多频带缝隙天线系统和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及天线结构，并且特别涉及在移动装置中使用的多频带内部缝隙天线。
【背景技术】
[0002] 诸如移动电话、平板计算机和个人计算机之类的便携式装置对于高速数据接入具 有不断增长的需求。此外，装置的天线系统可以被布置为在多种不同的操作无线电频带中 并且经由多种不同的协议进行操作。例如，这些不同的频带和协议可以包括(但不限于）长 期演进（LTE)700(US) (698.0-716.0MHz, 728.0-746.0MHz)、LTE 1500(日本）（1427.9-1452 ? 9MHz，1475 ? 9-1500 ? 9MHz)、LTE 2600(欧洲）（2500-2570MHz，2620-2690MHz);调幅 (AM)无线电（0.535-1.705MHz);调频(FM)无线电（76-108MHz);蓝牙（2400-2483.5MHz);无 线局域网（WLAN) (2400-2483.5MHz);螺旋型局域网（HLAN) (5150-5850MHz);全球定位系统 (GPS) (1570.42-1580.42MHz);美国全球移动通信系统(US-GSM)850(824-894MHz);欧洲全 球移动通信系统（￡65]\〇600(880-9601〇^);欧洲宽带码分多址（￡1]-^01^)600(880-960MHz);个人通信网络（PCN/DCS)1800( 1710-1880MHZ);美国宽带码分多址（US-WCDMA) 1600(1850-1990MHz);宽带码分多址（WCDMA)2100(Tx:1920-1980MHz，Rx:2110-2180MHz); 个人通信服务(PCS)1600(1850-1990MHz);超宽带较低频(UWB)(3100-4600MHz);UWB 较高频 (6000-10600MHZ);数字视频广播-手持(DVB-H) (470-702MHz) ;DVB-H US(1670-1675MHz); 世界数字无线电（DRM) (0.15-30MHz);全球微波接入互操作性(WiMax) (2300-2400MHz， 2305-2360MHz，2496-2690MHz，3300-3400MHz，3400-3800MHz，5250-5875MHz);数字音频广 播（DAB) (174.928-239.2MHz, 1452.96-1490.62MHz);射频识别低频（RFID LF)(0.125-0? 134MHz);射频识别高频（RFID HF)(13.56-13.56MHz);射频识别超高频（RFID UHF) (433MHz,865-956MHz,2450MHz)。
[0003] 随着在移动设备上对于高速数据接入不断增长的需求，已经在这些设备上适配并 使用了多频带天线以便能够提供所要求的数据速率。
[0004] 此外，当尝试使得天线在金属设备壳体下良好工作时，尤其是在天线需要具有高 度隔离并且在多个频带中进行操作时，存在着进一步的挑战。此外，天线可能被放置在不利 的地方，例如处于移动电话的侧面。
[0005] 缝隙天线是一种包括金属表面的天线类型，该金属表面通常为平板，具有切割出 的开孔或缝隙。当该板被驱动频率所驱动而作为天线时，该缝隙辐射出电磁波。该缝隙的形 状和大小以及该驱动频率决定了福射分布型式(distribution pattern)。
[0006] 缝隙天线已经被使用在诸如蓝牙(2.4GHz)和WLAN(2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz)之类 的无线电电信中。缝隙天线的主要优点是低成本、易于与其他电路集成，低剖面（low profile)以及小体积。然而，它们通常在单个频带进行操作。当前的多频带无线电电信系统 驱动了对于多频带天线的需求。能够使用分离的天线来促进多频带功能，但是这在空间使 用方面是低效的。
[0007] 存在有双频带缝隙天线，其包括有在其中提供了不同长度的两个平行缝隙的导电 天线主体。另外，提供了具有T型连接的单个微带馈电，T型连接的每个分支向相应的缝隙馈 电。这些缝隙被配置为生成不同的谐振频率，由此促进双频带功能。然而，在导电天线主体 中提供双缝隙以促进双频带功能、以及随之而来的对于与双缝隙有关的分支化的功率馈电 的需求，导致了天线显著地比单频带四分之一波长天线更大并且因此并不适合用于在一些 无线通信应用中使用。
[0008] 因此，需要一种天线系统和装置来提供多频带缝隙天线，该多频带缝隙天线可操 作为移动装置的具有改进的性能和适合大小的内部天线。
【发明内容】
[0009] 根据本发明的第一示例方面，提供了一种装置，包括:天线接地平面;导电侧部元 件;第一天线谐振元件;第二天线谐振元件;与导电侧部元件邻近的由缝隙结构所形成的基 于缝隙的天线元件，其中缝隙结构具有缝隙开口端;被加载具有多个接地块状负载的至少 两个射频(RF)开关，这些开关横跨基于缝隙的天线元件而被定位并且将基于缝隙的天线元 件划分为从第一缝隙开口端延伸至第一开关的第一分段、从第一开关延伸至第二开关的第 二分段、以及从第二开关延伸至第二缝隙开口端的第三分段;其中第一天线谐振元件电容 性地至少耦合至基于缝隙的天线元件的第一分段，并且与天线接地平面和导电侧部元件一 起形成操作在第一频率处的第一天线;第二天线谐振元件电容性地至少耦合至基于缝隙的 天线元件的第三分段，并且与天线接地平面和导电侧部元件一起形成操作在第二频率处的 第二天线;并且其中第一和第二频率被配置为基于由第一和第二射频(RF)开关进行切换的 块状负载而被调谐在不同的频率处。
[0010] 在一个实施例中，基于缝隙的天线元件进一步被划分为从第二缝隙开口端延伸至 缝隙闭合端的第四分段;并且第二天线谐振元件电容性地耦合至基于缝隙的天线元件的第 四分段，并且与天线接地平面和导电侧部元件一起形成操作在第三频率处的第三天线。
[0011] 在一个实施例中，第一开关连接至零电抗负载;第一天线谐振元件电容性地耦合 至基于缝隙的天线元件的第一分段，并且与天线接地平面和导电侧部元件一起形成操作在 第一频率处的第一天线;并且第二天线谐振元件电容性地耦合至基于缝隙的天线元件的第 二和第三分段，并且与天线接地平面和导电侧部元件一起形成操作在第二频率处的第二天 线;其中第二频率被配置为基于由第二射频(RF)开关进行切换的块状负载而被调谐在不同 的频率处。
[0012] 在一个实施例中，第二开关连接至零电抗负载;并且第一天线谐振元件电容性地 耦合至基于缝隙的天线元件的第一和第二分段，并且与天线接地平面和导电侧部元件一起 形成操作在第一频率处的第一天线;其中第一频率被配置为基于由第一射频(RF)开关进行 切换的块状负载而被调谐在不同的频率处;并且第二天线谐振元件电容性地耦合至基于缝 隙的天线元件的第三和第四分段，并且与天线接地平面和导电侧部元件一起形成操作在第 二和第三频率处的第二天线。
[0013] 在一个实施例中，第一和第二天线谐振元件之间的耦合通过改变块状负载的电抗 而被优化。
[0014] 根据本发明的第二示例方面，提供了一种电子设备，包括:天线接地平面;导电侧 部元件;第一天线谐振元件;第二天线谐振元件;与导电侧部元件邻近的由缝隙结构所形成 的基于缝隙的天线元件，其中缝隙结构具有缝隙开口端;被加载具有多个接地块状负载的 至少两个射频(RF)开关，这些开关横跨基于缝隙的天线元件而被定位并且将基于缝隙的天 线元件划分为从第一缝隙开口端延伸至第一开关的第一分段、从第一开关延伸至第二开关 的第二分段、以及从第二开关延伸至第二缝隙开口端的第三分段;其中第一天线谐振元件 电容性地至少耦合至基于缝隙的天线元件的第一分段，并且与天线接地平面和导电侧部元 件一起形成操作在第一频率处的第一天线;第二天线谐振元件电容性地至少耦合至基于缝 隙的天线元件的第三分段，并且与天线接地平面和导电侧部元件一起形成操作在第二频率 处的第二天线;并且其中第一和第二频率被配置为基于由第一和第二射频(RF)开关进行切 换的块状负载而被调谐在不同的频率处。
[0015] 在一个实施例中，该设备进一步包括支撑元件，该支撑元件包括电路板或者该设 备的主体部分。
[0016] 在一个实施例中，该设备进一步包括外壳，该外壳包括连接至天线接地平面的导 电外壳元件。
[0017] 在一个实施例中，导电外壳元件包括被配置为提供该设备的外表面的部分的细长 的导电外壳元件。
[0018] 在一个实施例中，支撑元件连接至天线接地平面。
[0019] 在一个实施例中，支撑元件被布置在天线接地平面上方。
[0020] 在一个实施例中，第一和第二天线谐振元件包括细长的天线谐振元件。
[0021 ]在一个实施例中，细长的天线谐振元件彼此平行。
[0022]在一个实施例中，细长的天线谐振元件平行于细长的导电外壳元件。
[0023] 在一个实施例中，第一和第二天线谐振元件附接至支撑元件。
[0024] 在一个实施例中，支撑元件包括用于对第一天线谐振元件进行馈电的第一馈电点 和用于对第二天线谐振元件进行馈电的第二馈电点。
[0025] 在一个实施例中，第一和第二天线谐振元件附接至支撑元件的边缘区域。
[0026] 在一个实施例中，导电外壳元件包括该设备的由金属制成的横杆或者侧部框架。
[0027] 在一个实施例中，基于缝隙的天线元件进一步被划分为从第二缝隙开口端延伸至 缝隙闭合端的第四分段;第二天线谐振元件电容性地耦合至基于缝隙的天线元件的第四分 段，并且与天线接地平面一