具有可切换馈电端子的电子设备天线的制作方法
本专利申请要求于2018年6月26日提交的美国专利申请16/019,322的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
背景技术：
本发明涉及电子设备，更具体地讲，涉及用于具有无线通信电路的电子设备的天线。
该电子设备通常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备通常包含天线和用于支持无线通信的无线收发器。
为了满足消费者对小外形无线设备的需求，制造商一直在不懈努力来实现使用紧凑结构的无线通信电路，诸如天线部件。同时，期望无线设备覆盖越来越多的通信频带。例如，可能期望无线设备以不同的频率覆盖许多不同的蜂窝电话通信频带。
由于天线可能会彼此干扰以及干扰无线设备中的部件，因此在将天线结合到电子设备中时必须多加小心。此外，必须小心确保设备中的天线和无线电路能够在所需工作频率范围内表现出令人满意的性能。此外，通常难以用令人满意的数据速率(数据吞吐量)进行无线通信，尤其是在无线设备所执行的软件应用程序的数据需求越来越大时。
因此，希望能够为无线电子设备提供改善的无线通信电路。
技术实现要素：
电子设备可设置有无线电路以及具有外围导电外壳结构的外壳。无线电路可包括天线、射频收发器电路和射频传输线。传输线可包括接地导体和信号导体。天线可包括谐振元件臂，该谐振元件臂由外围导电外壳结构的第一区段形成，该第一区段通过隙缝与接地结构分开。外围导电外壳结构中的电介质填充间隙可将第一区段与外围导电外壳结构的第二区段分开。隙缝的垂直部分可在接地结构和第二区段之间延伸。
可使用为射频传输线输送射频信号的天线馈电部来馈电天线。天线馈电部可包括耦接到接地结构的接地天线馈电端子、耦接到第一区段的第一正天线馈电段子和第二正天线馈电端子以及耦接到第三区段的第三正天线馈电端子。导电路径可耦接在第一正天线馈电端子和第三正天线馈电端子之间。第一可调节部件可插置在导电路径上。第一可调节部件可具有第一状态，其中第一区段在蜂窝高频带中将射频信号间接馈电到第二区段。该可调节部件可具有第二状态，其中天线电流通过第三正天线馈电端子直接馈电到第二区段，并且其中隙缝的垂直部分在蜂窝高频带中辐射。第二可调节部件可调谐天线的频率响应，并且可具有耦接到信号导体的第一端子、耦接到第一区段的第二端子，以及耦接到接地结构的第三端子。
导电迹线可耦接在信号端子上的节点和第二正天线馈电端子之间。导电迹线可用作天线的低电感馈电组合器。导电迹线可具有宽度和长度，该长度介于宽度的两倍和十倍之间，以优化信号导体和第二正天线馈电端子之间的电感。开关可插置在节点和第一正天线馈电端子之间的信号导体上。第二可调节部件的第一端子可插置在开关和第一正天线馈电端子之间的信号导体上。
当开关处于打开状态时，第二正天线馈电端子和第一区段可在蜂窝低频带中输送射频信号。当开关处于闭合状态时，第一正天线馈电端子和第一区段可在蜂窝低频带、蜂窝低中频带、蜂窝中频带和/或蜂窝超高频带中输送射频信号。当开关处于闭合状态时，第三天线馈电端子和隙缝或第二区段的垂直部分可在蜂窝高频带中输送射频信号。
附图说明
图1为根据实施方案的例示性电子设备的透视图。
图2为根据实施方案的电子设备中的例示性电路的示意图。
图3为根据实施方案的例示性无线通信电路的示意图。
图4是根据实施方案的包括用于执行多输入多输出(mimo)通信的多个天线的例示性无线电路的图示。
图5为根据实施方案的例示性倒f形天线的示意图。
图6是根据实施方案的例示性隙缝天线的示意图。
图7为根据实施方案的由电子设备中的外壳结构形成的例示性天线的顶视图。
图8为根据实施方案的具有多个可切换信号馈电端子的例示性天线的顶视图，所述多个可切换信号馈电端子用于优化跨多个不同通信频带的射频性能。
图9a至图9d为根据实施方案的可在图8所示类型的天线中形成的例示性可调节部件的电路图。
图10为根据实施方案的在调节图8所示类型的天线时可能涉及的例示性步骤的流程图。
图11为根据实施方案的图8所示类型的例示性天线的天线性能(天线效率)的曲线图。
具体实施方式
电子设备(诸如图1的电子设备10)可设置有无线通信电路。该无线通信电路可用于支撑多个无线通信频带中的无线通信。
无线通信电路可包括一个或多个天线。该无线通信电路的天线可包括环形天线、倒f形天线、带状天线、平面倒f形天线、隙缝天线、包括多于一种类型的天线结构的混合天线，或其他合适的天线。如果需要，天线的导电结构可由导电电子设备结构形成。
该导电电子设备结构可包括导电外壳结构。该外壳结构可包括围绕电子设备的周边延伸的外围结构诸如外围导电结构。该外围导电结构可用作平面结构诸如显示器的框，可用作设备外壳的侧壁结构，可具有从一体平坦后部外壳向上延伸的部分(例如，以形成垂直的平坦侧壁或弯曲侧壁)，和/或可形成其他外壳结构。
可在外围导电结构中形成将外围导电结构分成外围区段的间隙。区段中的一个或多个区段可用于形成电子设备10的一个或多个天线。天线也可使用天线接地平面和/或由导电外壳结构(例如，内部和/或外部结构，支撑板结构等)形成的天线谐振元件形成。
电子设备10可为便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如，电子设备10可为膝上型计算机、平板计算机、稍小的设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机设备、听筒设备或其他可佩戴或微型设备)、手持设备(诸如蜂窝电话)、媒体播放器或其他小型便携式设备。设备10还可以是机顶盒、台式计算机、集成有计算机或其他处理电路的显示器、没有集成计算机的显示器、无线接入点、无线基站、结合至信息亭、建筑物或车辆的电子设备，或者其他合适的电子装置。
设备10可包括外壳诸如外壳12。外壳12(有时可被称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳12的部件可由电介质或其他低导电率材料(例如玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。
如果需要，设备10可具有显示器诸如显示器14。显示器14可被安装在设备10的正面上。显示器14可为结合电容式触摸电极或者可能对触摸不敏感的触摸屏。外壳12的背面(即，设备10的与设备10的正面相对的面)可具有后部外壳壁(例如，平坦外壳壁)。后部外壳壁可具有完全穿过后部外壳壁的隙缝，并且因此将外壳12的外壳壁部分(后部外壳壁部分和/或侧壁部分)彼此分开。后部外壳壁可包括导电部分和/或介电部分。如果需要，后部外壳壁可包括由薄层或电介质涂层，诸如玻璃、塑料、蓝宝石或陶瓷覆盖的平面金属层。外壳12(例如，后部外壳壁、侧壁等)也可具有不完全穿过外壳12的浅槽。上述狭槽或槽可被填充有塑料或其他电介质。如果需要，可通过内部导电结构(例如，桥接狭槽的金属片或其他金属构件)来将外壳12的(例如，通过贯通狭槽)彼此分离的部分接合。
显示器14可包括由发光二极管(led)、有机led(oled)、等离子体单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(lcd)部件、或其他合适的像素结构形成的像素。显示器覆盖层诸如透明玻璃或塑料层可覆盖显示器14的表面，或者显示器14的最外层可由滤色器层、薄膜晶体管层、或其他显示层形成。如果需要，按钮可穿过该覆盖层中的开口。该覆盖层还可具有其他开口，诸如用于扬声器端口8的开口。
外壳12可包括外围外壳结构诸如结构16。结构16可围绕设备10和显示器14的周边延伸。在设备10和显示器14具有带有四条边的矩形形状的构型中，结构16可使用具有带有四条对应边的矩形环形状(作为示例)的外围外壳结构来实现。外围结构16或外围结构16的一部分可用作显示器14的框(例如，环绕显示器14的所有四个侧面和/或有助于保持设备10的显示器14的整形装饰)。如果需要，外围结构16可形成设备10的侧壁结构(例如，通过形成具有垂直侧壁、弯曲侧壁等的金属带)。
外围外壳结构16可由导电材料诸如金属形成，并且因此有时可被称为外围导电外壳结构、导电外壳结构、外围金属结构、外围导电外壳侧壁结构、外围导电外壳侧壁、外围导电侧壁或外围导电外壳构件(作为示例)。外围导电外壳结构16可由金属诸如不锈钢、铝或其他合适材料形成。一种、两种、三种、四种、五种、六种或多于六种单独结构可用于形成外围导电外壳结构16。
外围导电外壳结构16不一定具有均匀横截面。例如，如果需要，外围导电外壳结构16的顶部可具有有助于将显示器14保持在适当位置的向内突起的唇缘。外围导电外壳结构16的底部还可具有加大的唇缘(例如，在设备10的背面的平面中)。外围导电外壳结构16可具有基本上笔直的竖直侧壁，可具有弯曲的侧壁，或者可具有其他合适的形状。在一些构型中(例如，在外围导电外壳结构16用作显示器14的框的情况下)，外围导电外壳结构16可围绕外壳12的唇缘延伸(即，外围导电外壳结构16可仅覆盖外壳12的围绕显示器14而非外壳12的侧壁的其余部分的边缘)。
如果需要，外壳12可具有导电后表面或壁。例如，外壳12可由金属诸如不锈钢或铝形成。外壳12的背面可位于与显示器14平行的平面中。在外壳12的背面由金属形成的设备10的构造中，可能期望将外围导电外壳结构16的一部分形成为形成外壳12的背面的外壳结构的一体部分。例如，设备10的导电后部外壳壁可由平面金属结构形成，并且外壳12的侧面上的外围导电外壳结构16的部分可被形成为平面金属结构的平坦的或弯曲的竖直延伸的一体金属部分。如果需要，外壳结构诸如这些外壳结构可由金属块加工而成，和/或可包括被组装在一起以形成外壳12的多个金属件。外壳12的导电后壁可具有一个或多个、两个或更多个或者三个或更多个部分。外围导电外壳结构16和/或外壳12的导电后壁可形成设备10的一个或多个外表面(例如，对于设备10的用户可见的表面)和/或可使用不形成设备10的外表面的内部结构来实现(例如，对于设备10的用户不可见的导电外壳结构，诸如覆盖有层诸如薄装饰性层、保护涂层和/或可包含电介质材料如玻璃、陶瓷、塑料的其他涂层的导电结构，或者形成设备10的外表面和/或用于隐藏结构16和/或外壳12的导电后壁使得用户不可见的其他结构)。
显示器14可具有形成有效区域aa的像素阵列，该有效区域aa显示设备10的用户的图像。无效边界区诸如无效区ia可沿着有效区域aa的外围边缘中的一个或多个延伸。
显示器14可包括导电结构，诸如用于触摸传感器的电容电极阵列，用于寻址像素的导电线、驱动器电路等。外壳12可包括内部导电结构，诸如金属框架构件和平面导电外壳构件(有时称为背板)，所述导电结构跨越外壳12的壁(即，由焊接或以其他方式连接在构件16的相对侧之间的一个或多个金属部件形成的大体上矩形的片材)。背板可形成设备10的外后表面，或可被诸如薄化妆品层、保护涂层和/或可包含电介质材料诸如玻璃、陶瓷、塑料或其他结构的其他涂层的层覆盖，所述电介质材料可形成设备10的外表面和/或用于将背板从使用者视图中隐藏。设备10还可包括导电结构，诸如印刷电路板、被安装在印刷电路板上的部件、以及其他内部导电结构。可用于形成设备10中的接地层的这些导电结构可在例如显示器14的有效区域aa之下延伸。
在区域22和20中，开口可在设备10的导电结构内形成(例如，在外围导电外壳结构16与相对的导电接地结构诸如外壳12的后壁的导电部分、印刷电路板上的导电迹线、显示器14中的导电电气部件等之间)。如果需要，有时可被称为间隙的这些开口可被填充有空气、塑料和/或其他电介质并可用于形成设备10中的一个或多个天线的隙缝天线谐振元件。
设备10中的导电外壳结构和其他导电结构可以用作设备10中的天线的接地层。区域20和22中的开口可用作开放式或封闭式隙缝天线中的隙缝，可用作环形天线中由材料的导电路径环绕的中心电介质区域，可用作将天线谐振元件(例如条状天线谐振元件或倒f形天线谐振元件)与接地层分开的间隙，可有助于寄生天线谐振元件的性能，或可以其他方式用作在区域20和22中形成的天线结构的一部分。如果需要，在设备10中的显示器14和/或其他金属结构的有效区域aa下的接地层可具有延伸到设备10的端部的部件中的部分(例如，接地部可朝向区域20和22中的电介质填充开口延伸)，从而缩窄区域20和22中的隙缝。
一般来讲，设备10可包括任何适当数量的天线(例如，一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个等等)。设备10中的天线可沿设备外壳的一个或多个边缘而位于细长设备外壳的相对的第一端部和第二端部处(例如，位于图1的设备10的端部20和22处)、位于设备外壳的中心中、位于其他适当位置中，或位于这些位置中的一个或多个位置中。图1的布置仅为例示性的。
外围导电外壳结构16的部分可设置有外围间隙结构。例如，外围导电外壳结构16可设置有一个或多个间隙，诸如图1所示的间隙18。外围导电外壳结构16中的间隙可利用电介质诸如聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其他电介质材料或这些材料的组合来填充。间隙18可将外围导电外壳结构16分成一个或多个外围导电区段。例如，在外围导电外壳结构16中可存在两个外围导电区段(例如，以具有两个间隙18的布置)、三个外围导电区段(例如，以具有三个间隙18的布置)、四个外围导电区段(例如，以具有四个间隙18的布置)、六个外围导电区段(例如，以具有六个间隙18的布置)等。以这种方式形成的外围导电外壳结构16的区段可形成设备10中的天线的部分。
如果需要，外壳12中的开口诸如延伸到中途或完全穿过外壳12延伸的凹槽可以跨外壳12的后壁的宽度延伸，并且可刺穿外壳12的后壁以将后壁分成不同部分。这些槽也可延伸到外围导电外壳结构16中，并且可形成天线隙缝、间隙18和设备10中的其他结构。聚合物或其他电介质可填充这些凹槽和其他外壳开口。在一些情况下，形成天线隙缝和其他结构的外壳开口可填充有电介质诸如空气。
在典型的场景中，设备10可具有一个或多个上部天线和一个或多个下部天线(作为示例)。例如，上部天线可在区域22中的设备10的上端部形成。例如，下部天线可在区域20中的设备10的下端部形成。天线可单独用于覆盖相同的通信频带、重叠的通信频带或单独的通信频带。该天线可用于实现天线分集方案或多输入多输出(mimo)线方案。
设备10中的天线可用于支持所关注的任何通信频带。例如，设备10可包括用于支持局域网通信、语音和数据蜂窝电话通信、全球定位系统(gps)通信或其他卫星导航系统通信、
图2中示出了例示可用于图1的设备10的示例性部件的示意图。如图2所示，设备10可包括控制电路诸如存储和处理电路28。存储和处理电路28可包括存储器，诸如硬盘驱动器存储器、非易失性存储器(如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等等。存储和处理电路28中的处理电路可用于控制设备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、专用集成电路等。
存储和处理电路28(有时在本文中称为控制电路28)可用于运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(voip)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装置进行交互，控制电路28可用于实现通信协议。可使用控制电路28来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，ieee802.11协—有时被称为
输入-输出电路30可包括输入-输出设备32。输入-输出设备32可用于允许将数据提供到设备10并允许将数据从设备10提供到外部设备。输入-输出设备32可包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入-输出部件。例如，输入-输出设备32可包括触摸屏、没有触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、光源、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、光传感器、位置和取向传感器(例如，传感器诸如加速度计、陀螺仪和罗盘)、电容传感器、接近传感器(例如，电容式接近传感器、基于光的接近传感器等等)、指纹传感器等。
输入-输出电路30可包括用于与外部装置进行无线通信的无线通信电路34。无线通信电路系统34可包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源射频(rf)部件、一个或多个天线、传输线、和用于处理射频(rf)无线信号的其他电路形成的射频(rf)收发器电路。也可使用光(例如，使用红外通信)来发送无线信号。
无线通信电路34可包括用于处理各种射频通信频带的射频收发器电路26。例如，电路34可包括收发器电路36、38和24。收发器电路36可处理用于
电路38可处理语音数据和非语音数据。如果需要，无线通信电路34可包括用于其他近程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可包括60ghz收发器电路(例如，毫米波收发器电路)、用于接收电视信号和无线电信号的电路、寻呼系统收发器、近场通信(nfc)电路等。无线通信电路34可包括全球定位系统(gps)接收器装置，诸如用于接收1575mhz下的gps信号或用于处理其他卫星定位数据的gps接收器电路24。在
无线通信电路系统34可包括天线40。可使用任何合适的天线类型来形成天线40。例如，天线40可包括具有谐振元件的天线，该天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒f形天线结构、隙缝天线结构、平面倒f形天线结构、螺旋天线结构、偶极天线结构、单极天线结构、这些设计的组合等形成。不同类型的天线可用于不同的频带和频带组合。例如，在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。
如图3所示，无线通信电路34中的收发器电路26可使用路径诸如路径50而耦接到天线结构诸如给定天线40。无线通信电路34可耦接到控制电路28。控制电路28可耦接到输入-输出设备32。输入-输出设备32可从设备10提供输出并且可接收来自位于设备10外部的来源的输入。
为了提供具有覆盖感兴趣的通信频率的能力的天线结构诸如天线40，天线40可设置有电路诸如滤波器电路(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)。可将离散部件诸如电容器、电感器和电阻器结合到滤波器电路中。电容结构、电感结构和电阻结构也可由图案化的金属结构(例如，天线的一部分)形成。如果需要，天线40可被设置有可调节电路诸如可调谐部件42，以在感兴趣的通信频带上对天线进行调谐。可调谐部件42可以是可调谐滤波器或可调谐阻抗匹配网络的一部分，可以是天线谐振元件的一部分，可跨越天线谐振元件和天线接地部之间的间隙，等等。
可调谐部件42可包括可调谐电感器、可调谐电容器或者其他可调谐部件。可调谐部件诸如这些部件可基于以下各项的开关和网络：固定部件、产生相关联的分布式电容和电感的分布式金属结构、用于产生可变电容值和电感值的可变固态设备、可调谐滤波器或者其他合适的可调谐结构。在设备10的操作期间，控制电路28可在一个或多个路径诸如路径56上发布调节电感值、电容值或与可调谐部件42相关联的其他参数的控制信号，从而对天线40进行调谐以覆盖期望的通信频带。用于调节天线40(诸如可调谐部件42)的频率响应的天线调谐部件在本文中有时可被称为天线调谐部件、调谐部件、天线调谐元件、调谐元件、可调节调谐部件、可调节调谐元件或可调节部件。
路径50可包括一个或多个传输线。例如，图3的路径50可以是具有正信号导体诸如线52和接地信号导体诸如线54的传输线。路径50在本文中有时可被称为传输线50或射频传输线50。线52在本文中有时可被称为正信号导体52、信号导体52、信号线导体52、信号线52、正信号线52、信号路径52或传输线50的正信号路径52。线54在本文中有时可被称为接地信号导体54、接地导体54、接地线导体54、接地线54、接地信号线54、接地路径54或传输线50的接地信号路径54。
传输线50可例如包括同轴电缆传输线(例如，接地导体54可实现为沿其长度围绕信号导体52的接地导电编织物)、带状线传输线、微带传输线、由金属化通孔实现的同轴探针、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、波导结构(例如，共面波导或接地共面波导)、这些类型的传输线和/或其他传输线结构的组合等。
设备10中的传输线诸如传输线50可被集成到刚性和/或柔性印刷电路板中。在一种合适的布置中，传输线诸如传输线50还可包括集成在多层层压结构(例如，在没有介入粘合剂的情况下层压在一起的诸如铜的导电材料和诸如树脂的介电材料的层)内的传输线导体(例如，信号导体52和接地导体54)。如果需要，多层层压结构可在多个维度(例如，二维或三维)上折叠或弯曲，并且可在弯曲之后保持弯曲或折叠形状(例如，多层层压结构可被折叠成特定的三维结构形状以围绕其他设备部件布线并且可为足够刚性的以在折叠之后保持其形状而不用加强件或其他结构保持在适当的位置)。层压结构的所有多个层可以在没有粘合剂的情况下分批层压在一起(例如，在单个压制过程中)(例如，与进行多个压制过程以将多个层用粘合剂层压在一起相反)。
匹配网络(例如，使用可调谐部件42形成的可调节匹配网络)可包括部件诸如电感器、电阻器和电容器，该部件用于将天线40的阻抗与传输线50的阻抗相匹配。匹配网络部件可被提供作为离散部件(例如，表面安装技术部件)或者可由外壳结构、印刷电路板结构、塑料支架上的迹线等形成。部件诸如这些部件还可被用于形成天线40中的滤波器电路并且可以是可调谐部件和/或固定部件。
传输线50可耦接到与天线40相关联的天线馈电结构。例如，天线40可形成倒f形天线、隙缝天线、混合倒f形天线，或者具有带有正天线馈电端子诸如端子46和接地天线馈电端子诸如接地天线馈电端子48的天线馈电部44的其他天线。信号导体52可耦接到正天线馈电端子46并且接地导体54可耦接到接地天线馈电端子48。如果需要，可使用其他类型的天线馈电布置。例如，天线40可使用多个馈电部来馈电，每个馈电部通过对应的传输线耦接到收发器电路26的相应端口。如果需要，信号导体52可耦接到天线40上的多个位置(例如，天线40可包括耦接到同一传输线50的信号导体52的多个正天线馈电端子)。如果需要，开关可插置在收发器电路26和正天线馈电端子之间的信号导体上(例如，在任何给定时间选择性地激活一个或多个正天线馈电端子)。图3的示例性馈电配置仅是示例性的。
控制电路28可使用来自接近传感器的信息、无线性能度量数据诸如所接收的信号强度信息、来自取向传感器的设备取向信息、来自加速度计或其他运动检测传感器的设备运动数据、关于设备10的使用场景的信息、关于音频是否正在通过扬声器端口8(图1)播放的信息、来自一个或多个天线阻抗传感器的信息、关于将用于通信的所需频带的信息，以及/或者确定天线40何时由于附近外部对象的存在而受到影响或以其他方式需要调谐的其他信息。作为响应，控制电路28可以调节可调节电感器、可调节电容器、开关或其他可调谐部件诸如可调谐部件42以确保天线40根据需要工作。还可对可调谐部件42进行调节以扩展天线40的覆盖范围(例如，以覆盖期望的通信频带，该频带在比天线40在不调谐的情况下会覆盖的范围更大的频率范围内延伸)。
天线40可包括谐振元件结构(在本文中有时被称为辐射元件结构)、天线接地层结构(在本文中有时被称为接地层结构、接地结构或天线接地结构)、天线馈电部诸如馈电部44和其他部件(例如，可调谐部件42)。天线40可被配置为形成任何合适类型的天线。利用一种合适的布置，在本文中有时被作为示例描述的天线40用于实现包括倒f形天线和隙缝天线谐振元件的混合倒f形隙缝天线。
如果需要，可在设备10中形成多个天线40。每个天线40可通过相应传输线诸如传输线50耦接到收发器电路，诸如收发器电路26。如果需要，两个或更多个天线40可共享同一传输线50。图4是示出设备10可如何包括用于执行无线通信的多个天线40的图示。
如图4所示，设备10可包括两个或更多个天线40，诸如第一天线40-1、第二天线40-2、第三天线40-3和第四天线40-4。天线40可设置在设备10的外壳12内的不同位置处。例如，天线40-1和40-2可形成在外壳12的第一(上)端部处的区域22内，而天线40-3和40-4形成在外壳12的相对的第二(下)端部处的区域20内。在图3的示例中，外壳12具有矩形周边(例如，具有四个拐角的周边)，并且每个天线40形成在外壳12的相应拐角处。该示例仅仅是例示性的，并且一般来讲，天线40可形成在外壳12内的任何期望位置处。
无线通信电路34可包括输入-输出端口，诸如用于与控制电路(例如，图2的存储和处理电路28)中的数字数据电路对接的端口60。无线通信电路34可包括基带电路诸如基带(bb)处理器62和射频收发器电路诸如收发器电路26。
端口60可接收来自控制电路的数字数据，所述数字数据将由收发器电路26传输。由收发器电路26和基带处理器62接收的传入数据可经由端口60提供到控制电路。
收发器电路26可包括一个或多个发射器和一个或多个接收器。例如，收发器电路26可包括多个远程无线收发器38，诸如第一收发器38-1、第二收发器38-2、第三收发器38-3和第四收发器38-4(例如，用于处理蜂窝电话通信频带中的语音和非语音蜂窝电话通信的收发器电路)。每个收发器38可通过对应的传输线50(例如，第一传输线50-1、第二传输线50-2、第三传输线50-3和第四传输线50-4)耦接到相应天线40。例如，第一收发器38-1可通过传输线50-1耦接到天线40-1，第二收发器38-2可通过传输线50-2耦接到天线40-2，第三收发器38-3可通过传输线50-3耦接到天线40-3，并且第四收发器38-4可通过传输线50-4耦接到天线40-4。
射频前端电路58可插置在每个传输线50上(例如，第一前端电路58-1可插置在传输线50-1上，第二前端电路58-2可插置在传输线50-2上，第三前端电路58-3可插置在传输线50-3上等等)。前端电路58可各自包括切换电路、滤波器电路(例如双工器和/或双工器电路、陷波滤波器电路、低通滤波器电路、高通滤波器电路、带通滤波器电路等)、用于将传输线50的阻抗与对应的天线40匹配的阻抗匹配电路、有源和/或无源部件诸如图3的可调谐部件42的网络、用于收集天线阻抗测量值的射频耦合器电路、放大器电路(例如，低噪声放大器和/或功率放大器)或任何其他期望的射频电路。如果需要，前端电路58可包括被配置为将天线40-1、40-2、40-3和40-4选择性地耦接到不同的相应收发器38-1、38-2、38-3和38-4的切换电路(例如，使得每个天线可基于前端电路58中的交换电路的状态随时间处理不同收发器38的通信)。
如果需要，前端电路58可包括允许对应天线40(例如，使用频域双工(fdd)方案)同时发射和接收射频信号的滤波电路(例如，双工器和/或双迅器)。天线40-1、40-2、40-3和40-4可在相应的时隙中发射和/或接收射频信号，或者天线40-1、40-2、40-3和40-4中的两个或更多个可同时发射和/或接收射频信号。一般来讲，收发器38-1、38-2、38-3和38-4的任何期望组合可在给定时间使用对应天线40发射和/或接收射频信号。在一种合适的布置中，收发器38-1、38-2、38-3和38-4中的每一个可接收射频信号，而收发器38-1、38-2、38-3和38-4中给定的一个在给定时间发射射频信号。
放大器电路诸如一个或多个功率放大器可插置在传输线50上和/或形成在收发器电路26内，以便在通过天线40传输之前放大收发器38所输出的射频信号。放大器电路诸如一个或多个低噪声放大器可插置在传输线50上和/或形成在收发器电路26内，以便在将天线40所接收的射频信号输送到收发器38之前放大所接收的信号。
在图4的示例中，在每个传输线50上形成单独的前端电路58。这仅是例示性的。如果需要，两个或更多个传输线50可共享同一前端电路58(例如，前端电路58可形成在同一基板、模块或集成电路上)。
收发器38中的每一个可例如包括用于将通过路径63从基带处理器62接收的基带信号转换为对应的射频信号的电路。例如，收发器38可各自包括用于在通过天线40传输之前将基带信号升压转换为射频的混频器电路。收发器38可包括用于在数字域与模拟域之间转换信号的数模转换器(dac)和/或模数转换器(adc)电路。收发器38中的每一个可包括用于将通过传输线50从天线40接收的射频信号转换为对应的基带信号的电路。例如，收发器38可各自包括用于在将基带信号通过路径63输送到基带处理器62之前将射频信号降压转换为基带频率的混频器电路。
每个收发器38可形成在同一基板、集成电路或模块上(例如，收发器电路26可以是具有基板或集成电路的收发器模块，收发器38中的每一个形成在所述基板或集成电路上)，或者两个或更多个收发器38可形成在单独的基板、集成电路或模块上。基带处理器62和前端电路58可形成在与收发器38相同的基板、集成电路或模块上，或者可形成在与收发器38分开的基板、集成电路或模块上。在另一种合适的布置中，如果需要，收发器电路26可包括具有四个端口的单个收发器38，每个端口耦接到相应的传输线50。每个收发器38可包括用于发射和接收射频信号的发射器和接收器电路。在另一种合适的布置中，一个或多个收发器38可以仅执行信号发射或信号接收(例如，电路38中的一个或多个可以是专用发射器或专用接收器)。
在图4的示例中，天线40-1和40-4可占据比天线40-2和40-3更大的空间(例如，设备10内的更大面积或体积)。这可允许天线40-1和40-4以比天线40-2和40-3更长的波长(即，较低的频率)支持通信。这仅仅是例示性的，并且如果需要，天线40-1、40-2、40-3和40-4中的每一个可占据相同的体积或者可占据不同的体积。天线40-1、40-2、40-3和40-4可被配置为在至少一个公共频带中输送射频信号。如果需要，天线40-1、40-2、40-3和40-4中的一个或多个可在设备10中的一个或多个其他天线未覆盖的至少一个频带中处理射频信号。
如果需要，每个天线40和每个收发器38可在多个频带(例如，多个蜂窝电话通信频带)中处理射频通信。例如，收发器38-1、天线40-1、收发器38-4和天线40-4可在第一频带诸如介于600mhz和960mhz之间的蜂窝低频带、第二频带诸如介于1410mhz和1510mhz之间的蜂窝低中频带、第三频带诸如介于1700mhz至2200mhz之间的蜂窝中频带、第四频带诸如介于2300mhz和2700mhz之间的蜂窝高频带和/或第五频带诸如介于3400mhz和3600mhz之间的蜂窝超高频带中处理射频信号。收发器38-2、天线40-2、收发器38-3和天线40-3可处理这些频带的一些或全部中的射频信号(例如，在天线40-3和40-2的体积足够大以支持低频带中的频率的情况下)。
图4的示例仅为例示性的。一般来讲，天线40可覆盖任何期望的频带。收发器电路26可包括其他收发器电路，诸如耦接到一个或多个天线40的图2的一个或多个电路36或24。外壳12可具有任何期望的形状。天线40可在外壳12内的任何所需位置处形成。在外壳12的不同拐角处形成天线40-1至40-4中的每一个可例如最大化由天线40输送的无线数据的多路径传播，以优化无线通信电路34的总体数据吞吐量。
当使用单个天线40操作时，可在设备10与外部通信装置(例如，一个或多个其他无线设备，诸如无线基站、接入点、蜂窝电话、计算机等)之间输送单个无线数据流。这可对与外部通信装置通信的无线通信电路34可获得的数据速率(数据吞吐量)施加上限。随着软件应用程序和其他设备操作的复杂性随时间推移而增加，需要在设备10与外部通信装置之间输送的数据量通常也会增加，使得单个天线40可能无法提供足够的数据吞吐量来处理期望的设备操作。
为了增加无线通信电路34的总体数据吞吐量，可使用多输入多输出(mimo)方案来操作多个天线40。当使用mimo方案操作时，设备10上的两个或更多个天线40可用于以相同频率输送多个独立的无线数据流。相对于仅使用单个天线40的场景，这样可显著增加设备10与外部通信装置之间的总体数据吞吐量。一般来讲，用于根据mimo方案输送无线数据的天线40的数量越大，则无线通信电路34的总体吞吐量越大。
为了根据mimo方案执行无线通信，天线40需要以相同频率输送数据。如果需要，无线通信电路34可执行所谓的双流(2x)mimo操作(在本文中有时被称为2xmimo通信或使用2xmimo方案的通信)，其中两个天线40用于以相同的频率输送两个独立的射频信号流。无线通信电路34可执行所谓的四流(4x)mimo操作(在本文中有时被称为4xmimo通信或使用4xmimo方案的通信)，其中四个天线40用于以相同的频率输送四个独立的射频信号流。执行4xmimo操作可以支持比2xmimo操作更高的总体数据吞吐量，因为4xmimo操作涉及四个独立的无线数据流，而2xmimo操作仅涉及两个独立的无线数据流。如果需要，天线40-1、40-2、40-3和40-4可在一些频带中执行2xmimo操作，并且可在其他频带中执行4xmimo操作(例如，根据哪些频带由哪个天线来处理)。例如，天线40-1、40-2、40-3和40-4可在一些频带中执行2xmimo操作，同时在其他频带中执行4xmimo操作。
作为一个示例，天线40-1和40-4(以及对应的收发器38-1和38-4)可通过以介于600mhz和960mhz之间的蜂窝低频带中的相同频率输送射频信号来执行2xmimo操作。同时，天线40-1、40-2、40-3和40-4可通过以介于1700mhz和2200mhz之间的蜂窝中频带中的相同频率和/或以介于2300mhz和2700mhz之间的蜂窝高频带(hb)中的相同频率输送射频信号来共同执行4xmimo操作(例如，天线40-1和40-4可以在低频带中执行2xmimo操作，同时在中频带和/或高频带中执行4xmimo操作)。该示例仅仅是例示性的，并且一般来讲，可使用任何所需数量的天线在任何期望的频带中执行任何期望的mimo操作。
如果需要，天线40-1和40-2可包括由控制电路(例如，图3的控制电路28)调节的切换电路。控制电路28可控制天线40-1和40-2中的切换电路以配置天线40-1和40-2中的天线结构，从而在设备10的区域22中形成单个天线40u。类似地，天线40-3和40-4可包括由控制电路28调节的切换电路。控制电路28可控制天线40-3和40-4中的切换电路以在设备10的区域20中形成单个天线40l(例如，包括来自天线40-3和40-4的天线结构的天线40l)。天线40u可以例如形成在外壳12的上端处，因此在本文中有时可被称为上部天线40u。天线40l可以形成在外壳12的相对下端处，因此在本文中有时可被称为下部天线40l。当天线40-1和40-2被配置为形成上部天线40u，并且天线40-3和40-4被配置为形成下部天线40l时，无线通信电路34可在任何所需频带中使用天线40u和40l执行2xmimo操作。如果需要，控制电路28可随时间将切换电路进行来回切换，以在第一模式与第二模式之间切换无线通信电路34，在第一模式中，天线40-1、40-2、40-3和40-4在任何所需频带中执行2xmimo操作并且在任何所需频带中执行4xmimo操作，在第二模式中，天线40-1、40-2、40-3和40-4被配置为形成在任何所需频带中执行2xmimo操作的天线40u和40l。
如果需要，在有时称为载波聚合的方案中，无线通信电路34可利用一个或多个外部设备(例如，多个无线基站)上的多个天线输送无线数据。当使用载波聚合方案操作时，相同的天线40可以不同的相应频率(在本文中有时被称为载波频率、信道、载波信道或载波)利用多个天线(例如，不同无线基站上的天线)输送射频信号。例如，天线40-1可以第一频率从第一无线基站、以第二频率从第二无线基站以及以第三频率从第三基站接收射频信号。以不同频率接收的信号可以同时处理(例如，通过收发器38-1)以增加收发信机38-1的通信带宽，从而增加收发信机38-1的数据速率。类似地，天线40-1、40-2、40-3和40-4可以任何期望频带内的两个、三个或多于三个频率执行载波聚合。相对于不执行载波聚合的情况，这可以用于进一步增加无线通信电路34的总体数据吞吐量。例如，电路34的数据吞吐量可以针对所使用的每个载波频率而增加(例如，对于与天线40-1、40-2、40-3和40-4中的每一者通信的每个无线基站)。
通过使用mimo方案和载波聚合方案执行通信，无线通信电路34的数据吞吐量甚至可以比使用mimo方案或载波聚合方案的情况更大。电路34的数据吞吐量可以例如针对天线40使用的每个载波频率而增加(例如，每个载波频率可为无线通信电路34的总吞吐量贡献40兆/秒(mb/s)或一些其他吞吐量)。作为一个示例，天线40-1和40-4可以跨蜂窝低频带、中频带和高频带中的每一个内的三个频率执行载波聚合，并且天线40-3和40-4可以跨蜂窝中频带和高频带中的每一个内的三个频率执行载波聚合。同时，天线40-1和40-4可以在蜂窝低频带中执行2xmimo操作，并且天线40-1、40-2、40-3和40-4可以在蜂窝中频带和蜂窝高频带的一者中执行4xmimo操作。在这种情况下，利用每载波频率40mb/s的示例性吞吐量，无线通信电路34可以表现出大约960mb/s的吞吐量。如果通过天线40-1、40-2、40-3和40-4在蜂窝中频带和蜂窝高频带中执行4xmimo操作，则无线通信电路34可以表现出大约1200mb/s的甚至更大的吞吐量。换句话讲，通过根据mimo和载波聚合方案使用四个天线40-1、40-2、40-3和40-4执行通信，无线通信电路34的数据吞吐量可从与使用单个天线以单个频率输送信号相关联的40mb/s增加到大约1千兆/秒(gb/s)。
这些示例仅仅是例示性的，并且如果需要，载波聚合可以在每个频带少于三个载波中执行，可以在不同频带上执行，或者可以针对天线40-1到40-4中的一个或多个而省略。图4的示例仅为例示性的。如果需要，天线40可以任何期望频率覆盖任何期望数量的频带。如果需要，多于四个天线40或少于四个天线40可以非近场通信频率执行mimo和/或载波聚合操作。
天线40可包括隙缝天线结构、倒f形天线结构(例如，平面和非平面倒f形天线结构)、环形天线结构、这些的组合或其他天线结构。例示性的倒f形天线结构示于图5中。
当使用如图5所示的倒f形天线结构时，天线40可包括天线谐振元件64(在本文中有时被称为天线辐射元件64)和天线接地部74(在本文中有时被称为接地层74或接地部74)。天线谐振元件64可具有主谐振元件臂，诸如谐振元件臂66。谐振元件臂66的长度可被选择成使得天线40在期望的工作频率下谐振。例如，谐振元件臂66(或谐振元件臂66的支路)的长度可以是对应于天线40的期望工作频率的波长的约四分之一。天线40还可在谐振频率上表现出谐振。如果需要，可将隙缝天线结构或其他天线结构结合到倒f形天线诸如图5的天线40中(例如，以增强一个或多个通信频带中的天线响应)。
谐振元件臂66可通过返回路径68耦接到天线接地部74。天线馈电部44可包括正天线馈电端子46和接地天线馈电端子48，并且可平行于谐振元件臂66和天线接地部74之间的返回路径68延伸。如果需要，天线40可具有不止一个谐振元件臂支路(例如，以产生多个频率谐振以支持多个通信频带中的操作)或可具有其他天线结构(例如，寄生天线谐振元件、可调谐部件以支持天线调谐等)。例如，谐振元件臂66可具有从天线馈电部44和返回路径68向外延伸的左分支和右分支。如果需要，多个馈电部可用于为天线诸如天线40馈电。谐振元件臂66可沿循具有任何期望形状的任何期望路径(例如，弯曲和/或笔直路径、曲折路径等)。
如果需要，天线40可包括耦接到谐振元件臂66的一个或多个可调节电路(例如，图3的可调谐部件42)。如图5所示，例如可调谐部件(诸如可调节电感器70)可耦接在天线40中的天线谐振元件结构诸如谐振元件臂66和天线接地部74之间(即，可调节电感器70可桥接谐振元件臂66和天线接地部74之间的间隙)。可调节电感器70可表现出响应于从控制电路28(图3)向可调节电感器70提供的控制信号72来调节的电感值。
天线40可以是包括一个或多个隙缝元件的混合天线。如图6所示，例如，天线40可基于具有开口(诸如，形成在导电结构如天线接地部74内的隙缝76)的隙缝天线构型。隙缝76可以用空气、塑料和其他电介质填充。隙缝76的形状可以是笔直的，或者可具有一个或多个弯曲部(即，隙缝76可具有沿循曲折路径的细长形状)。馈电端子48和46可例如位于隙缝76的相对侧上(例如，位于相对的长边上)。隙缝76在本文中有时可被称为隙缝元件76、隙缝天线谐振元件76、隙缝天线辐射元件76或隙缝辐射元件76。基于隙缝的辐射元件诸如图6的隙缝76可在天线信号的波长约等于隙缝的周长的频率下产生天线谐振。在窄隙缝中，隙缝76的谐振频率与其中隙缝长度大约等于操作波长的一半的信号频率相关联。
可使用一个或多个调谐部件(例如，图3的可调谐部件42)来调谐天线40的频率响应。这些部件可具有耦接到隙缝76的相对侧的端子(即，可调谐部件可桥接隙缝76)。如果需要，可调谐部件可具有沿隙缝76的一侧的长度耦接到相应位置的端子。也可使用这些布置的组合。如果需要，天线40可以是混合隙缝倒f形天线，其包括图5和图6所示类型的谐振元件(例如，具有由谐振元件臂诸如图5的谐振元件臂66和隙缝诸如图6的隙缝76所产生的谐振)。
图6的示例仅为例示性的。通常，隙缝76可具有任何期望的形状(例如，具有笔直和/或弯曲边缘的形状)，可沿循曲折路径等。如果需要，隙缝76可以是具有不含导电材料的一个或多个端部的开口隙缝(例如，其中隙缝76延伸穿过天线接地部74的一个或多个边)。隙缝76可例如具有大约等于这些情况下的操作波长的四分之一的长度。
包括图4的天线40-4和40-3的设备10的例示性部分的顶视内部图示于图7中。在图7的示例中，天线40-3和40-4各自使用混合缝隙倒f形天线结构形成，该结构包括图5和图6所示类型的谐振元件。
如图7所示，外围导电外壳结构16可通过电介质填充间隙18(例如，塑料间隙)进行分段(划分)，所述电介质填充间隙诸如第一间隙18-1、第二间隙18-2和第三间隙18-3。间隙18-1、18-2和18-3中的每一个可沿设备10的相应侧面在外围结构16内形成。例如，间隙18-1可形成在设备10的第一侧，并且可将外围导电外壳结构16的第一区段16-1与外围导电外壳结构16的第二区段16-2分开。间隙18-3可形成在设备10的第二侧，并且可将第二区段16-2与外围导电外壳结构16的第三区段16-3分开。间隙18-2可形成在设备10的第三侧，并且可将第三区段16-3与外围导电外壳结构16的第四区段分开。
天线40-4的谐振元件可包括由区段16-3形成的倒f形天线谐振元件臂(例如，图5的谐振元件臂66)。天线40-3的谐振元件可包括由区段16-2形成的倒f形天线谐振元件臂。空气和/或其他电介质可填充臂区段16-2和16-3和接地结构78之间的隙缝76。
接地结构78可包括一个或多个平坦的金属层，诸如用于形成设备10的后外壳壁的金属层、形成设备10的内部支撑结构的金属层、印刷电路板上的导电迹线和/或设备10中的任何其他期望的导电层。接地结构78可从外围导电外壳结构16的区段16-1延伸至区段16-4。接地结构78可使用导电粘合剂、焊料、焊缝、导电螺钉、导电引脚和/或任何其他期望的导电互连结构耦接到区段16-1和16-4。如果需要，接地结构78和区段16-1和16-4可由单个整体导电结构(例如，设备10的导电外壳)的不同部分形成。
接地结构78不必限制于单个平面，并且如果需要，可包括位于不同平面或非平面结构中的多个层。接地结构78可包括设备10内的其他电子部件的导电(例如，接地)部分。例如，接地结构78可包括显示器14(图1)的导电部分。显示器14的导电部分可包括用于显示器14的金属框架、用于显示器14的金属背板、用于显示器14的屏蔽层或屏蔽罩、显示器14中的像素电路、用于显示器14的触摸传感器电路(例如，触摸传感器电极)，以及/或者显示器14中或用于将显示器14安装到设备10的外壳的任何其他期望的导电结构。
接地结构78和区段16-1和16-4可形成天线40-3和40-4的天线接地部74(图5和图6)的部分。如果需要，隙缝76可被配置为形成有助于天线40-3和/或40-4的总体性能的隙缝天线谐振元件结构。隙缝76可从间隙18-1延伸至间隙18-2(例如，隙缝76的端部(有时可被称为开口端)可由间隙18-1和18-2形成)。隙缝76可具有细长形状，所述细长形状具有任何合适的长度(例如，约4cm至20cm、大于2cm、大于4cm、大于8cm、大于12cm、小于25cm、小于10cm等)和任何合适的宽度(例如，大约2mm、小于2mm、小于3mm、小于4mm、1mm至3mm等)。间隙18-3可沿着隙缝76的最长部分的纵向轴线(例如，隙缝76的平行于图7的x轴线延伸的部分)与隙缝76的一部分连续并且垂直于该部分延伸。如果需要，隙缝76可包括平行于纵向轴线82(例如，图7的y轴线)并且超出间隙18-1和18-2延伸的垂直部分。
如图7所示，接地结构78的一部分80可朝向区段16-3突出到隙缝76中。接地结构78的部分80(在本文中有时称为突起80、接地突起80、延伸部80或接地延伸部80)可被定位成比接地结构78的其他部分更靠近区段16-3(例如，接地延伸部80可平行于纵向轴线82朝向区段16-3延伸)。接地延伸部80可为(例如)图1的显示器14的支撑部件(例如，允许显示器14的有效区域aa横跨设备10的基本上所有正面延伸的部件)。如果需要，接地延伸部80可与调谐天线40-4的频率响应的区段16-3形成分布式电容。
隙缝76可以用电介质诸如空气、塑料、陶瓷或玻璃填充。例如，可将塑料插入隙缝76的部分中，并且该塑料可与设备10的外壳的外部齐平。如果需要，隙缝76中的电介质材料可在外壳12外部处与间隙18-1、18-2和18-3中的电介质材料齐平。图7的示例(其中隙缝76具有u形)仅为例示性的。如果需要，隙缝76可具有任何其他期望的形状(例如，矩形形状，具有弯曲和/或直边的曲折形状等)。
通常，可能有利的是，使用天线40-4支持多个频带(例如，与设备10中的其他天线一起使用mimo方案以最大化图2的无线通信电路34的数据速率)。例如，天线40-4可支持蜂窝低频带、蜂窝中低频带、蜂窝高频带和/或蜂窝超高频带中的通信。为了以令人满意的天线效率支持在多个频带的操作，天线40-4可设置有多个正天线馈电端子，诸如图3、图5和图6的正天线馈电端子46。例如，正天线馈电端子可位于沿着区段16-3的不同点处。
在一些情况下，每个正天线馈电端子耦接到不同的相应射频传输线(例如，多个射频传输线，诸如图3的传输线50可用于为天线40-4馈电)。在这些情况下，开关电路用于根据需要选择性地将传输线耦接到收发器电路26(图4)。然而，实际上，对于每个正天线馈电端子和对应的开关电路使用不同的传输线为天线40-4馈电会给射频信号带来不希望的损耗和衰减。这些损耗会限制天线40-4在一个或多个感兴趣频带上的天线效率。此外，如果不加注意，接地延伸部80或其他导电显示器结构(例如，最大化图1的显示器14的有效区域aa的导电结构)的存在可将天线40-4的天线效率限制在相对低的频率诸如蜂窝低频带中的频率。因此，希望能够在感兴趣的每个频带上为天线40-4提供令人满意的天线效率。
图8为包含天线40-4的设备10的例示性部分的顶部内视图。图8的天线40-4可例如支持在感兴趣的多个频带上具有令人满意的天线效率的无线通信。
如图8所示，天线40-4可在设备10的拐角处形成，并且可包括由外围导电结构16的区段16-3形成的天线谐振元件臂66。可使用传输线50-4对天线40-4馈电。传输线50-4可包括接地导体54和信号导体52。在一个合适的示例中，传输线50-4是同轴电缆，其具有形成接地导体54的导电外部编织物，并且具有被导电外部编织物环绕的信号导体52。这仅是例示性的，并且一般来讲，可使用具有信号导体52和接地导体54的任何所需传输线结构。
传输线50-4可耦接到天线40-4的天线馈电部(例如，图3、图5和图6的天线44)。天线馈电部可包括在隙缝76的边缘处耦接到接地结构78的接地天线馈电端子48。接地天线馈电端子48可耦接到传输线50-4的接地导体54。天线馈电部可包括耦接到外围导电外壳结构16的多个正天线馈电端子46，该外围导电外壳结构有助于支持在多个频带上的通信。
在图8的示例中，天线40-4包括第一正天线馈电端子46a、第二正天线馈电端子46b和第三正天线馈电端子46c。正天线馈电端子46a和46b可耦接到外围导电外壳结构16的区段16-3(例如，天线谐振元件臂66)。正天线馈电端子46c可耦接到外围导电外壳结构16的区段16-4。
接地结构78可在设备10内具有任何期望的形状。例如，接地结构78的下边缘(例如，限定隙缝76的上边缘的接地结构78的边缘)可与外围导电外壳结构16中的间隙18-2对准(例如，间隙18-2的上边缘112或下边缘110可与限定隙缝76的与间隙18-2相邻的部分的接地结构78的边缘对准)。如果需要，如图8的示例所示，接地结构78可包括隙缝，诸如在间隙18-2的上部边缘112上方(例如，沿图7的y轴线的方向)延伸的与间隙18-2相邻的垂直隙缝120。垂直隙缝120可例如具有由接地结构78限定的两个或更多个边缘和由外围导电外壳结构16的区段16-4限定的一个边缘。垂直隙缝120可具有由隙缝76在间隙18-2处的开口端限定的开口端和由接地结构78限定的相对闭合端118。因此，垂直隙缝120在本文中有时可被称为隙缝76的连续部分、隙缝76的垂直部分或隙缝76的垂直延伸部分。
垂直隙缝120可具有宽度116，其将接地结构78与外围导电结构16的区段16-4隔开(例如，沿图8的x轴线的方向)。由于将区段16-4短接到接地结构78(并因此形成用于天线40-4的天线接地部的一部分)，垂直隙缝120可有效地形成具有由天线40-4的天线接地部限定的三个侧面的开口隙缝。
垂直隙缝120可具有任何所需的宽度116(例如，约2mm、小于4mm、小于3mm、小于2mm、小于1mm、大于0.5mm、大于1.5mm、大于2.5mm、1mm至3mm等)。垂直隙缝120可具有细长长度114(例如，垂直于宽度116)。长度114可为例如，10mm至15mm、大于5mm、大于10mm、大于15mm、大于30mm、小于30mm、小于20mm、小于15mm、小于10mm、介于5mm和20mm之间，等等。
如果需要，垂直隙缝120的部分可在一个或多个频带中向天线40-4提供隙缝天线谐振。例如，可选择垂直隙缝120的长度114和宽度116(例如，虚线路径122所示的垂直隙缝120的周长)，使得天线40-4在期望的操作频率下谐振。如果需要，可选择隙缝76和隙缝120的总长度，使得天线40-4在期望的操作频率下谐振。
天线40-4可包括可调节部件102(例如，图3的可调谐部件42)，诸如第一可调节部件102a、第二可调节部件102b、第三可调节部件102c、第四可调节部件102d和跨隙缝76耦接的第五可调节部件102e。天线40-4的返回路径(诸如图5的返回路径68)可由可调节部件102a、102b和/或102d形成。
可调节部件102可包括耦接到固定部件的开关，诸如用于提供可调节量的电感的电感器、短路路径和/或外围导电外壳结构16和接地结构78之间的开路。如果需要，可调节部件102还可或另选地包括未耦接到开关的固定部件或耦接到开关的部件和未耦接到开关的部件的组合。这些示例仅仅是例示性的，并且一般来讲，部件102可包括其他部件，诸如可调节返回路径开关、耦接到电容器的开关，或任何其他所需的部件。
在图8的示例中，可调节部件102a可以沿着隙缝76在第一位置桥接隙缝76(例如，部件102a可耦接在地面结构78上的端子132和区段16-3上的端子134之间)。可调节部件102c可插置在信号导体52上。
可调节部件102d可桥接隙缝76，并且可以是具有第一端子104、第二端子108和第三端子124的三端子部件。可调节部件102d的第一端子104可插置在可调节部件102c和正天线馈电端子46b之间的信号导体52上。第二端子108可在插置在正天线馈电端子46b和间隙18-2之间的位置处耦接到区段16-3。第三端子124可耦接到接地结构78。第三端子124可插置在接地天线馈电端子48与接地结构78上的间隙18-2之间。如果需要，第三端子124可沿垂直隙缝120的边缘定位。
信号导体52可通过路径106耦接到正天线馈电端子46c。路径106可耦接到正天线馈电端子46b或可调节部件102d的端子104与正天线馈电端子46b之间的任何其他期望的位置。可调节部件102e可插置在正天线馈电端子46b和正天线馈电端子46c之间的路径106上。
可调节部件102b可桥接接地结构78上的端子126和正天线馈电端子46a之间的隙缝76。正天线馈电端子46a可插置在端子134和正天线馈电端子46b之间的区段16-3上。端子134可插置在间隙18-3和正天线馈电端子46a之间的区段16-3上。端子126可插置在端子132和接地天线馈电端子48之间的接地结构78上。路径128可将可调节部件102b耦接到正天线馈电端子46a。路径128上的节点诸如节点130可通过导电结构诸如导电迹线90耦接到信号导体52上的节点100。节点100可插置在可调节部件102c和收发器电路26之间的信号导体52上(图4)。
可选择谐振元件臂66的长度(以及垂直隙缝120的周长)，使得天线40-4在期望的操作频率下辐射，诸如蜂窝低频带中的频率(例如，介于约600mhz和960mhz之间的频带)、蜂窝低中频带(例如，介于约1410mhz和1510mhz之间的频带)、蜂窝中频带(例如，介于约1710mhz和2170mhz之间的频带)和/或蜂窝超高频带(例如，介于约3400mhz和3600mhz之间的频带)。
正天线馈电端子46a和/或46b可用于输送蜂窝低频带中的射频信号以及频率高于蜂窝低频带的信号。例如，从正天线馈电端子46b延伸到间隙18-2的谐振元件臂66的长度可被选择为覆盖蜂窝低中频带和/或蜂窝中频带中的频率。该长度可大约等于对应于蜂窝中频带中的频率的波长的四分之一(例如，其中波长是由隙缝76中的电介质材料引起的电介质负载的有效波长)。天线40-4在蜂窝低中频带和蜂窝中频带中的响应可由该长度的基本模式支持。天线40-4在蜂窝超高频带中的响应可由该长度的谐波模式支持。
外围导电外壳结构16的区段16-4可有助于天线40-4在蜂窝高频带中的频率响应。例如，间隙18-2的下边缘110(例如，间隙18-2处的谐振元件臂66的末端)可经由近场电磁耦合(例如，跨越间隙18-2)间接地对区段16-4进行馈电。谐振元件臂16-3上的天线电流可经由近场电磁耦合在区段16-4上诱导对应的天线电流。
可选择长度114以支持蜂窝高频带中天线40-4的频率响应(例如，长度114可约为与蜂窝高频带内的频率相对应的有效波长的四分之一)。当区段16-4以这种方式间接馈电时，区段16-4可形成用于天线40-4的寄生天线谐振元件(例如，不使用信号导体52直接馈电的辐射元件)。可调节部件102e可被配置为当区段16-4经由近场电磁耦合间接馈电时，在信号导体52(正天线馈电端子46b)与正天线馈电端子46c之间形成开路。
实际上，间接馈电区段16-4可允许天线40-4覆盖一些但不是全部的蜂窝高频带，同时具有令人满意的天线效率。如果需要，可通过直接馈电垂直缝隙120来优化天线40-4在蜂窝高频带中的频率响应。为了直接馈电垂直缝隙120，通过信号导体52输送的天线电流可直接馈电到垂直缝隙120(例如，通过正向天线馈电端子46c和路径106)，并且可绕垂直缝隙120的周长流动(如虚线路径122所示)。可调节部件102e可被配置为当直接馈电垂直缝隙120时在信号导体52(正天线馈电端子46b)和正天线馈电端子46c之间形成短路路径或另一个非开路阻抗。这样，路径106可形成信号导体52的分支，并且天线40-4可使用正天线馈送端子46b和46c(例如，在间隙18-2的相对侧上)两者同时馈电。
沿路径122流动的天线电流可为蜂窝高频带内的天线40-4提供隙缝天线谐振。可选择垂直隙缝120的周长(即，长度114、宽度116，进而路径122的长度)，使得垂直隙缝120在蜂窝高频带内的所需频率处为天线40-4提供频率响应。例如，垂直隙缝120的周长(例如，路径122的长度)可为对应于蜂窝高频带内的频率的有效波长的大约一半。
以这种方式直接馈电垂直隙缝120相对于其中区段16-4仅由谐振元件臂66的末端间接馈电的情况，可优化天线40-4在蜂窝高频带中的频率响应(例如，因为垂直隙缝120提供比区段16-4更大的天线面积/孔径以覆盖蜂窝高频带)。例如，直接馈电垂直隙缝120可将天线40-4的总频率响应拉到蜂窝高频带内的较高频率，并可比仅间接馈电区段16-4时提高天线40-4在蜂窝高频带内的总天线效率。
调谐部件102e的状态可被切换以调节天线40-4在蜂窝高频带内的频率响应(例如，通过在直接馈电垂直隙缝120和间接馈电区段16-4之间切换天线40-4)。然而，如果不小心，则以这种方式直接馈电垂直隙缝120可使天线40-4在诸如蜂窝低中频带中的其他频率下的频率响应变差。
可调节部件102d可被调节以调谐天线40-4在蜂窝低中带和/或蜂窝中频带内的频率响应(例如，当正天线馈送端子46b和46c是活动时)。作为一个示例，可调节部件102d可具有第一调谐状态、第二调谐状态和第三调谐状态。在第一调谐状态下，可调节部件102d可形成区段16-3上的端子108和接地结构78上的端子124之间的返回路径(例如，图5的返回路径68)。在第一调谐状态下，可在端子104和端子124之间以及端子104和端子108之间形成开路。在第二调谐状态下，可在端子104和端子124之间插入电容。在第三调谐状态下，可在端子104和端子124之间插入电感。在第二调谐状态和第三调谐状态下，可在端子108和端子104之间以及端子108和端子124之间形成开路。可调节部件102d可被置于所选的第一调谐状态、第二调谐状态和第三调谐状态之一中，以调谐天线40-4在蜂窝低中频带和/或蜂窝中频带内的频率响应(例如，当垂直隙缝120被直接馈电时，补偿这些频率下天线效率的潜在恶化)。
当正天线馈电端子46a和/或46b是活动时，谐振元件臂66在正天线馈电端子46a和间隙18-2之间的长度，和/或在正天线馈电端子46b和间隙18-3之间的长度可处理相对低的频率，诸如蜂窝低频带中的频率。例如，该长度可被选择为大约等于对应于蜂窝低频带中的频率的有效波长的四分之一。可调节部件102a和/或102b可被调节以调谐天线40-4在蜂窝低频带中的频率响应。例如，可调节部件102a和102b可包括一个或更多个电感器、电容器和/或电阻器，其选择性地转入或退出使用以调谐天线40-4在蜂窝低频带中的频率响应。
使用正天线馈电端子46b的馈电天线40-4可限制可用于覆盖蜂窝低频带的谐振元件臂66的长度。此外，在相对低频率诸如蜂窝低频带中的频率下的操作可能特别容易受到接地结构78和外部对象诸如用户的手或身体的负载。在从正天线馈电端子46b延伸到间隙18-3的谐振元件臂66的长度用于支持蜂窝低频带中的通信的情况下，接地延伸部80和与显示器14(图1)相关联的其他结构可能不希望在蜂窝低频带中加载谐振元件臂66。这可限制蜂窝低频带中的频率处的天线效率。可通过使用与接地延伸部80和间隙18-3相距更远的谐振元件臂66的部分来减轻此类不期望的负载，以覆盖蜂窝低频带。
为了优化蜂窝低频带内的性能，可使用正天线馈电端子46a，而正天线馈电端子46b和46c是不活动的(禁用的)。可调节部件102c可具有在节点100和可调节部件102d的端子104之间形成开路的第一状态，并且可具有节点100短接到端子104的第二状态。可调节部件102c可置于第一状态以激活(启用)正天线馈电端子46a，同时停用(禁用)正天线馈电端子46b和46c。
从端子134延伸到间隙18-2的谐振元件臂66的长度可被选择为覆盖蜂窝低频带中的频率。例如，该长度可被选择为大约等于对应于蜂窝低频带中的频率的有效波长的四分之一。在停用正天线馈电端子46b和46c的同时激活正天线馈电端子46a可用于将蜂窝式低频带中的电磁热点从间隙18-3和接地延伸部80移向间隙18-2。这可用于通过接地延伸部80和图1的显示器14的其他导电部分以及外部对象(诸如用户身体)来最小化蜂窝低频带中的负载，从而最大化蜂窝低频带中的天线效率。当正天线馈电端子46a是活动的并且正天线馈电端子46b和46c是不活动的时，可对可调节部件102a和/或102b进行调节以调谐天线40-4在蜂窝低频带中的频率响应。
在一些情况下，正天线馈电端子46a使用除传输线50-4之外的专用传输线馈电。开关电路用于选择性地将每条传输线耦接到收发器电路26(图4)。然而，使用单独的传输线和对应的开关电路可不期望地衰减由正天线馈电端子46a输送的射频信号。可通过使用相同的射频传输线50-4将信号输送至正天线馈电端子46a、46b和46c中的每一个来消除这种衰减。同时，正天线馈电端子46a位于与传输线50-4相对较远的位置。如果不小心，则从信号导体52到正天线馈电端子46a的相对长的导电路径长度可在信号导体52和正天线馈电端子46a之间产生过大的电感。当正天线馈电端子46a是活动的时，该电感可不期望地限制蜂窝低频带中的天线40-4的天线效率。
导电迹线90可被配置为最小化与位于信号导体52和正天线馈电端子46a之间的相对长的导电路径长度相关联的电感。导电迹线90可具有在信号导体52上耦接到节点100的第一端部98和在路径128上耦接到节点130的相对的第二端部96。节点130可插置在可调节部件102b和正天线馈电端子46a之间的路径128上。导电迹线90可具有从端部96延伸到端部98的长度(例如，最长矩形尺寸或纵向轴线)。导电迹线90可具有宽度94(例如，最短的矩形尺寸或垂直于纵向轴线的尺寸)。
为了使正天线馈电端子46a和信号导体52之间的电感最小化，导电迹线90可具有相对大的宽度94。通常，较大(较宽)的宽度94可比较短(较窄)的宽度94更能降低信号导体52和正天线馈电端子46a之间的电感。与此同时，宽度94可受到接地结构78和区段16-3之间可用的空间量限制(例如，隙缝76的宽度)。作为示例，宽度94可在2.0mm和2.3mm之间、2.5mm和2.9mm之间、大约2.7mm、1mm和4mm之间，或者平衡电感的降低与隙缝76内可用空间量的任何其他期望宽度。导电迹线90的长度(例如，如垂直于宽度94或从端部96到端部98所测量的)可以是大约20mm、15mm和25mm之间、10mm和20mm之间或任何其他期望长度。作为示例，导电迹线90的长度与宽度94的比率可在3与10之间、2与10之间、5与15之间、6与10之间、5与9之间或任何其他期望比率。
导电迹线90可位于距区段16-3的距离88处并且位于距接地结构78的距离92处(例如，导电迹线90可通过隙缝76的部分84与接地结构78分离并且可通过隙缝76的部分86与区段16-3分离)。距离88(例如，隙缝76的部分86的宽度)可短于距离92(例如，隙缝76的部分84的宽度)。可选择距离88以允许导电迹线90与区段16-3形成分布式电容，使得当正天线馈电端子46b是活动的时(例如，当节点100短接到可调节部件102d的端子104时)，导电迹线90与区段16-3电气形成单个整体导体。当正天线馈电端子46b是不活动的时(例如，当可调节部件102c在节点100和可调节部件102d的端子104之间形成开路时)，导电迹线90电气形成在节点100和节点130之间串联耦接的电感器，其电感低于使用导线或电线将节点100连接到节点130的情况。作为示例，距离92可为大约1.0mm、在0.8mm和1.2mm之间、在0.6mm和1.4mm之间，或任何其他期望的距离。距离88可为大约0.5mm、在0.3mm和0.7mm之间、在0.2mm和0.8mm之间、在0.6mm和0.1mm之间，或小于距离92的任何其他所需距离。
导电迹线90可在用于填充隙缝76的电介质材料(例如，形成设备10外部的一部分的电介质材料)上形成，或者可形成在安装在隙缝76内的电介质基板(例如，塑料块、柔性印刷电路、刚性印刷电路板、其他设备部件的电介质部分等)上。可使用其他导电结构(诸如冲压金属板、金属箔、设备10外壳的整体部分)和/或任何其他所需导电结构形成导电迹线90。图8的示例仅为例示性的。如果需要，导电迹线90可具有其他形状(例如，沿循直的或曲折的路径并且具有弯曲和/或直边缘的形状)。更少或附加的可调节部件102可耦接在天线40-4上的任何所需位置之间。
当以这种方式配置时，导电迹线90可形成相对较低的电感馈电线组合器，允许正天线馈电端子46a和46b共享相同的信号导体52而不牺牲天线效率，即使这些端子位于相对较远的位置。导电迹线90有时可在本文中称为馈电组合器迹线90、低电感迹线90、低电感馈电组合器迹线90、低电感馈电线组合器迹线90、脂肪迹线90、厚迹线90、宽迹线90、低电感路径90、低电感馈电组合器结构90或馈电线电感限制结构90。
可调节部件102a-102e可与隙缝76重叠。如果需要，可调节部件102a-102e可形成在一个或多个印刷电路上，诸如耦接在外围导电外壳结构16和接地结构78之间的柔性印刷电路板上。接地结构78可包括显示器14(图1)的导电部分、用于设备10的导电外壳层和/或其他导电层。如果需要，可使用导电结构诸如垂直导电互连结构(例如，支架、夹子、弹簧、销、螺钉、焊料、焊缝、导电粘合剂、电线、金属条等)将显示器14(图1)的导电部分短接到导电外壳层和/或接地结构78的其他部分(例如，在端子132、126、48和/或124的位置)。使用垂直导电互连结构将接地结构78中的不同部件进行电连接可确保位于最靠近谐振元件臂66的导电结构保持在接地电位，并形成天线40-4的天线接地部的一部分。例如，这可用于优化天线40-4的天线效率。导电互连结构诸如支架、夹子、弹簧、销、螺钉、焊料、焊缝、导电粘合剂等可用于将端子134、46a、46b、108和/或46c耦接到外围导电外壳结构16。虽然图8的示例示出了用于在设备10中实现天线40-4的天线结构，但这些结构可用于实现设备10(图4)的天线40-1、40-2、40-3或40-4中的任一者并且/或者可用于实现设备10中的任何所需天线40。
如果需要，控制电路28(图3)可控制可调节部件102以将天线40-4置于第一操作模式或第二操作模式(状态)中的一种。在第一操作模式中，控制电路28控制可调节部件102c以将节点100耦接到可调节部件102d的端子104，使得正天线馈电端子46b是活动的。导电迹线90和区段16-3可电气地形成单个整体导体。这可有效地使正天线馈电端子46a是不活动的(例如，天线电流将不会从正天线馈电端子46a流入区段16-3)。
在第一操作模式中，正天线馈电端子46b和间隙18-2之间的谐振元件臂66的长度可表现出支持蜂窝中频带和蜂窝低中频带中的通信的基本模式。该长度可表现出支持蜂窝超高频带中的通信的谐波模式。正天线馈电端子46b和间隙18-3之间的谐振元件臂66的长度可支持蜂窝低频带中的通信。
在第一操作模式下，控制电路28可控制可调节部件102e以形成开路，使得谐振元件臂66间接地馈电区段16-4以覆盖蜂窝高频带。这可有效地停用正天线馈电端子46c。如果需要，控制电路28可控制可调节部件102e以将信号导体52耦接到正天线馈电端子46c。这可有效地激活正天线馈电端子46c，使得垂直隙缝120被直接馈电以覆盖蜂窝高频带(例如，在比可调节部件102e形成开路时更高的频率下)。控制电路28可控制可调节部件102e以调节信号导体52和正天线馈电端子46c之间的电感，以在需要时进一步微调天线40-4的频率响应。
在第二操作模式下，控制电路28控制可调节部件102c以在节点100和可调节部件102d的端子104之间形成开路。这有效地激活正天线馈电端子46a(例如，天线电流通过导电迹线90和正天线馈电端子46a流入区段16-3)，并停用正天线馈电端子46b和46c(例如，天线电流不通过正天线馈电端子46b流入区段16-3或通过正天线馈电端子46c流入区段16-4)。
控制电路28(图3)可基于设备10的需要和/或操作环境将天线40-4置于第一操作模式或第二操作模式中。例如，当天线40-4被分配到蜂窝低频带中的频率时，或者当蜂窝低频带中的通信以其他方式(例如，通过在设备10上运行的软件或通过外部装置诸如蜂窝基站)优先于其他频带中的通信时，控制电路28可将天线40-4置于第二操作模式(在本文中有时称为低频带操作模式)。类似地，当天线40-4被分配到蜂窝低频带之外的频率时，控制电路28可将天线40-4置于第一操作模式(有时在本文中称为多频带操作模式或高频带操作模式)。控制电路28可以调节可调节部件102a和/或102b的状态，以在第一操作模式或第二操作模式的任一个中调谐蜂窝低频带中的频率响应。控制电路28可以调节可调节部件102d和/或102e的状态，以在第一操作模式中调谐蜂窝低中频带、蜂窝中频带、蜂窝高频带和/或蜂窝超高频带中的频率响应。
图9a至图9d为可用于形成图8的任何可调节部件102的例示性电路的电路图。
如图9a所示，可调节部件136可包括串联耦接在端子138和140之间的开关sw1。开关sw1可以是例如单刀单掷(spst)开关。当开关sw1被置于打开(断开)状态时，在端子138和140之间形成开路。当开关sw1被置于闭合(接通)状态时，在端子138和140之间形成短路路径。如果需要，一个或多个电阻器、电容器和/或电感器可串联耦接在端子138和140之间。
在一种合适的布置中，可调节部件136可用于形成图8的可调节部件102c(例如，端子138可耦接到图8的节点100，而端子140耦接到图8的端子104)。如果需要，可调节部件136也可用于形成图8的可调节部件102e(例如，端子140可耦接到图8的正天线馈电端子46b，而端子138耦接到图8的正天线馈电端子46c)。
如图9b所示，可调节部件142包括多个电感器，用于向天线40-4提供可调量的电感(例如，部件142有时被称为可调节电感器或可调节电感器电路)。控制电路28(图3)可调节图9b的电路142，通过控制开关电路诸如开关sw2和sw3的状态，在端子144和端子146之间产生不同量的电感。开关sw2和sw3可实现为两个spst开关、一个单刀双掷(sp2t)开关，或使用任何其他期望的电路。
例如，控制信号可用于将电感器l1切换到在端子144和146之间使用，而将电感器l2切换到不使用，可用于将电感器l2切换到在端子144和146之间使用，而将电感器l1切换到不使用，可用于将电感器l1和l2切换到在端子144和146之间并联使用，或可用于将两个电感器l1和l2都切换到不使用。因此，图9b的切换电路布置能够产生一个或多个不同的电感值、两个或更多个不同的电感值、三个或更多个不同的电感值，或者如果需要，产生四个不同的电感值(例如，l1、l2、并联l1和l2，或者当l1和l2同时断开不使用时，电感为无限大)。
在一种合适的布置中，可调节部件142可用于形成图8的可调节部件102b(例如，端子146可耦接到图8的节点130，而端子144耦接到图8的端子126)。在这种情况下，可调节部件142的电感可被切换以调谐天线40-4的蜂窝低频带响应。如果需要，可调节部件142可用于形成图8的可调节部件102e(例如，端子144可耦接到图8的正天线馈电端子46b，而端子146耦接到图8的正天线馈电端子46c)。在这种情况下，可调节部件142的电感可被切换以调谐天线40-4的蜂窝高频带响应。
如图9c所示，可调节部件148可包括与开关sw4串联耦接的电感器l3、与开关sw5串联耦接的电感器l4、与开关sw6串联耦接的电感器l5、与开关sw7串联耦接的电感器l6以及在端子150和端子152之间并联耦接的电感器l7。电感器l3-l7可用于为天线40-4提供可调量的电感。控制电路28可通过控制部件148中的开关的状态调节部件148，以在端子150和端子152之间产生不同量的电感。每个开关可以是例如单刀单掷(spst)开关，这些开关可使用单刀四掷(sp4t)开关实现，或者可使用任何其他所需的开关电路。
在一种合适的布置中，可调节部件148可用于形成图8的可调节部件102a(例如，端子150可耦接到图8的端子132，而端子152耦接到图8的端子134)。在这种情况下，可调节部件148的电感可被切换以调谐天线40-4的蜂窝低频带响应。
如图9d所示，可调节部件154可为具有端子158、156和160的三端子部件。可调节部件154可包括与开关sw9串联耦接的电感器l8和与在端子158和156之间并联的开关sw8串联耦接的电容器c。可调节部件154可包括串联耦接在端子160和156之间的电感器l9。控制电路28可在任何给定时间将部件154调节为关闭开关sw8、sw9和sw10中的零、一个或多于一个，以调节端子158、156和160之间的阻抗。
在一种合适的布置中，可调节部件154可用于形成图8的可调节部件102d(例如，端子158可耦接到图8的端子104，端子160可耦接到图8的端子108，并且端子156可耦接到图8的端子124)。在这种情况下，控制电路28可调节部件154，以调谐天线40-4在蜂窝低中频带、蜂窝中频带、蜂窝高频带和/或蜂窝超高频带中的频率响应(例如，当天线40-4处于第一操作模式时，在第一操作模式中正天线馈电端子46b是活动的)。
图9a至图9d的示例仅为例示性的。通常，可调节部件136、142、148和154可各自包括以任何期望的方式(例如，串联、并联、分流配置等)布置的任何期望数量的电感、电容、电阻和开关元件。这些部件可用于形成图8的可调节部件102a、102b、102c、102d或102e中的任一个。
图10是涉及操作设备10以确保图8的天线40-4在所有期望的感兴趣频带中都具有令人满意的性能的例示性步骤的流程图。
在图10的步骤162处，控制电路28可监测用于执行无线通信的设备10和/或频率的操作环境。可使用基于在控制电路28上运行的软件(例如，控制设备10的无线通信的软件)和/或基于从外部装置如无线基站接收到的分配来确定要使用的频率。
通常，控制电路28可以使用任何合适类型的传感器测量、无线信号测量、操作信息或天线测量来确定如何使用设备10(例如，以确定设备10的操作环境)。例如，控制电路28可使用传感器诸如温度传感器、电容式接近传感器、基于光的接近传感器、电阻传感器、力传感器、触摸传感器、感测连接器端口中的连接器的存在或者检测通过连接器端口的数据传输的存在或不存在的连接器传感器、检测有线或无线头戴式耳机是否与设备10一起使用的传感器、识别与设备10一起使用的头戴式耳机或附件设备的类型的传感器(例如，识别附件标识符的传感器，该附件标识符识别正与设备10一起使用的附件)，或者用于确定设备10如何使用的其他传感器。控制电路28还可以使用来自取向传感器诸如设备10中的加速度计的信息来帮助确定设备10是否被保持在右手使用或左手使用的特征位置(或正在自由空间中操作)。控制电路28还可以使用关于设备10的使用场景的信息来确定如何使用设备10(例如，识别是否正在通过图1的耳机扬声器8传输音频数据的信息，识别是否正在进行电话呼叫的信息，识别设备10上的麦克风是否正在接收语音信号的信息等)。
如果需要，阻抗传感器或其他传感器可用于监测天线40-4或天线40-4的一部分的阻抗。不同的天线加载场景可不同地加载天线40-4，因此阻抗测量可帮助确定设备10是被用户的左手还是右手握持，还是在自由空间中操作。控制电路28可监测天线加载条件的另一种方式涉及利用天线40-4对接收到的射频信号进行接收信号强度测量。在该示例中，天线40-4的可调节电路可在不同设置之间切换，并且可通过选择使接收信号强度最大化的设置来识别天线40-4的最佳设置。通常，控制电路28可以处理这些测量或其他测量中的一者或多者的任何期望组合，以识别设备10如何被使用(即，识别设备10的操作环境)。
在步骤164，控制电路28可以基于设备10的当前操作环境和/或用于通信的频率(例如，基于处理步骤162期间收集的数据或信息)来调节天线40-4的配置(例如，天线40-4的天线设置)。控制电路28可使用图8的可调节部件102c将天线40-4置于第一操作模式和第二操作模式之一，并且可基于在图10的处理步骤162期间收集的信息来调节部件102a、102b、102d和/或102e，以进一步调节天线40-4的频率响应。
在步骤166，天线40-4可用于使用在步骤164选择的天线设置来发射和接收无线数据。该过程可连续执行，如路径168所示。这样，可基于设备10的操作环境和需要来实时动态地调节天线40-4。如果需要，可使用类似的步骤来调节设备10中的天线40-1、40-2、40-3和/或其他天线40。
图11为曲线图，其中天线性能(天线效率)被绘制为图8的天线40-4的操作频率的函数。如图11所示，曲线170描绘了当天线40-4处于第一操作模式并且当可调节部件102e形成开路时(例如，当正天线馈电端子46b是活动的并且正天线馈电端子46a和46c是非活动的)，天线40-4的示例性天线效率。
当被置于这种配置中时，谐振元件臂66在正天线馈电端子46a和间隙18-2(图8)之间的长度可支持第一频带诸如蜂窝低频带lb(例如，介于约600mhz和960mhz之间的频带)中的响应峰值。谐振元件臂66在正天线馈电端子46b和间隙18-2之间的长度可支持跨越第二频带诸如蜂窝低中频带lmb(例如，介于约1410mhz和1510mhz之间的频带)和第三频带诸如蜂窝中频带mb(例如，介于约1710mhz和2170mhz之间的频带)延伸的响应峰值。谐振元件臂66的端部(尖端)可间接地馈电外围导电外壳结构16的区段16-4，以支持第四频带诸如蜂窝高频带hb(例如，介于约2300mhz和2700mhz之间的频带)中的响应峰值。谐振元件臂66在正天线馈电端子46b和间隙18-2之间的部分的谐波模式可支持第五频带诸如蜂窝超高频带uhb(例如，介于约3400mhz和3600mhz之间的频带)中的响应峰值。控制电路28可调节部件102a和/或102b以调节蜂窝低频带lb中的频率响应，并且可调节部件102d以调节蜂窝中频带mb、蜂窝高频带hb和/或蜂窝超高频带uhb中的频率响应。
如图11的曲线170所示，蜂窝高频带hb中的响应峰值可能仅覆盖蜂窝高频带hb中相对较低的频率，而在蜂窝高频带hb中的较高频率处不提供令人满意的效率。为了以令人满意的效率覆盖整个蜂窝高频带hb，控制电路28可控制可调节部件102e以激活正天线馈电端子46c(例如，以直接馈电垂直隙缝120)。
曲线172描绘了当天线40-4处于第一操作模式时并且当正天线馈电端子46c为活动的时天线40-4的示例性天线效率。当被置于这种配置中时，垂直隙缝120通过图8的正天线馈电端子46c和路径106直接馈电。这可用于将蜂窝高频带hb中的天线40-4的覆盖范围拉到更高的频率，以及提高蜂窝高频带hb内的天线40-4的整体效率。
如图11的曲线172所示，直接馈电垂直隙缝120也可降低第二频带内(例如，蜂窝低中频带lmb内)的天线效率。如果需要，控制电路28可调节图8的部件102d，以向下拉动天线40-4的频率响应，从而也覆盖蜂窝低中频带lmb，而基本上不影响蜂窝高频带hb中的覆盖。控制电路28可调节部件102a和/或102b以调节蜂窝低频带lb中的频率响应，并且可调节部件102d以调节蜂窝低中频带lmb、蜂窝中频带mb、蜂窝高频带hb和/或蜂窝超高频带uhb中的频率响应。
图11的曲线174描绘了在正天线馈电端子46a使用专用传输线馈电的情况下，或者在节点100通过电线或其他宽度不足的细导线耦接到节点130(图8)的情况下，天线40-4的天线效率。在使用专用传输线馈电正天线馈电端子46a的情况下，来自专用传输线和相关附加开关电路的衰减限制了蜂窝低频带lb中的峰值天线效率。在节点100通过电线或其他宽度不足的细导线耦接到节点130的情况下，与从信号导体52到正天线馈电端子46a的相对较长的电路径长度相关联的电感限制了蜂窝低频带lb中的峰值天线效率。
图11的曲线176描绘了当天线40-4被置于第二操作模式时(例如，当正天线馈电端子46a是活动的并且正天线馈电端子46b和46c是非活动的)，天线40-4的示例性天线效率。当被置于这种配置中时，蜂窝低频带lb中的电磁热点移动远离接地延伸部80(图8)，而不会产生与专用传输线及其开关电路相关联的衰减，也不会在信号导体52和正天线馈电端子46a之间产生过大的电感。如箭头178所示，这可用于增加蜂窝低频带lb内天线40-4的峰值天线效率和/或带宽。
图11的示例仅为例示性的。一般来讲，天线40-4可覆盖任何期望频率下的任何期望频带(例如，天线40-4可表现出在任何期望频带上延伸的任何期望数量的效率峰值)。如果需要，曲线170、172、174和176可具有其他形状。
以这种方式，设备10可设置有显示器14(图1)，该显示器具有延伸跨过设备10的基本上所有正面的有效区域aa。尽管存在用于支持显示器14的如此大的有效区域aa的导电显示结构，天线40-4可在感兴趣的多个频带上具有令人满意的天线效率。天线40-4可在这些频带的一个或多个上使用载波聚合方案来操作，并使用mimo方案和设备10中的其他天线来最大化设备10的无线数据吞吐量。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：具有外围导电外壳结构的外壳，接地结构；具有谐振元件臂的天线，该谐振元件臂由外围导电外壳结构的区段形成，该区段通过隙缝与接地结构分开；射频传输线，该射频传输线具有耦接到接地结构的接地导体并且具有耦接到区段的信号导体；以及被配置为调谐天线的频率响应并且具有耦接到信号导体的第一端子、耦接到区段的第二端子和耦接到接地结构的第三端子的可调节部件。
根据另一个实施方案，电子设备包括外围导电外壳结构中的电介质填充间隙，该间隙将谐振元件臂与外围导电外壳结构的附加区段分开。
根据另一个实施方案，接地导体耦接到接地天线馈电端子处的接地结构，信号导体耦接到区段上的第一正天线馈电端子，并且电子设备包括耦接在第一正天线馈电端子和附加区段上的第二正天线馈电端子之间的导电路径。
根据另一个实施方案，电子设备包括插置在导电路径上的附加可调节部件，该附加可调节部件具有其中谐振元件臂被配置为经由近场电磁耦合间接将射频信号馈电到附加区段的第一状态，并且该附加可调节部件具有其中第二正天线馈电端子将天线电流从信号导体输送到附加区段的第二状态。
根据另一个实施方案，附加可调节部件被配置为通过耦接信号导体和第二正天线馈电端子之间的选定电感来调谐天线的频率响应。
根据另一个实施方案，电子设备包括耦接到射频传输线的射频收发器电路和插置在信号导体上的开关，该开关耦接在射频收发器电路和可调节部件的第一端子之间。
根据另一个实施方案，电子设备包括区段上的第三正天线馈电端子，以及位于隙缝之上并且耦接在信号导体上的节点和第三正天线馈电端子之间的导电迹线，该节点插置在射频收发器电路和开关之间。
根据另一个实施方案，开关具有其中第三正天线馈电端子是活动的而第一正天线馈电段子和第二正天线馈电端子是非活动的第一状态，并且具有其中第一正天线馈电端子是活动的而第三正天线馈电端子是非活动的第二状态。
根据另一个实施方案，谐振元件臂被配置为当开关处于第一状态时输送第一频带中的射频信号，并且被配置为当开关处于第二状态时输送第一频带、第二频带和第三频带中的射频信号，附加区段被配置为当开关处于第二状态时输送第四频带中的射频信号，第二频带高于第一频带，第四频带高于第二频带，并且第三频带高于第四频带。
根据另一个实施方案，导电迹线具有长度和宽度，长度介于宽度的两倍和十倍之间。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括具有外围导电外壳结构的外壳、接地结构(外围导电外壳结构的区段通过隙缝与接地结构分开)、包括接地结构的天线、由该区段形成的谐振元件臂、耦接到接地结构的接地天线馈电端子、耦接到该区段的第一正天线馈电段子和第二正天线馈电端子、外壳中的射频收发器电路、耦接到射频收发器电路的射频传输线(该射频传输线包括耦接到接地天线馈电端子的接地导体和耦接到第一正天线馈电端子的信号导体)、插置在信号导体上的开关，以及位于隙缝之上并且耦接在信号导体上的节点和第二正天线馈电端子之间的导电迹线，该节点插置在开关和射频收发器电路之间的信号导体上。
根据另一个实施方案，导电迹线与接地结构分开第一距离并且与区段分开小于第一距离的第二距离。
根据另一个实施方案，导电迹线具有耦接到节点的第一端部、耦接到第二正天线馈电端子的相对的第二端部、从第一端部延伸到第二端部的长度以及宽度，长度介于宽度的两倍和十倍之间。
根据另一个实施方案，电子设备包括耦接在导电迹线的第二端部与接地结构之间的可调节电感器。
根据另一个实施方案，电子设备包括外围导电外壳结构中的电介质填充间隙，该间隙将谐振元件臂与外围导电外壳结构的附加区段分开，该天线包括耦接到附加区段的第三正天线馈电端子和耦接在第二正天线馈电端子和第三正天线馈电端子之间的导电路径。
根据另一个实施方案，电子设备包括插置在导电路径上的可调节部件，隙缝的一部分在附加区段和接地结构之间延伸，该可调节部件具有其中谐振元件臂被配置为经由近场电磁耦合间接将射频信号馈电到附加区段的第一状态，以及其中第三正天线馈电端子输送从信号导体输送到附加区段的天线电流的第二状态。
根据另一个实施方案，开关具有打开状态和闭合状态，区段和第二正天线馈电端子被配置为在开关处于打开状态时输送第一频带中的射频信号，区段和第一正天线馈电端子被配置为在开关处于闭合状态时输送第一频带和高于第一频带的第二频带中的射频信号，并且附加区段和第三正天线馈电端子被配置为在开关处于闭合状态时输送高于第二频带的第三频带中的射频信号。
根据一个实施方案，提供了一种被配置为从具有信号导体的射频传输线接收射频信号的天线，该天线包括接地结构、通过隙缝与接地结构分开的谐振元件臂(该隙缝包括在接地结构和导电结构之间延伸的部分，导电结构通过电介质填充间隙与谐振元件臂分开)，以及被配置为输送从射频传输线接收的射频信号的天线馈电部，该天线馈电部具有耦接到接地结构的接地天线馈电端子、耦接到天线谐振元件臂的第一正天线馈电段子和第二正天线馈电端子以及耦接到导电结构的第三正天线馈电端子。
根据另一个实施方案，该天线包括位于隙缝之上并耦接在信号导体上的节点和第二正天线馈电端子之间的导电迹线，以及耦接在节点和第一正天线馈电端子之间的开关。
根据另一个实施方案，该天线包括耦接在第一正天线馈电端子和第三正天线馈电端子之间的导电路径，以及插置在导电路径上的可调节部件，开关具有打开状态和闭合状态，并且可调节部件具有第一状态和第二状态，谐振元件臂被配置为在开关处于打开状态时在第一频带中辐射，谐振元件臂被配置为在开关处于闭合状态时在第一频带和高于第一频带的第二频带中辐射，导电结构被配置为在开关处于闭合状态并且可调节部件处于第一状态时在高于第二频带的第三频带中辐射，并且隙缝的该部分被配置为在开关处于闭合状态并且可调节部件处于第二状态时在第三频带中辐射。
前述仅为例示性的，并且在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下，本领域的技术人员可作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。
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