具有基于隙缝的寄生部件的可调谐天线的制作方法

具有基于隙缝的寄生部件的可调谐天线的制作方法
【专利摘要】可以提供包含无线通信电路的电子装置。该无线通信电路可以包括射频收发器电路和天线结构。该天线结构可以形成双臂倒F天线。该天线可以具有由外围导电电子装置外壳部件的多个部分形成的谐振部件，并且可以具有与天线谐振部件隔开一间隙的天线地。一短路路径可以桥接该间隙。天线馈点可以横跨该间隙与短路路径并联耦接。可以利用桥接该间隙的可调节电感器来提供低频带调谐。该天线可以具有基于隙缝的寄生天线谐振部件，其具有形成在外围导电电子装置外壳部件的多个部分与天线地之间的隙缝。可调节电容器可以桥接该隙缝以提供高频带调谐。
【专利说明】具有基于隙缝的寄生部件的可调谐天线
[0001] 本申请要求保护2013年3月18日提交的美国专利申请13/846471的优先权，其 全部内容通过引用而并入于此。

【技术领域】
[0002] 本公开总体上涉及电子装置，并且更具体地说，涉及用于具有无线通信电路的电 子装置的天线。

【背景技术】
[0003] 诸如便携式计算机和蜂窝电话的电子装置通常设置有无线通信能力。例如，电子 装置可以使用诸如蜂窝电话电路的长距无线通信电路，以利用蜂窝电话频带来通信。电子 装置可以使用诸如无线局域网通信电路的短距无线通信电路，以利用邻近设备处理通信。 电子装置还可以设置有卫星导航系统接收器和其它无线电路。
[0004] 为满足针对小形状因子无线装置的消费者需求，制造商不断努力以利用紧凑结构 来实现诸如天线组件的无线通信电路。同时，可能希望在电子装置中包括导电结构，如金属 装置外壳组件。因为导电组件可以影响射频性能，所以，在将天线并入到包括导电结构的电 子装置中时必须小心。而且，必须小心以确保装置的天线和无线电路能够在操作频率范围 上展示令人满意的性能。
[0005] 由此，希望能够提供用于无线电子装置的改进无线通信电路。


【发明内容】

[0006] 可以提供包含无线通信电路的电子装置。该无线通信电路可以包括射频收发器电 路和天线结构。该天线结构可以形成双臂倒F天线。该收发器电路可以通过传输线路耦接 至该双臂倒F天线。
[0007] 该天线可以具有由外围导电电子装置外壳结构的多部分形成的双臂倒F天线谐 振部件，并且可以具有与天线谐振部件隔开一间隙的天线地。一短路路径可以桥接该间隙。 天线馈送部可以横跨该间隙与短路路径并联耦接。
[0008] 可以利用桥接该间隙的可调节电感器来提供低频带调谐。该可调节电感器可以包 括一系列固定电感器和切换电路，该切换电路被配置成通过将该固定电感器中选定的一个 切换成使用来调谐天线。
[0009] 该天线可以具有基于隙缝的寄生天线谐振部件，其具有形成在天线地与外围导电 电子装置外壳部件的多个部分之间的隙缝。可调节电容器可以桥接该隙缝以提供高频带调 谐。
[0010] 根据附图和优选实施例的下列详细描述，本发明的进一步特征，其性质以及各种 优点将更清楚。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 图1是根据本发明一实施例的、具有无线通信电路的例示性电子装置的立体图。
[0012] 图2是根据本发明一实施例的、具有无线通信电路的例示性电子装置的示意图。
[0013] 图3是根据本发明一实施例的例示性可调谐天线的图。
[0014] 图4是根据本发明一实施例的、可以在调谐电子装置中的天线方面使用的该类型 例示性可调节电容器的图。
[0015] 图5是根据本发明一实施例的、可以在调谐电子装置中的天线方面使用的例示性 可调节单一部件电感器的图。
[0016] 图6是根据本发明一实施例的例示性可调节多部件电感器的图。
[0017] 图7是根据本发明一实施例的、具有由外围导电外壳部件的一部分形成的天线谐 振部件并且具有基于隙缝的寄生谐振部件和通过可调节电感器和可调节电容器电路提供 的调谐能力的例示性可调谐电子装置天线的图。
[0018] 图8是根据本发明一实施例的、作为用于图7所示可调谐天线类型的频率的函数 的天线性能的图形。
[0019] 图9是根据本发明一实施例的、具有由外围导电外壳部件的一部分形成的天线谐 振部件并且具有通过可调节电感器提供的调谐能力的例示性可调谐电子装置天线的图。

【具体实施方式】
[0020] 诸如图1的电子装置10的电子装置可以设置有无线通信电路。该无线通信电路 可以被用于支持多个无线通信频带下的无线通信。该无线通信电路可以包括一个或多个天 线。
[0021] 该天线可以包括：环形天线、倒F天线、带形天线、平坦倒F天线、隙缝天线、包括一 个以上类型的天线结构的混合天线，或者其它合适天线。若希望的话，用于天线的导电结构 可以由导电电子装置结构形成。该导电电子装置结构可以包括导电外壳结构。该外壳结构 可以包括环绕电子装置的外围延伸的诸如外围导电部件的外围结构。该外围导电部件可以 用作诸如显示器的平坦结构的边框，可以用作用于装置外壳的侧壁结构，和/或可以形成 其它外壳结构。外围导电部件中的间隙可以与天线相关联。
[0022] 电子装置10可以是便携式电子装置或者其它合适电子装置。例如，电子装置10可 以是膝上型计算机，平板计算机，稍小装置(诸如腕表装置、挂件装置、头戴式受话器装置、 耳机装置、或其它可佩戴或微型装置)，蜂窝电话，或媒体播放器。装置10还可以是电视机、 机顶盒、台式计算机、集成到计算机中的计算机监视器、或其它合适电子设备。
[0023] 装置10可以包括诸如外壳12的外壳。有时可以被称为壳体的外壳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)、其它合适材料、或这些材料的组 合形成。在某些情况下，外壳12的部件可以由电介质或其它低导电率材料形成。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部件形成。
[0024] 若希望的话，装置10可以具有诸如显示器14的显示器。显示器14例如可以是并 入了电容触摸电极的触摸屏。显示器14可以包括由发光二极管（LED)、有机LED (0LED)、 等离子单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示（IXD)组件、或其它合适图像像素结构所形成 的图像像素。盖玻璃层可以覆盖显示器14的表面。诸如按钮19的按钮可以穿过盖玻璃中 的开口。该盖玻璃还可以具有其它开口，如用于扬声器端口 26的开口。
[0025] 外壳12可以包括诸如结构16的外围外壳结构。结构16可以环绕装置10和显示 器14的外围延伸。在其中装置10和显示器14具有矩形形状的构造中，结构16可以利用 具有矩形环状(作为一示例)的外围外壳部件实现。外围结构16或外围结构16的一部分可 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/或帮助将显示器14保持 至装置10的装饰（cosmetic trim))。若希望的话，外围结构16还可以形成装置10的侧壁 结构(例如，通过形成具有垂直侧壁的金属带等)。
[0026] 外围外壳结构16可以由诸如金属的导电材料形成，并因此有时可以称为外围导 电外壳结构、导电外壳结构、外围金属结构、或外围导电外壳部件(作为示例)。外围外壳结 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、或两个以上的分离 结构可以在形成外围外壳结构16时使用。
[0027] 对于外围外壳结构16来说，不必具有均勻截面。例如，若希望的话，外围外壳结构 16的顶部可以具有帮助就地保持显示器14的向内突出唇缘。若希望的话，外围外壳结构 16的底部还可以具有扩大唇缘(例如，沿装置10的后表面的平面)。在图1的示例中，外围 外壳结构16具有大致笔直的垂直侧壁。这仅仅是例示性的。由外围外壳结构16形成的侧 壁可以弯曲或者可以具有其它合适形状。在某些构造(例如，当外围外壳结构16用作显示 器14的边框时)中，外围外壳结构16可以环绕外壳12的唇缘延伸（即，外围外壳结构16可 以仅覆盖外壳12的包围显示器14的边缘而非外壳12的侧壁的其余部分)。
[0028] 若希望的话，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平行的平面中。在用于装置10的、其 中外壳12的后表面由金属形成的构造中，可能希望形成外围导电外壳结构16的多个部分 作为形成外壳12的后表面的外壳结构的组成部分。例如，装置10的后外壳壁可以由平坦 金属结构形成，并且外壳12的左侧和右侧上的外围外壳结构16的多个部分可以形成为平 坦金属结构的垂直扩展组成金属部分。若希望的话，诸如这些的外壳结构由一金属块机械 加工而成。
[0029] 显示器14可以包括导电结构，如电容性电极的阵列、用于寻址像素元件的导电线 路、驱动器电路等。外壳12可以包括内部结构，如金属框部件、横跨外壳12的壁部的平坦 外壳部件(有时称为中间板）（即，由在部件16的相对侧之间焊接或以其它方式连接的一个 或多个部件形成的大致矩形片)、印刷电路板、以及其它内部导电结构。这些导电结构可以 位于显示器14下面的外壳的中心(作为一示例)。
[0030] 在区域22和20中，可以在装置10的导电结构内形成开口（例如，在外围导电外壳 结构16与相对导电结构(诸如导电外壳中间板或后外壳壁结构、与印刷电路板相关联的导 电地平面、以及装置10中的导电电气组件）之间）。这些开口（其有时可以被称为间隙）可 以填充有空气、塑料、以及其它电介质。装置10中的导电外壳结构和其它导电结构可以用 作用于装置10中的天线的地平面。区域20和22中的开口可以用作开放或闭合隙缝天线 中的隙缝，可以用作环形天线中的由导电材料路径包围的中心电介质区，可以用作分隔诸 如带形天线谐振部件或倒F天线谐振部件的天线谐振部件与地平面的空间，可以贡献于寄 生天线谐振部件的性能，或者可以以其它方式用作形成在区域20和22中的天线结构的一 部分。
[0031] 一般来说，装置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)。装置10中的天线可以在延长装置外壳的相对的第一 端部与第二端部处定位，沿着装置外壳的一个或多个边缘定位，在装置外壳中心定位，在其 它合适位置定位，或者在这种位置中的一个或多个中定位。图1的排布结构仅仅是例示性 的。
[0032] 外围外壳结构16的多个部分可以设置有间隙结构。例如，夕卜围外壳结构16可以 设置有一个或多个间隙，如间隙18,如图1所示。外围外壳结构16中的间隙可以填充有电 介质，如聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其它电介质材料、或这些材料的组合。间隙18可以将外 围外壳结构16划分成一个或多个外围导电区段。例如可以存在外围外壳结构16中的两个 外围导电区段(例如，采用具有两个间隙的排布结构)、三个外围导电区段(例如，采用具有 三个间隙的排布结构)、四个外围导电区段(例如，采用具有四个间隙的排布结构）等。外围 导电外壳结构16的按这种方式形成的区段可以形成装置10中的天线的多个部分。
[0033] 在典型情况下，装置10可以具有上天线与下天线(作为一示例)。上天线例如可以 形成在装置10的上端部处的区域22中。下天线例如可以形成在装置10的下端部处的区 域20中。该天线可以分离使用以覆盖相同通信频带、交叠通信频带、或者分离通信频带。该 天线可以被用于实现天线分集方案或多输入多输出（ΜΙΜΟ)天线方案。
[0034] 装置10中的天线可以被用于支持任何所关注的通信频带。例如，装置10可以包 括用于支持局域网通信、话音与数据蜂窝电话通信、全球定位系统（GPS)通信或其它卫星导 航系统通信、Bluetooth'?通信等的天线结构。
[0035] 图2中示出了可以用于电子装置10的例示性配置的示意图。如图2所示，电子装 置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可以包括存储装 置，如硬盘驱动器存储部、非易失性存储器(例如，被设置成形成固态驱动器的闪速存储器 或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。存储 和处理电路28中的处理电路可以被用于控制装置10的操作。该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、基带处理器、功率管理单元、音频编解码器芯 片、专用集成电路等。
[0036] 存储与处理电路28可以被用于运行装置10上的软件，如因特网浏览应用、因特网 话音传输协议（V0IP)电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体回放应用、操作系统功能等。为支 持与外部设备的交互，存储和处理电路28可以在实现通信协议中使用。可以利用存储和处 理电路28实现的通信协议包括：因特网协议、无线局域网协议(例如，IEEE802. 11协议，有 时称为> WiFi?)、用于其它短距无线通信链路的协议(如Bluetooth?协议)、蜂窝电话协 议等。
[0037] 电路28可以被设置成实现控制使用装置10中的天线的控制算法。例如，电路28 可以执行信号质量监测操作、传感器监测操作、以及其它数据收集操作，并且可以响应于所 收集数据和有关通信频带要在装置10中使用的信息来控制使用装置10内的哪些天线结构 来接收和处理数据，和/或可以调节一个或多个开关、可调谐部件、或装置10中的其它可调 节电路来调节天线性能。作为一示例，电路28可以控制使用两个或更多个天线中的哪一个 来接收传入射频信号，可以控制使用两个或更多个天线中的哪一个来发送射频信号，可以 控制通过装置10中的两个或更多个天线并行路由传入数据流的处理，可以调谐天线以覆 盖希望的通信频带等。在执行这些控制操作方面，电路28可以打开和关闭开关，可以接通 和断开接收器和发送器，可以调节阻抗匹配电路，可以设置插入在射频收发器电路与天线 结构之间的前端模块（FEM)射频电路中的开关(例如，用于阻抗匹配和信号路由的过滤和切 换电路)，可以调节开关、可调谐电路、以及形成为天线的一部分或耦接至天线或与天线相 关联的信号路径的其它可调节电路部件，并且可以以其它方式控制和调节装置10的组件。
[0038] 输入输出电路30可以被用于允许将数据提供给装置10,并且允许将数据从装置 10提供给外部装置。输入输出电路30可以包括输入输出装置32。输入-输出装置32可 以包括：触摸屏、按钮、操纵杆、点击轮、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频发 生器、振动器、摄像机、传感器、发光二极管与其它状态指示器、数据端口等。用户可以通过 经由输入-输出装置32提供命令来控制装置10的操作，并且可以利用输入-输出装置32 的输出资源接收来自装置10的状态信息和其它输出。
[0039] 无线通信电路34可以包括射频（RF)收发器电路，该射频收发器电路由一个或多 个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源RF组件、一个或多个天线、以及用 于处理RF无线信号的其它电路形成。无线信号还可以利用光(例如，利用红外通信）来发 送。
[0040] 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35 (例如，用于 按1575MHz接收卫星定位信号)的卫星导航系统接收器电路，或与其它卫星导航系统相关联 的卫星导航系统接收器电路。诸如收发器电路36的无线局域网收发器电路可以处理用于 WiFi? (IEEE802. 11)通信的 2. 4GHz 和 5GHz 频带，并且可以处理 2. 4GHz Bluetooth?通 信频带。电路34可以使用蜂窝电话收发器电路38以处理蜂窝电话频带(如大约700MHz至 大约2700MHz的频率范围的频带或更高或更低频率的频带)下的无线通信。若希望的话，无 线通信电路34可以包括用于其它短距或长距无线链路的电路。例如，无线通信电路34可 以包括用于接收无线电信号和电视信号的无线电路、寻呼电路等。近场通信也可以被支持 (例如，在13. 56MHz)。在\γ?Ρ--和:Bluetoot丨1?.链路和其它短距无线链路中，无线信号典 型地被用于在几十或几百英尺范围上传送数据。在蜂窝电话链路和其它长距链路中，无线 信号典型地被用于在几千英尺或几英里的范围上传送数据。
[0041] 无线通信电路34可以包括一个或多个天线40。天线40可以利用任何合适的天线 类型来形成。例如，天线40可以包括具有谐振部件的天线，其由环形天线结构、贴片天线结 构、倒F天线结构、双臂倒F天线结构、闭合与开放隙缝天线结构、平坦倒F天线结构、螺旋 形天线结构、带形天线、单极子、双极子、这些设计的混合等形成。不同类型的天线可以被用 于不同频带和频带的组合。例如，一种类型的天线可以在形成局部无线链路天线中使用，而 另一类型的天线可以在形成远程无线链路中使用。装置10中的诸如一个或多个天线40的 天线结构可以设置有一个或多个天线馈点、固定和/或可调节组件、以及可选寄生天线谐 振部件，以使天线结构覆盖希望的通信频带。
[0042] 图3中示出了可以在装置10中（例如，在区域20和/或区域22中)使用的例示性 天线类型。图3的例示性天线使用有时被称为双臂倒F天线或T形天线的设计类型。如图 3所示，天线40可以具有导电天线结构，如双臂倒F天线谐振部件50、可选寄生天线谐振部 件54、以及天线地52。形成天线谐振部件50、寄生天线谐振部件54、以及天线地52的导电 结构可以由导电外壳结构的多个部分、由装置10中的电气装置组件的多个部分、由印刷电 路板迹线、由诸如导线带和金属箔的导体带、或其它导电材料形成。
[0043] 如图3所示，收发器电路90可以利用诸如传输线路92的传输线路结构耦接至天 线40。传输线路92可以具有正信号路径92A和地信号路径92B。路径92A和92B可以由 刚性印刷电路板上的金属迹线形成，可以由柔性印刷电路上的金属迹线形成，可以形成在 诸如塑料、玻璃、以及陶瓷部件的电介质支承结构上，可以形成为线缆的一部分等。传输线 路92可以利用一个或多个微带传输线路、带状线传输线路、边缘耦接微带传输线路、边缘 耦接带状线传输线路、同轴线缆、或其它合适的传输线路结构形成。若希望的话，诸如阻抗 匹配电路、过滤器、开关、双工器、同向双工器、以及其它电路的电路可以插入传输线路路径 92中。
[0044] 传输线路92可以耦接至由诸如正天线馈送端子94和地天线馈送端子96的天线 馈送端子形成的天线馈点。天线谐振部件50可以包括诸如分支98的短路分支，其将诸如 臂部100和102的谐振部件臂结构耦接至天线地52。电介质间隙101隔开臂部100和102 与天线地52。天线地52可以由诸如金属中间板部件、印刷电路迹线、电子组件的金属部分、 或其它导电地结构的外壳结构形成。间隙101可以通过空气、塑料、以及其它电介质材料形 成。馈送路径104包含由馈送端子94和96形成的天线馈点，并且与短路路径98并联地耦 接在谐振部件臂结构与天线地52之间。谐振部件臂100和102可以具有一个或多个弯曲 部。图3的其中臂部100和102与地52并行地延伸的例示性排布结构仅仅是例示性的。
[0045] 低频带臂部100可以允许天线40展示低频带（LB)频率(例如，700MHz至960MHz 或其它合适频率）下的天线谐振。高频带臂部102可以允许天线40展示高频带（HB)频率 (例如，按960MHz至2700MHz之间的频率或其它合适频率谐振）下的一个或多个天线谐振。
[0046] 若希望的话，天线40可以包括可选寄生天线谐振部件，如寄生天线谐振部件54。 寄生天线谐振部件54通过近场电磁耦合耦接至天线谐振部件50,并且被用于修改天线40 的频率响应，以使天线按希望频率操作。
[0047] 在图3的示例中，寄生天线谐振部件54基于隙缝天线谐振部件结构。隙缝型谐振 部件结构可以包括开放隙缝结构（即，具有一个开放端和一个闭合端的隙缝）和闭合隙缝结 构（即，完全被金属包围的隙缝)。用于基于隙缝的寄生天线谐振部件的隙缝可以形成在天 线谐振部件50和/或天线地52中的相对金属结构之间。塑料、空气、或其它电介质可以填 充隙缝内部。隙缝通常是细长的（即，它们的长度比它们的宽度长得多)。金属包围该隙缝 的外围。在开放隙缝中，该隙缝的端部之一打开以包围电介质。
[0048] 为向天线40提供调谐能力，天线40可以包括可调节电路。可调节电路可以形成 天线谐振部件50的一部分、诸如寄生天线谐振部件54的可选寄生部件、或天线地52的结 构。
[0049] 如图3所示，例如，寄生天线谐振部件54可以是包括诸如可调节电容器106的可 调节电路的可调谐寄生谐振部件。诸如可调节电容器106的可调谐基于隙缝的寄生天线谐 振部件54的可调节电路可以利用来自控制电路28 (图2)的控制信号来调谐。可来自控制 电路28的控制信号例如可以利用控制输入路径108被提供给可调谐基于隙缝的寄生天线 谐振部件，以调节由可调节电容器106展示的电容。通过利用路径108上的控制信号选择 电容器106的希望电容值，天线40可以调谐成覆盖所关注的操作频率。
[0050] 若希望的话，天线40的可调节电路可以包括一个或多个可调节电路，其耦接至诸 如天线谐振部件50中的臂部102和100的天线谐振部件结构50。如图3所示，例如，可调 节电感器110可以耦接在天线40中的诸如臂部100 (或臂部102)的天线谐振部件臂结构 与天线地52之间（S卩，电感器110可以桥接间隙101)。可调节电感器110可以展示一电感 值，其响应于来自控制电路28的提供给可调节电感器110的控制输入部112的控制信号而 调节。
[0051] 在装置10的操作期间，诸如图2的存储和处理电路28的控制电路可以通过向诸 如可调节电感器、可调节电容器、可调节电阻器、开关、可调节电感器中的开关、可调节电容 器、以及可调节电阻器的可调节组件，诸如可变电感器、变容二极管、以及可变电阻器的可 调节组件，包括这些组件中的两个或更多个的组合和/或固定电感器、电阻器、以及电阻器 的可调节电路提供控制信号，或者通过向其它可调节电路提供控制信号来进行天线调节。 天线频率响应调节可以响应于标识哪些通信频带活动的信息、响应于与信号质量或其它性 能度量有关的反馈、传感器信息、或其它信息而实时进行。
[0052] 图4是例示性可调节电容器电路的示意图。图4的可调节电容器106响应于提供 给输入路径108的控制信号，生成端子114与116之间的可调节电容量。切换电路118具 有分别耦接至电容器C1和C2的两个端子，并且具有耦接至可调节电容器106的端子116 的另一端子。电容器C1耦接在端子114与切换电路118的多个端子之一之间。电容器C2 与电容器C1并联地耦接在端子114与切换电路118的另一端子之间。通过控制提供给控 制输入部108的控制信号的值，切换电路118可以被设置成生成希望电容值。例如，切换电 路118可以被设置成将电容器C1切换成使用，或者可以被设置成将电容器C2切换成使用。
[0053] 若希望的话，切换电路118可以包括一个或多个开关或选择性地去耦合电容器C1 和C2的其它切换资源(例如，通过形成开路，以使端子114与116之间的路径为开路并且两 个电容器被切换成不使用）。切换电路118还可以被设置成(如希望的话）以使两个电容器 C1和C2可以同时切换成使用。若希望的话，可以使用其它类型的切换电路118 (如展示更 少切换状态或更多切换状态的切换电路)。诸如可调节电容器106的可调节电容器还可以 利用可变电容器装置(有时称为变容二极管）来实现。图4的配置仅仅是例示性的。
[0054] 图5是可调节电感器电路110的示意图。在图5的示例中，可调节指示器电路110 可以被调节成在端子112与124之间生成不同量的电感。开关120通过控制输入部112上 的控制信号来控制。当开关120置于闭合状态时，电感器L被切换成使用，并且可调节电感 器110在端子122与124之间展示电感L。当开关120置于打开状态时，电感器L被切换成 不使用，并且可调节电感器110在端子122与124之间展示基本无穷量的电感。
[0055] 图6是采用其中在提供可调节量的电感时使用多个电感器的配置的可调节电感 器电路110的示意图。图6的可调节电感器电路110可以被调节成通过利用控制输入部 112上的控制信号来控制诸如开关120 (例如，单刀双掷开关)的切换电路的状态，而在端子 112与124之间生成不同量的电感。例如，路径112上的控制信号可以被用于将电感器L1 切换成在端子122与124之间使用，而将电感器L2切换成不使用，可以被用于将电感器L2 切换成在端子122与124之间使用，而将电感器L1切换成不使用，可以被用于将电感器L1 和L2两者切换成在端子122与124之间并联使用，或者可以被用于将电感器L1和L2两者 都切换成不使用。图6的可调节电感器110的切换电路排布结构由此能够生成一个或多个 不同电感值、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，若希望的话， 四个不同的电感值(例如，LI、L2、并联的L1与L2、或者在L1和L2被同时切换成不使用时 的无穷电感)。
[0056] 图7是可以利用电子装置10中的导电外壳结构来实现的例示性天线类型的图。如 图7所示，双臂倒F天线谐振部件50可以由外围导电外壳结构16的多个部分形成。具体 来说，用于按高频带（HB)频率范围生成天线响应的谐振部件臂部102和用于按低频带（LB) 频率范围生成天线响应的谐振部件臂部100可以由外围导电外壳结构16的相应部分形成。 天线地52可以由片状金属(例如，外壳12中的一个或多个外壳中间板部件和/或后外壳 壁）形成，可以由印刷电路的多个部分形成，可以由导电装置组件形成，或者可以由装置10 的其它金属部分形成。
[0057] 天线40可以通过馈送路径104中耦接的天线馈点来馈送。馈送路径104可以包 括由诸如正天线馈送端子94和地天线馈送端子96的天线馈送端子形成的天线馈点。传输 线路92 (图3)可以具有耦接至端子94的正信号线路和耦接至端子96的地信号线路。诸 如匹配电路130和其它电路(例如，过滤器、开关等）的阻抗匹配电路可以并入到馈送路径 104或传输线路92中，若希望的话。
[0058] 基于隙缝的寄生天线谐振部件54由隙缝132形成。隙缝132被诸如金属外壳结 构16和其它外壳结构12 (例如，形成天线地52的金属部件)、印刷电路迹线、以及电气组件 的导电结构包围，并且填充有电介质(例如，空气、塑料、玻璃、以及/或其它电介质材料)。隙 缝132的内边缘134例如可以由天线地52的多个部分形成。隙缝132的外边缘136可以 由外围导电外壳结构16的多个部分(例如，谐振部件臂100的多个部分）形成。
[0059] 如图7所示，隙缝132具有其宽度卿，边缘134与136之间的距离）比其长度小得 多的细长形状。虚线142示出了隙缝132怎样从闭合隙缝端部138(其中，隙缝132以天线 地52的多个导电部分为边界）延伸至开放隙缝端部140 (其中，隙缝132对周围电介质开 放)。利用这种类型的构造，隙缝132的特征在于其中隙缝132回绕装置10的角部144的 弯曲部144,并且其特征还在于以弯曲部146,其中，隙缝132离开装置10的外围，并且朝着 闭合端部138在天线地52的相对两边缘之间延伸。
[0060] 隙缝132的长度(其影响与隙缝132相关联的谐振频率)可以大约为lcm-5cm(作为 示例)。利用一种合适排布结构，隙缝132的长度被选择成在大约3. 5GHz下针对隙缝132产 生谐振峰值。该峰值位于比通常希望用于装置10中的无线通信更高的频率范围。然而，在 存在桥接外围导电外壳结构16与天线地52之间的隙缝的可调节电容器106的情况下，与 寄生谐振部件隙缝132相关联的谐振峰值从3. 5GHz偏移至更低频率(例如，在大约2300MHz 至2700MHz的范围中的频率)。可调节电容器106可以被调节成调谐基于隙缝的寄生谐振 部件的谐振频率，以使天线40覆盖来自基于隙缝的寄生天线谐振部件54的偏移谐振邻域 的所有所关注的频率。可调节电感器110主要影响天线40的低频带性能，并且可以被调节 成确保天线40覆盖所有所关注的低频带频率。
[0061] 基于隙缝的寄生天线谐振部件54的存在性可以按高频带频率，在装置10的操作 期间，空间上帮助横跨装置10的整个宽度分布射频能量。按这种方式空间上分布射频信号 可以帮助确保装置10遵照对发射辐射水平的规章限制。在不存在部件54的情况下，高频 下的发射能量可以集中在高频带谐振部件臂102的邻域。在存在基于隙缝的寄生天线谐振 部件54的情况下，能量趋于在较低高频带频率下集中在臂部102附近，而在较高高频带频 率下集中在部件54处，以使所发射能量当在高频带频率上平均化时，横跨装置10的宽度分 布。
[0062] 图8是其中已经将天线性能（S卩，驻波比SWR)标绘为操作频率f的函数的图。如 图8所示，天线40可以展示谐振200。基于隙缝的寄生天线谐振部件54可以在相对较高频 率(例如，3. 5GHz)下产生谐振贡献。当可调节电容器106桥接隙缝54,以将天线地52的边 缘134耦接至臂部100时（S卩，当臂部100通过可调节电容器106耦接至地52时)，来自基 于隙缝的寄生天线谐振部件54的谐振可以偏移至图8所示的位置(例如，诸如位置200的 位置，其覆盖诸如从2500MHz至2700MHz的频率的频率，以支持诸如长期演进（LTE)频带38 的通信频带中的操作）。在该位置，电容器106可以展示第一电容(例如，0. 6pF的电容C1)。
[0063] 当希望按诸如与图8的谐振峰值位置202相关联的频率的较低频率(例如，诸如从 2300MHz至2500MHz的频率的频率，以覆盖诸如LTE频带40的通信频带)操作时，可调节电 容器106可以被调节成展示第二电容(例如，0.8pF的电容C2)。当电容器106被调节成生 成0. 8pF的电容(在这个示例中）时，谐振峰值200偏移至谐振峰值202的位置。因此，可调 节电容器106提供足够的调谐，以允许基于隙缝的寄生天线谐振部件从隙缝54谐振，以覆 盖从大约2300MHz至大约2700MHz的频率范围(在这个示例中）。
[0064] 高频带谐振HB (例如，从大约1710MHz至2000MHz的频率）可以被由天线40的高 频带臂102产生的天线谐振贡献覆盖。低频带臂100可以产生被用于覆盖低频带频率LB 的谐振。可调节电感器110横跨低频带谐振部件臂100和天线地52之间的间隙101耦接。 由桥接间隙101的可调节电感器(如可调节电感器110)产生的电感的值被用于按低频带LB 调谐天线40。
[0065] 在图8的例示性排布结构中，电感器110在分别与不同的对应电感值相关联的三 个不同状态之间调节。电感器110例如可以是图6所示的可调节电感器类型，其中，L1具 有12nH的值，并且其中，L2具有51nH的值。
[0066] 当图6的切换电路120置于其中L1和L2都被切换成并联使用的位置时，电感器 110的电感大约为1〇ηΗ。在这种情况下，天线40 (例如，臂部100)将产生谐振峰值208。 当图6的切换电路120置于其中L2被切换成使用而L1被切换成不使用的配置时，电感器 110将展示大约51nH的电感，并且天线40将产生谐振峰值206 (其是偏移至较低频率的峰 值208)。图6的切换电路120还可以被调节成使得电感器L1和L2都被切换成不使用。在 这种情况下，电感器110的电感将较高(有效地为无穷大)，并且天线40将展示谐振峰值204 (其是偏移至较低频率的峰值206)。用于调谐由低频带天线谐振部件臂100展示的天线谐 振的能力允许天线40覆盖低频带LB中的所有希望关注的频率(例如，从大约700MHz至大 约960MHz的所有所关注的频率，作为一示例)。
[0067] 在其中不希望覆盖2300MHz至2700MHz的范围中的通信频率的情况下，基于隙缝 的寄生天线谐振部件54可以从天线40省略，如图9所示。在这种构造中，天线40可以展 示图8所示的低频带LB和高频带HB的谐振，而不展示与基于隙缝的寄生天线谐振部件54 相关联的谐振200和202。
[0068] 根据一实施例，提供了一种电子装置天线，包括：天线地；天线谐振部件，具有与 该天线地隔开一间隙的谐振部件臂；以及基于隙缝的寄生天线谐振部件。
[0069] 根据另一实施例，该电子装置天线还包括：天线馈点，该天线馈点具有正天线馈送 端子和地天线馈送端子，其中，该基于隙缝的寄生天线谐振部件不直接通过天线馈点馈送， 并且其中，天线谐振部件具有附加谐振部件臂。
[0070] 根据另一实施例，该天线谐振部件包括金属电子装置外壳结构。
[0071] 根据另一实施例，该基于隙缝的寄生天线谐振部件包括一隙缝，该隙缝的一部分 介于金属电子装置外壳结构与天线地之间。
[0072] 根据另一实施例，该隙缝的所述部分的第一边缘沿金属电子装置外壳结构延伸， 并且其中，该隙缝的所述部分的相对的第二边缘沿天线地延伸，该电子装置天线还包括桥 接该隙缝的电容器。
[0073] 根据另一实施例，该电容器包括可调节电容器。
[0074] 根据另一实施例，该电容器包括切换电路和耦接至该切换电路的多个固定电容 器。
[0075] 根据另一实施例，该电子装置天线包括桥接该隙缝的可调节电感器。
[0076] 根据另一实施例，该可调节电感器被调节成按第一频率调谐第一天线谐振，并且 该可调节电感器被调节成按大于第一频率的第二频率调谐第二天线谐振。
[0077] 根据另一实施例，该电子装置天线包括短路路径，该短路路径横跨该间隙耦接在 该谐振部件臂与天线地之间。
[0078] 根据另一实施例，该电子装置天线包括可调节电感器和可调节电容器。
[0079] 根据另一实施例，该电子装置天线还包括：横跨该间隙耦接在该谐振部件臂与天 线地之间的可调节电感器。
[0080] 根据另一实施例，该电子装置天线还包括短路路径，该短路路径横跨该间隙耦接 在该谐振部件臂与天线地之间。
[0081] 根据另一实施例，该电子装置天线还包括天线馈点，该天线馈点与该短路路径并 联地耦接在该谐振部件臂与天线地之间。
[0082] 根据一实施例，提供了一种天线，其包括天线地；倒F天线谐振部件，与该天线地 隔开一间隙；以及基于隙缝的寄生天线谐振部件。
[0083] 根据另一实施例，该基于隙缝的寄生天线谐振部件具有一隙缝，该天线还包括桥 接该隙缝的电容器。
[0084] 根据另一实施例，该电容器包括可调节电容器。
[0085] 根据另一实施例，所限定天线包括可调节电感器，该可调节电感器横跨该间隙耦 接在该倒F天线谐振部件与天线地之间。
[0086] 根据另一实施例，该倒F天线谐振部件包括由外围导电电子装置外壳结构的一部 分形成的双臂倒F天线谐振部件。
[0087] 根据一实施例，提供了一种天线，其包括双臂倒F天线谐振部件，由金属电子装置 外壳结构形成；天线地，与双臂倒F天线谐振部件隔开一间隙；短路分支，横跨该间隙耦接 在双臂倒F天线谐振部件与天线地之间；天线馈点，横跨该间隙耦接在双臂倒F天线谐振部 件与天线地之间；以及基于隙缝的寄生天线谐振部件，具有一隙缝。
[0088] 根据另一实施例，该天线包括桥接该隙缝的可调节电容器。
[0089] 根据另一实施例，该隙缝具有这样一部分，该部分具有由天线地形成的第一边缘 和由金属电子装置外壳结构形成的第二边缘。
[0090] 根据另一实施例，该天线包括桥接该隙缝的可调节电感器。
[0091] 前述仅仅是对本发明原理的例示，并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下， 本领域技术人员可以进行各种修改。
【权利要求】
1. 一种电子装置天线，包括： 天线地； 天线谐振部件，具有与该天线地隔开一间隙的谐振部件臂；以及 基于隙缝的寄生天线谐振部件。
2. 根据权利要求1所述的电子装置天线，还包括：天线馈点，该天线馈点具有正天线馈 送端子和地天线馈送端子，其中，该基于隙缝的寄生天线谐振部件不直接通过天线馈点馈 送，并且其中，天线谐振部件具有附加谐振部件臂。
3. 根据权利要求1所述的电子装置天线，其中，该天线谐振部件包括金属电子装置外 壳结构。
4. 根据权利要求3所述的电子装置天线，其中，该基于隙缝的寄生天线谐振部件包括 一隙缝，该隙缝的一部分介于金属电子装置外壳结构与天线地之间。
5. 根据权利要求4所述的电子装置天线，其中，该隙缝的所述部分的第一边缘沿金属 电子装置外壳结构延伸，并且其中，该隙缝的所述部分的相对的第二边缘沿天线地延伸，该 电子装置天线还包括桥接该隙缝的电容器。
6. 根据权利要求5所述的电子装置天线，其中，该电容器包括可调节电容器，并且其 中，该可调节电容器包括切换电路和耦接至该切换电路的多个固定电容器。
7. 根据权利要求6所述的电子装置天线，还包括：桥接该间隙的可调节电感器，其中， 该可调节电感器被调节成按第一频率调谐第一天线谐振，并且其中，该可调节电容器被调 节成按大于第一频率的第二频率调谐第二天线谐振。
8. 根据权利要求7所述的电子装置天线，还包括：短路路径，该短路路径横跨该间隙耦 接在该谐振部件臂与天线地之间。
9. 根据权利要求1所述的电子装置天线，还包括：可调节电感器和可调节电容器。
10. 根据权利要求1所述的电子装置天线，还包括：横跨该间隙耦接在该谐振部件臂与 天线地之间的可调节电感器。
11. 根据权利要求10所述的电子装置天线，还包括： 短路路径，横跨该间隙耦接在该谐振部件臂与天线地之间；和 天线馈点，与该短路路径并联地耦接在该谐振部件臂与天线地之间。
12. -种天线，包括： 天线地； 倒F天线谐振部件，与该天线地隔开一间隙；以及 基于隙缝的寄生天线谐振部件。
13. 根据权利要求12所述的天线，其中，该基于隙缝的寄生天线谐振部件具有一隙缝， 该天线还包括桥接该隙缝的电容器。
14. 根据权利要求13所述的天线，其中，该电容器包括可调节电容器。
15. 根据权利要求14所述的天线，还包括：可调节电感器，该可调节电感器横跨该间隙 奉禹接在该倒F天线谐振部件与天线地之间。
16. 根据权利要求15所述的天线，其中，该倒F天线谐振部件包括由外围导电电子装置 外壳结构的一部分形成的双臂倒F天线谐振部件。
17. -种天线，包括： 双臂倒F天线谐振部件，由金属电子装置外壳结构形成； 天线地，与双臂倒F天线谐振部件隔开一间隙； 短路分支，横跨该间隙耦接在双臂倒F天线谐振部件与天线地之间； 天线馈点，横跨该间隙耦接在双臂倒F天线谐振部件与天线地之间；以及 基于隙缝的寄生天线谐振部件，具有一隙缝。
18. 根据权利要求17所述的天线，还包括：桥接该隙缝的可调节电容器。
19. 根据权利要求18所述的天线，其中，该隙缝具有这样一部分，该部分具有由天线地 形成的第一边缘和由金属电子装置外壳结构形成的第二边缘。
20. 根据权利要求19所述的天线，还包括：桥接该间隙的可调节电感器。
【文档编号】H01Q5/10GK104064865SQ201410053037
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2013年3月18日
【发明者】金男波, 欧阳月辉, 周沂俊, E·阿雅拉瓦兹奎兹, A·拉施马南, R·W·斯科卢巴, M·帕斯科林尼, M·A·莫 申请人:苹果公司