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_2

文档序号:9830050阅读:来源:国知局
14。如将认识到的,最小尺寸元件112之间的较大间距114提供元件112之间的较大 隔离,并且因此可导致比例如被较少隔离的最大尺寸元件108更好的天线性能。作为示例, 在一个实施例中,最大尺寸元件108可具有约两毫米宽乘两毫米高的大小,并且邻近元件 108之间的间距114或间隙可以是约0.5毫米。并且最小尺寸元件112可具有约1毫米宽乘一 毫米高的大小,并且邻近元件112之间的间距114可以是约1毫米。
[0031] 根据实施例,可以使用许多技术中的任何一个将设计部件104嵌入到或成型进、附 接到或者另外包括在背壳体102的外表面中或其上面。作为示例,可以将设计部件104的美 观元件106集成或结合到背壳体102中,使得设计部件104和背壳体102形成一个单元。在某 些实施例中,背壳体102包括被包覆成型到设计部件104的外壳部分126。例如,外壳部分126 可通过向包含设计部件104的模具中灌注或注入材料(例如,塑料、硅酮、橡胶等),使得该材 料填充设计部件104的空的空间,诸如例如,元件106之间的间距114,而制成。同样地,可将 间距114视为外壳126的一部分。外壳126还可包括用于附接到电子设备100的主壳体的凹槽 和沟道及用于容纳电子设备100的一个或多个按钮、开关、照相机和/或闪光设备的开口 150〇
[0032] 在某些实施例中,可将背壳体102制造成使得设计部件104的至少一部分保持在外 壳126的外表面之上提高或者从该外表面突出。在此类实施例中,美观元件106可以是背壳 体102的三维特征,而包括间距114的外壳126可以是其二维(例如,平面或曲平面)特征。如 将认识到的,可使用许多制造技术中的任何一个来创造具有集成设计部件104的背壳体 102,包括例如压印、蚀刻、雕刻、浇铸和/或三维(3D)打印。
[0033] 在实施例中,背壳体102的部件可以由两种不同材料制成。具体地,外壳126可以由 不导电材料构成,诸如例如塑料,并且设计部件104可以由导电材料构成,诸如例如金属。在 此类实施例中,可以将背壳体102的美观元件106视为"金属岛",因为元件106被外壳126的 不导电材料相互隔离。在实施例中,这些金属岛(在本文中也称为导电元件106)可以例如在 被耦合在一起而形成天线之后选择性地充当天线元件,如下所述。同样地,可以将导电元件 106配置成针对电子设备100起到两个不同作用(1)装饰作用,作为背壳体102的美观元件 106,以及(2)功能作用,作为可耦合在一起而形成用于电子设备100的可重构天线的天线元 件 106〇
[0034]图4A、4B以及4C每个分别地描绘了根据本文公开的技术被耦合在一起而形成天线 418、420、422的美观元件406的示例配置。如上文所讨论的,图4A、4B以及4C示出了设计部件 404的底部,其被包括在电子设备400的背壳体402中,并包括导电美观元件406(在本文中也 称为天线元件406)和位于元件406之间的不导电间距414。虽然图4A、4B和4C仅示出了背壳 体402的底部,但天线元件406可跨整个背壳体402延伸,并且可连接而在背壳体402的其它 部分中形成天线,包括例如在背壳体402的顶部(未示出)处。此外,虽然图4A、4B以及4C示出 了三个特定配置,但可通过将美观元件406的其它和/或不同组合耦合在一起来形成任何数 目的天线配置(例如,如图5和6中所示)。美观元件406的精确配置可取决于许多因素,包括 例如期望操作频率、谱可用性、设备400位于其中的地区、与设备400相关联的无线载波、要 形成的天线结构的类型、要形成的天线的数目以及其它考虑,如下面更详细地讨论的。
[0035] 在图4A、4B以及4C中的每一个中,由多个已激活开关416将不同数目的相邻天线元 件406耦合在一起而形成天线418、420、422。如所示,每个开关416被选择性地耦合到两个相 邻天线元件406。开关416可以响应于从电子设备400的控制模块(例如,类似于控制模块 750、850)接收到控制信号而被激活。如下面更详细地讨论的,控制信号可指示识别例如开 关416中的哪些将接通或激活、天线元件406中的哪些将链接在一起和/或要形成的天线的 谐振频率的信息和/或可基于此信息而生成控制信号。同样地,控制信号的内容可以确定天 线418、420、422中的哪些被形成,并且从而可以促进电子设备400的可重构天线的主动调谐 (active tuning)。
[0036] 由天线元件406形成的天线,诸如例如天线418、420、422可以支持各种类型的无线 通信(或RAT),包括非蜂窝式网络通信(例如,GPS、NFC、蓝牙、WiFi等)及语音和数据蜂窝式 电话通信(例如,631、001^、1^3、1^等)。此外,由天线元件406形成的天线可以在与电子设 备400所支持的RAT相关联的一个或多个频带中运行。根据实施例,可以使用天线元件406来 形成可在任何频带中操作的天线,所述频带包括例如任何美洲LTE波段。例如,图4A中所示 的天线418可被配置成在700MHz下操作,图4B中所示的天线420可被配置成在850MHz下操 作,并且图4C中所示的天线422可被配置成在1900MHz下操作。
[0037] 此外,由天线元件406形成的天线418、420、422可以充当仅发送语音和/或数据通 信的发射(Tx)天线、仅接收语音和/或数据通信的接收(Rx)天线或者发送且接收语音和/或 数据通信的发射/接收(Tx/Rx)天线。由天线元件406形成的任何天线的特定功能可至少部 分地取决于电子设备400的特定通信需要,诸如例如设备400所支持的不同RAT、频带、地区 和/或无线载波。天线的功能可进一步取决于天线元件406相对于电子设备406内的电子部 件(未示出)的放置和/或在电子设备400内可用的天线体积的尺寸、几何结构和/或布局。例 如,Tx/Rx天线一般地要求比例如Tx天线或Rx天线更多的天线体积,至少因为Tx/Rx天线需 要更多的带宽以便覆盖发射和接收功能两者。作为另一示例,Tx天线一般地要求比例如Rx 天线更多的天线体积,至少因为Tx天线需要较高天线效率以便满足性能要求。此外,较大的 天线体积可以允许天线波段确定中有更多的灵活性(例如,能够被调谐到更多的频率)。因 此,可在可用的最大、分立天线体积内形成电子设备的主Tx/Rx天线。例如,在实施例中,天 线418、420、422中的每一个可充当Tx/Rx天线,因为电子设备400的最大天线体积被放置在 图4A、4B和4C中所示的背壳体40 2的底部附近。
[0038]根据实施例,通过将天线元件406连接在一起而形成的可重构天线可以通过动态 地重构天线元件406之间的连接而随着电子设备400的谱需要改变被主动地调谐。例如,当 电子设备400从支持第一操作频率的一个网络移动至支持第二操作频率的第二网络时,可 将开关416的不同组合激活以便形成能够支持新网络的谱要求的天线。在某些情况下,可通 过取决于新操作频率高于还是低于当前操作频率而将一个或多个新开关416激活、将当前 活动开关416中的一个或多个去激活和/或将当前活动开关416中的一个或多个保持活动来 形成新的天线。例如,在确定电子设备400的谱需要已从850MHz变成1900MHz时,控制模块可 发送控制信号以将图4B中所示的六个最左侧开关416断开或去激活,以便缩短天线420并形 成图4C中所示的天线422。
[0039]根据实施例,在天线418、420、422的谐振频率与天线的长度或者在这种情况下的 被耦合在一起而形成天线的天线元件406的相应数目之间存在反比关系。例如,在图4A中, 提供低波段覆盖的天线418是通过将相对大量的天线元件406(例如,二十三个)连接或链接 在一起而形成的,而提供高波段覆盖的天线422是通过将相对少量的天线元件406(例如,十 四个)链接在一起而形成的。此外,可以通过缩短天线长度,例如通过经由被耦合到一个或 多个天线元件406的开关416的去激活来将那些元件406断开连接,而将天线418、420、422调 谐到较高谐振频率。同样地,可以通过延长天线,例如通过经由被耦合到附加天线元件406 的附加开关416的激活来将附加元件406连接,而将天线418、420、422调谐到较低谐振频率。 下面相对于图6出现关于与每个天线元件相关联的带宽的更多讨论。
[0040] 现在转到图5,所示的是电子设备500的一部分,其具有包括多个导电、美观元件 506(在本文中也称为天线元件506)和将天线元件506从相邻元件506隔离的不导电外壳 526。同样如图5中所示,第一元件506的群组534(例如,如阴影线填充所指示的)被第一激活 开关516集合耦合或链接在一起而形成示例性低波段天线518,并且第二元件506的群组536 (例如,如线纹填充所指示的)被第二激活开关516集合耦合在一起而形成示例性高波段天 线520。其余天线元件506在本示例中未被用来形成天线,但是可以通过将被耦合到未使用 元件506的开关516(未示出)中的一个或多个激活而添加到天线518、520中的任一个。图5中 所示的低和高频带天线的分离可允许更高效地使用电子设备500的底部处的天线体积,尤 其是因为被调谐到较低频带的天线要求更多的天线体积(例如,如从群组534中的与群组 536相比数目更大的元件506可以认识到的)。
[0041] 根据实施例,可以在将天线元件506连接而形成天线时形成任何适当类型的天线 结构,例如包括单极、双极、双臂、倒L形天线、双倒L形天线、倒F形天线或这些天线结构的混 合体。例如,在图5中,第一群组534中的天线元件506具有对应于平面倒F形天线的总体形状 或布局。作为另一示例,在图4B中,天线元件406具有对应于倒L形天线的总体布局。根据某 些方面,在天线元件506之间的连接被重构而形成新天线之后,天线结构的类型也可以改 变。在某些实施例中,除识别要连接哪些天线元件506、要激活哪些开关516和/或要形成的 天线的谐振频率之外或作为其替代,控制信号还可指示要形成的天线结构的类型。
[0042]图6描绘了具有包括多个导电、美观元件606(在本文中也称为天线元件606)的示 例背壳体602的电子设备600。所述多个天线元件606包括多个大天线元件608和多个小天线 元件612。同样如图6中所示,选择已被多个激活开关616耦合或链接在一起的天线元件606 而形成示例性天线620。具体地,形成天线620的天线元件606包括小天线元件612中的一个 或大天线元件614中的六个。背壳体602还包括将天线元件606从相邻元件606隔离的不导电 外壳626。
[0043]根据实施例,在操作期间,可以通过根据需要将某些天线元件606连接或断开连接 以实现特定谐振频率来主动地调谐
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