开槽贴片天线的制作方法

电子设备(诸如膝上型电脑和蜂窝电话)包括用于无线通信的天线。这样的天线可以被安装在电子设备的机壳(enclosure)或外壳(housing)中。天线具有用以与无线网络和卫星导航系统进行通信的无线通信能力。

附图说明

以下详细描述参考附图，其中：

图1图示了根据本主题的示例实施方式的天线；

图2图示了根据本主题的示例实施方式的天线的立体图；

图3图示了根据本主题的示例实施方式的具有块组件的天线；

图4图示了根据本主题的示例实施方式的具有接地针的天线；

图5图示了根据本主题的示例实施方式的具有单极辐射器的天线；

图6图示了根据本主题的示例实施方式的电子设备的显示单元；以及

图7图示了根据本主题的示例实施方式的电子设备。

具体实施方式

无线天线被安装在紧凑电子设备(诸如膝上型电脑、平板、智能电话等)内。这些紧凑电子设备包括各种其他电子组件，诸如(一个或多个)处理器、存储器、电源、冷却风扇、I/O端口等，以便起作用。因此可以存在用于在这些设备内安装天线的物理空间的短缺，并且将无线天线容纳在电子设备内的受限空间中可能是有挑战性的。

进一步地，当无线天线(诸如微带天线或贴片天线)将被操作用于收发WiFi信号(诸如具有2.4千兆赫兹(GHz)和5GHz频带内的频率的信号)时，这些无线天线的调谐可能是复杂的。满足在2.4GHz和5GHz频带中操作的带宽和信号强度规范的无线贴片天线可以具有大物理尺寸，由于此这样的天线可能不适合在电子设备内的受限空间中。

进一步地，在膝上型电脑中，无线天线通常被安放在膝上型电脑的基座机壳内部，所述基座机壳保持键盘并且包封各种其他电子组件，诸如(一个或多个)处理器、存储器等。在将天线定位在机壳中的同时，将在天线与其他电子组件之间维持一定预定义间隙，使得来自天线的辐射不会干扰其他组件的功能。将天线定位在机壳内还可以导致与来自位于机壳底部处的天线的辐射相关联的比吸收率(SAR)增加。这可能导致电子设备的机壳的底部的过热。

此外，机壳可以具有由金属制成的一些部分。天线通常被安装在设置在机壳的金属部分内的槽缝中。用于天线的槽缝(也称作天线窗)可以在金属部分中被切断。天线被放置在槽缝中，然后用塑料填充构件覆盖槽缝。来自天线的辐射通过塑料填充构件的壁来发送。然后用金属饰面涂料涂覆塑料填充构件，以便给予塑料填充构件类似于机壳的周围金属部分的外观。在金属部分中切割槽缝、将天线定位在槽缝中、用塑料填充构件覆盖槽缝并且用金属饰面涂料涂覆塑料填充构件涉及塑料填充构件和金属饰面涂料的附加材料成本，并且还涉及附加生产步骤和生产时间。

本主题涉及用于电子设备的天线。在本主题的示例实施方式中，天线包括贴片天线元件，其中两个槽缝形成在该贴片天线元件的辐射表面上。两个槽缝中的每一个均具有开路边缘和短路边缘。

贴片天线元件的辐射表面上的两个槽缝帮助获得紧凑天线，而不会损害天线的信号强度和带宽规格。槽缝可以控制天线的谐振频率，从而使得能实现谐振频率的移位。利用形成在贴片天线元件的辐射表面上的槽缝，可使谐振频率移位，以这样的方式使得满足工作带宽和信号强度规格，并且还使得天线紧凑。

在示例实施方式中，两个槽缝中的一个可以被调谐成在2.4GHz频带中操作，并且两个槽缝中的另一个可以被调谐成在5千兆赫兹频带中操作。槽缝可以通过控制其物理设计和/或尺寸或者通过耦合到电路组件(诸如调谐电容器、电感器等)来调谐。因此，天线可作为双频带天线被操作，所述双频带天线可通过无线局域网(WLAN)可靠地接收信号。进一步地，可以改变每个槽缝的物理尺寸以对天线进行调谐，因此本主题的天线提供调谐灵活性。

进一步地，由于本主题的天线是紧凑的，所以可将它们容纳在膝上型电脑的显示单元的框架内。因此，可以消除与将天线放置在基座机壳中相关联的挑战。

以下详细描述参考附图。只要可能，在附图和以下描述中使用相同的附图标记来指代相同或类似的部分。虽然在说明书中描述了若干示例，但是修改、适配和其他实施方式是可能的。因此，以下详细描述不限制所公开的示例。替代地，所公开的示例的适当范围可以由所附权利要求限定。

图1图示了根据本主题的示例实施方式的天线100。天线100包括贴片天线元件102。在示例实施方式中，该贴片天线元件是微带贴片天线和微带短路贴片天线中的一个。

在贴片天线元件102的一个面上，可以沉积微带贴片。微带贴片可以包括金属辐射器板。贴片天线元件的上面沉积有微带贴片的面被称为辐射表面。贴片天线元件102的这样的辐射表面104被图示在图1中。

如图1中所示，第一槽缝106-1和第二槽缝106-2形成在辐射表面104上。第一槽缝106-1具有开路边缘108和短路边缘110。第二槽缝106-2也具有开路边缘112和短路边缘114。

图2图示了根据本主题的示例实施方式的天线200的立体图。天线200包括贴片天线元件202。贴片天线元件202包括立方形天线支架204。在示例实施方式中，立方形天线支架204(也称为天线支架204)可以是由介质材料(诸如塑料、玻璃、陶瓷或其组合)制成的中空或实心结构。在示例实施方式中，天线支架204的长度‘L’在大约25mm至35mm的范围内，宽度‘B’在大约8mm至12mm的范围内，并且高度‘H’在大约3mm至4.5mm的范围内。

贴片天线元件202的辐射结构可以形成在立方形天线支架204的一个面上。辐射结构包括以微带贴片的形式沉积在立方形天线支架204的一面上的印刷电路组件。在示例实施方式中，可以通过使用金属沉积的图案化技术来沉积微带贴片。立方形天线支架204的上面沉积有微带贴片的面被称为贴片天线元件202的辐射表面206。

在示例实施方式中，天线支架204的与辐射表面206相反的面208可以被完全涂覆有金属层。天线支架204的涂覆有金属层并与辐射表面206相反的面208被称为金属平面208。在示例实施方式中，可以通过在介质材料上涂金属涂料或者通过使用金属箔电镀来涂覆金属层。金属平面208充当天线200的接地平面。

如图2中所示，天线支架204的侧壁210还可以被涂覆有金属。侧壁210(还称为金属侧壁210)位于金属平面208与辐射表面206之间。金属侧壁210作为金属平面208与辐射表面206之间的电短路，从而可以控制辐射表面206上的电流分布变化。由于使辐射表面206与金属平面208电短路的金属侧壁210的存在，贴片天线元件202还被称为短路贴片天线元件。

如图2中所示，两个槽缝形成在辐射表面206上。形成在辐射表面206上的第一槽缝212-1具有边缘214。边缘214形成在天线支架204的两个面的接合处。接合处由天线支架204的介质材料形成，并且在接合处不存在金属涂层或金属互连。因此，边缘214的端点A和B彼此电隔离。因此，边缘214可以被称为第一槽缝212-1的第一开路边缘214。

第一槽缝212-1的与边缘214相对的边缘216使其两端C和D通过金属连接电短路。在示例实施方式中，金属连接可以在表面206上形成辐射器结构的同时被形成或者可以形式为连接边缘216的端点C和D的短线。因此，边缘216可以被称为第一槽缝212-1的第一短路边缘。在示例实施方式中，第一槽缝212-1可以被调谐成在2.4GHz频带下收发天线信号。

同样地，形成在辐射表面206上的第二槽缝212-2还具有第二开路边缘218和第二短路边缘220。第二开路边缘218和第二短路边缘220可以具有与第一开路边缘214和第一短路边缘216的特性类似的特性。在示例实施方式中，第二槽缝212-2可以被调谐成在5GHz频带下收发天线信号。尽管在图2中，两个槽缝被示出为形成在辐射表面206上，然而在示例实施方式中，多于两个槽缝可以形成在辐射表面206上。

可以通过用金属选择性地涂覆天线支架204来形成第一槽缝212-1和第二槽缝212-2。在示例实施方式中，为了形成贴片天线元件202的辐射结构，可以在天线支架204的表面的预定部分上选择性地涂覆金属层。可以通过微带天线图案化技术来执行金属的这种选择性涂覆。上面沉积有金属层的部分作为贴片天线元件202的辐射结构，而上面缺少金属层的部分形成启用来控制和调谐谐振频率的槽缝。在另一示例实施方式中，在天线的制作期间，天线支架204被涂覆有金属带，所述金属带中在它们中具有开口，其中这些开口形状像槽缝。可使用金属箔或其他金属沉积技术来通过电镀将金属带涂覆在天线支架上。一旦具有开口的金属带形成在塑料天线支架上，金属带中的开口就形成槽缝。尽管在图中，槽缝被图示为直切槽缝，然而可以以各种设计和形状形成槽缝。

进一步地，贴片天线元件202包括将辐射表面206与电源224相连接的馈电元件222。在示例实施方式中，馈电元件222可以是弹簧针，所述弹簧针在发源于电源224的馈电电缆226与辐射表面206之间建立连接。馈电元件222被定位在天线支架204内的中空部分中，并且馈电元件222的一端被焊接在辐射表面206处。

图3图示了根据本主题的示例实施方式的具有块组件的天线300。天线300包括天线200的特征。天线300还包括耦合到第一槽缝212-1的块组件302。在示例实施方式中，块组件302可以是阻抗匹配组件，诸如用于调谐天线300的电感器或电容器。在示例实施方式中，可以通过在天线支架204上制作阻抗匹配组件的印刷电路来形成块组件302。块组件302允许调谐第一槽缝212-1的工作频率并且增加电谐振数，从而增加天线的带宽。尽管在图3中，块组件302被示出为被定位在第一槽缝212-1上，然而在示例实施方式中，块组件可以被定位在第二槽缝212-2上。在另一示例实施方式中，块组件可以被定位在第一槽缝212-1和第二槽缝212-2两者上。

图4图示了根据本主题的示例实施方式的具有接地针的天线400。天线400包括天线200的特征。天线400包括将辐射表面206与金属平面208相连接的接地针402。如图4中所示，接地针402被定位在天线支架204内部的中空空间中并且在辐射表面206与金属平面208之间延伸。在示例实施方式中，接地针402是金属触点，其一端可以被焊接到金属平面208并且另一端可以被焊接到辐射表面206。接地针402为辐射表面106与金属平面208之间的电流流动提供短路路径。接地针402可以控制电流分布中的变化，从而方便控制天线400的电谐振。尽管在图4中未示出，然而在示例实施方式中，天线400的槽缝212-1和212-2中的任何一个都可以耦合到块组件，诸如图3的块组件302。

图5图示了根据本主题的示例实施方式的具有单极辐射器的天线500。天线500包括天线200的特征。天线500包括单极辐射器502。如图5中所示，单极辐射器502被定位在立方形天线支架204内的中空空间中并且沿着第一槽缝212-1在如通过箭头M所指示的一个方向上延伸。尽管在图5中，单极辐射器502被图示为沿着第一槽缝212-1的长度延伸，然而在示例实施方式中，单极辐射器可以在与通过箭头M所指示的方向相反的方向上延伸。单极辐射器502帮助调谐天线500的工作频率。尽管在图5中单个单极辐射器被示出在天线支架204内，然而在示例实施方式中，多于一个单极辐射器可以形成在天线支架204内部。尽管在图5中未示出，然而在示例实施方式中，天线500的槽缝212-1和212-2中的任何一个都可以耦合到块组件，诸如图3的块组件302。

图6图示了根据本主题的示例实施方式的电子设备的显示单元600。显示单元600包括显示面板602。显示面板602可以是例如用于渲染电子设备的视觉输出的液晶显示器(LCD)面板或发光二极管(LED)面板。在示例实施方式中，显示面板602可以包括用于从用户接收基于触摸的输入的触摸屏。

显示单元600还包括与显示面板602接界的框架604。框架604可以由金属形成并且可以包括用于将显示面板602安装在框架604中的槽缝(未示出)。框架604可以被塑料壳体(未示出)覆盖。

显示单元602进一步包括沿着框架604的第一侧606定位在框架604内部的天线100。天线100如图1中所图示。第一侧606是框架604通过其可耦合到电子设备的基座单元608的一侧。基座单元608安放键盘610并且包封电子设备的处理器、存储器、I/O端口等。在示例实施方式中，还可以沿着框架604的与第一侧606相对的第二侧612定位天线100。

如图6中所描绘的，天线100包括贴片天线元件102。辐射结构可以形成在贴片天线元件102的表面104上。表面104可以被称为贴片天线元件102的辐射表面104。天线100被定位在框架604内部，使得来自辐射表面104的辐射通过第一侧606的前表面614来发出。第一侧606的前表面614可以被理解为沿着在上面产生视觉输出的显示面板602的前表面延伸。

如图6中所示，第一槽缝106-1和第二槽缝106-2形成在辐射表面104上。第一槽缝106-1具有第一开路边缘108和第一短路边缘110。在示例实施方式中，第一槽缝106-1被调谐成在2.4千兆赫兹频带下收发天线信号。第二槽缝106-2具有第二开路边缘112和第二短路边缘114。在示例实施方式中，第二槽缝106-2被调谐成在5千兆赫兹频带下收发天线信号。

在示例实施方式中，定位在显示单元600的框架604内部的天线可以具有与通过图2至图5所图示的天线的结构和配置类似的结构和配置。进一步地，尽管在图6中单个天线被示出为被定位在框架604内部，然而在示例实施方式中，可以沿着框架604的各侧606和612定位多个天线。

图7图示了根据本主题的示例实施方式的电子设备700。电子设备700的示例包括膝上型电脑、平板、可转换笔记本-平板、智能电话等。

电子设备700包括显示面板702，诸如用于渲染视觉输出的LCD面板或LED面板。电子设备700还包括装入(encasing)显示面板702的框架704。框架704可以类似于如图6中所图示的框架604。

如图7中所示，电子设备700沿着框架704的第一侧706包括图1的天线100。第一侧706是框架704通过其耦合到电子设备700的基座单元708的一侧。基座单元708安放键盘710并且包封电子设备700的处理器、存储器、I/O端口等。在示例实施方式中，还可以沿着框架704的与第一侧706相对的第二侧712定位天线100。

天线100包括具有激发表面106的贴片天线元件110。天线100还包括形成在激发表面106上的两个槽缝106-1和106-2，如图1中所图示的。

在示例实施方式中，定位在框架704内部的天线104可以具有与通过图2至图5所图示的天线的结构和配置类似的结构和配置。进一步地，尽管在图7中单个天线被示出为被定位在框架704内部，然而在示例实施方式中，可以沿着框架1008的边缘706和712定位多个天线。

尽管用特定于方法和/或结构特征的语言描述了天线、具有这样的天线的显示单元以及具有这样的天线的电子设备的实施方式，然而应当理解的是，本主题不限于所描述的具体方法或特征。相反，方法和具体特征作为天线、具有这样的天线的显示单元以及具有这样的天线的电子设备的示例实施方式被公开和说明。