CN106450689A - 具有隔离模式的电子设备天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有隔离模式的电子设备天线。一种电子设备，可以具有带天线的无线电路。用于给定天线的天线谐振元件臂可以由被塑料载体支撑的金属结构形成。当天线谐振元件臂不被用来处理通信频带内的通信时，天线谐振元件臂可以耦合到开关电路，以隔离天线谐振元件臂。该电子设备可以具有金属外壳。缝隙可以分离外壳的***部分(诸如侧壁部分)与平面后部。侧壁部分和平面后部可以构成在由给定天线处理的通信频带之外的通信频率操作的附加天线。寄生天线谐振元件臂可以在缝隙中形成，以增强附加天线的频率响应。

Description

具有隔离模式的电子设备天线
本申请要求于2015年8月5日提交的美国专利申请14/819,280的优先权，其全部内容通过引用被结合于此。
技术领域
本发明一般涉及电子设备，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
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。
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，诸如导电外壳结构的导电结构的存在会影响天线性能。如果外壳结构没有被正确配置并且干扰天线操作，那么天线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外壳结构时更是如此。
因此，期望能够为电子设备(诸如包括导电外壳结构的电子设备)提供改进的无线电路。
发明内容
电子设备可以具有带天线的无线电路。用于天线的天线谐振元件臂可以由塑料载体支撑的金属结构形成。天线谐振元件臂可以利用开关电路耦合到收发器。可以使用控制电路将开关电路置于将收发器耦合到天线或者将收发器与天线分离的任一状态。当天线被隔离时，附加天线可以被收发器用来发送和接收无线信号。
电子设备可以具有金属外壳。缝隙可以将诸如侧壁部分的外壳的***部分与平面后部分离。附加天线可以由侧壁部分和平面后部形成。天线和附加天线可以在不同的通信频带工作。可以在缝隙中形成寄生天线谐振元件臂，以增强该附加天线的频率响应。用于天线的天线谐振元件臂可以具有在弯曲处耦合的多个分段。分段可以包括覆盖缝隙并且与缝隙平行地延伸的区段。
附图说明
图1是根据实施例的说明性电子设备的透视图。
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。
图3是根据实施例的说明性无线电路的示意图。
图4是根据实施例的说明性倒F天线的示意图。
图5是根据本发明实施例的说明性隙缝天线的示意图。
图6和图7是根据实施例的、包括嵌入在天线缝隙内的寄生天线谐振元件臂的说明性天线结构的示图。
图8是根据实施例的、其中天线性能(驻波比)已被绘制为工作频率的函数的曲线图。
图9是根据实施例的可切换天线的示图。
图10是根据实施例的、在图9中示出的类型的说明性天线的透视图。
图11是根据实施例的、用于图10的天线的金属天线谐振元件的透视图。
具体实施方式
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。
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。
导电电子设备结构可以包括导电外壳结构。外壳结构可以包括***结构，诸如围绕电子设备的***延伸的***导电结构。***导电结构可以充当用于诸如显示器的平面结构的边框、可以充当用于设备外壳的侧壁结构、可以具有从整体平坦的后外壳向上延伸的部分(例如，以形成垂直平坦的侧壁或弯曲的侧壁)、和/或可以形成其它外壳结构。
间隙可以在将***导电结构分成***分段的***导电结构中形成。一个或多个分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外壳中板结构和其它内部设备结构的导电外壳结构形成的天线接地平面形成。后外壳壁结构可以用于形成诸如天线接地部的天线结构。
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的稍微较小的设备、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。设备10也可以是机顶盒、台式计算机、计算机或其它处理电路已被集成到其中的显示器、不具有集成计算机的显示器、或其它合适的电子装备。
设备10可以包括外壳，诸如外壳12。有时可被称为壳体的外壳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，外壳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，外壳12或构成外壳12的至少一些结构可以由金属元件形成。
如果期望，设备10可以具有显示器，诸如显示器14。显示器14可以安装在设备10的正面上。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。外壳12的背面(即，与设备10的前面相对的设备10的面)可以具有平面外壳壁。后外壳壁可以具有完全穿过后外壳壁并且因此将外壳12的外壳壁部分(和/或侧壁部分)彼此分离的缝隙。外壳12(例如，后外壳壁、侧壁等)也可以具有不完全穿过外壳12的浅沟槽。缝隙和沟槽可以利用塑料或其它电介质填充。如果期望，已彼此(例如，通过直达缝隙)分离的外壳12的部分可以由内部导电结构(例如，桥接缝隙的片金属或其它金属构件)接合。
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。
外壳12可以包括***外壳结构，诸如结构16。结构16可以围绕设备10和显示器14的***延伸。在其中设备10和显示器14具有带四条边缘的矩形形状的配置中，结构16可以利用具有带四个对应边缘的矩形环形状的***外壳结构来实现(作为例子)。***结构16或者***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的全部四个侧面和/或帮助把显示器14固定到设备10的装饰性修整)。如果期望，***结构16也可以形成设备10的侧壁结构(例如，通过形成具有垂直侧壁的金属带、弯曲的侧壁，等等)。
***外壳结构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***导电外壳结构、导电外壳结构、***金属结构或者***导电外壳构件(作为例子)。***外壳结构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***外壳结构16。
***外壳结构16没有必要具有均匀的横截面。例如，如果期望，则***外壳结构16的顶部可以具有向内突出的唇缘，其帮助把显示器14固定住。***外壳结构16的底部也可以具有放大的唇缘(例如，在设备10的背表面的平面中)。***外壳结构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。在一些配置中(例如，当***外壳结构16用作显示器14的边框时)，***外壳结构16可以围绕外壳12的唇缘延伸(即，***外壳结构16可以只覆盖包围显示器14而不是外壳12的侧壁的其余部分的外壳12的边缘)。
如果期望，外壳12可以具有导电后表面。例如，外壳12可以由诸如不锈钢或铝的金属形成。外壳12的后表面可以位于与显示器14平行的平面内。在用于其中外壳12的后表面由金属形成的设备10的配置中，可以期望把***导电外壳结构16的部分形成为形成外壳12的后表面的外壳结构的组成部分。例如，设备10的后外壳壁可以由平坦的金属结构形成，并且在外壳12的侧面上的***外壳结构16的部分可以形成为该平面金属结构的平坦或弯曲的垂直延伸的组成金属部分。如果期望，诸如这些的外壳结构可以从一块金属进行加工和/或可以包括被组装在一起以形成外壳12的多个金属片。外壳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。
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。诸如非活性区域IA的非活动边界区域可以沿活动区域AA的***边缘中的一条或多条边缘延伸。
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、驱动电路等。外壳12可以包括内部导电结构，诸如金属框架构件和跨外壳12的壁的平面导电外壳构件(有时被称为中板)(即，由被焊接或以其它方式在构件16的相对侧之间连接的一个或多个部件形成的基本上矩形的片)。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外壳12的中心，并且可以在显示器14的活动区域AA的下方延伸。
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***导电外壳结构16和相对的导电接地结构之间，其中导电接地结构诸如导电外壳中板或后外壳壁结构、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谐振元件。
设备10中的导电外壳结构和其它导电结构，诸如中板、印制电路板上的迹线、显示器14和导电电子组件，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谐振元件或倒-F天线谐振元件的天线谐振元件与接地平面隔开的空间、可以有助于寄生天线谐振元件的性能、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，接地部可以朝着区域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的配置中，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)。
一般而言，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外壳的相对的第一和第二端处(例如，在图1的设备10的端部20和22处)、沿着设备外壳的一条或多条边缘、在设备外壳的中心、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。
***外壳结构16的部分可以具有***间隙结构。例如，***导电外壳结构16可以具有一个或多个间隙，诸如间隙18，如在图1中所示。***外壳结构16中的间隙可以用诸如聚合物、陶瓷、玻璃、空气的电介质、其它介电材料或者这些材料的组合填充。间隙18可以把***外壳结构16分成一个或多个***导电分段。例如，在***外壳结构16中可以有两个***导电分段(例如，在具有两个间隙18的布置中)、三个***导电分段(例如，在具有三个间隙18的布置中)、四个***导电分段(例如，在具有四个间隙18的布置中)，等等。以这种方式形成的***导电外壳结构16的分段可以形成设备10中的天线的部件。
如果期望，则在外壳12中的开口(诸如延伸到中途或完全通过外壳12的沟槽)可以跨外壳12的后壁的宽度延伸，并且可以穿过外壳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***外壳结构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外壳开口。在一些情况下，形成天线缝隙和其它结构的外壳开口可以用诸如空气的电介质填充。
在典型的场景中，设备10可以具有上部天线和下部天线(作为例子)。上部天线可以例如在区域22中在设备10的上端处形成。下部天线可以例如在区域20中在设备10的下端处形成。天线可以单独地用来覆盖完全相同的通信频带、重叠的通信频带、或者分离的通信频带。天线可以用来实现天线分集方案或者多输入多输出(MIMO)天线方案。
设备10中的天线可以用来支持任何感兴趣的通信频带。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***(GPS)通信或者其它卫星导航***通信、通信等的天线结构。
示出可以在图1的设备10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储存器、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)等的储存器。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。
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、互联网协议语音(VOIP)电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体重放应用、操作***功能，等等。为了支持与外部装备的交互，存储和处理电路28可以在实现通信协议时使用。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–有时被称为)、用于诸如协议的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(MIMO)协议、天线分集协议，等等。
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、位置和朝向传感器(例如，诸如加速度计、陀螺仪和指南针的传感器)、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)、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占用按钮24的位置的指纹传感器)，等等。
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。
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(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带并且可以处理2.4GHz的通信频带。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960-1710MHz的低-中频带、从1710到2170MHz的中频带以及从2300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内的无线通信(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***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GPS接收器电路42的全球定位***(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。在和链路和其它短距离无线链路中，无线信号通常用来在几十或几百英尺的范围传送数据。在蜂窝电路链路和其它长距离链路中，无线信号通常用来在几千英尺或英里的范围传送数据。
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可以包括具有谐振元件的天线，其中谐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。
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的输出并且可以从设备10外部的来源接收输入。
为了向诸如(一个或多个)天线40的天线结构提供覆盖感兴趣的通信频率的能力，(一个或多个)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构图的金属结构(例如，天线的部分)形成。如果期望，(一个或多个)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、可以是天线谐振元件的一部分、可以跨天线谐振元件和天线接地部之间的间隙，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。
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的正信号导线和诸如线路96的接地信号导线的传输线路。线路94和96可以构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在匹配天线40的阻抗与传输线路92的阻抗时使用。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)或者可以由外壳结构、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以在天线40中形成滤波器电路时使用并且可以是可调谐和/或固定的组件。
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部的其它天线。正传输线路导线94可以耦合到正天线馈电端子98并且接地传输线路导线96可以耦合到接地天线馈电端子100。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可以利用多个馈电部进行馈给。图3的说明性馈电配置仅仅是说明性的。
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、来自朝向传感器的设备朝向信息、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时的其它信息。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，以覆盖扩展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)。
图4是可以在实现用于设备10的天线40时使用的说明性倒F天线结构的图。图4的倒F天线40具有天线谐振元件106和天线接地部(接地平面)104。天线谐振元件106可以具有诸如臂108的主要谐振元件臂。臂108的长度和/或臂108的部分可以被选择，使得天线40在期望的工作频率谐振。例如，如果臂108的长度可以是在用于天线40的期望工作频率的波长的四分之一。天线40也可以在谐波频率表现出谐振。
主谐振元件臂108可以通过返回路径110耦合到接地部104。电感器或其它组件可以置于路径110中和/或可调谐组件102可以置于路径110中和/或与臂108和接地部104之间的路径110并联耦合。
天线40可以利用一个或多个天线馈电部进行馈给。例如，天线40可以利用天线馈电部112进行馈给。天线馈电部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和接地部104之间的返回路径110平行地延伸。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谐振臂分支(例如，以创建多个频率谐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，寄生天线谐振元件、支持天线调谐的可调谐组件，等等)。例如，臂108可以具有从馈电部112和返回路径110向外延伸的左分支和右分支。可以使用多个馈电部来馈给诸如天线40的天线。
天线40可以是包括一个或多个缝隙天线谐振元件的混合天线。例如，如图5中所示，天线40可以基于具有在诸如天线接地部104的导电结构内形成的诸如缝隙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可以具有遵循蜿蜒路径的细长形状)。用于天线40的天线馈电部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的相对侧(例如，位于相对的长侧)。诸如图5的缝隙天线谐振元件114的基于缝隙的天线谐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谐振。在窄缝隙中，缝隙天线谐振元件的谐振频率与缝隙长度在其处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侧的端子(即，可调谐组件可以桥接缝隙)。如果期望，则可调谐组件可以具有耦合到沿缝隙114的侧边之一的长度的相应位置的端子。也可以使用这些布置的组合。
天线40可以是包括在图4和图5两者中所示类型的谐振元件的混合缝隙-倒F天线。用于具有缝隙和倒F天线结构的天线的说明性配置在图6中示出。如图6中所示，天线40(例如，混合缝隙-倒F天线)可以由耦合到天线馈电部112的收发器电路被馈送。如果期望，则一个或多个附加馈电部可以耦合到天线40。天线40可以包括诸如缝隙114的缝隙，其中缝隙由***导电结构16和接地部104之间的细长间隙形成(例如，利用机加工工具或其它装备在外壳12中形成的缝隙)。缝隙可以用电介质填充，诸如空气和/或塑料。例如，塑料可被***与外壳12的外部齐平的缝隙114的部分。
缝隙114的部分可以有助于缝隙天线对天线40的谐振。***导电结构16可以形成天线谐振元件臂，诸如在间隙18-1和18-2(例如，在***导电结构16中的间隙18)之间延伸的图4的臂108。返回路径(诸如图4的路径110)可以由桥接缝隙114或诸如开关的可调整部件的固定导电路径形成，其中开关可以被闭合，以在缝隙114两端形成短路。
为了增强天线40的频率覆盖，天线40可以具有寄生天线谐振元件，诸如寄生天线谐振元件158。设备10还可以具有一个或多个辅助天线(诸如天线150)，以增强天线40的频率覆盖。天线150可以利用与馈电部112分离的馈电部馈送。
可选的可调整部件(诸如部件152、154和156)可被用于调整天线40的操作。部件152、154和156可以包括开关，开关耦合到固定部件(诸如电感器和电容器)以及用于提供可调量的电容、可调量的电感等等的其它电路。天线40中的可调整部件可被用来调谐天线覆盖范围、可被用来恢复由于诸如用户的手或其它身体部分的外部物体的存在而已经退化的天线性能、和/或可被用来调整其它操作条件并确保在期望频率的令人满意的操作。
寄生天线谐振元件158可以具有第一端，诸如沿着缝隙114的长度在给定的位置从天线接地部104伸入缝隙114的端部160，并且可以具有第二端，诸如位于缝隙114中的端部162。缝隙114可以具有细长的形状(例如，缝隙形状)或者其它合适的细长间隙形状。在图6的例子中，缝隙114具有在***导电结构16(例如，外壳的侧壁)和设备10的后壁部分(例如，接地部104)之间沿设备10的外周延伸的U形。在这种类型的构造中，寄生天线谐振元件158可以沿缝隙114的长度从端部160延伸到端部162，而不接触在缝隙114的相对侧上的***导电结构16或接地部104(即，不允许元件158的边缘接触形成缝隙114的金属外壳的内表面)。
缝隙114的长度可以是大约4-20cm、大于2cm、大于4cm、大于8cm、大于12cm、小于25cm、小于15cm、小于10cm或其它合适的长度。元件158可以具有大约0.5mm的宽度D3(例如，小于0.8mm、小于0.6mm、大于0.3mm、0.4到0.6mm，等等)或其它适当的宽度。缝隙114可以具有大约2mm的宽度(例如，小于4mm、小于3mm、小于2mm、大于1mm、大于1.5mm、1-3mm，等等)或其它合适的宽度。元件158的长度可以是1-10cm、大于2cm、2-7cm、1-5cm、小于10cm、小于5cm，或其它合适的长度)。缝隙114将元件158与接地部104和***导电外壳结构16分开的部分可以具有大约0.75的宽度D2(例如，大于0.4、大于0.6、小于0.8、小于1mm、0.3-1.2mm，等等)。
元件158可以在期望的通信频带内谐振并且由此在期望的通信频带内为天线40提供增强的频率范围(例如，元件158可以在2300-2700MHz或其它合适的频带以在高通信频带内的频率谐振)。元件158可以由印刷电路上的金属结构、由导电外壳结构的一部分或者由设备10中的其它导电结构形成。
在图6的例子中，缝隙114具有U形。如果期望，则缝隙114可以具有其它形状，诸如图7的缝隙114的直缝隙形状。在图6所示类型的布置中，元件158的尖端可以被弯曲，以便在设备10的角落容纳缝隙114的弯曲。在图7的说明性布置中，元件158是直的和展平的。在其它用于天线40的构造中，缝隙114和元件158可以具有不同的形状。图6和7的布置是示例性的。
图8是天线性能(驻波比SWR)被绘制为用于说明性天线的工作频率f的函数的图，其中天线诸如是图6和图7的天线40(包括寄生元件158和补充天线元件150)。如图8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呈现谐振。
低频带LB可以从700MHz延伸至960MHz或其它合适的频率范围。***导电结构16可以充当倒F谐振元件臂，诸如图4的臂108。天线40在低频带LB的谐振可以与图6的部件152和间隙18-2之间沿***导电结构16的距离关联。间隙18-2可以是***导电外壳结构16中的其中一个间隙18。图6是设备10的后视图，所以当从前面看设备10时图6的间隙18-2位于设备10的左边缘上。部件152可以包括可以被闭合以便为倒F天线(例如，具有由结构16形成的谐振元件臂的倒F天线)形成返回路径的开关和/或可以为天线40形成其它返回路径结构。
低中频带LMB可以从1400MHz延伸到1710MHz或其它合适的频率范围。对于支持在低中频带LMB中的频率的通信的天线谐振可以与单极元件、倒F天线元件或者其它天线元件(诸如元件150)关联。
中频带MB可以从1710MHz延伸到2170MHz或其它合适的频率范围。天线40可以在中频带MB中呈现第一和第二谐振。这些中频带谐振中的第一个可以与馈送112和间隙18-2之间的距离关联。这些谐振中的第二个可以与馈送112和部件152(例如，可以在形成返回路径中使用的开关)之间的距离关联。
高频带HB可以从2300MHz延伸到2700MHz或其它合适的频率范围。可以通过寄生天线谐振元件158的谐振支持高频带HB中的天线性能(例如，元件158的长度可以在频带HB中的工作频率呈现四分之一波长谐振)。
图9是用于天线150(例如，倒F天线)的说明性馈电布置的图。如图9中所示，射频收发器电路90可以利用诸如传输线92'的传输线耦合到天线150。传输线92'可以具有正信号线94'和接地信号线96'。诸如开关电路200的开关电路可以插在天线150的馈电部112'和收发器电路90之间的传输线92'中。馈电部112'可以具有诸如正天线馈电端子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。开关电路200可以具有开关，诸如开关S1、S2和S3。开关S1、S2和S3可以由来自控制电路28的控制信号控制。
如图9中所示，开关S3可以具有第一端子，诸如耦合到正天线馈电端子98'的端子206，并且可以具有对应的第二端子，诸如耦合到传输线92'中的正信号线94'的端子204。开关S1可以具有第一端子，诸如耦合到接地天线馈电端子100'的端子210，以及第二端子，诸如耦合到传输线92中的接地信号线96'的端子208。开关S2可以具有第一端子，诸如耦合到端子98'的端子212，以及第二端子，诸如耦合到阻抗匹配网络M的端子214。匹配网络M可以耦合在端子214和线路96'之间。
控制电路28可以利用开关电路200在多个状态下操作天线150。这些状态可以包括其中天线150与设备10的其它天线结构隔离的隔离模式，其中天线150被配置为用于在自由空间中的最佳操作的自由空间模式，其中天线150被配置为在被用户持有的同时在窄通信频带内操作的窄带抓握模式，以及其中天线150被配置为在被用户持有的同时在宽通信频带(例如，比窄通信频带更宽的频带)内操作的宽带抓握模式。在自由空间模式下，天线150可被配置为在1400MHz的频率(或其它合适的频率)操作。当被用户使用时，天线150的谐振具有移动到较低频率的可能性。在窄带抓握模式和宽带抓握模式下，天线150被配置为在其期望的工作频率操作(即，通过配置开关S1、S2和S3，天线150的谐振被向上调谐到其期望的频率)。
天线150可被配置为通过打开开关S1、S2和S3而操作在隔离模式。在这种模式下，天线150与传输线92'隔离并浮动。在以这种方式被隔离的同时，天线150可以充当在2300-2700MHz的频率或其它合适的频率(例如，高频带频率)用于天线40的寄生天线谐振元件。天线150可以通过闭合开关S1和S3并打开S2而被放在自由空间模式(以切换匹配电路M不被使用)。在窄带抓握模式，开关S3可以被闭合并且开关S1和S2可以被断开。通过开关S3闭合，天线匹配电路M被切换到使用，以确保即使当被用户抓握时天线150正常操作。在宽带抓握模式下，开关S1和S3接通并且开关S2打开，从而为天线150提供比窄带抓握模式更宽的带宽(但是效率有所降低)。
图10是天线150的透视图。天线150可以是包括天线谐振元件(参见例如图4的臂108)和天线接地部104的倒F天线。天线150的天线谐振元件可以具有天线谐振元件臂分段108A、108B、108C、108D和108E。谐振元件可以由具有图11中所示形状的金属形成(作为例子)。如图11中所示，谐振元件臂可以具有三个或更多个直角弯曲和三个或更多个或四个或更多个分段。这个谐振元件可以由电介质支撑结构(诸如图10的塑料支撑结构310)支撑。
传输线92'可以利用柔性印刷电路300上的信号迹线实现。匹配网络M可以由安装在柔性印刷电路300上的部件(诸如部件302)形成。诸如部件302的部件还可被用来形成开关电路200。焊盘304和306允许印刷电路300的传输线信号导线和(一个或多个)部件302的匹配网络M被耦合到相应的天线端子100'和98'。天线150可以被电磁耦合到由***导电结构16形成的天线(例如，天线40)。在天线150使用期间，结构16可以充当提高天线效率的用于天线150的寄生天线谐振元件。
虽然在倒F天线的上下文中进行了描述，但是天线150可以利用任何合适类型的天线(贴片、倒F、单极、环、缝隙、混合等等)来实现并且可以利用由外壳12的部分形成的导电结构、设备10中的内部金属结构(例如，内部金属外壳构件)、诸如刚性印刷电路板或柔性印刷电路的印刷电路上的金属迹线、塑料载体上的激光构图电镀迹线、金属箔、嵌在模制塑料载体或其它电介质支撑结构中或附连到其的金属部分、金属线或其它导电结构来实现。在图10的布置中，用于天线150的天线结构可以金属结构(金属迹线、金属箔，等等)形成，其中金属结构形成由塑料载体(载体310)支撑的天线谐振元件臂。用于天线150的金属结构的这种类型的支撑布置仅仅是说明性的。如果期望，则其它类型的天线结构可以在形成天线150时被使用。
根据实施例，提供了一种电子设备，包括具有***导电结构的外壳；和具有由***导电结构形成的第一谐振元件臂、具有通过与外壳的至少一条边平行地延伸的缝隙和第一天线谐振元件分开的天线接地部并且具有第一天线馈电部的第一天线；以及由第二谐振元件臂和天线接地部形成的第二天线，第二天线具有第二天线馈电部；还包括耦合到第一天线馈电部的第一传输线；开关电路以及通过该开关电路耦合到第一天线馈电部的第二传输线。
根据另一个实施例，电子设备包括被配置为将开关电路置于自由空间操作模式的控制电路，其中第二传输线通过开关电路发送和接收用于第二天线的天线信号。
根据另一个实施例，控制电路还被配置为将开关电路置于隔离操作模式，其中第二天线与第二传输线电隔离。
根据另一个实施例，控制电路被配置为将开关电路置于至少一个附加的操作模式，其中天线被调谐，以确保当被用户抓握时在期望的频率范围操作。
根据另一个实施例，第二天线包括支撑第二谐振元件臂的塑料载体。
根据另一个实施例，电子设备包括柔性印刷电路，第二传输线包括在柔性印刷电路上的导电线。
根据另一个实施例，电子设备包括缝隙中的寄生天线谐振元件。
根据另一个实施例，开关电路安装在柔性印刷电路上。
根据另一个实施例，第二天线包括可调倒F天线。
根据另一个实施例，第二天线被配置为在包括1400MHz的频率的频带谐振。
根据另一个实施例，第一天线馈电部具有耦合到第一天线谐振元件臂的第一正天线馈电端子并且第二天线馈电部具有耦合到第二天线谐振元件臂的第二正天线馈电端子。
根据另一个实施例，第二天线谐振元件臂具有至少四个分段和三个直角弯曲。
根据实施例，提供了一种电子设备，包括具有缝隙的金属外壳，其中缝隙将金属外壳分隔成形成第一天线谐振元件臂的***导电外壳结构和天线接地部，第一天线谐振元件臂和天线接地部形成第一天线并且第一天线包括在缝隙中的寄生天线谐振元件臂；还包括开关电路；以及耦合到开关电路的第二天线，第二天线包括第二天线谐振元件臂和天线接地部。
根据另一个实施例，电子设备包括收发器电路和将收发器电路耦合到开关电路的传输线。
根据另一个实施例，电子设备包括控制电路，该控制电路调整开关电路以便将开关电路置于其中开关电路将传输线耦合到第二天线的第一状态和其中开关电路隔离传输线与第二天线的第二状态当中选定的一个。
根据另一个实施例，收发器电路被配置为当开关电路处于第二状态时利用第一天线发送和接收天线信号。
根据另一个实施例，电子设备包括支撑第二天线谐振元件的塑料载体。
根据另一个实施例，第二天线谐振元件臂被配置为在包括1400MHz的频率的通信频带谐振。
根据实施例，提供了一种电子设备，包括：具有沿电子设备的边缘延伸的侧壁部分并且具有构成地的一部分的平面后壁部分的金属外壳，侧壁部分和平面后壁部分由缝隙隔开；由塑料载体上的金属结构形成的天线谐振元件臂；耦合到天线谐振元件臂的开关电路；以及通过开关电路耦合到天线谐振元件臂的收发器电路，开关电路可操作在其中开关电路将收发器电路耦合到天线谐振元件臂的第一模式和其中开关电路将收发器电路线与天线谐振元件臂隔离的第二模式。
根据另一个实施例，天线谐振元件臂充当在通信频带内操作的天线的一部分，该电子设备还包括在缝隙中的寄生天线谐振元件臂，侧壁部分、寄生天线谐振元件臂和地形成在所述通信频带之外的频率操作的附加天线。
根据另一个实施例，天线的天线谐振元件臂在开关电路在第二模式下操作时充当用于在所述通信频带之外的频率操作的附加天线的寄生天线谐振元件。
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精神的情况下，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。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
外壳，具有***导电结构；以及
第一天线，具有由***导电结构形成的第一谐振元件臂、具有通过与外壳的至少一条边平行地延伸的缝隙和第一天线谐振元件分开的天线接地部并且具有第一天线馈电部；以及
第二天线，由第二谐振元件臂和天线接地部形成，其中第二天线具有第二天线馈电部；
第一传输线，耦合到第一天线馈电部；
开关电路；以及
第二传输线，通过开关电路耦合到第一天线馈电部。
2.如权利要求1所述的电子设备，还包括被配置为将开关电路置于自由空间操作模式的控制电路，其中第二传输线通过开关电路发送和接收用于第二天线的天线信号。
3.如权利要求2所述的电子设备，其中控制电路还被配置为将开关电路置于隔离操作模式，其中第二天线与第二传输线电隔离。
4.如权利要求3所述的电子设备，其中控制电路还被配置为将开关电路置于至少一个附加的操作模式，其中天线被调谐，以确保当被用户抓握时在期望的频率范围操作。
5.如权利要求3所述的电子设备，其中第二天线还包括支撑第二谐振元件臂的塑料载体。
6.如权利要求5所述的电子设备，还包括柔性印刷电路，其中第二传输线包括在柔性印刷电路上的导电线。
7.如权利要求6所述的电子设备，还包括缝隙中的寄生天线谐振元件。
8.如权利要求7所述的电子设备，其中开关电路安装在柔性印刷电路上。
9.如权利要求3所述的电子设备，其中第二天线包括可调倒F天线。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中第二天线被配置为在包括1400MHz的频率的频带谐振。
11.如权利要求1所述的电子设备，其中第一天线馈电部具有耦合到第一天线谐振元件臂的第一正天线馈电端子并且第二天线馈电部具有耦合到第二天线谐振元件臂的第二正天线馈电端子。
12.如权利要求1所述的电子设备，其中第二天线谐振元件臂具有至少四个分段和三个直角弯曲。
13.一种电子设备，包括：
具有缝隙的金属外壳，其中缝隙将金属外壳分隔成形成第一天线谐振元件臂的***导电外壳结构和天线接地部，其中第一天线谐振元件臂和天线接地部形成第一天线并且第一天线包括在缝隙中的寄生天线谐振元件臂；
开关电路；以及
耦合到开关电路的第二天线，其中第二天线包括第二天线谐振元件臂和天线接地部。
14.如权利要求13所述的电子设备，还包括收发器电路和将收发器电路耦合到开关电路的传输线。
15.如权利要求14所述的电子设备，还包括控制电路，该控制电路调整开关电路以便将开关电路置于其中开关电路将传输线耦合到第二天线的第一状态和其中开关电路隔离传输线与第二天线的第二状态当中选定的一个。
16.如权利要求15所述的电子设备，其中收发器电路被配置为当开关电路处于第二状态时利用第一天线发送和接收天线信号。
17.如权利要求16所述的电子设备，还包括支撑第二天线谐振元件的塑料载体。
18.如权利要求17所述的电子设备，其中第二天线谐振元件臂被配置为在包括1400MHz的频率的通信频带谐振。
19.一种电子设备，包括：
金属外壳，具有沿电子设备的边缘延伸的侧壁部分并且具有构成地的一部分的平面后壁部分，其中侧壁部分和平面后壁部分被缝隙隔开；
天线谐振元件臂，由塑料载体上的金属结构形成；
开关电路，耦合到天线谐振元件臂；以及
收发器电路，通过开关电路耦合到天线谐振元件臂，其中开关电路可操作在其中开关电路将收发器电路耦合到天线谐振元件臂的第一模式和其中开关电路将收发器电路线与天线谐振元件臂隔离的第二模式。
20.如权利要求19所述的电子设备，其中天线谐振元件臂充当在通信频带内操作的天线的一部分，该电子设备还包括在缝隙中的寄生天线谐振元件臂，其中侧壁部分、寄生天线谐振元件臂和地形成在所述通信频带之外的频率操作的附加天线，其中天线的天线谐振元件臂在开关电路在第二模式下操作时充当用于在所述通信频带之外的频率操作的附加天线的寄生天线谐振元件。
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