截面图。图14是沿着与图12类似的平面的截面图。

在图13中,前盖1301覆盖电子设备的正面,后盖1302覆盖电子设备的背面。分层组件如显示器1303填充了接地平面901和前盖1301之间的空间。显示器1303可以包含导电层。如果显示器1303一直延伸到电子设备的侧边缘(在图13的左侧),则天线的有效操作将受到很大影响。因此,在显示器1303的外边缘和电子设备的外边缘的任何导电部件之间留有间隙1304是有利的。有利地,所述间隙1304的宽度与第一细长狭槽908的宽度具有相同数量级。

图13中也示出了安装在图11中所示凹槽1101中的(柔性)印刷电路板1305的横截面。图13中显示为空白的结构部分可以留空,或者(例如,如果需要提高机械刚度)可以用合适的介电材料将它们部分或完全地填充,例如不导电的塑料。为了不造成不想要的负载和衰减,填充第一细长狭槽908的塑料的选择尤其要考虑到其适合于在所讨论的频率下工作的天线的紧邻范围。

图14示出了如何实现天线馈电的示例。在第一天线馈点附近,连接器部件1401附接到柔性印刷电路板1305。螺钉1402穿过连接器部件1401中的孔和突起1201中的螺纹孔。

图15是电子设备的某些部分的局部分解图,其中所述电子设备包括天线部件和其他天线,所述天线部件包括至少两个前面参考图9至图14所述的那种天线。与先前附图中的对应部分十分相似的部分具有相同的附图标记,因此可以在上面参考各个先前附图来阅读这些部分的适当描述。

与图8不同的是,构成电子设备的天线的一部分的接地平面的边缘1505是基本限定了电子设备的正面和背面的尺寸的环806的一部分。

图15的电子设备中的天线部件包括至少一个其他天线,其中所述至少一个其他天线在接地平面的(第一)边缘的方向上从第一狭槽1501和第二狭槽1502移位。这样的优点在于为电子设备更好的无线通信能力,例如更大的无线频率范围和/或更强的mimo(多输入多输出)能力,从而增强数据速率和抵抗衰减和干扰的鲁棒性。

尤其是图15的电子设备的天线部件包括在接地平面的(第一)边缘1505的方向上从第一狭槽1501的远侧移位的第一开口隙缝天线1503。另外,天线部件包括在接地平面的(第一)边缘1505方向上从第二狭槽1502的远侧移位的第二开口隙缝天线1504。这种附加天线的选择和放置例如具有以下优点:开口隙缝天线需要在周围导电材料中形成的缝隙可以靠近电子设备的端部布置。开口隙缝天线通常是工作频率的四分之一波长结构。

作为第一闭口隙缝天线和第二闭口隙缝天线的一部分,(与图8中的桥807相比)接地平面的边缘1505的连续的导电材料从第一开放隙缝天线的缝隙1506,穿过第一接地板802和第二接地板803,到达第二开口隙缝天线的缝隙1507。缝隙1506和缝隙1507靠近电子设备的端部,这在美学上是很有吸引力的,并且还可能具有技术优势。

向第二开口隙缝天线馈送相似的馈点部件,其中具有与图15中的中间两个(闭口隙缝)天线。换句话说,在柔性印刷电路板1509的表面上有一个导电贴片1508,在组装设备时,边缘1501内侧的相应突起将抵在这个贴片上。在图15所示的天线装置中,所述第一开口隙缝天线有所谓的电容性馈电。所述电容式馈电涉及柔性印刷电路板1509的一部分,作为棱板1510延伸到接近开口隙缝天线的缝隙的特定部分的合适位置。这种馈电部件具有下面的优点:可以为其他结构特征预留自由空间,例如用于sim(用户标识模块)托盘的开口和可以按下的音量键等。

图15的馈点部件是示例,并且可以以多种方式互换。例如,电容馈源可以用于一个或两个闭口隙缝天线,而任何一个或两个开口隙缝天线可以具有电容或导电馈源。

在图15的其他部分下面示出的平面结构是导电(接地)平面1511的示例,其中所述平面1511可以是电子设备的另一组件的一部分,例如显示器。在图15的实施例中,平面(导电)结构比电子设备的最大宽度稍窄。这确保了在导电平面1511的边缘和作为天线接地平面的一部分的导电结构之间将留有间隙(与图13中的间隙1304相比)。参考标记1512示出了例如第一缝隙1506将如何在组装配置中保持与导电平面1511隔离。

使导电平面1511始终比可用空间窄的另一种方法是在其边缘上提供与接地平面中的天线之间的导电材料的峡部一致的突起,这可以进一步提高相邻天线之间的隔离度。电子设备沿着第一侧边具有图15所示类型的天线部件,也可以在其他部分具有天线。附加天线的提供具有进一步增强电子设备的无线通信能力以及增加数据吞吐量以及抗干扰和衰减的鲁棒性的优点。图16示意性地示出了电子设备,其中所述电子设备包括沿着第一侧边缘的第一组1601的四个天线。所述第一组1601依次包括第一开口隙缝天线1602、第一闭口隙缝天线1603、第二闭口隙缝天线1604和第二开口隙缝天线1605。所述电子设备包括沿着第二侧边缘的第二组1606的四个天线。所述第二组1606依次包括第三开口隙缝天线1607、第三闭口隙缝天线1608、第四闭口隙缝天线1609和第四开口隙缝天线1610。天线组和天线元件的这种组合具有以下优点:可以覆盖至少lteb41(2500mhz至2690mhz)频段的4倍,lteb42/43(3400mhz至3800mhz)频段的8倍。第一组1601和第二组1606中的每一个都类似于图15,中间有两个闭口隙缝天线,两侧是开口隙缝天线。在一个替代实施例中,任何或全部开口隙缝天线1602、1605、1607或1610可以是闭口隙缝天线,和/或闭口隙缝天线1603、1604、1608或1609中的任何一个或全部可以是开口隙缝天线。

图16的电子设备在电子设备至少一端处包括至少一个其他天线。特别的,图16示出的天线包括四个附加天线,其中两个天线1611和1612位于一端,另外两个天线1613和1614位于另一端。这种天线结构的优点是可以为电子设备提供完整的8x8mimo天线系统。附加天线1611至1614可以是闭口隙缝天线、开口隙缝天线、倒f形天线、单极、环路、耦合元件或任何其他适用类型的天线。

附加地或可替代地,电子设备可以在其他地方即不仅在电子设备端部包括一个或多个其他天线。例如,可以在电子设备的任何合适的位置在接地平面顶部制作pifa(平面倒f天线)。

在此结合各种实施例描述了本发明。但本领域技术人员通过实践本发明,研究附图、本发明以及所附的权利要求,能够理解并获得公开实施例的其他变体。在说明书和权利要求书中,词语“包括”不排除其他元件和步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中列举的若干项目的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。

虽然已详细地描述了本发明及其优点,但是应理解,可以在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种改变、替代和更改。

尽管已经参考本发明的特定特征和实施例描述了本发明,但是明显在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以制定本发明的各种修改和组合。因此,说明书和附图仅被视为由所附权利要求书所限定的本发明的说明,并且旨在涵盖落入本发明范围内的所有的任何修改、组合或等同形式。

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