电子设备壳体上使用设计元件的可重构天线的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本申请一般地涉及无线通信设备。特别地，本申请涉及用于在无线通信设备中提 供可重构天线的平台和技术。
【背景技术】
[0002] 包括移动电话及其它便携式无线电通信设备的现代无线通信设备提供扩展的特 征集，其越来越依赖于带宽并要求复杂的电路以便执行使得能够实现那些特征的大量功 能。一个此类特征是在多个通信标准下和/或跨多个操作波段进行操作以使得能够实现现 有和新兴无线电接入技术(RAT)之间的互操作性和/或适应国际商务和休闲旅行者的灵活 性。另一特征是提供高速度高数据速率无线通信以便满足越来越移动性的世界中对连接的 增长的需求的能力。
[0003] 为了提供至少这些特征，移动通信设备现在具有越来越多数目的天线，覆盖多个 频带及蜂窝式RAT和非蜂窝式RAT两者。蜂窝式RAT可包括例如GSM(全球移动通信系统）、 EDGE(GSM增强数据速率演进）、UMTS(通用移动电信系统）以及LTE(长期演进）。请注意，可将 这些RAT中的每一个视为同一平台的演进，并且分别通俗地称为2G、2.5G、3G以及4G技术。 CDMA(码分多址）是另一蜂窝式RAT，并且可以视为混合到LTE的4G技术中的竞争性3G技术。 非蜂窝式RAT可包括例如Bluetooth?、近场通信(NFC)、无线局域网(WLAN，也称WiFi )、无线 城域网(WMAN，也称WiMax )、射频识别(RF ID )、全球定位系统(GPS)等。越来越多数目的天线 已产生与隔离、效率、带宽、阻抗匹配、插入损耗及其它相关因素有关的越来越多数目的天 线设计挑战。
[0004] 此外，由于每个RAT可支持一个或多个频带，并且可将特定频带分配给世界上不同 地区中的不同RAT和/或不同无线通信载波，所以全球的移动设备制造商常常创建其移动设 备的多个载波、地区和/或RAT特定版本或变体，以便出现在全球的各种市场中。这些变体中 的每一个可包括天线和伴随的无线通信电路(例如，交换机、功率放大器、滤波器、双工机、 信号路径、收发机等），其被针对变体所支持的特定RAT和/或频带而具体地调谐或优化，因 此增加成本和制造复杂性。例如，某些移动设备制造商可基于与载波相关联的特定RAI^P/ 或频带而针对每个无线通信载波设计不同的天线。
[0005] 与对移动设备的无线电部分的增加的需求竞争一直是使移动设备的尺寸、重量、 耗电以及成本最小化的推动力。用于使这些特性最小化的技术包括减少设备内的部件和/ 或连接的数目并使用相同的部件执行多个功能。为此，某些市售移动设备包括能够每次选 择性地在多个频带中的一个中操作的一个或多个多波段天线。此布置在针对每个具有固定 且较窄的带宽的更多数量的天线的替换方案相比较时减小了要求的总天线体积。
[0006] 然而，多波段天线也增加无线电部分的设计复杂性。例如，每个多波段天线通常要 求天线匹配电路或天线开关模块作为天线与无线通信电路之间的接口以便在每个操作频 率上提供适当的阻抗匹配。被移动设备覆盖的频带越多，天线匹配电路越复杂。鉴于这些天 线设计挑战，大多数市售移动设备包括只能在预置的一组频带中操作和/或具体地针对预 置的一组频带优化的无线电部分。
【附图说明】
[0007] 其中相同附图标记遍及单独的视图指代相同或功能上类似元素的附图连同以下
【具体实施方式】一起被结合在本说明书中并构成其一部分，并且用于进一步举例说明包括要 求保护的实施例的概念的实施例，并解释那些实施例的各种原理和优点。
[0008] 图IA图示出根据某些实施例的包括背壳体的示例电子设备的后透视图。
[0009] 图IB图示出图IA中所示的背壳体的下部的详细视图。
[0010] 图2A图示出根据某些实施例的包括背壳体的示例电子设备的后透视图。
[0011] 图2B图示出图2A中所示的背壳体的下部的详细视图。
[0012] 图3A图示出根据某些实施例的包括背壳体的示例电子设备的后透视图。
[0013] 图3B图示出图3A中所示的背壳体的下部的详细视图。
[0014]图4A、4B和4C图示出根据某些实施例的电子设备的示例背壳体的下部中的示例天 线配置。
[0015] 图5图示出根据某些实施例的电子设备的示例背壳体的框图。
[0016] 图6图示出根据某些实施例的电子设备的示例背壳体的框图。
[0017] 图7图示出根据某些实施例的电子设备的示例电路的横截面视图的示意图。
[0018] 图8图示出根据某些实施例的电子设备中的示例电路的示意图。
[0019] 图9是根据某些实施例的包括天线模块和无线通信电路的示例电子设备的框图。
[0020] 图10是根据某些实施例的描绘可重构天线的控制的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 提出的一个用于提供多波段多模式天线的技术是可重构天线，其包括天线元件阵 列和用于将天线元件选择性地耦合在一起以形成天线的开关。该天线是"可重构的"，因为 可以通过改变被耦合在一起的天线元件的数目和放置来调整天线的天线辐射图、天线类型 和/或谐振频率。然而，这种技术的现有实施方式受到多个因素的困扰，包括天线低效、不期 望的天线耦合以及超高的制造成本和复杂性水平(例如，要求单片集成）。
[0022] 本文公开的系统和方法提供了通过将在电子设备的外表面上美观地布置的分立 导电元件耦合而形成的可重构天线。在实施例中，导电元件可以是在电子设备的背壳体上 以马赛克图案布置的小的三维岛。可使用位于在背壳体内和/或其附近的多个开关将该导 电元件选择性地连接到相邻导电元件或与其断开连接。在实施例中，取决于期望的操作频 率和/或期望的天线类型将导电元件的某些组合耦合以形成天线。在本文中公开的系统以 及方法通过提供用于将开关激活的技术来克服上述天线设计约束，包括通过耦合在背壳体 与位于电子设备内的印刷电路板之间的电柱向开关施加偏压。在实施例中，每个电柱在印 刷电路板与背部壳体之间垂直对准，并且在每个电柱与开关之间耦合射频扼流圈，从而减 少不期望的天线耦合并改善电线效率。
[0023] 图IA和IB描绘了与某些实施例一致的示例电子设备100。应认识到的是如所描绘 的电子设备100仅仅是示例且可以包括硬件和/或软件部件的各种组合。根据某些实施例， 电子设备100可以是移动计算设备，诸如例如，智能电话或任何其它类型的移动通信设备、 平板电脑、电子阅读器、便携式游戏设备、便携式媒体播放器、个人数字助理、膝上型计算 机、台式计算机或包括一个或多个无线通信设备的任何其它移动或电子设备。在图IA和IB 中，将电子设备100描绘成移动设备。
[0024] 具体地，图IA描绘了电子设备100的后透视图。如所示，电子设备100包括后壳体 102(在本文中也称为背壳体102)。后壳体102可親合到电子设备100的主壳体(未不出）的背 面。该主壳体可容纳包括在设备100中的大多数电子部件。在某些实施例中，后壳体102可使 用许多已知附接机制中的任何一个可拆卸地耦合到主壳体，包括但不限于机械部件(例如， 卡扣式、旋入式）、磁体、基于摩擦的部件(例如，推进式）、粘合剂等。
[0025] 如图IA中且更清楚地图IB的详细视图中所示，后壳体102包括具有以一定图案布 置的多个美观元件106的设计部件104。美观元件106可以以任何类型的图案布置，并且可在 物理特性(例如，形状、设计、色彩、尺寸、维度(例如，二维或三维)等)方面变化。以下段落提 供了在本文中设想的变化的某些示例，但绝不会使本公开局限于此类示例。
[0026] 在所示实施例中，将美观元件106成形为菱形，并以将元件106并排定位的马赛克 式图案布置。在此图案中，每个元件106具有至少两个与相邻元件106的侧边平行的侧边。用 本文公开的技术还可设想具有其它马赛克式图案或非马赛克图案的设计部件。例如，图4A 描绘了示例设计部件404,其具有以将元件406角对角定位的马赛克式图案布置的多个菱形 美观元件406。在图4A的此图案中，每个元件406不具有与相邻元件406平行的侧边。
[0027] 在某些实施例中，作为菱形美观元件106的替代或除此之外，设计部件104可具有 其它形状或设计的元件106,包括例如三角形、矩形、圆形、正方形、六边形、星形、心形、马蹄 形等。例如，图2A和2B描绘了具有六边形美观元件206的示例设计部件204。作为另一示例， 图3A和3B描绘了具有多边形美观元件306的示例设计部件304。作为另一示例，图5描绘了具 有正方形美观元件506的示例背壳体502。在某些实施例中，设计部件104可以包括具有超过 一种类型的形状(例如，星形和三角形、六边形和五边形）的美观元件106。
[0028]在某些实施例中，美观元件在尺寸和形状方面是基本上统一的（例如，如图4A和5 中所示）。在其它实施例中，美观元件在形状方面是基本上统一的但在尺寸方面是不统一的 (例如，如图1A、2A和3A中所示）。在实施例中，可以按美观元件在形状和/或尺寸方面的统一 性或其缺失以及用来布置元件的图案类型来确定设计图案内的邻近元件之间的距离或间 距。此外，元件之间的空间尺寸可取决于元件的形状和/或美观元件106被相对于彼此如何 布置而变化。例如，在图4A中，由于美观元件406是形状和尺寸统一的并以点对点马赛克图 案布置，所以元件406之间的间距414也是统一的。
[0029] 作为另一示例，在图IA中，美观元件106具有基本上相同的形状，但是在背壳体102 的上边缘130和下边缘132附近在尺寸方面逐渐改变。例如，在图IA中，美观元件106在背壳 体102的大部分中（例如，中间段)是尺寸基本上相同的。随着元件106接近上边缘130或下边 缘132,其在尺寸方面逐渐减小，例如从最大尺寸元件108(例如，在中间段中）到中等尺寸元 件11〇(例如，在中间段与边缘之间）并最后到最小尺寸元件112(例如，在上边缘130和/或下 边缘132处）。虽然在图IA和IB中未示出，但除所示的垂直改变之外，尺寸改变还可在横向方 向（即，并排)上发生。当然，可使用美观元件106及其尺寸、间距以及放置方面的变化来开发 其它总体图案。
[0030] 在图IA中，由于美观元件106是以并排图案布置的，所以具有不统一尺寸的元件 106之间的间距114也是不统一的。在实施例中，尺寸方面的此逐渐减小相应地引起邻近的 不同尺寸元件106之间的间距的逐渐增加。如图IB中所示，例如，邻近最大尺寸元件108之间 的间距114小于邻近中等尺寸元件110之间的间距114，后者小于邻近最小尺寸元件112之间 的间距1