天线结构的制作方法
【专利说明】天线结构
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求美国临时申请号为62/063，499、申请日为2014年10月14日的优先权，其内容被合并引用到该申请中。
技术领域
[0003]本发明实施例涉及天线结构，以及更具体地，涉及一种有利于更好地整合天线设计和产品设计的天线结构。
【背景技术】
[0004]现在的电子产品，如笔记本电脑、手提电脑、平板电脑、手机、智能手机、可穿戴的小工具(如，手表或眼镜)、数码相机、数码摄像机、导航仪或游戏机等，要求其无线功能兼容一个或多个无线标准，因此需要天线操作于兼容的射频(Rad1 Frequency，RF)频带时有兼容的性能和/或特性，以正确地接收和/或发射无线信号。例如，兼容LTE标准的通信功能的产品需要其天线可操作于两个RF频带，这两个RF频带分别覆盖700MHz和1800/1900MHzo然而，很难同时满足产品设计(工业和/或机械设计)和天线设计。
[0005]天线设计的目的在于确保天线性能和/或特性的规范，如频带位置、带宽、回波损耗、效率和/或阻抗等。另一方面，产品设计的目的在于增强用户体验。例如，诸如智能手表的可穿戴产品的流行和普遍设计趋势是采用金属外壳(壳)，同时也要求小巧的体积(比智能手机更小)，以便于用户穿戴舒适。然而天线的尺寸依赖于兼容的RF频带的波长，保持小巧的体积限制了壳内用于嵌入天线的剩余空间。另外，将天线设置在金属外壳内，严重地降低了天线性能。尽管在金属外壳上切槽可以使天线设计更容易，但是这不是诸如智能手表的小巧体积的产品的优选设计，因为切槽在小巧体积的产品上很显眼，看起来不舒服，因此变得丑陋影响了产品外观。
[0006]—些智能手表的设计是在表带上实现天线，而不是在手表面板所在的主机壳上实现天线，但是由于天线因此更靠近潜在导电的用户皮肤，导致天线性能降低。此外，在表带上设置天线不利于依赖于更换表带的用户定制和个性化。
【发明内容】
[0007]为了解决前述问题，本发明提供了一种天线，该天线可以由金属外壳的框架(外围)实现，保持外壳的完整的同时不需要切槽，以便于同时满足天线设计和产品设计。
[0008]本发明的一个目的是提供一种天线结构，天线结构包含:馈电端子，用于连接馈电信号；中间接地端子，用于在第二操作模式中，经由中间阻抗与底板导通，以及在第一操作模式中，经由中间阻抗停止与底板导通；尾部接地端子，用于连接底板；头部分部，为可导电的，沿着环从馈电端子延伸至中间接地端子；以及中间分部，为可导电的，沿着环从中间接地端子延伸至尾部接地端子。
[0009]本发明的一个目的是提供一种天线结构，天线结构包含:馈电端子，用于连接馈电信号；中间接地端子；尾部接地端子，用于连接底板；头部分部，为可导电的，沿着环从馈电端子延伸至中间接地端子，头部分部在第二操作模式中支持第三电磁谐振，第三电磁谐振具有分别在馈电端子和中间接地端子处的两个波腹；以及中间分部，为可导电的，沿着环从中间接地端子延伸至尾部接地端子，中间分部在第二操作模式中支持第二电磁谐振，第二电磁谐振具有分别在中间接地端子和尾部接地端子处的两个波腹；其中在第一操作模式中，头部分部和中间分部还联合支持第一电磁谐振，第一电磁谐振具有分别在馈电端子和尾部接地端子处的两个波腹，以及第一电磁谐振没有位于馈电端子和尾部接地端子之间的波腹。
[0010]在结合附图阅读下面的本发明实现方式的详细描述后，本发明的许多目的、特征和优点将变得显而易见。然而，这里使用的附图是为了说明的目的，而不应该视为限制。
【附图说明】
[0011]图1是根据本发明一个实现方式的天线结构的示意图；
[0012]图2是图1所示的天线结构的电气配置和操作的示意图；
[0013]图3a和图3b是图1所示的开关电路的实现方式的示意图；
[0014]图4是图1所示的天线结构的示例性能/特性的示意图；
[0015]图5a至图5c是图1所示的天线结构的操作和相关谐振的示意图；
[0016]图6是通过调整图2所示的阻抗的数值，调整图1所示的天线结构的性能/特性的不意图；
[0017]图7是通过调整图2所示的另一阻抗的数值，调整图1所示的天线结构的性能/特性的示意图；
[0018]图8是传统天线结构的示意图；
[0019]图9是图1所示的天线结构的示例细节的示意图；
[0020]图10是根据本发明一个实现方式的天线结构的示意图；
[0021]图11是图10所示的天线结构的电气配置和操作的示意图；
[0022]图12a至12c是图10所示的天线结构的操作的示意图；
[0023]图13是图10所示的天线结构的示例性能/特性的示意图；
[0024]图14是根据本发明一个实现方式的天线结构的示意图；
[0025]图15是图14所示的天线结构的电气配置和操作的示意图；
[0026]图16a至16c是图14所示的天线结构的操作的示意图；
[0027]图17是图14所示的天线结构的示例性能/特性的示意图；
[0028]图18是根据本发明一个实现方式的天线结构的示意图；
[0029]图19是图18所示的天线结构的电气配置和操作的示意图；
[0030]图20a至20c是图18所示的天线结构的操作的示意图；
[0031]图21是图18所示的天线结构的示例性能/特性的示意图；
[0032]图22是根据本发明一个实现方式的天线结构的示意图；
[0033]图23是图22所示的天线结构的电气配置和操作的示意图；
[0034]图24a至24c以及图25a至图25c是图22所示的天线结构的操作的示意图；
[0035]图26是图22所示的天线结构的示例性能/特性的示意图；
[0036]图27是根据本发明一个实现方式的过程的示意图。
【具体实施方式】
[0037]请参考图1和图2，图1是根据本发明一个实现方式的天线结构100的示意图，图2是天线结构100的平面示意图，以及天线结构100的电气配置和操作的示意图。如图1所示，天线结构100可以通过环102实现，环102可以为电子产品10的金属外壳的外围，所以天线结构100可以嵌入到电子产品10中。环102可以为环绕在开口 104上的闭合环，可形成空间来容纳电子产品10的核心组件112。或者，环102也可以为非闭合的环，本发明实施例对此不做限制。例如，核心组件112可包括显示面板(或触摸屏)110和电路板(例如，印刷电路板(Print Circuit Board, PCB)) 1060电路板106具有一个或多个电子构造块(electrical building block)，如安装在电路板 106 上的 108a、108b 和 108c。例如，电子构造块可包括集成电路(Integrated Circuit，IC)、中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)、控制器、处理器、易失性和/或非易失性存储器模块、麦克风、扬声器、传感器、电源单元和/或类似晶体管的组件、电感器、电阻器和/或电容器等。电路板106可包括多个导电(金属的)层，多个导电层通过介电层(dielectric layer)(未示出)彼此绝缘(insulate)。该多个导电层中的一个导电层可以为底板G1，底板Gl保持在接地电位(电压)，所以电子构造块可以电性接地到底板Gl。而其它导电层(未示出)可实现为线路(电线、迹线或导轨等)，用于电子构造块传递电压和信号。
[0038]天线结构100可包括端子dl、hgl和gl，以及导电分部sal、sbl和scl。作为可环绕在底板Gl上的环102的不同分部，导电分部sal或头部分部可以沿着环102从端子dl延伸到端子hgl，导电分部sb2或中间分部可以沿着环102从端子hgl延伸到端子gl，以及导电分部scl或尾部分部可以沿着环102从端子gl延伸到端子dl。因此，导电分部sal、sbl和scl可以连接成为一个完整的环，以及可以不需要设置绝缘槽或间隔以分离(绝缘)两个相邻的分部。换句话说，导电分部sal和sbl可以导电连接，导电分部sbl和scl可以导电连接，和/或导电分部scl和sal可以导电连接。
[0039]如图2所示，端子dl可以为连接馈电信号Sfl (图2)的馈电端子，以及端子gl可以为经由阻抗zbl (尾部分部阻抗)连接底板Gl的接地端子(尾部接地端子)。在第二操作模式期间，端子hgl (中间接地端子)可以经由阻抗zl (中间阻抗)与底板Gl导通，以及在第一操作模式期间，经由阻抗zl停止与底板Gl导通。例如，第一操作模式可以为用于接收和/或发送低频率无线信号的低频带模式，而第二操作模式可以为用于接收和/或发送高频率无线信号的高频带模式。端子hgl可以经由开关电路zal连接底板Gl，开关电路zal能够选择性地分别为第一操作模式和第二操作模式提供不同的阻抗。例如，在第一操作模式(低频带模式)期间，开关电路zal可以提供超大的(无限大的)阻抗，导致端子hgl为开路；另一方面，在第二操作模式(高频带模式)，开关电路zal可以在端子hgl和底板Gl之间提供有限阻抗zl。
[0040]与图2 —起，请参考图3a和图3b，图3a和图3b分别是开关电路zal的不同实现方式的示意图。在图3a中，开关电路zal可包括开关swl和阻抗zl，开关swl和阻抗zl串联在端子hgl和底板Gl之间。在第一操作模式(低频带模式)，可关闭开关swl来停止导通，所以端子hgl可以与底板Gl绝缘；另一方面，在第二操作模式(高频带模式)，可打开开关swl以保持导通，所以端子hgl可以经由阻抗zl与底板Gl导通。
[0041]在图3b中，开关电路zal可通过双工器实现，双工器可包括两个分别用于低频和高频的频率选择分支b_L和b_H，所以端子hgl在低频时经过频率选择分支b_L的阻抗，在高频时经过频率选择分支b_H的阻抗。频率选择分支b_L可保持与底板Gl绝缘，因此端子hgl在第一操作模式(低频带模式)可以为开路；另一方面，频率选择分支b_H可经由阻抗zl与底板Gl连接，因而端子hgl在第二操作模式(高频带模式)可与阻抗zl连接。
[0042]与图1和图2 —起，请参考图5a至图5c，图5a至图5c是天线结构100的操作的示意图。如图5a所示，在图2所示的第一操作模式(低频带模式)，端子hgl可为开路而不接地至底板Gl，所以天线结构100可依赖导电分部sal和sbI，在端子dl和接地端子gl之