电子设备和天线的制作方法

电子设备和天线的制作方法
【专利摘要】本公开的一个方面涉及电子设备和天线，具体公开了一种电子设备，包括外壳，具有形成地平面的金属外壳壁；金属外壳壁中的隙缝，所述隙缝形成用于混合天线的隙缝天线谐振元件；用于所述混合天线的平面倒F天线谐振元件；和至少一个可调谐部件，调谐所述混合天线。
【专利说明】
电子设备和天线
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电子设备，更特别地，涉及用于具有无线通信电路的电子设备的 天线。
【背景技术】
[0002] 诸如便携式计算机和蜂窝电话的电子设备常常具有无线通信能力。为了满足对小 形状因子无线设备的消费者需求，制造商一直致力于实现诸如利用紧凑结构的天线部件的 无线通信电路。同时，希望无线设备覆盖越来越多的通信频带。
[0003] 由于天线可能相互干涉以及与无线设备中的部件干涉，因此，当将天线加入到电 子设备中时，必须加以小心。并且，必须加以小心以确保天线和设备中的无线电路能够在一 个范围的操作频率上表现令人满意的性能。
[0004] 因此，希望能够提供改进的用于无线电子设备的无线通信电路。 【实用新型内容】
[0005] 电子设备可具有形成地平面的金属外壳。地平面可例如由后外壳壁和侧壁形成。 电子设备中的地平面和其它结构可用于形成天线。
[0006] 电子设备可包含一个或多个混合天线。混合天线可分别包含由地平面中的隙缝形 成的隙缝天线谐振元件和平面倒F天线谐振元件。平面倒F天线谐振元件可用作用于隙缝天 线谐振元件的间接馈送结构。
[0007] 平面倒F天线谐振元件可具有与隙缝天线谐振元件中的一个重叠的平面金属部 件。隙缝天线谐振元件的隙缝可将地平面分成第一部分和第二部分。返回路径和馈送可被 平行耦合于平面金属部件与地平面的第一部分之间。
[0008] 诸如可调谐电感器的可调谐部件可被用于调谐混合天线。可调谐电感器可桥接混 合天线中的隙缝，可耦合于平面倒F天线谐振元件的平面金属部件与地平面之间，或者，多 个可调谐电感器可在平面倒F天线谐振元件的相对侧桥接隙缝。
[0009] 根据实施例，提供一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括:外壳，具有形成 地平面的金属外壳壁;金属外壳壁中的隙缝，所述隙缝形成用于混合天线的隙缝天线谐振 元件；用于所述混合天线的平面倒F天线谐振元件;和至少一个可调谐部件，调谐所述混合 天线。
[0010] 根据优选的实施例，所述平面倒F天线谐振元件具有平面金属元件、耦合于平面金 属元件与地平面之间的返回路径、和与返回路径平行的天线馈送，所述天线馈送具有耦合 于平面金属元件与地平面之间的正天线馈送端子和地天线馈送端子。
[0011] 根据优选的实施例，隙缝将地平面分成在隙缝的相对侧的第一地平面部分和第二 地平面部分，并且其中，返回路径和地天线馈送端子均与第一地平面部分耦合。
[0012] 根据优选的实施例，所述至少一个可调谐部件包含可调谐电感器。
[0013] 根据优选的实施例，可调谐电感器具有与平面金属元件耦合的第一端子和与第一 地平面部分耦合的第二端子。
[0014] 根据优选的实施例，可调谐电感器具有分别与第一端子和第二端子之间的不同电 感相关的三种状态。
[0015] 根据优选的实施例，可调谐电感器桥接隙缝并且耦合于第一地平面部分与第二地 平面部分之间。
[0016] 根据优选的实施例，所述至少一个可调谐部件包含桥接隙缝且耦合于第一地平面 部分与第二地平面部分之间的附加的可调谐电感器。
[0017] 根据优选的实施例，隙缝具有开放端和闭合端，并且其中，可调谐电感器在平面倒 F天线谐振元件与闭合端之间的位置上桥接隙缝。
[0018] 根据优选的实施例，所述附加的可调谐电感器在平面倒F天线谐振元件与开放端 之间的位置上桥接隙缝。
[0019] 根据优选的实施例，可调谐电感器和所述附加的可调谐电感器能够在打开状态与 闭合状态之间切换，以将天线调谐到至少三种不同的低频带谐振。
[0020] 根据优选的实施例，可调谐电感器具有三种不同的相关电感，以将天线调谐到三 种不同的低频带谐振。
[0021 ]根据优选的实施例，金属外壳壁包含外壳的后壁。
[0022]根据优选的实施例，所述电子设备还包括在外壳的前面的显示器。
[0023] 根据另一实施例，提供一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括:具有四个 边缘的金属外壳;沿四个边缘中的一个定位的第一天线和第二天线，其中，第一天线和第二 天线中的每一个是混合天线，所述混合天线包含：由金属外壳的一部分形成的地平面;地平 面中的隙缝，所述隙缝形成用于所述混合天线的隙缝天线谐振元件；用于所述混合天线的 平面倒F天线谐振元件，间接馈送隙缝天线谐振元件;和可调谐电感器，调谐所述混合天线。
[0024] 根据优选的实施例，可调谐电感器耦合于平面倒F天线谐振元件的一部分与地平 面之间。
[0025] 根据优选的实施例，可调谐电感器桥接所述隙缝。
[0026] 根据优选的实施例，金属外壳具有金属后外壳壁和金属外壳侧壁，其中，地平面由 金属后外壳壁和金属外壳侧壁形成。
[0027] 根据另一实施例，提供一种天线，其特征在于，所述天线包括:金属电子设备外壳 壁;金属电子设备外壳壁中的隙缝，其中，金属电子设备外壳壁的第一部分和第二部分位于 隙缝的相对的第一侧和第二侧;和平面倒F天线谐振元件，具有平面金属元件、耦合于平面 金属元件与隙缝的第一侧的金属电子设备外壳壁的第一部分之间的返回路径、和具有分别 与平面金属元件和隙缝的第一侧的金属电子设备外壳壁的第一部分耦合的正天线馈送端 子和地天线馈送端子的天线馈送。
[0028] 根据优选的实施例，所述天线还包括可调谐电感器，所述可调谐电感器具有与金 属电子设备外壳壁的第一部分親合的端子。
【附图说明】
[0029] 图1是根据实施例的解释性的电子设备的前透视图。
[0030] 图2是根据实施例的图1的解释性的电子设备的一部分的后透视图。
[0031] 图3是根据实施例的解释性的电子设备的一部分的断面侧视图。
[0032] 图4是根据实施例的电子设备中的解释性的电路的示意图。
[0033]图5是根据实施例的电子设备中的解释性无线电路的示图。
[0034] 图6是根据实施例的用于混合平面倒F隙缝天线的解释性的电子设备的内部透视 图，该电子设备具有分成左隙缝和右隙缝的外壳隙缝。
[0035] 图7是根据实施例的解释性混合天线的顶视图，该示图表示天线可如何通过使用 桥接隙缝谐振元件的可调谐电感器被调谐。
[0036] 图8是根据实施例的混合天线中的平面倒F天线谐振元件和相关隙缝的一部分的 透视图，该示图表示天线可如何通过使用耦合于平面倒F天线谐振元件与地之间的可调谐 电感器被调谐。
[0037] 图9是根据实施例的混合天线中的解释性平面倒F天线谐振元件和相关隙缝的一 部分的透视图，该示图表示天线可如何通过使用桥接平面倒F天线谐振元件的相对侧的隙 缝的一对可调谐电感器被调谐。
[0038]图10是根据实施例的基于开关和三个电感器的解释性的可调谐电感器的示意图。
[0039] 图11是根据实施例的基于电感器和将电感器切换到使用或不使用的开关的解释 性可调谐电感器的示意图。
[0040] 图12是根据实施例的按照操作频率绘制天线性能(驻波比SWR)的示图，该示图表 示天线调谐操作可如何被用于覆盖希望的通信频率。
【具体实施方式】
[0041] 诸如图1的电子设备10的电子设备可具有包含天线结构的无线电路。天线结构可 包含混合天线。混合天线可以是包含隙缝天线谐振元件和平面倒F天线谐振元件的混合平 面倒F隙缝天线。平面倒F天线谐振元件可间接地馈送隙缝天线谐振元件，并且可有助于天 线的频率响应。用于隙缝天线谐振元件的隙缝可在诸如导电外壳结构的地结构中形成。 [0042]设备10的无线电路可处理一个或多个通信频带。例如，用于设置10的无线电路可 包含处理1575MHz的全球定位系统(GPS)卫星导航系统信号的GPS接收器或处理1609MHz的 GLONASS信号的GLONASS接收器。设备10还可容纳在诸如蜂窝电话频带的通信频带中操作的 无线通信电路和在诸如2.4GHz:Bluet〇〇th?频带和2.4GHz和5GHzWiFi?无线局域网络 频带(有时称为IEEE 802.11频带或无线局域网络通信频带）的通信频带中操作的无线电 路。设备10还可容纳用于实现13.56MHz或其它近场通信频率下的近场通信的无线通信电 话。如果希望的话，设备10可包含用于在60GHz下通信的无线通信电路、用于支持基于光的 无线通信或其它无线通信的电路。
[0043]电子设备10可以是诸如膝上型计算机的计算设备、包含嵌入计算机的计算机监视 器、平板计算机、蜂窝电话、媒体播放器或其它手持或便携式电子设备、更小设备(诸如腕表 设备、吊坠设备、耳机或耳塞设备、嵌入眼镜或穿戴于用户头上的其它装备中的设备、或其 它可穿戴或小型化设备）、电视、不包含嵌入计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、 诸如具有显示器的电子设备被安装于售货亭或汽车中的系统的嵌入系统、实现这些设备中 的两种或更多种的功能的装备或其它电子装备。在图1的解释性构造中，设备10是诸如蜂窝 电话、媒体播放器、平板计算机或其它便携式计算设备的便携式设备。如果希望的话，可对 设备10使用其它构造。图1的例子仅是解释性的。
[0044] 在图1的例子中，设备10包括诸如显示器14的显示器。显示器14被安装于诸如外壳 12的外壳中。有时可称为外封壳或壳体的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属 (例如，不锈钢、铝等）、其它适当的材料或这些材料中的任意两种或更多种材料的组合形 成。外壳12可通过使用外壳12的一些或全部被加工或成型成单个结构的单体构造形成，或 者可通过使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或更多个结构等） 形成。
[0045] 显示器14可以是加入了导电电容触摸传感器电极层或其它触摸传感器部件（例 如，电阻触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸 传感器部件等）的触摸屏显示器，或者可以是非触摸敏感的显示器。电容触摸屏电极可由氧 化铟锡焊盘的阵列或其它透明导电结构形成。
[0046] 显示器14可包含由液晶显示器(IXD)部件形成的显示器像素的阵列、电泳显示器 像素的阵列、等离子显示器像素的阵列、有机发光二极管显示器像素的阵列、电润湿显示器 像素的阵列或基于其它显示技术的显示器像素。
[0047] 可通过使用诸如透明玻璃层或清透塑料层的显示器盖层保护显示器14。可在显示 器盖层中形成开口。例如，可在显示器盖层中形成开口以容纳诸如按钮16的按钮。也可在显 示器盖层中形成开口以容纳诸如扬声器端口的端口。可在外壳12中形成开口以形成通信端 口（例如，音频插孔端口、数字数据端口等）。外壳12中也可形成用于诸如扬声器和/或麦克 风的音频部件的开口。
[0048] 天线可被安装于外壳12中。例如，如图1所示，外壳可具有四个周边边缘，并且，可 沿这些边缘中的一个或多个定位一个或多个天线。如图1的解释性构造所示，如果希望的 话，天线可沿外壳12的相对的周边边缘(作为例子)被安装于区域20中。天线可在诸如区域 20的区域中在外壳12的后面包含隙缝，并且可通过设备10的前面（即，通过显示器14的失活 部分)和/或通过设备10的后面发射和接收信号。如果希望的话，天线也可被安装于设备10 的其它部分中。图1的构造仅是解释性的。
[0049] 图2是图1的外壳12和设备10的上端的后部透视图。如图2所示，可在外壳12中形成 诸如隙缝122的一个或多个隙缝。外壳12可由诸如金属的导电材料形成。隙缝122可以是外 壳12的金属中的细长开口，并且可被诸如玻璃、陶瓷、塑料或其它绝缘体的电介质材料填 充。隙缝122的宽度可以为0· 1~1mm、小于1.3mm、小于1 · 1mm、小于0.9mm、小于0.7mm、小于 0 · 5mm、小于0 · 3mm、大于0 · 2mm、大于0 · 5mm、大于0 · lmm、0 · 2~0 · 9mm、0 · 2~0 · 7mm、0 · 3~ 0.7mm或其它适当的宽度。隙缝122的长度可以为大于4cm、大于6cm、大于10cm、5~20cm、4~ 15cm、小于15cm、小于25cm或其它适当的长度。
[0050]隙缝122可跨后外壳壁12R延伸，并且，如果希望的话，可跨诸如侧壁12W的相关侧 壁延伸。后外壳壁12R可以是平面的或者弯曲的。侧壁12W可以是后壁12R的一体化部分，或 者可以是单独的结构。外壳壁12R(以及，如果希望的话，诸如侧壁12W的侧壁)可由铝、不锈 钢或其它金属形成，并且，可形成用于设备10的地平面。诸如隙缝122的地平面中的隙缝可 被用于形成天线谐振元件。
[0051]在图2的例子中，隙缝122具有U形印迹（即，当沿尺寸Z观看时，隙缝122的轮廓具有 U形状）。如果希望的话，可以使用隙缝122的其它形状(例如，直线形状、具有弯曲的形状、具 有弯曲段和直线段的形状等）。通过图2所示的类型的布局，隙缝122中的弯曲沿外壳12的左 边缘和右边缘为部件126创建空间。部件126可例如为扬声器、麦克风、照相机、传感器或其 它电气部件。
[0052]隙缝122可通过使用诸如导电部件124的导电结构被分成两个更短的隙缝。导电部 件124可由印刷电路上的金属痕迹、金属箱、外壳支架的金属部分、导线、片材金属结构或设 备I 〇中的其它导电结构形成。导电部件124可与隙缝122的相对侧的金属外壳壁12R短路。 [0053]在存在导电部件124的情况下，隙缝122可分成第一隙缝122L和第二隙缝122R。隙 缝122L和122R的端部122-1被空气和与用于显示器14的显示器盖层相关的诸如玻璃或其它 电介质的电介质结构包围，并因此有时被称为开放隙缝端部。隙缝122L和122R的端部122-2 在导电结构124上终止，并因此有时被称为闭合隙缝端部。在图2的例子中，隙缝122L是具有 开放端部122-1和相对的闭合端部122-2的开放隙缝。隙缝122R类似地是开放隙缝。如果希 望的话，设备10可包含闭合隙缝(例如，两端均终止于导电结构的隙缝）。图2的构造仅是解 释性的。
[0054] 隙缝122可通过使用间接馈送配置被馈送。通过间接馈送，诸如平面倒F天线谐振 元件的结构可以与隙缝122近场耦合并且可用作间接馈送结构。平面倒F天线谐振元件也可 表现有助于由隙缝122形成的天线的频率响应的谐振（即，天线可以是混合平面倒F隙缝天 线)。
[0055] 在图3中表示隙缝122的附近的设备10的断面侧视图。在图3的例子中，导电结构36 可包含显示器14、诸如金属后外壳壁12R的导电外壳结构等。电介质层24可以是玻璃层的一 部分(例如，用于保护显示器14的显示器盖层的一部分）。如果希望的话，层24的下侧可被不 透明掩盖层覆盖以阻挡对设备10中的内部部件的视线。电介质支撑30可被用于支持诸如金 属结构22的导电结构。金属结构22可位于电介质层24下面，并且，如果希望的话，可被用于 形成天线馈送结构（例如，结构22可以是形成与外壳12中的隙缝122近场耦合的平面倒F天 线谐振元件结构的一部分的平面金属部件）。在操作中，可通过设备10的前面(例如，通过电 介质层24)和/或设备10的后面传送和接收与从隙缝122和/或金属结构22形成的天线相关 的天线信号。
[0056] 在图4中表示可用于设备10中的解释性部件的示意图。如图4所示，设备10可包含 诸如存储和处理电路28的控制电路。存储和处理电路28可包含诸如硬盘驱动存储器、非易 失性存储器（例如，快擦写存储器或被配置为形成固态驱动的其它电气可编程只读存储 器）、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等的存储器。存储和处理电路28中 的处理电路可被用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制 器、数字信号处理器、应用特定集成电路等。
[0057]存储和处理电路28可被用于运行设备10上的软件，诸如因特网浏览应用、语音互 联网协议(VOIP)电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体回放应用、操作系统功能等。为了支持 与外部装备的交互作用，存储和处理电路28可被用于实现通信协议。可通过使用存储和处 理电路28实现的通信协议包含因特网协议、无线局域网络协议(例如，IEEE 802.11协议一 有时称为1WiFi?)、诸如Bluetooth?协议的用于其它短程无线通信链路的协议、蜂窝 电话协议、MIMO协议、天线分集协议等。
[0058]输入-输出电路44可包含输入-输出设备32。输入-输出设备32可被用于允许向设 备10供给数据以及允许从设备10向外部设备提供数据。输入-输出设备32可包含用户界面 设备、数据端口设备和其它输入-输出部件。例如，输入-输出设备可包含触摸屏、没有触摸 传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触摸垫、小键盘、键盘、麦克风、照相机、按钮、扬 声器、状态指示器、光源、音频插孔和其它音频端口组件、数字数据端口设备、光传感器、运 动传感器(加速度计）、电容传感器、接近传感器等。
[0059]输入输出电路44可包括用于与外部装备无线通信的无线通信电路34。无线通信电 路34可包括由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路、功率放大器电路、低噪声 输入放大器、无源RF组件、一个或多个天线、传输线和用于处理RF无线信号的其它电路。也 可通过使用光发送无线信号(例如，通过使用红外通信）。
[0060]无线通信电路34可包含用于处理各种射频通信频带的射频收发器电路90。例如， 电路34可包含收发器电路36、38和42。收发器电路36可以是可处理用于IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带以及可处理2.4GHzB丨uetOOth?通信频带的无线局域 网络收发器电路。电路34可使用用于处理诸如从700MHz到960MHz的低通信频带、从1500MHz 至Ij217OMHz的中间频带（例如，峰值在170OMHz的中间频带）和从217OMHz或230OMHz到 2700MHz的高频带(例如，峰值在2400MHz的高频带)或700MHz~2700MHz的其它通信频带或 其它适当频率(作为例子)的频率范围中的无线通信的蜂窝电话收发器电路38。电路38可处 理语音数据和非语音数据。如果希望的话，无线通信电路34可包含用于其它短程和长程无 线链路的电路。例如，无线通信电路34可包含60GHz收发器电路、用于接收电视和无线电信 号的电路、分页系统收发器、近场通信(NFC)电路等。无线通信电路34可包含诸如用于接收 1575MHz的GPS信号或者用于处理其它卫星定位数据的全球定位系统(GPS)接收器电路42的 卫星导航系统电路。在WiFi?和Bluetooth?链路和其它短程无线链路中，一般使用无 线信号以在几十或几百英尺的距离上传输数据。在蜂窝电话链路和其它长程链路中，一般 使用无线信号以在几千英尺或英里的距离上传输数据。
[0061 ] 无线通信电路34可包含天线40。可通过使用任何适当的天线类型形成天线40。例 如，天线40可包含具有由环形天线结构、补片天线结构、倒F天线结构、隙缝天线结构、平面 倒F天线结构、螺旋天线结构、这些设计的混合等形成的谐振元件的天线。可对不同的频带 和频带的组合使用不同类型的天线。例如，可在形成局域无线链路天线时使用一种类型的 天线，并且，可在形成远程无线链路天线时使用另一类型的天线。
[0062]如图5所示，无线电路34中的收发器电路90可通过使用诸如路径92的路径与天线 结构40耦合。无线电路34可与控制电路28耦合。控制电路可与输入-输出设备32耦合。输入-输出设备32可从设备10供给输出并且可从设备10外面的来源接收输入。
[0063]为了使得天线结构40能够覆盖关注的通信频率，天线结构40可具有诸如滤波器电 路（例如，一个或多个无源滤波器和/或一个或多个可调谐滤波器电路）的电路。诸如电容 器、电感器和电阻器的离散部件可被加入到滤波器电路中。电容结构、电感结构和电阻结构 也可由构图的金属结构(例如，天线的一部分)形成。如果希望的话，天线结构40可具有诸如 可调谐部件102的可调整电路，以在关注的通信频带上调谐天线。可调谐部件102可包含可 调谐电感器、可调谐电容器或其它可调谐部件。诸如这些的可调谐部件可基于固定部件的 开关和网络、产生相关的分布电容和电感的分布金属结构、用于产生可变电容和电感值的 可变固态设备、可调谐滤波器或其它适当的可调谐结构。
[0064]在设备10的操作中，控制电路28可在诸如调整电感值、电容值或与可调谐部件102 相关的其它参数的路径104的一个或多个路径上发出控制信号，由此调谐天线结构40以覆 盖希望的通信频带。
[0065]路径92可包含一个或多个传送线。作为例子，图5的信号路径92可以是具有诸如线 94的正信号导体和诸如线96的地信号导体的传送线。线94和96可形成共轴电缆或微带传送 线的多个部分(作为例子）。由诸如电感器、电阻器和电容器的部件形成的匹配网络可被用 于匹配天线结构40的阻抗与传送线92的阻抗。匹配网络部件可作为离散部件(例如，表面安 装技术部件)被提供，或者可由外壳结构、印刷电路板结构、塑料支撑上的印迹等形成。诸如 这些的部件也可被用于形成天线结构40中的滤波器电路。
[0066]传送线92可直接与天线40的天线谐振元件和地耦合，或者可与用于间接地馈送天 线40的谐振元件的近场耦合天线馈送结构耦合。作为例子，天线结构40可形成倒F天线、隙 缝天线、混合倒F隙缝天线或具有的天线馈送的其它天线，所述天线馈送具有诸如端子98的 正天线馈送端子和诸如地天线馈送端子100的地天线馈送端子。正传送线导体94可与正天 线馈送端子98耦合，并且，地传送线导体96可与地天线馈送端子92耦合。天线结构40可包含 诸如隙缝天线谐振元件的天线谐振元件或通过使用近场耦合间接馈送的其它元件。在近场 耦合配置中，传送线92通过近场电磁耦合与用于间接馈送诸如天线隙缝或其它元件的天线 结构的近场耦合天线馈送结构耦合。
[0067] 天线40可包含由倒F天线结构(例如，平面倒F天线结构)和隙缝天线结构两者形成 的混合天线。在图6中示出解释性构成，其中，设备10具有由外壳12中的隙缝122的左部分和 右部分形成的两个混合天线。图6是外壳12的上端的设备10的内部透视图。如图6所示，隙缝 12 2可通过桥接隙缝12 2的中心的导电结构124分成左半隙缝12 2L和右半隙缝12 2R。后外壳 壁12R(例如，外壳12中的金属外壳壁)可具有诸如部分12R-1的第一部分和诸如通过隙缝 122与部分12R-1分开的部分12R-2的第二部分。导电结构124可与隙缝122的一侧的后外壳 壁部分12R-1短路，并且可与隙缝122的另一侧的后外壳壁部分12R-2短路。由结构124跨隙 缝122形成的短路的存在产生用于左隙缝122L和右隙缝122R的闭合端部122-2。
[0068] 图6的天线40包括左天线40L和右天线40R。设备10可实时地在天线40L和40R之间 切换以确保信号强度被最大化，可同时使用天线40L和40R，或者可以其它方式使用天线40L 和40R以增强设备10的无线性能。
[0069] 左天线40F和右天线40R可以是分别具有平面倒F天线谐振元件和隙缝天线谐振元 件的混合平面倒F隙缝天线。
[0070] 天线40L的隙缝天线谐振元件由隙缝122L形成。平面倒F谐振元件130L用作天线 40L的间接馈送结构，并且与由隙缝122L形成的隙缝谐振元件近场耦合。在操作中，隙缝 122L和元件130L可分别有助于天线40L的总体频率响应。如图6所示，天线40L可具有诸如馈 送136L的天线馈送。馈送136L与平面倒F天线谐振元件130L耦合。传送线（例如，参见图5的 传送线92)可耦合于收发器电路90与天线馈送136L之间。馈送136L具有正天线馈送端子98L 和地天线馈送端子100L。地天线馈送端子100L可与地(例如，金属壁12R-1)短路。正天线馈 送端子98L可通过从平面倒F天线谐振元件130L向由金属壁12R-1形成的地向下延伸的支架 或其它导电路径与平面金属元件132L耦合。平面倒F天线谐振元件130L还可具有返回路径， 诸如与馈送136L平行的耦合于平面元件132L与天线地（金属外壳12R-1)之间的返回路径 134L〇
[0071] 天线40R的隙缝天线谐振元件由隙缝122R形成。平面倒F谐振元件130R用作天线 40R的间接馈送结构，并且与由隙缝122R形成的隙缝谐振元件近场耦合。隙缝122R和元件 130R可均有助于混合平面倒F隙缝天线40R的总体频率响应。天线40R可具有诸如馈送136R 的天线馈送。馈送136R与平面倒F天线谐振元件130R耦合。诸如传送线92的传送线可耦合于 收发器电路90与天线馈送136R之间。馈送136R可具有正天线馈送端子98R和地天线馈送端 子100R。地天线馈送端子100R可与地(例如，金属壁12R-1)短路。正天线馈送端子98R可与平 面倒F天线谐振元件130R的平面金属元件132R耦合。平面倒F天线谐振元件130R还可具有诸 如耦合于平面元件132R与天线地(金属外壳12R-1)之间的返回路径134R的返回路径。
[0072]隙缝122L和122R可具有支持约I. IGHz或其它适当的频率下的原生谐振的长度（四 分之一波长长度）。平面倒F元件130L和130R和其它部件（例如，调谐部件）的存在可降低隙 缝谐振的频率以覆盖低通信频带(例如，700~960MHz的频率的低频带）。中频带覆盖(例如， 中心为1700MHz的中频带）可由通过平面倒F天线谐振元件130L和130R表现的谐振提供。可 通过使用隙缝天线谐振元件谐振的谐波(例如，三阶谐波等)支持高频带覆盖(例如，中心为 2400MHz的高频带）。
[0073] -种降低隙缝谐振以覆盖希望的低频带频率的方式包括将电感部件加入到天线 40L和40R中（例如，诸如图5的可调谐部件的固定和/或可调谐部件）。如图7的左天线例子所 示，诸如用于天线40L的电感器140L的可调谐电感器可具有诸如与隙缝122L的一侧的金属 外壳壁(地）12R的部分12R-2耦合的端子142L的第一端子，并且可具有诸如与隙缝122L的相 对侧的外壳(地）12R的部分12R-1耦合的端子144L的第二端子。可存在两个或更多个电感 器，诸如桥接各隙缝的可调谐电感器140L。单个电感器140L在平面倒F天线谐振元件130L和 左隙缝122L的闭合隙缝端122-2之间的位置上桥接隙缝122L的图7的例子仅是解释性的。 [0074] 在图8中表示用于天线40L和40R的另一潜在的调谐配置。在图8的例子(表示用于 左天线40L的解释性调谐配置）中，可调谐电感器146L已耦合于平面倒F天线谐振元件130L 的平面元件132L上的端子148L与天线地(金属外壳部分12R-1)上的端子150L之间。在该配 置中，与馈送136L和返回路径134L平行的可调谐电感器146L耦合于平面结构132L与地之 间。
[0075]如图9的解释性配置所示，一对可调谐电感器可被用于在两个不同的位置上桥接 隙缝122L。可调谐电感器152L-1耦合于隙缝122L的一侧的端子154L与隙缝122L的相对侧的 端子156L之间。端子154L和156L分别与通过金属外壳壁部分12R-2和12R-1形成的天线地親 合。可调谐电感器152L-2親合于金属外壳壁部分12R-2上的端子158L与金属外壳壁部分 12R-1上的端子160L之间。通过该配置，电感器152L-1在闭合隙缝端122-2与平面倒F天线谐 振元件130L之间的位置上桥接隙缝122L，并且，电感器152L-2在平面倒F天线谐振元件130L 与隙缝122L的开放端部122-1之间的位置上桥接隙缝122L。如果希望的话，电感器152L-1和 152L-2均可位于平面倒F天线谐振元件130L的同一侧。并且，图7、图8和图9所示的类型的配 置以及用于将可调谐电感器和其它可调谐部件102加入到天线40L(和40R)中的其它配置可 被相互组合。
[0076]用于天线40L和40R的电感器电路的调谐状态的数量可基于隙缝122的带宽和要覆 盖的频率范围被选择。具有可调谐电感器的低频带调谐优选不明显影响中频带和高频带覆 盖，因此，可调谐电感器可被调整以确保来自隙缝天线谐振元件结构的隙缝谐振覆盖低频 带，而不干扰中频带和高频带操作。可以使用两个或更多个调谐状态、三个或更多个调谐状 态或四个或更多个不同的调谐状态，以用天线的隙缝谐振覆盖低频带。
[0077] 作为例子，考虑图7或图8所示的类型的调谐配置。通过这些配置，可通过使用图10 中的可调谐电感器186所示的类型的可调谐电感器电路实现可调谐电感器146L (图8)或可 调谐电感器140L(图7)。如图10所示，可调谐电感器186可在端子182和184之间具有三个离 散电感器L1、L2和L3和将希望的离散电感器切换到使用的开关，诸如开关180。可调谐电感 器186可被调整，以将电感器Ll (例如，InH电感器）、电感器L2(例如，5nH电感器)或电感器L3 (例如，30nH电感器)切换到使用中（作为例子），因此，可调谐电感器186可产生天线的三个 不同的调谐状态。如果希望的话，可通过断开所有电感器以产生"无限"阻抗(无限电感），实 现电感器186的调谐状态中的一个。图10所示的类型的配置也可被用于通过使用并联电感 器的组合形成希望的电感，并且/或者可与更少的电感器或更多的电感器一起使用。图10的 配置仅是解释性的。
[0078] 作为另一例子，考虑图11的可调谐电感器190。通过该配置，可调谐电感器190具有 串联耦合于端子192与194之间的离散的电感器L和开关196。诸如可调谐电感器190的可调 谐电感器可被用于实现图9的电感器152L-1和152L-2(作为例子）。
[0079] 用于可调谐电感器部件的离散电感器可被加入到与切换电路相同的封装或晶片 中，或者可作为单独的部分被安装于共享的印刷电路上(作为例子）。
[0080] 在图12中表示可通过使用诸如电感器186和190的可调谐电感器实现的类型的天 线调谐结果。在图12的示图中，给出天线性能(驻波比SWR)与低频带LB、中频带MB和高频带 HB的操作频率f的关系。可通过调整天线（例如，左天线40L或右天线40R)以覆盖谐振200、 202和204,覆盖低频带LB。
[0081] 通过使用诸如图7的天线或图8的天线的可调谐天线，诸如图10的电感器186的三 状态可调谐电感器可被置于第一状态(例如，30nH的电感或其它适当的电感）以调谐天线， 使得天线表现低频带谐振200(例如，覆盖频带B17)，可被置于第二状态(例如，5nH的电感或 其它适当的电感）以调谐天线，使得天线表现低频带谐振202(例如，覆盖频带B20)，以及，可 被置于第三状态(例如，InH的电感或其它适当的电感）以调谐天线，使得天线表现低频带谐 振204(例如，覆盖频带B8)。在这种类型的情景中，开关180可以是单极三投开关或其它适当 的开关。
[0082] 使用诸如图9的天线的可调谐天线与用于电感器152L-1和152L-2的图11的可调谐 (可切换）电感器190,可通过在可调谐电感器152L-1和可调谐电感器152L-2中打开开关来 实现谐振204。可通过闭合电感器152L-1使得其电感桥接隙缝122并且通过同时打开电感器 152L-2(即，通过打开该电感器中的开关196)以为电感器152L-2产生开路，实现谐振202(以 覆盖频带B20)。可通过关闭电感器152L-2中的开关并且打开电感器152L-1中的开关，实现 谐振202(频带B8)。可调谐电感器152L-1和152L-2中的开关196可以是单极单投开关(作为 例子）。
[0083]以上仅是解释性的，并且，本领域技术人员可在不背离描述的实施例的范围和精 神的情况下提出各种修改。以上的实施例可被独立地实现或者以任何组合被实现。
[0084] 本申请要求在2015年5月12日提交的美国专利申请No. 14/710377作为优先权，在 这里加入其全部内容作为参考。
【主权项】
1. 一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括： 外壳，具有形成地平面的金属外壳壁； 金属外壳壁中的隙缝，所述隙缝形成用于混合天线的隙缝天线谐振元件； 用于所述混合天线的平面倒F天线谐振元件;和 至少一个可调谐部件，调谐所述混合天线。2. 如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述平面倒F天线谐振元件具有平面金 属元件、耦合于平面金属元件与地平面之间的返回路径、和与返回路径平行的天线馈送，所 述天线馈送具有耦合于平面金属元件与地平面之间的正天线馈送端子和地天线馈送端子。3. 如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，隙缝将地平面分成在隙缝的相对侧的第 一地平面部分和第二地平面部分，并且其中，返回路径和地天线馈送端子均与第一地平面 部分親合。4. 如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个可调谐部件包含可调谐电 感器。5. 如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，可调谐电感器具有与平面金属元件耦合 的第一端子和与第一地平面部分耦合的第二端子。6. 如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，可调谐电感器具有分别与第一端子和第 二端子之间的不同电感相关的三种状态。7. 如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，可调谐电感器桥接隙缝并且耦合于第一 地平面部分与第二地平面部分之间。8. 如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个可调谐部件包含桥接隙缝 且耦合于第一地平面部分与第二地平面部分之间的附加的可调谐电感器。9. 如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，隙缝具有开放端和闭合端，并且其中，可 调谐电感器在平面倒F天线谐振元件与闭合端之间的位置上桥接隙缝。10. 如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述附加的可调谐电感器在平面倒F天 线谐振元件与开放端之间的位置上桥接隙缝。11. 如权利要求10所述的电子设备，其特征在于，可调谐电感器和所述附加的可调谐电 感器能够在打开状态与闭合状态之间切换，以将天线调谐到至少三种不同的低频带谐振。12. 如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，可调谐电感器具有三种不同的相关电 感，以将天线调谐到三种不同的低频带谐振。13. 如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，金属外壳壁包含外壳的后壁。14. 如权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括在外壳的前面的 显示器。15. -种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括： 具有四个边缘的金属外壳； 沿四个边缘中的一个定位的第一天线和第二天线，其中，第一天线和第二天线中的每 一个是混合天线，所述混合天线包含： 由金属外壳的一部分形成的地平面； 地平面中的隙缝，所述隙缝形成用于所述混合天线的隙缝天线谐振元件； 用于所述混合天线的平面倒F天线谐振元件，间接馈送隙缝天线谐振元件;和 可调谐电感器，调谐所述混合天线。16. 如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，可调谐电感器耦合于平面倒F天线谐 振元件的一部分与地平面之间。17. 如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，可调谐电感器桥接所述隙缝。18. 如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，金属外壳具有金属后外壳壁和金属外 壳侧壁，其中，地平面由金属后外壳壁和金属外壳侧壁形成。19. 一种天线，其特征在于，所述天线包括： 金属电子设备外壳壁； 金属电子设备外壳壁中的隙缝，其中，金属电子设备外壳壁的第一部分和第二部分位 于隙缝的相对的第一侧和第二侧;和 平面倒F天线谐振元件，具有平面金属元件、耦合于平面金属元件与隙缝的第一侧的金 属电子设备外壳壁的第一部分之间的返回路径、和具有分别与平面金属元件和隙缝的第一 侧的金属电子设备外壳壁的第一部分耦合的正天线馈送端子和地天线馈送端子的天线馈 送。20. 如权利要求19所述的天线，其特征在于，所述天线还包括可调谐电感器，所述可调 谐电感器具有与金属电子设备外壳壁的第一部分耦合的端子。
【文档编号】H01Q1/24GK205543197SQ201620292998
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】M·帕斯科里尼, U·阿扎德, R·A·高梅兹·安古罗, E·厄西, 李青湘, M·A·莫, H·拉贾戈帕兰, M·萨玛尔德泽佳, 蔡明儒
【申请人】苹果公司