具有外围混合天线的电子设备的制造方法

具有外围混合天线的电子设备的制造方法
【专利摘要】本申请涉及一种电子设备和蜂窝电话。电子设备可以具有带天线的无线电路。用于天线的天线共振元件臂可以由沿设备壳体的边缘延伸的外围导电结构形成。细长导电构件可以纵向划分外围导电壳体结构和接地之间的开口。细长导电构件可以从内部接地延伸到位于与间隙相邻的细长导电构件的外端部。传输线可以沿着细长导电构件延伸到在外端部处的天线馈电。细长导电构件可以形成充当用于天线的缝隙天线共振元件的开放缝隙。
【专利说明】
具有外围混合天线的电子设备
[00011 本申请要求于2015年4月20日提交的美国专利申请No. 14/691,304的优先权，其全 部内容通过引用被结合于此。
技术领域
[0002] 本发明一般而言涉及电子设备，并且更具体地，涉及具有无线通信电路的电子设 备。
【背景技术】
[0003] 电子设备通常包括具有天线的无线电路。例如，蜂窝电话、计算机和其它设备通常 包含用于支持无线通信的天线。
[0004] 形成具有期望属性的电子设备天线结构会是具有挑战性的。在一些无线设备中， 诸如导电壳体结构的导电结构的存在会影响天线的性能。如果壳体结构没有被正确配置并 且干扰天线操作，那么天线的性能可能不是令人满意的。设备的尺寸也会影响性能。在紧凑 的设备中会难以实现期望的性能水平，尤其当紧凑设备具有导电壳体结构时。
[0005] 因此，期望能够为诸如包括导电壳体结构的电子设备的电子设备提供改进的无线 电路。

【发明内容】

[0006] 电子设备可以具有带天线的无线电路。设备可以具有壳体，诸如具有四条边缘的 矩形壳体。壳体可以具有导电结构，诸如沿壳体的边缘延伸的外围导电结构。
[0007] 天线可以由外围导电壳体结构和内部接地之间的开口形成。开口可以沿壳体的边 缘中的一条或多条边缘延伸。例如，天线可以利用沿矩形设备壳体的端部中的一个端部的 边缘延伸的U-形开口形成。
[0008] 用于天线的天线共振元件臂可以由在外围导电结构中的间隙之间延伸的外围导 电结构的一部分形成。细长导电构件可以纵向地划分U-形开口的在外围导电壳体结构和接 地之间的部分。细长导电构件可以从接地的一部分延伸到位于与间隙相邻的外端部。
[0009] 传输线可以沿细长导电构件延伸到在外端部处的天线馈电。天线馈电可以各自具 有耦合到外端部中的一个的接地端子和耦合到与间隙中的一个间隙相邻的天线共振元件 臂的一部分的正端子。细长导电构件可以形成充当用于天线的缝隙天线共振元件的开放缝 隙。
【附图说明】
[0010] 图1是根据实施例的说明性电子设备的透视图。
[0011] 图2是根据实施例的在电子设备中的说明性电路的示意图。
[0012] 图3是根据实施例的说明性无线电路的示意图。
[0013] 图4是根据实施例的说明性倒-F天线的示意图。
[0014] 图5是根据本发明实施例的说明性隙缝天线的示意图。
[0015] 图6是根据实施例的说明性天线结构和天线馈电的示图。
[0016] 图7是根据实施例的说明性混合倒-F缝隙天线的示图。
[0017] 图8是根据实施例的、具有可以用于馈给在图7中所示类型的天线的的类型的说明 性匹配电路和天线馈电构造的示图。
[0018] 图9是根据实施例的、其中天线性能(驻波比）已被绘制为根据说明性电子设备天 线的工作频率的变化而变化的图。
【具体实施方式】
[0019] 诸如图1的电子设备10的电子设备可以具有无线通信电路。该无线通信电路可以 用来支持在多个无线通信频带中的无线通信。
[0020] 该无线通信电路可以包括一个或多个天线。该无线通信电路的天线可以包括环形 天线、倒-F天线、带状天线、平面倒-F天线、缝隙天线、包括多于一种类型的天线结构的混合 天线、或其它合适的天线。如果期望，用于天线的导电结构可以由导电电子设备结构形成。
[0021] 导电电子设备结构可以包括导电壳体结构。壳体结构可以包括外围结构，诸如围 绕电子设备的外围的外围导电结构。外围导电结构可以充当用于诸如显示器的平面结构的 边框、可以充当用于设备壳体的侧壁结构、可以具有从完整的平坦后壳体向上延伸的部分 (例如，以形成垂直平坦的侧壁或弯曲的侧壁）、和/或可以形成其它壳体结构。
[0022]间隙可以在外围导电结构中形成，该间隙将外围导电结构划分成外围片段。一个 或多个片段可以用来形成用于电子设备10的一个或多个天线。天线也可以利用由诸如金属 壳体中板结构的导电壳体结构和其它内部设备结构形成的天线接地平面形成。后壳体壁结 构可以用于形成诸如天线接地的天线结构。
[0023] 电子设备10可以是便携式电子设备或其它合适的电子设备。例如，电子设备10可 以是膝上型计算机、平板计算机、诸如腕表设备、挂件设备、耳机设备、耳塞设备、或其它可 穿戴或微型设备、诸如蜂窝电话的手持设备、媒体播放器、或其它小的便携式设备的稍微较 小的设备。设备10也可以是电视、机顶盒、桌面计算机、计算机已集成到其中的计算机监视 器、或其它合适的电子设备。
[0024] 设备10可以包括壳体，诸如壳体12。有时可被称为壳子的壳体12可以由塑料、玻 璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等）、其它合适的材料或这些材料的组合来 形成。在一些情况下，壳体12的部件可以由电介质或其它低导电性材料形成。在其它情况 下，壳体12或构成壳体12的至少一些结构可以由金属元件形成。
[0025] 如果期望，设备10可以具有显示器，诸如显示器14。壳体12的后面可以具有平坦的 壳体壁。后壳体壁可以用填充有塑料或其它电介质的间隙分开成第一部分和第二部分。导 电结构可以将第一部分和第二部分电親合在一起。显不器14可以安装在设备10的与后壳体 壁相对的前面上。显示器14可以是结合电容式触摸电极的触摸屏或者可以是对触摸不敏感 的。
[0026] 显示器14可以包括由发光二极管（LED)、有机LED(OLED)、等离子单元、电润湿像 素、电泳像素、液晶显示器(LCD)组件或者其它合适的像素结构形成的像素。诸如一层透明 玻璃或塑料的显示器覆盖层可以覆盖显示器14的表面，或者显示器14的最外层可以由滤色 器层、薄膜晶体管层、或其它显示层形成。诸如按钮24的按钮可以穿过覆盖层中的开口。覆 盖层也可以具有其它开口，诸如用于扬声器端口 26的开口。
[0027]壳体12可以包括外围壳体结构，诸如结构16。结构16可以围绕设备10和显示器14 的外围。在其中设备10和显示器14具有带四条边缘的矩形形状的构造中，结构16可以利用 具有带四个对应边缘的矩形环形状的外围壳体结构来实现(作为例子）。外围结构16或者外 围结构16的部分可以用作显示器14的边框(例如，包围显示器14的全部四个边和/或帮助把 显示器14保持到设备10的装饰性镶边）。如果期望，外围结构16也可以为设备10形成侧壁结 构(例如，通过形成具有垂直侧壁的金属带、弯曲的侧壁，等等）。
[0028]外围壳体结构16可以由诸如金属的导电材料形成，并且因此有时可以被称为外围 导电壳体结构、导电壳体结构、外围金属结构或者外围导电壳体构件(作为例子）。外围壳体 结构16可以由诸如不锈钢、铝或其它合适材料的金属形成。一个、两个或者多于两个的单独 的结构可以用于形成外围壳体结构16。
[0029]外围壳体结构16没有必要具有均匀的横截面。例如，如果期望，外围壳体结构16的 顶部可以具有向内突出的唇缘，该唇缘帮助把显示器14保持在原位。外围壳体结构16的底 部也可以具有放大的唇缘(例如，在设备10的后表面的平面中）。外围壳体结构16可以具有 基本上直的垂直侧壁、可以具有弯曲的侧壁、或者可以具有其它合适的形状。在一些构造中 (例如，当外围壳体结构16用作显示器14的边框时），外围壳体结构16可以围绕壳体12的唇 缘(即，外围壳体结构16可以只覆盖壳体12的包围显示器14的边缘，而不是壳体12的侧壁的 其余部分）。
[0030]如果期望，壳体12可以具有导电后表面。例如，壳体12可以由诸如不锈钢或铝的金 属形成。壳体12的后表面可以位于与显示器14平行的平面内。在用于其中壳体12的后表面 由金属形成的设备10的构造中，可以期望把外围导电壳体结构16的部件形成为壳体结构的 形成壳体12的后表面的部分。例如，设备10的后壳体壁可以由平坦的金属结构形成，并且外 围壳体结构16的在壳体12的边上的部分可以形成为该平面金属结构的垂直延伸的整体金 属部分。如果期望，诸如这些的壳体结构可以由一块金属进行加工和/或可以包括被组装在 一起以形成壳体12的多个金属件。壳体12的平坦后壁可以具有一个或多个、两个或更多个、 或者三个或更多个部分。
[0031]显示器14可以具有形成活动区域AA的像素阵列，该活动区域为设备10的用户显示 图像。诸如非活动区域IA的非活动边界区域可以沿活动区域AA的外围边缘中的一条或多条 边缘延伸。
[0032] 显示器14可以包括导电结构，诸如用于触摸传感器的电容式电极的阵列、用于寻 址像素的导电线、驱动器电路等。壳体12可以包括内部导电结构，诸如金属框架构件和跨壳 体12的壁的平面导电壳体构件(有时被称为中板）（即，由一个或多个部件形成的、在构件16 的相对边之间被焊接或以其它方式连接的基本上矩形的片材）。设备10也可以包括导电结 构，诸如印刷电路板、安装在印刷电路板上的组件、以及其它内部导电结构。可以用于形成 设备10中的接地平面的这些导电结构可以位于壳体12的中心，并且可以在显示器14的活动 区域AA的下方延伸。
[0033] 在区域22和20中，开口可以在设备10的导电结构内形成(例如，在外围导电壳体结 构16和相对的导电接地结构之间，其中导电结构诸如导电壳体中板或后壳体壁结构、印制 电路板、以及显示器14和设备10中的导电电气组件）。有时可以被称为间隙的这些开口可以 用空气、塑料和其它电介质填充，并且可以用来形成用于设备10中的一个或多个天线的缝 隙天线共振元件。
[0034] 导电壳体结构和设备10中的诸如中板、印制电路板上的迹线、显示器14和导电电 子组件的其它导电结构可以用作用于设备10中的天线的接地平面。在区域20和22中的开口 可以用作开放和闭合缝隙天线中的缝隙、可以用作在环形天线中被材料的导电路径包围的 中央介电区域、可以用作将诸如带状天线共振元件或倒-F天线共振元件的天线共振元件与 接地平面分开的空间、可以有助于寄生天线共振元件的性能、或者可以以其它方式用作在 区域20和22中形成的天线结构的一部分。如果期望，在显示器14和/或设备10中的其它金属 结构的活动区域AA的下方的接地平面可以具有延伸到设备10的端部的部件中的部分（例 如，接地可以朝着区域20和22中的介电填充的开口延伸），由此使区域20和22中的缝隙变 窄。在用于具有沿设备10的边缘延伸的窄U-形开口或其它开口的设备10的构造中，设备10 的接地平面可以被扩大，以容纳附加的电气组件(集成电路、传感器等）。
[0035] -般而言，设备10可以包括任何合适数量的天线（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中的天线可以位于细长设备壳体的相对的 第一端部和第二端部处(例如，在图1的设备10的端部20和22处）、沿着设备壳体的一条或多 条边缘、在设备壳体的中心、在其它合适的位置、或者在这些位置中的一个或多个位置中。 图1的布置仅仅是说明性的。
[0036] 外围壳体结构16的部分可以具有外围间隙结构。例如，外围导电壳体结构16可以 具有诸如间隙18的一个或多个间隙，如在图1中所示。外围壳体结构16中的间隙可以用诸如 聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其它介电材料或者这些材料的组合的电介质填充。间隙18可以把 外围壳体结构16划分成一个或多个外围导电片段。例如，在外围壳体结构16中可以有两个 外围导电片段(例如，在具有两个间隙18的布置中）、三个外围导电片段(例如，在具有三个 间隙18的布置中）、四个外围导电片段(例如，在具有四个间隙18的布置中）。外围导电壳体 结构16的以这种方式形成的片段可以形成设备10中的天线的部件。
[0037]如果期望，在壳体12中的开口，诸如延伸到中途或完全通过壳体12的沟槽可以跨 壳体12的后壁的宽度延伸，并且可以穿透壳体12的后壁，以将后壁划分成不同部分。这些沟 槽也可以延伸到外围壳体结构16中，并且可以形成设备10中的天线缝隙、间隙18和其它结 构。聚合物或其它电介质可以填充这些沟槽和其它壳体开口。在一些情况下，形成天线缝隙 和其它结构的壳体开口可以用诸如空气的电介质填充。
[0038] 在典型的场景中，设备10可以具有上天线和下天线（作为例子）。上天线可以例如 在设备I 〇的在区域22中的上端部处形成。下天线可以例如在设备10的在区域20中的下端部 处形成。天线可以单独地用来覆盖相同的通信频带、重叠的通信频带、或者分开的通信频 带。天线可以用来实现天线分集方案或者多输入多输出(ΜΙΜΟ)天线方案。
[0039] 设备10中的天线可以用来支持感兴趣的任何通信频带。例如，设备10可以包括用 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)通信或者其它卫星导航 系统通信、Blueto:o_t:h?>.通信等的天线结构。
[0040] 示出可以在图1的设备?ο中使用的说明性组件的示意图在图2中示出。如在图2中 所示，设备10可以包括诸如存储和处理电路28的控制电路。存储和处理电路28可以包括诸 如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，闪存存储器或者配置为形成固态驱动器的 其它电可编程只读存储器）、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等的存储装 置。存储和处理电路28中的处理电路可以用来控制设备10的操作。这种处理电路可以基于 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。
[0041 ] 存储和处理电路28可以用来运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用、互联网 协议上语音(VOIP)电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体重放应用、操作系统功能，等等。为了 支持与外部装备的交互，存储和处理电路28可以用于实现通信协议。可以利用存储和处理 电路28实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议一一有 时被称为WiFi?)、诸如Bluetooth?协议的用于其它短距离无线通信链路的协议、蜂 窝电话协议、多输入和多输出(ΜΙΜΟ)协议、天线分集协议，等等。
[0042]输入-输出电路30可以包括输入-输出设备32。输入-输出设备32可以用来允许把 数据提供给设备10并且允许把数据从设备10提供给外部设备。输入-输出设备32可以包括 用户接口设备、数据端口设备以及其它输入-输出组件。例如，输入-输出设备32可以包括触 摸屏、无触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触控板、键板、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(加速计）、电容传感器、接近性传感器、指纹传感器(例如，与诸如图1的 按钮24的按钮集成的指纹传感器或取代按钮24的位置的指纹传感器），等等。
[0043] 输入-输出电路30可以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可以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RF部 件、一个或多个天线、传输线路以及用于处理RF无线信号的其它电路形成的射频(RF)收发 器电路。无线信号也可以利用光(例如，利用红外线通信)发送。
[0044]无线通信电路34可以包括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可以包括收发器电路36、38和42。收发器电路36可以处理用于WiFi? (IEEE 802 · 11)通信的2 · 4GHz和5GHz频带并且可以处理2 · 4GHz的BluetOOth?通信频带。电路34 可以使用蜂窝电话收发器电路38来处理在诸如从700到960MHz的低通信频带、从1400MHz到 1520MHz的低-中频带、从1710MHz到2170MHz的中频带以及从2300MHz到2700MHz的高频带或 者在700MHz和2700MHz或其它合适频率之间的其它通信频带的频率范围中的无线通信(作 为例子）。电路38可以处理语音数据和非语音数据。如果期望，无线通信电路34可以包括用 于其它短距离和长距离无线链路的电路。例如，无线通信电路34可以包括60GHz收发器电 路、用于接收电视和无线电信号的电路、寻呼系统收发器、近场通信(NFC)电路，等等。无线 通信电路34可以包括诸如全球定位系统(GPS)接收器电路42的GPS接收器装备，用于接收在 1575MHz的GPS信号或者用于处理其它卫星定位数据。在 1WiFi⑩和Bluetooth?链路和 其它短距离无线链路中，无线信号通常用来将数据传送几十或几百英尺。在蜂窝电路链路 和其它长距离链路中，无线信号通常用来将数据传送几千英尺或英里。
[0045] 无线通信电路34可以包括天线40。天线40可以利用任何合适的天线类型形成。例 如，天线40可以包括具有共振元件的天线，其中共振元件由环形天线结构、贴片天线结构、 倒-F天线结构、缝隙天线结构、平面倒-F天线结构、螺旋天线结构、这些设计的混合等形成。 不同类型的天线可以用于不同的频带以及频带的组合。例如，一种类型的天线可以在形成 本地无线链路天线时使用，而另一种类型的天线可以在形成远程无线链路天线时使用。
[0046]如图3中所示，无线电路34中的收发器电路90可以利用诸如路径92的路径耦合到 天线结构40。无线电路34可以耦合到控制电路28。控制电路28可以耦合到输入-输出设备 32。输入-输出设备32可以提供来自设备10的输出并且可以从在设备10外部的源接收输入。 [0047]为了向诸如天线40的天线结构提供覆盖感兴趣的通信频率的能力，天线40可以具 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、电感器和电阻器的分立组件可以结合到滤波器电路中。电容式结构、电 感式结构和电阻式结构也可以由形成图案的金属结构(例如，天线的部分)形成。如果期望， 天线40可以具有诸如可调谐组件102的可调节电路，以便在感兴趣的通信频带上调谐天线。 可调谐组件102可以是可调谐滤波器或可调谐阻抗匹配网络的一部分、可以是天线共振元 件的一部分、可以跨天线共振元件和天线接地之间的间隙，等等。可调谐组件102可以包括 可调谐电感器、可调谐电容器或者其它可调谐组件。诸如这些的可调谐组件可以基于固定 组件的开关和网络、产生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、或者其它合适的可调谐结构。在设备10的操作 期间，控制电路28可以在诸如路径120的一条或多条路径上发出调节电感值、电容值或与可 调谐组件102关联的其它参数的控制信号，由此调谐天线结构40以覆盖期望的通信频带。 [0048]路径92可以包括一条或多条传输线路。作为例子，图3的信号路径92可以是具有诸 如线路94的正信号导体和诸如线路96的接地信号导体的传输线路。线路94和96可以形成同 轴电缆或者微带传输线路的部件(作为例子）。由诸如电感器、电阻器和电容器的组件形成 的匹配网络可以用于匹配天线40的阻抗与传输线路92的阻抗。匹配网络组件可以作为分立 组件提供(例如，表面贴装技术组件)或者可以由壳体结构、印制电路板结构、塑料支撑上的 迹线等形成。诸如这些的组件也可用于形成天线40中的滤波器，并且可以是可调谐和/或固 定的组件。
[0049]传输线路92可以耦合到与天线结构40关联的天线馈电结构。作为例子，天线结构 40可以形成倒-F天线、缝隙天线、混合倒-F缝隙天线或者具有带诸如端子98的正天线馈电 端子和诸如接地天线馈电端子100的接地天线馈电端子的天线馈电的其它天线。正传输线 路导体94可以耦合到正天线馈电端子98,并且接地传输线路导体96可以耦合到接地天线馈 电端子92。如果期望，也可以使用其它类型的天线馈电布置。例如，天线结构40可以利用多 个馈电进行馈给。图3的说明性馈电构造仅仅是说明性的。
[0050] 控制电路28可以使用阻抗测量电路来收集天线阻抗信息。控制电路28可以使用来 自接近传感器(参见，例如，图2的传感器32)的信息、接收到的信号强度信息、来自一个或多 个天线阻抗传感器的信息、或在确定何时天线40受附近外部物体的存在的影响或以其它方 式需要调谐的其它信息。作为响应，控制电路28可以调节可调节电感器或其它可调谐组件 102,以确保天线40按照期望进行操作。也可以做出对组件102的调节，以扩展天线40的覆盖 范围（例如，以覆盖延伸到在比未经调谐时天线40将覆盖的更大频率范围上的期望的通信 频带）。
[0051] 图4是可以用于实现用于设备10的天线40的说明性倒-F天线结构的图。图4的倒-F 天线40具有天线共振元件106和天线接地(接地平面）104。天线共振元件106可以具有诸如 臂108的主共振元件臂。臂108的长度和/或臂108的部分的长度可以被选择，使得天线40在 期望的工作频率上共振。例如，如果臂108的长度可以是在用于天线40的期望工作频率处的 波长的四分之一。天线40也可以在谐波频率处表现出共振。
[0052]主共振元件臂108可以通过返回路径110耦合到接地104。电感器或其它组件可以 夹置于路径110中和/或可调谐组件102可以夹置于路径110中和/或与臂108和接地104之间 的路径110平行地耦合。
[0053]天线40可以利用一个或多个天线馈电进行馈给。例如，天线40可以利用天线馈电 112进行馈给。天线馈电112可以包括正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100,并且可以 与臂108和接地104之间的返回路径110平行地延伸。天线40也可以通过位于臂108的端部处 的诸如馈电112'的馈电进行馈给。馈电112'包括親合到臂108的正天线馈电端子98'和親合 到接地104的接地天线馈电10(/。如果期望，诸如图4的说明性天线40的倒-F天线可以具有 多于一个的共振臂分支(例如，以创建多个频率共振来支持在多个通信频带中的操作），或 者可以具有其它天线结构（例如，寄生天线共振元件、支持天线调谐的可调谐组件，等等）。 例如，臂108可以具有从馈电112和返回路径110向外延伸的左和右分支。可以使用多个馈电 来馈给诸如天线40的天线。
[0054]天线40可以是包括一个或多个缝隙天线共振元件的混合天线。例如，如图5中所 示，天线40可以基于具有诸如在天线接地104内形成的缝隙114的开口的隙缝天线构造。缝 隙114可以用空气、塑料和/或其它电介质填充。缝隙114的形状可以是直的或者可以具有一 个或多个弯曲（即，缝隙114可以具有沿着蜿蜒路径的细长形状）。用于天线40的天线馈电可 以包括正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100。馈电端子98和100可以例如位于缝隙 114的相对边(例如，位于相对的长边）。诸如图5的缝隙天线共振元件114的基于缝隙的天线 共振元件可以在其中天线信号的波长等于缝隙的周长的频率处引起天线共振。在窄缝隙 中，缝隙天线共振元件的共振频率与缝隙长度等于波长一半的信号频率关联。缝隙天线频 率响应可以利用诸如可调谐电感器或可调谐电容器的一个或多个可调谐组件来调谐。这些 组件可以具有耦合到缝隙的相对边的端子（即，可调谐组件可以桥接缝隙）。如果期望，可调 谐组件可以具有耦合到沿缝隙114的一个边的长度的相应位置的端子。也可以使用这些布 置的组合。
[0055] 天线40可以是包括在图4和图5两者中示出的类型的共振元件的混合缝隙倒-F天 线。用于这种类型的混合天线的说明性馈电布置在图6中示出。如图6中所示，混合天线40 (例如，混合缝隙倒-F天线)可以利用诸如馈电Fl的第一馈电和诸如馈电F2的第二馈电通过 收发器电路90进行馈给。收发器电路90可以具有利用传输线92-1耦合到馈电Fl的第一端口 和利用传输线92-2耦合到馈电F2的第二端口。如果期望，诸如匹配电路Ml和M2的可调谐和/ 或固定阻抗匹配电路可以夹置于路径92-1和92-2中。诸如天线4(T的附加天线结构（例如， 单极元件或其它类型的天线）可以利用收发器电路90进行馈给，并且可以帮助增强天线40 的频率覆盖范围。在图6的例子中，天线4(Τ是通过利用传输线92-3将电路90的第三端口耦 合到天线40'来在馈电F3处进行馈给的，但是，如果需要，可以使用其它馈电布置(例如，其 中馈电F1和F2中的一个被用于向元件4(Τ馈给的馈电布置）。如果期望，匹配电路可以夹置 于路径92-3中。可以使用天线4(Τ来提供在2.4GHz和/或5GHz的本地无线局域网覆盖范围， 同时使用天线40来覆盖卫星导航和蜂窝频带，和/或可以使用天线4(T来提供在其它合适频 带的覆盖范围。如果期望，附加的天线元件4(Τ可以被省略，或者诸如元件4(Τ的多于一个的 附加元件可以包括在设备10中。诸如天线元件4(Τ的天线元件可以位于端部20和/或端部22 处或者设备10中的其它地方。
[0056] 设备10的示出了可用于双馈电混合天线的说明性构造的内部视图在图7中示出。 如图7中所示，天线40可以具有倒-F天线共振元件臂，诸如由外围导电结构16形成的臂108。 臂108具有在间隙18-1处与接地平面104分开的第一端部和在间隙18-2处与接地平面104分 开的第二端部。细长开口可以将臂108与接地平面104分开。细长开口可以具有沿设备10的 三个外围边缘延伸的U-形或者可以具有其它形状。天线臂108可以具有诸如分支Al的第一 分支和诸如分支A2的第二分支。分支Al的在馈电Fl处的端部可以利用正天线馈电端子98-1 和接地天线馈电端子100-1进行馈给。分支A2的在馈电F2处的端部（即，臂108的相对端部） 可以利用正天线馈电端子98-2和接地天线馈电端子100-2进行馈给。
[0057] 接地平面104的中心部分可以向下延伸，以形成接地平面突起IOf。接地平面突起 IOf可以进行分支出去，以形成两个相对的细长(带状)导电构件:导电构件142-1和导电构 件142-2。导电构件142-1和142-2可以由机加工的金属、壳体12的部分、塑料支撑结构上的 金属迹线（例如，利用其中塑料支撑的部分通过暴露到激光而被选择性地激活以促进在随 后的电镀操作期间局部化金属电镀的激光直接结构化技术来形成图案的迹线）、冲压金属 箱、导线、或其它细长导电结构形成。诸如导电构件142-1和142-2的结构可以被模制到臂 108和接地平面104之间的开口中的塑料支撑、可以被支撑在印刷电路或其它基板上、或者 可以部分地或完全地悬浮在臂108和接地平面104之间的空气中。
[0058]射频收发器电路90可以在细长导电构件142-1和142-2的外端部处利用诸如传输 线92-1和92-2的相应传输线耦合到天线馈电Fl和F2。传输线92-1可以包括正信号路径94-1 和关联的接地信号导体96-1。传输线92-2可以包括正信号路径94-2和接地信号路径96-2。 传输线92-1和92-1沿各自的细长构件142-1和142-2延伸并且将收发器电路90耦合到各自 的馈电Fl和F2。如果期望，同轴电缆、柔性印刷电路电缆、或其它电缆可以用于形成传输线 92-1和92-2。例如，第一同轴电缆可以沿构件142-1延伸并且第二同轴电缆可以沿构件142-2延伸。第一同轴电缆和第二同轴电缆的中心导体可以形成正信号路径94-1和94-2。第一同 轴电缆和第二同轴电缆的外导体可以形成接地信号路径96-1和96-2,并且可以在构件142-1和142-2的端部处短接到各自的接地馈电端子100-1和100-2。如果期望，电缆的外导体也 可以在沿构件142-1的长度和142-2的长度的一个或多个位置处短接到构件142-1和142-2。 构件142-1和142-2可以与传输线路92-1和92-1中的接地导体分开（即，构件142-1和142-2 可以与第一同轴电缆和第二同轴电缆中的外部接地导体分开)或者构件142-1和142-2可以 形成接地信号路径96-1和96-2中的一些或全部。
[0059]臂108和接地104之间的开口可以具有沿设备10的一条或多条边缘延伸的形状。在 图7的例子中，臂108和接地104之间的开口具有沿设备10的左下边缘的一部分、设备10的底 部边缘、以及设备10的右下边缘的一部分延伸的U-形。接地突起IOf将这个开口横向平分 成左右两半。开口的左半部分沿其长度被构件142-1平分（即，左开口被纵向划分），以形成 开口 130-1A和130-1B。开口的右半部分沿其长度被构件142-2平分（即，右开口被纵向划 分），以形成开口 130-2A和130-2B。开口 130-1A、130-1B、130-2A和130-2B可以具有细长条的 形状并且有时可以被称为缝隙形开口或缝隙。诸如开放缝隙130-1A和130-2A的缝隙可以形 成有助于天线40的频率覆盖范围的缝隙天线共振元件。开口 130-lA、130-lB、130-2A和130-2B的长度可以是l-20厘米、大于3厘米、大于7厘米、小于30厘米、小于20厘米、小于10厘米、 或其它合适的长度。开口 130-^、130-18、130-2六和130-28的宽度可以是0.5-5毫米、可以是 1-3毫米、可以是大于0.2毫米、可以是大于1毫米、可以是小于3毫米、可以是小于6毫米、或 者可以是任何其它合适的宽度。
[0060]开口 130-1A可以具有在接地突起IOf的左边处的闭合端部和诸如开放端部144-1 的相对开放端部。开口 130-2A可以具有在接地突起IOf的右边处的闭合端部和诸如开放端 部144-2的相对开放端部。开口 130-1A和130-2A可以形成第一和第二相应的端部开放的缝 隙Sl和S2(有时被称为开放缝隙或开放缝隙共振元件）。在图7的说明性构造中，缝隙Sl和S2 的开放端部没有被正信号导体94-1和94-2桥接，这是因为导体94-1和94-2从接地突起IOf 沿构件142-1和142-2延伸并且在臂108的相对端部上的各自正天线馈电端子98-1和98-2处 终止。
[0061 ] 如图7中所示，诸如电感器132和可调谐电感器134 (或其它可调谐组件102)的组件 可以跨臂108和接地104的接地突起IOf之间的间隙（130-1B和/或130-2B)。臂108可以具有 分支，诸如臂Al和臂A2。臂Al可以在馈电Fl处的间隙18-1和组件132和134之间延伸。臂A2可 以在馈电F2处的间隙18-2和组件132和134之间延伸。缝隙Sl和S2以及臂Al和A2形成混合倒 F-缝隙天线(天线40)的部分。开放缝隙Sl和S2的长度和共振元件(臂）108的各个分支(臂） Al和A2的长度可以形成帮助确保天线40将在期望的通信频带工作的天线共振峰。
[0062]图8示出了诸如同轴电缆140的电缆如何可以沿构件142-2延伸（用于构件142-1的 布置可以类似）。在图8的例子中，电缆140具有形成正传输线路径94-2的中心导体和形成接 地传输线路径96-2的外接地导体(即，图8的电缆140可以形成传输线92-2)。在馈电F2处，正 传输线路径94-2跨开口 130-2B延伸并且在臂A2的端部处短接到正天线馈电端子98-2。用于 馈电F2的阻抗匹配电路(匹配电路M2)可以由安装在基板146上的电气组件148形成(作为例 子）。阻抗匹配电路可以夹置于传输线92-2中并且可以耦合到正馈电端子98-2和接地馈电 端子100-2(其通过在构件142-2的外端部处终止路径92-2的接地导体来形成）。在图8中所 示类型的结构可以用于馈电F2和馈电Fl两者。阻抗匹配电路可以是固定的或者可以是可调 谐的（例如，参见可调谐元件102)。
[0063]图9是其中天线性能(驻波比SWR)已被绘制为根据用于诸如图7的天线40的说明性 天线的工作频率f的变化而变化的图。如在图9中所示，天线40可以在低频带LB、低中频带 LMB、中频带MB和高频带HB中表现出共振。低频带LB可以从700MHz延伸到960MHz，低中频带 LMB可以从1400MHz延伸到1520MHz，中频带MB可以从1700MHz延伸到2200MHz，并且高频带HB 可以从2300MHz延伸到2700MHz (作为例子）。在低频带LB处的共振可以与臂A2的长度相关 联。在低中频带LMB处的共振可以由缝隙S2的长度产生。臂Al的长度可以引起在中频带MB处 的共振。在高频带HB处的共振可以由缝隙Sl的长度产生。与缝隙Sl的长度相关联的更高阶 共振可以支持在诸如5GHz的更高频率处的天线响应。如果期望，诸如图6的天线结构4(T的 附加天线结构(例如，单极等)可以用于支持在5GHz处的覆盖范围。
[0064]诸如图7的天线40的天线可以在设备10的下端部处、在设备10的上端部处、在设备 10的上端部和下端部两者处、或在设备10中的其它地方形成。频率的不同范围可以通过调 节组件132和134和/或臂Al和A2以及缝隙Sl和S2的形状来覆盖。缝隙Sl和S2以及臂Al和A2 可以沿设备10的一条边缘、沿设备10的两条边缘、沿设备10的三条边缘(如在图7中所示）、 或沿设备10的四条边缘形成(作为例子）。图7的配置仅仅是说明性的。
[0065] 根据实施例，提供了一种电子设备，该电子设备包括具有外围导电结构的壳体，以 及天线，该天线具有至少一个由外围导电结构形成的共振元件臂、具有通过沿壳体的至少 一条边缘延伸的细长开口与天线共振元件臂分开的天线接地、并且具有在细长开口内的细 长导电构件，其中细长开口形成细长导电构件和天线接地之间的开放缝隙。
[0066] 根据另一种实施例，细长导电构件具有相对的第一和第二端部，天线接地具有细 长导电构件的第一端部从其延伸并且形成用于开放缝隙的闭合端部的部分，并且开放缝隙 在细长导电构件的第二端部处具有相对的开放端部。
[0067] 根据另一种实施例，电子设备包括用于天线的位于细长导电构件的第二端部处的 天线馈电。
[0068] 根据另一种实施例，外围导电结构具有将共振元件臂与天线接地分开的至少一个 间隙，并且共振元件臂具有在该间隙处的端部。
[0069] 根据另一种实施例，天线馈电在细长导电构件的第二端部上具有接地天线馈电端 子。
[0070] 根据另一种实施例，天线馈电在共振元件臂的与间隙相邻的端部上具有正天线馈 电端子。
[0071] 根据另一种实施例，电子设备包括射频收发器电路以及沿着射频收发器电路和天 线馈电之间的细长导电构件延伸的传输线。
[0072] 根据另一种实施例，电子设备包括至少一个耦合到天线共振臂的电气组件。
[0073]根据另一种实施例，细长导电构件通过缝隙形状开口与天线共振元件臂分开并且 电气组件跨缝隙形状开口被耦合。
[0074] 根据另一种实施例，电气组件包括可调谐电感器。
[0075] 根据另一种实施例，电子设备包括跨缝隙形状开口耦合的固定电感器。
[0076] 根据另一种实施例，电子设备包括在外围导电结构中的附加间隙，天线共振元件 臂具有通过附加细长开口与天线接地分开的部分以及纵向地划分附加细长开口和形成用 于天线的附加开放缝隙的附加细长导电构件。
[0077] 根据另一种实施例，电子设备包括沿着附加细长导电构件从收发器电路到耦合到 附加细长导电构件的附加天线馈电延伸的附加传输线和天线共振元件臂部分的与附加间 隙相邻的端部。
[0078] 根据实施例，提供了一种电子设备，该电子设备包括具有四条边缘的矩形壳体和 沿至少一些边缘延伸的外围导电结构、在限定用于天线的天线共振元件臂的外围导电结构 中的第一间隙和第二间隙、用于天线的天线接地、分别在天线接地和天线共振元件臂之间 形成的第一细长开口和第二细长开口内延伸的第一细长导电构件和第二细长导电构件，第 一细长导电构件和第二细长导电构件具有各自的外端部、在第一细长导电构件的外端部和 与第一间隙相邻的天线共振元件臂之间耦合的第一天线馈电、以及在第二细长导电构件的 外端部和与第二间隙相邻的天线共振元件臂之间耦合的第二天线馈电。
[0079]根据另一种实施例，第一细长开口和第二细长开口形成U-形开口的围绕边缘中的 三条边缘延伸的部分。
[0080]根据另一种实施例，所述三条边缘包括壳体的下边缘，并且天线接地具有与第一 细长导电构件和第二细长导电构件从其延伸的下边缘相邻的突出部分。
[0081 ]根据另一种实施例，电子设备包括射频收发器电路，以及耦合到射频收发器电路 并且分别沿第一细长导电构件和第二细长导电构件到第一天线馈电和第二天线馈电延伸 的第一传输线和第二传输线。
[0082] 根据另一种实施例，用于天线的第一开放缝隙在第一细长导电构件和天线接地之 间形成，并且用于天线的第二开放缝隙在第二细长导电构件和天线接地之间形成。
[0083] 根据另一种实施例，天线被配置为表现出与第一开放缝隙相关联的第一共振、与 第二开放缝隙相关联的第二共振、与共振元件臂的第一部分相关联的第三天线共振、以及 与天线共振元件臂的第二部分相关联的第四共振。
[0084]根据一种实施例，提供了一种蜂窝电话，其包括具有通过U-形开口与接地分开的 外围导电结构的壳体(该接地形成天线的一部分）、在U-形开口的相对端部处在外围导电结 构中的第一间隙和第二间隙（外围导电结构的一部分形成用于天线的天线共振元件臂并且 第一间隙和第二间隙形成天线共振元件臂的第一和第二相应的端部）、以及纵向上平分U-形开口的第一部分和第二部分的第一和第二细长导电结构，第一细长导电结构和第二细长 导电结构和天线接地形成充当用于天线的第一缝隙天线共振元件和第二缝隙天线共振元 件的第一相应开放缝隙和第二相应开放缝隙。
[0085] 根据另一种实施例，第一细长导电结构和第二细长导电结构中各自具有外端部， 蜂窝电话包括在第一细长导电结构的外端部和天线共振元件臂之间耦合的第一天线馈电、 在第二细长导电结构的外端部和天线共振元件臂之间耦合的第二天线馈电、沿第一细长导 电构件延伸到第一天线馈电的第一传输线、以及沿第二细长导电构件延伸到第二天线馈电 延伸的第二传输线。
[0086] 以上所述仅仅是说明性的，并且在不背离所述实施例的范围和主旨的情况下，可 以由本领域技术人员进行各种修改。上述实施例可以单独地或者以任意组合实现。
【主权项】
1. 一种电子设备，其特征在于，包括： 具有外围导电结构的壳体;及 天线，所述天线具有由所述外围导电结构形成的至少一个共振元件臂，所述天线具有 通过沿所述壳体的至少一条边缘延伸的细长开口与所述天线共振元件臂分开的天线接地， 并且所述天线具有在所述细长开口内的细长导电构件，其中所述细长开口形成所述细长导 电构件和所述天线接地之间的开放缝隙。2. 如权利要求1所述的电子设备，其中所述细长导电构件具有相对的第一端部和第二 端部，其中所述天线接地具有所述细长导电构件的第一端部从其延伸并且形成所述开放缝 隙的闭合端部的一部分，并且其中所述开放缝隙在所述细长导电构件的第二端部处具有相 对的开放端部。3. 如权利要求2所述的电子设备，还包括用于所述天线的位于所述细长导电构件的第 二端部处的天线馈电。4. 如权利要求3所述的电子设备，其中所述外围导电结构具有将所述共振元件臂与所 述天线接地分开的至少一个间隙，并且其中所述共振元件臂在所述间隙处具有端部。5. 如权利要求4所述的电子设备，其中所述天线馈电在所述细长导电构件的第二端部 上具有接地天线馈电端子。6. 如权利要求5所述的电子设备，其中所述天线馈电在与所述间隙相邻的共振元件臂 的端部上具有正天线馈电端子。7. 如权利要求6所述的电子设备，还包括： 射频收发器电路;及 沿着所述细长导电构件在所述射频收发器电路和所述天线馈电之间的延伸的传输线。8. 如权利要求7所述的电子设备，还包括耦合到天线共振臂的至少一个电气组件。9. 如权利要求8所述的电子设备，其中所述细长导电构件通过缝隙形状开口与所述天 线共振元件臂分开，并且其中所述电气组件跨所述缝隙形状开口耦合。10. 如权利要求9所述的电子设备，其中所述电气组件包括可调谐电感器。11. 如权利要求10所述的电子设备，还包括跨所述缝隙形状开口耦合的固定电感器。12. 如权利要求11所述的电子设备，还包括： 在所述外围导电结构中的附加间隙，其中所述天线共振元件臂具有通过附加细长开口 与所述天线接地分开的部分;及 纵向地划分所述附加细长开口和形成所述天线的附加开放缝隙的附加细长导电构件。13. 如权利要求12所述的电子设备，还包括沿着所述附加细长导电构件从所述收发器 电路到耦合到所述附加细长导电构件的附加天线馈电延伸的附加传输线和与所述附加间 隙相邻的天线共振元件臂部分的端部。14. 一种电子设备，其特征在于，包括： 具有四条边缘的矩形壳体和沿所述边缘中的至少一些延伸的外围导电结构； 在所述外围导电结构中限定用于天线的天线共振元件臂的第一间隙和第二间隙； 用于所述天线的天线接地； 分别在所述天线接地和所述天线共振元件臂之间形成的第一细长开口和第二细长开 口内延伸的第一细长导电构件和第二细长导电构件，其中第一细长导电构件和第二细长导 电构件具有各自的外端部； 在第一细长导电构件的外端部和与第一间隙相邻的天线共振元件臂之间耦合的第一 天线馈电;及 在第二细长导电构件的外端部和与第二间隙相邻的天线共振元件臂之间耦合的第二 天线馈电。15. 如权利要求14所述的电子设备，其中第一细长开口和第二细长开口形成围绕所述 边缘中的三条边缘延伸的U-形开口的部分。16. 如权利要求15所述的电子设备，其中所述三条边缘包括壳体的下边缘，并且其中所 述天线接地具有与所述下边缘相邻的、第一细长导电构件和第二细长导电构件从其延伸的 突出部分。17. 如权利要求16所述的电子设备，还包括： 射频收发器电路;及 耦合到所述射频收发器电路并且分别沿第一细长导电构件和第二细长导电构件延伸 到第一天线馈电和第二天线馈电的第一传输线和第二传输线。18. 如权利要求17所述的电子设备，其中用于天线的第一开放缝隙在第一细长导电构 件和所述天线接地之间形成，并且其中用于天线的第二开放缝隙在第二细长导电构件和所 述天线接地之间形成，其中所述天线被配置为表现出与第一开放缝隙相关联的第一共振、 与第二开放缝隙相关联的第二共振、与所述共振元件臂的第一部分相关联的第三天线共 振、以及与所述天线共振元件臂的第二部分相关联的第四共振。19. 一种蜂窝电话，其特征在于，包括： 具有通过U-形开口与接地分开的外围导电结构的壳体，其中所述接地形成天线的一部 分； 在所述外围导电结构中在所述U-形开口的相对端部处的第一间隙和第二间隙，其中所 述外围导电结构的一部分形成用于所述天线的天线共振元件臂，并且其中第一间隙和第二 间隙形成所述天线共振元件臂的第一相应端部和第二相应端部;及 纵向上平分所述U-形开口的相应的第一部分和第二部分的第一细长导电结构和第二 细长导电结构，其中第一细长导电结构和第二细长导电结构和所述天线接地形成充当用于 所述天线的第一缝隙天线共振元件和第二缝隙天线共振元件的第一相应开放缝隙和第二 相应开放缝隙。20. 如权利要求19所述的蜂窝电话，其中第一细长导电结构和第二细长导电结构各自 具有外端部，所述蜂窝电话还包括： 在第一细长导电结构的外端部和所述天线共振元件臂之间耦合的第一天线馈电； 在第二细长导电结构的外端部和所述天线共振元件臂之间耦合的第二天线馈电； 沿第一细长导电构件延伸到第一天线馈电的第一传输线;及 沿第二细长导电构件延伸到第二天线馈电的第二传输线。
【文档编号】H01Q1/24GK106067587SQ201610195889
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年3月31日 公开号201610195889.2, CN 106067587 A, CN 106067587A, CN 201610195889, CN-A-106067587, CN106067587 A, CN106067587A, CN201610195889, CN201610195889.2
【发明人】金男波, A·拉施马南, E·A·瓦兹奎兹, E·J·同, 胡鸿飞, M·A·莫, M·帕斯科里尼, 蔡明儒
【申请人】苹果公司