可调谐天线系统的制作方法

可调谐天线系统的制作方法
【专利摘要】电子设备天线可具有天线接地部。天线谐振元件可具有使用电感器耦接至接地部的第一端部并且可具有耦接至电子设备中的外围导电外壳部件的第二端部。外围导电外壳部件可具有连接至接地部的部分并且可具有通过间隙与该接地部分开的部分。该间隙可通过将天线谐振元件的第二端部耦接至天线接地部的电感器进行桥接。该电感器可通过开关进行桥接。可调谐电路，诸如通过开关进行桥接的电容，可插入在天线谐振元件中。桥接间隙和电容器的开关可用于对天线进行调谐。
【专利说明】可调谐天线系统
[0001] 本专利申请要求2012年2月3日提交的美国专利申请13/366, 142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】
[0002] 本发明整体涉及电子设备，更具体地涉及用于具有无线通信电路系统的电子设备 的天线。
[0003] 电子设备（诸如便携式计算机和蜂窝电话）通常具有无线通信能力。例如，电子 设备可使用远程无线通信电路系统（诸如蜂窝电话电路系统）来利用蜂窝电话频带进行通 信。电子设备可使用短程无线通信电路系统（诸如无线局域网通信电路系统）来处理与附 近装置的通信。电子设备也可具有卫星导航系统接收器和其他无线电路系统。
[0004] 为了满足消费者对小型化无线设备的需求，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系统，诸如天线组件。同时，可能有利的是在电子设备中包括导电结 构，诸如金属设备外壳组件。由于导电组件可能影响射频性能，因此在将天线组装到包括导 电结构的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系统 能够在一系列工作频率范围内表现出令人满意的性能。
[0005] 因此，希望能够为无线电子设备提供改善的无线通信电路系统。


【发明内容】

[0006] 可提供包含无线通信电路系统的电子设备。无线通信电路系统可包括射频收发器 电路系统和天线结构。天线结构可形成一个或多个天线。
[0007] 电子设备天线可具有天线接地部。天线谐振元件可具有臂，该臂具有使用电感器 耦接至接地部的第一端部和耦接至电子设备中的外围导电外壳部件的第二端部。外围导电 外壳部件可具有连接至接地部的部分并且可具有通过间隙与接地部分开的部分。该间隙可 通过将天线谐振元件的第二端部耦接至天线接地部的电感器进行桥接。电感器可通过开关 进行桥接。可调谐电路（诸如通过开关进行桥接的电容器）可插入在天线谐振元件臂中。 桥接间隙和电容器的开关可用于调谐天线。
[0008] 根据附图以及以下对优选实施例的详细描述，本发明的其他特征、本发明的本质 以及各种优点将更加显而易见。

【专利附图】

【附图说明】
[0009] 图1为根据本发明的实施例的一种具有无线通信电路系统的示例性电子设备的 透视图。
[0010] 图2为根据本发明的实施例的一种具有无线通信电路系统的示例性电子设备的 示意图。
[0011] 图3为根据本发明的实施例的图1中所示类型的一种示例性电子设备的示意图， 该图示出设备中的结构可如何形成接地层和其他天线结构。
[0012] 图4为根据本发明的实施例的一种示例性可调谐天线的示意图。
[0013] 图5为根据本发明的实施例的一种用于天线的示例性倒F形天线结构的示意图。
[0014] 图6为根据本发明的实施例的与图5的天线结构的使用相关联的天线性能的曲线 图。
[0015] 图7为根据本发明的实施例的具有平行于天线的天线馈电部的电感器路径的示 例性倒F形天线结构的示意图。
[0016] 图8为根据本发明的实施例的具有平行于天线的天线馈电部和L形寄生天线谐振 元件的电感器路径的示例性天线结构的示意图。
[0017] 图9为根据本发明的实施例的与图8的天线结构的使用相关联的天线性能的曲线 图。
[0018] 图10为根据本发明的实施例的图8中所示类型的示例性天线结构的示意图，该图 具有用于执行天线调谐功能的可旁路的电容器电路。
[0019] 图11为根据本发明的实施例的与图10的天线结构的使用相关联的天线性能的曲 线图。
[0020] 图12为根据本发明的实施例的图10中所示类型的示例性天线结构的示意图，该 图具有调谐电路（诸如基于开关的调谐电路）以形成图4中所示类型的天线。
[0021] 图13和14为根据本发明的实施例的与图12的天线的使用相关联的天线性能的 曲线图。
[0022] 图15为根据本发明的实施例的图12中所示类型的示例性天线结构的示意图，其 中图12的基于开关的调谐电路系统由无源谐振电路所替代。

【具体实施方式】
[0023] 电子设备（诸如图1的电子设备10)可具有无线通信电路系统。无线通信电路系 统可用于支持多个无线通信频带中的无线通信。无线通信电路系统可包括一个或多个天 线。
[0024] 天线可包括环形天线、倒F形天线、条形天线、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式天线、或其他适当的天线。如果需要，天线的导电结构可由 导电电子设备结构形成。导电电子设备结构可包括导电外壳结构。外壳结构可包括围绕电 子设备周边延伸的外围导电部件。外围导电部件可用作诸如显示器之类的平面结构的框， 可用作设备外壳的侧壁结构，和/或可形成其他外壳结构。外围导电部件中的间隙可与天 线相关联。
[0025] 电子设备10可为便携式电子设备或其他适当的电子设备。例如，电子设备10可 为膝上型计算机、平板型计算机、稍小的设备（诸如手表式设备、挂件设备、耳机设备、听筒 设备或其他可佩带的或微型设备）、蜂窝电话或媒体播放器。设备10也可以是电视、机顶 盒、台式计算机、计算机已集成到其中的计算机显示器或其他适当的电子装置。
[0026] 设备10可包括外壳，诸如外壳12。外壳12 (有时可称为壳体）可由塑料、玻璃、 陶瓷、纤维复合材料、金属（例如，不锈钢、铝等）、其他适当的材料或这些材料的组合形成。 在一些情况下，外壳12的部分可由电介质或其他低导电率材料形成。在其他情况下，外壳 12或构成外壳12的结构中的至少一些可由金属元件形成。
[0027] 如果需要，设备10可具有显示器，例如显示器14。显示器14可例如是包含电容式 触摸电极的触摸屏。显示器14可包括由发光二极管（LED)、有机LED(OLED)、等离子单元、电 润湿像素、电泳像素、液晶显示器0XD)组件或其他适当的图像像素结构形成的图像像素。 显示器14的表面可覆盖有盖玻层。按钮（诸如按钮19)可穿过盖玻璃中的开口。盖玻层 还可具有其他开口，诸如用于扬声器端口 26的开口。
[0028] 外壳12可包括外围部件，诸如部件16。部件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具有矩形形状的构型中，部件16可具有矩形环形状（作为 一个实例）部件16或部件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的修形装饰（cosmetic trim))。如果需 要，部件16还可形成设备10的侧壁结构（例如，通过形成具有垂直侧壁的金属带等）。
[0029] 部件16可由导电材料形成，因此有时可称为外围导电部件或导电外壳结构。部件 16可由金属形成，诸如不锈钢、铝或其他适当的材料。一种、两种、三种或三种以上单独的结 构可用于形成部件16。
[0030] 部件16不一定具有均匀横截面。例如，如果需要，部件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。如果需要，部件16的底部还可具有加大的唇 缘（例如，在设备10的背面的平面内）。在图1的实例中，部件16具有基本上笔直的垂直 侧壁。这仅为示例性的。部件16的侧壁还可为弯曲的或可具有任何其他适当的形状。在 一些构型中（例如，在部件16用作显示器14的框的情况下），部件16可围绕外壳12的唇 缘延伸（即，部件16可仅覆盖外壳12的环绕显示器14的边缘，而不覆盖外壳12的侧壁的 外壳12的后边缘）。
[0031] 显示器14可包括导电结构，诸如电容式电极阵列、用于寻址像素元件的导电线 路、驱动电路等。外壳12可包括内部结构，诸如金属框部件、跨越外壳12的壁的平面外壳 部件（有时称为中间板）（即，焊接或以其他方式连接在部件16的相对侧之间的基本上呈 矩形的部件）、印刷电路板、和其他内部导电结构。这些导电结构可位于显示器14下的外壳 12的中心（作为一个实例）。
[0032] 在区域22和20中，开口可在设备10的导电结构内形成（例如，在外围导电部件 16和诸如导电外壳结构、与印刷电路板相关联的导电接地层和设备10中的导电电气组件 之类的相对的导电结构之间）。这些开口可以用空气、塑料和其他电介质进行填充。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 中的开口可以用作开放式或封闭式槽孔天线中的槽孔，可以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，可以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，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。
[0033] -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 缘位于伸长的设备外壳的相对的第一端部和第二端部处、位于设备外壳的中心、位于其他 适当位置、或位于这些位置中的一个或多个。图1中的布置仅为示例性的。
[0034] 部件16的部分可具有间隙结构。例如，部件16可具有一个或多个间隙，诸如图1 所示的间隙18。间隙可用电介质进行填充，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。间隙18可将部件16分为一个或多个外围导电部件段。例如，可有两 段部件16 (例如，在具有两个间隙的布置中）、三段部件16 (例如，在具有三个间隙的布置 中）、四段部件16 (例如，在具有四个间隙的布置中，等等）。通过这种方式形成的外围导电 部件16的段可形成设备10中的天线的一部分。
[0035] 在典型的场景中，设备10可具有上部天线和下部天线（作为一个实例）。例如，上 部天线可在区域22中的设备10的上端形成。例如，下部天线可在区域20中的设备10的 下端形成。天线可单独用于覆盖相同的通信频段、重叠的通信频段、或不同的非重叠通信频 段。天线可用于实现天线分集方案或多输入多输出（ΜΙΜΟ)天线方案。
[0036] 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、Bluetooth"·通信等的天线结构。
[0037] 图2中示出了可用于电子设备10的一种示例性构型的示意图。如图2所示，电子 设备10可包括存储和处理电路系统28。存储和处理电路系统28可包括存储器，诸如硬盘 驱动器存储器、非易失性存储器（例如，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（例如，静态或动态随机存取存储器），等等。存储和处 理电路系统28中的处理电路可用于控制设备10的操作。处理电路系统可基于一个或多个 微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频编解码芯片、专用 集成电路等。
[0038] 存储和处理电路系统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（V0IP)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，存储和处理电路系统28可用于实现通信协 议。可使用存储和处理电路系统28实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议（诸 如IEEE802. 11协议一有时称为1WiFi'K )以及用于其他短程无线通信链路的协议（诸如 Bluetoott^协议、蜂窝电话协议，等等）。
[0039] 电路系统28可被配置为实现对设备10中天线的使用进行控制的控制算法。例如， 电路系统28可执行信号质量监测操作、传感器检测操作和其他数据采集操作，并且可响应 于在其上将通信频段用于设备10中的采集到的数据和/或信息，控制设备10中用于接收 并处理数据的天线结构，和/或可调节设备10中的一个或多个开关、可调谐元件或其他可 调节的电路以对天线性能进行调节。例如，电路系统28可控制用于接收传入射频信号的两 个或更多个天线，可控制用于发送射频信号的两个或更多个天线，可并行地控制经由设备 10中的两个或更多个天线路由传入信号流的处理，可调谐天线以覆盖所需的通信频段，等 等。在执行这些控制操作中，电路系统28可断开和闭合开关，可打开和关闭接收器和发送 器，可调节阻抗匹配电路，可配置插入在射频收发器电路系统和天线结构之间的前端模块 (FEM)射频电路（例如，用于阻抗匹配和信号路由的滤波和切换电路）中的开关，可调节开 关、可调谐电路以及形成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他可 调节的电路元件，并且可以其他方式控制并调节设备10的组件。
[0040] 输入输出电路系统30可用于允许将数据供应给设备10以及允许将数据从设备10 提供给外部设备。输入输出电路系统30可包括输入输出设备32。输入输出设备32可包括 触摸屏、按钮、操纵杆、点击转盘、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频发生器、 振动器、照相机、传感器、发光二极管和其他状态指示器、数据端口等。用户可通过经由输入 输出设备32提供命令来控制设备10的操作并且可使用输入输出设备32的输出资源从设 备10接收状态信息和其他输出。
[0041] 无线通信电路系统34可包括由一个或多个集成电路形成的射频（RF)收发器电路 系统、功率放大器电路系统、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无线信号的其他电路系统。无线信号也可使用光（例如，使用红外通信）发送。
[0042] 无线通信电路系统34可包括卫星导航系统接收器电路系统，诸如全球定位系统 (GPS)接收器电路系统35 (例如，用于在1575MHz下接收卫星定位信号），或与其他卫星导 航系统关联的卫星导航系统接收器电路系统。收发器电路系统36可针对WiFiK (IEEE 802. 11)通信处理2. 4GHz和5GHz频带并且可处理2. 4GHz Bluetooth?通信频带。电路 系统34可使用蜂窝电话收发器电路系统38来处理蜂窝电话频带（诸如在约700MHz至约 2700MHz的频率范围内的频带或更高或更低频率的频带）中的无线通信。如果需要，无线通 信电路系统34可包括用于其他短程和远程无线链路的电路系统。例如，无线通信电路系统 34可包括全球定位系统（GPS)接收器装置或其他卫星导航系统装置、用于接收广播和电视 信号的无线电路系统、寻呼电路（paging circuit)等。在：8丨1^〖〇〇出'1<链路和其 他短程无线链路中，无线信号通常用于在数十或数百英尺的范围内输送数据。在蜂窝电话 链路和其他远程链路中，无线信号通常用于在几千英尺或英里范围内传输数据。
[0043] 无线通信电路系统34可包括一个或多个天线40。天线40可以使用任何适当的天 线类型来形成。例如，天线40可包括具有共振元件的天线，所述天线由环形天线结构、贴片 天线结构、倒F形天线结构、封闭式和开放式隙缝天线结构、平面倒F形天线结构、螺旋形天 线结构、条形天线、单极天线、偶极天线以及这些设计的组合等形成。不同类型的天线可以 用于不同的频带和频带组合。例如，一种类型的天线可用于形成本地无线链路天线，另一种 类型的天线可用于形成远程无线链路。
[0044] -种构型的设备10的内部顶视图在图3中示出，在该构型中设备10具有外围导 电外壳部件（诸如图1的具有一个或多个间隙18的外壳部件16。如图3所示，设备10可 具有天线接地层，诸如天线接地层52。接地层52可由印刷电路板（例如，刚性印刷电路板 和柔性印刷电路板）上的迹线、设备10的内部中的导电平面支撑结构、形成外壳12的外部 的导电结构、作为设备10中的一个或多个电气组件的一部分的导电结构（例如，连接器、开 关、照相机、扬声器、麦克风、显示器、按钮等的一部分）或其他导电设备结构形成。间隙（诸 如间隙82)可以用空气、塑料和其他电介质进行填充。
[0045] 外围导电部件16的一个或多个段可用作设备10中的天线的导电结构的一部分。 例如，区域20中的外围导电部件16的最低段可用作设备10中的天线的导电结构的一部 分。这些结构可具有开关和其他可调节组件或可具有固定组件。在天线具有可调节组件的 布置中，可在操作期间对天线进行调谐以覆盖所关注的通信频段。设备10中的可调谐天线 40可使用区域22和/或区域20中的天线结构来实现。将可在区域20中使用的类型的示 例性的可调谐天线结构作为一个实例在本文中进行描述。
[0046] 在设备10的区域20中实现的示例性的天线40在图4中示出。图4的天线40可 具有天线馈电部，诸如天线馈电部106。天线馈电部106可具有正天线馈电端子（诸如正 天线馈电端子92(+))和接地天线馈电端子（诸如接地天线馈电端子94(-))。无线电路系 统，诸如射频收发器电路系统108 (例如，收发器电路系统诸如图2的电路系统38或其他适 当的射频收发器电路系统），可使用信号路径（诸如路径90)耦接至天线馈电部106。路径 90可包括一条或多条传输线路，诸如同轴电缆传输线路、微带传输线路、带状线传输线路、 或其他传输线路结构。如图4所示，路径90可包括正信号导线（诸如导线90P)和接地信 号导线（诸如导线90N)。如果需要，阻抗匹配电路、滤波器、开关和其他电路可插入在路径 90中。
[0047] 导电结构52可形成天线40的一部分（例如，天线接地层）。天线40还可包括导 电结构，诸如导电臂96和由外围导电部件16形成的导电臂。导电臂96可由金属条或其他 导电材料形成。例如，导电臂96可由柔性印刷电路、刚性印刷电路上的图案化的金属迹线、 塑料支撑结构或其他衬底形成。臂96可具有L形状、具有两条或更多条直线段的形状、具 有曲线段或曲线段和直线段的组合的形状、或其他适当的形状。天线馈电部106可耦接在 臂96和导电接地层结构52之间。电感器L2(例如，离散电感器组件，如表面贴装技术组件 或其他导电感应元件）可耦接在臂96和接地层结构52之间、位于臂96的第一端部处。另 一电感器（诸如，电感器L1)可耦接至臂96的相对的第二端部。
[0048] 诸如可调谐电路98之类的电路可插入在臂96中。电路98可包括可用于调谐天 线40中的一个或多个可调节的组件。如图4所示，例如，电路98可包括诸如电容器C2 (例 如，可调谐电容器或固定电容器）之类的电容器和旁路开关（诸如开关SW2)。电路98可 具有第一端子（诸如端子1〇〇)和第二端子（诸如端子102)。电容器C2和开关SW2可并 联耦接在端子100和102之间。开关SW2的状态可通过设备10的控制电路系统（诸如存 储和处理电路系统28(例如基带处理器））中的控制信号进行控制。可经由控制信号路径 (诸如路径104)将开关控制信号提供给开关SW2。当开关SW2断开时，电容C2 (例如，固定 或可变电容）可插入在臂96中。当开关SW2闭合时，电容C2可被旁路掉。如果需要，其他 类型的可调节电容电路系统可插入在臂96中。图4的实例仅为示例性的。
[0049] 外围导电部件16可形成导电路径（臂），该导电路径（臂）一端部（例如位于位 置101处的间隙82的左侧）短路到天线接地部52并且另一端部（例如位于间隙18处） 与接地部52 (例如部件16的短路到接地部52的部分）分开。间隙18可在臂96的端部和 接地结构52之间产生寄生电容C1。
[0050] 天线调谐电路（诸如由电感器L1和开关SW1形成的电路）可对间隙18进行桥 接。开关SW1的状态可通过设备10的控制电路系统（诸如存储和处理电路系统28 (例如 基带处理器））中的控制信号进行控制。可经由控制信号路径（诸如路径106)将开关控制 信号提供给开关SW1。当开关SW1断开时，电感L1与寄生电容C1可并联耦接在间隙18两 端。当开关SW1闭合时，电感L1和寄生电容C1可被由开关SW1形成的短路旁路掉（即，间 隙18可由开关SW1形成的短路暂时桥接）。
[0051] 可对天线40进行天线调谐调节以将天线40配置为覆盖所需的工作频率。天线40 的频率响应可通过调节天线40中的可调节组件（诸如电容器C2、开关SW2和开关SW1)进 行调谐。如果需要，可使用另外的可调节电路系统（例如可调节的匹配电路，天线40中另 外的开关，等等）。
[0052] 图4的天线40的操作方式可参照图5-14进行理解，这些图示出如何可通过逐步 添加多个部件将图4的天线40构建成倒F形天线（S卩，图5的天线40'）。
[0053] 如图5所示，天线40'可具有天线谐振元件（诸如天线谐振元件118)和接地结构 (诸如接地部52)。天线谐振元件118可具有主谐振元件臂，诸如臂96。短路分支114可将 臂96稱接至接地部52。天线馈电部106可包含正天线馈电端子92 (+)和接地天线馈电端 子94(-)。天线馈电部106可使用天线谐振元件118的将臂96耦接至接地部52的分支形 成。
[0054] 图6为作为天线（诸如图5的倒F形天线40'）的工作频率的函数的天线性能（驻 波比）的曲线图。如图6的曲线120所示，图5的天线40'可在以频率fc为中心的通信频 段中表现出谐振。在操作期间，可使用天线40'对该通信频段中的信号进行发送和接收。
[0055] 如果需要，天线40'中的天线谐振元件118的短路分支114可使用离散组件（诸如 表面贴装技术（SMT)电感器或其他电感器）来实现。天线40'的此种构型在图7中示出。 如图7所示，电感器L2可取代图5的短路分支114耦接在臂96和接地部52之间（如在图 7的取向中位于臂96的最左端）。图5的分支114可通过有限的电感来表征。因此在使用 图7的电感器L2来取代图5的短路分支114的情况下，天线40'所产生的频率响应仍可通 过曲线（诸如图6的曲线120)来表征。
[0056] 如果需要，天线40'可具有寄生天线谐振元件，诸如图8的L形寄生天线谐振元件 16 (例如图4的外围导电部件16的一部分）。例如，寄生天线谐振元件16可具有平行于臂 96延伸的臂。天线40'中的L形寄生天线谐振元件臂和倒F形天线谐振元件臂的长度可不 同。例如，寄生天线谐振元件臂16可比臂96长。这可有助于拓宽天线40'的频率响应。
[0057] 图9为作为天线（诸如图8的倒F形天线40'）的工作频率的函数的天线性能（驻 波比）的曲线图。寄生天线谐振元件16可通过谐振（诸如以频率fb为中心的曲线124的 谐振）来表征。在没有寄生天线谐振元件16的情况下，天线40'（即，天线谐振元件臂96) 可通过曲线126来表征，其表现出以频率fc为中心的谐振。当倒F形天线谐振元件臂96 和寄生天线谐振元件16均存在时，如图8所示，天线40'可表现出曲线128所示类型的响 应。由于曲线128同时受较短天线臂（谐振元件臂96)和较长天线臂（寄生天线谐振元件 16)的影响，因此曲线128的谐振可比图6的曲线120的谐振宽广。
[0058] 如图10所示，天线40'可具有可调谐电路（诸如臂96中的可调谐电路98)并且 可具有导电结构（诸如将天线谐振元件臂96耦接至臂16的导电路径130)。电路98可包 括电容器，诸如电容器C2。电容器C2可为固定电容器或可为可变电容器。开关SW2可用 于选择性地旁路电容器C2。电路98可使用一个或多个组件形成。例如，电容器C2和开关 SW2可使用单独的组件形成或可使用单个一体化部分形成。
[0059] 图11为作为天线（诸如图10的天线40'）的工作频率的函数的天线性能（驻波 比）的曲线图。在没有电容器C2的情况下，天线40'可通过曲线128(即，图9的曲线128) 来表征。然而，当存在电容器C2时，天线40'可由较窄的曲线132来表征。例如，如果曲线 128通过频率谐振峰值fb (来自元件16)和fc (来自元件96)来表征，则曲线132可通过 频率fb'（即，大于fb的频率）处和频率fc'（ S卩，小于fc的频率）处的频率响应峰值来 表征。电容C2可切入使用（例如通过断开开关SW2)以确保天线40'的响应与所关注的期 望通信频段相匹配（例如，使得天线40'表现出图11的曲线132的较窄谐振）。在电容C2 为可变的构型中，可调节电容C2的大小以对曲线132的宽度进行调节。
[0060] 如图12所示，当电容器C1 (例如，与图4的间隙18相关联的寄生电容）、电感器L1 和开关SW1耦接在臂96 (和/或臂16的相关部分）的顶端132和接地部52之间（例如， 耦接在图4的间隙18两端）时，图10的天线40'可具有图4的天线40的构型（S卩，图12 的天线40可使用图4中示出类型的结构来实现）。如果需要，图12的天线40可使用其他 结构来实现。图4的天线结构和电路系统仅为能够用于实现图12的天线40的结构和电路 的示例性实例。
[0061] 图13和图14为示出图12的天线40如何可作为工作频率的函数来执行以及天线 40如何可通过控制开关SW1和SW2的状态进行调谐的曲线图。图13为在开关SW1和SW2均 断开的构型中，作为天线（诸如图12的天线40)的工作频率的函数的天线性能（驻波比） 的曲线图。约700-960MHZ的工作频率可对应于用于天线40的"低"通信频段（作为一个实 例）。在该低频段中，电感器L1和电容C1可形成具有相对较大阻抗的谐振电路（即，电感 器L1和C1在700-960MHZ范围内的频率处可形成开路）。由于由L1和C1形成的电路有效 地成为开路并且由于开关SW1断开，因此图13的低频段曲线部分136的形状可与图11中 曲线132的形状相匹配（其形状可通过调节在电容器C2为可变电容器的天线40的构型中 的电容C2来调谐）。在较高频率（例如，在2300MHz到2700MHz附近的频率或其他适当频 率范围）处，图12的天线40可表现出谐振峰值，诸如谐振峰值138 (即，在开关SW1和SW2 断开的情况下，天线40可表现出满足处理2300MHz到2700MHz频率处的通信的性能）。
[0062] 当期望覆盖较低的高频段频率时，诸如1710MHz到2170MHz的频率（或其他适当 频率范围），可使用设备10中的控制电路系统来闭合开关SW1和SW2。在这一构型中，图12 的天线40可表现出图14的曲线140所示类型的响应。曲线140的响应可受到图12的天 线40中两个不同的环形天线模式的分布的影响。如图12所示，天线40可具有与环形信号 路径148相关联的第一（较长）环形天线模式并且可具有与天12的环形信号路径150相 关联的第二（较短）环形天线模式。较短环形天线模式可产生图14的曲线140的谐振分 布144。较长环形天线模式可产生图14的曲线140的谐振分布142。
[0063] 在图12的示例性构型中，天线40具有有源调节组件（诸如开关SW1和SW2)以确 保天线40表现出作为频率的函数的所需响应。如果需要，可使用无源切换技术来执行天线 40中的切换。例如，图15中所示类型的布置可用于天线40,其中开关SW1由谐振电路146 所替代。谐振电路146和电容器C1可被配置为形成具有随频率变化的阻抗的谐振电路。电 路146可被配置使得在1710MHz到2170MHz的频率（或其他适当频率范围）处在间隙18 两端形成短路并且在其他频率处（例如图13的低频段和/或高频段）形成高阻抗（例如 开路）。当以这种方式进行配置时，电路146可在1710MHz到2170MHz处的工作期间形成 图12中闭合开关SW2所形成类型的短路（例如产生图14的曲线140)并且可在其他频率 (诸如与低频段（700-960MHZ)和高频段（2300-2700MHZ)相关联的频率）处形成开路（例 如产生图13的曲线136和138)。
[0064] 根据一个实施例,提供一种天线，该天线包括接地层、电稱接至接地层的第一臂、 耦接在接地层和第一臂之间的天线馈电部、插入在第一臂中的可调谐电路、具有耦接至第 一臂的一端部的第一端部并且具有耦接至接地层的第二端部的第二臂。
[0065] 根据另一实施例，天线包括耦接在第一臂的一端部和接地层之间的开关。
[0066] 根据另一实施例，可调谐电路包括可变电容器。
[0067] 根据另一实施例，可调谐电路包括电容器。
[0068] 根据另一实施例，可调谐电路包括开关和与该开关并联的电容器。
[0069] 根据另一实施例，可调谐电路包括第一开关和与第一开关并联的电容器，天线包 括耦接在第一臂的一端部和接地层之间的开关。
[0070] 根据另一实施例，第二臂包括外围导电部件的至少一部分，该至少一部分围绕电 子设备的外壳的至少一些边缘延伸。
[0071] 根据另一实施例，天线包括外围导电部件中的间隙，天线包括对间隙进行桥接的 电感器。
[0072] 根据另一实施例，天线包括对间隙进行桥接的开关。
[0073] 根据另一实施例，天线包括对间隙进行桥接的第一开关，可调谐电路包括第二开 关和与该第二开关并联的电容器。
[0074] 根据另一实施例，天线还包括电感器，第一臂通过电感器电耦接至接地层。
[0075] 根据一个实施例，提供一种天线，该天线包括天线接地部、具有相对的第一端部和 第二端部的谐振元件臂、耦接在天线接地部和谐振元件臂之间的天线馈电部、在第一端部 处耦接在谐振元件臂和天线接地部之间的第一电感器，以及在第二端部处耦接在谐振元件 臂和天线接地部之间的第二电感器。
[0076] 根据另一实施例，天线还包括与第二电感器并联耦接的开关。
[0077] 根据另一实施例，天线还包括外围导电部件的至少一部分，该至少一部分围绕电 子设备的外壳的至少一些边缘延伸。
[0078] 根据另一实施例，外围导电部件通过在外围导电部件和天线接地部之间产生寄生 电容的至少一个间隙与天线接地部分开，并且第二电感器对该间隙进行桥接。
[0079] 根据另一实施例，天线还包括与第二电感器和间隙并联耦接的开关。
[0080] 根据另一实施例，外围导电部件具有电连接到天线接地部的第一部分和通过间隙 与天线接地部分开的第二部分，并且天线谐振元件臂的第二端部耦接至外围导电部件。
[0081] 根据另一实施例，天线还包括插入在天线谐振元件臂中的可调谐电路。
[0082] 根据另一实施例，可调谐电路包括电容器。
[0083] 根据一个实施例，提供一种天线，该天线包括天线接地部、围绕电子设备的外壳的 至少一些边缘延伸的外围导电部件、具有耦接至天线接地部的第一端部和耦接至外围导电 部件的第二端部的谐振元件臂、耦接在接地层和谐振元件臂之间的天线馈电部、以及耦接 在外围导电部件和天线接地部之间的开关。
[0084] 根据另一实施例，外围导电部件通过在外围导电部件和天线接地部之间产生寄生 电容的至少一个间隙与天线接地部分开，并且开关对该间隙进行桥接。
[0085] 根据另一实施例，天线还包括插入在天线谐振元件臂中的电容器。
[0086] 根据另一实施例，天线还包括对电容器进行桥接的另外的开关。
[0087] 根据另一实施例，天线还包括与开关并联耦接的电感器。
[0088] 以上所述仅说明本发明的原理，并且在不脱离本发明范围和实质的情况下，本领 域内的技术人员可以做出各种修改。
【权利要求】
1. 一种天线，包括： 接地层； 第一臂，其电耦接至所述接地层； 天线馈电部，其耦接在所述接地层和所述第一臂之间； 可调谐电路，其插入在所述第一臂中； 第二臂，其具有耦接至所述第一臂的端部的第一端部并具有耦接至所述接地层的第二 端部。
2. 根据权利要求1所述的天线，还包括开关，所述开关耦接在所述第一臂的所述端部 与所述接地层之间。
3. 根据权利要求1所述的天线，其中所述可调谐电路包括可变电容器。
4. 根据权利要求1所述的天线，其中所述可调谐电路包括电容器。
5. 根据权利要求1所述的天线，其中所述可调谐电路包括开关和与所述开关并联的电 容器。
6. 根据权利要求1所述的天线，其中所述可调谐电路包括第一开关和与所述第一开关 并联的电容器，所述天线还包括耦接在所述第一臂的所述端部与所述接地层之间的开关。
7. 根据权利要求1所述的天线，其中所述第二臂包括外围导电部件的至少一部分，所 述至少一部分围绕电子设备的外壳的至少一些边缘延伸。
8. 根据权利要求7所述的天线，还包括位于所述外围导电部件中的间隙，其中所述天 线还包括桥接所述间隙的电感器。
9. 根据权利要求8所述的天线，还包括桥接所述间隙的开关。
10. 根据权利要求8所述的天线，还包括桥接所述间隙的第一开关，其中所述可调谐电 路包括第二开关和与所述第二开关并联的电容器。
11. 根据权利要求1所述的天线，还包括电感器，其中所述第一臂通过所述电感器电耦 接至所述接地层。
12. -种天线，包括： 天线接地部； 谐振元件臂，其具有相对的第一端部和第二端部； 天线馈电部，其耦接在所述天线接地部和所述谐振元件臂之间； 第一电感器，其在所述第一端部处耦接在所述谐振元件臂和所述天线接地部之间；以 及 第二电感器，其在所述第二端部处耦接在所述谐振元件臂和所述天线接地部之间。
13. 根据权利要求12所述的天线，还包括开关，所述开关与所述第二电感器并联耦接。
14. 根据权利要求12所述的天线，还包括外围导电部件的至少一部分，所述至少一部 分围绕电子设备的外壳的至少一些边缘延伸。
15. 根据权利要求14所述的天线，其中所述外围导电部件通过在所述外围导电部件和 所述天线接地部之间产生寄生电容的至少一个间隙与所述天线接地部分开，并且其中所述 第二电感器桥接所述间隙。
16. 根据权利要求15所述的天线，还包括开关，所述开关与所述第二电感器和所述间 隙并联耦接。
17. 根据权利要求14所述的天线，其中所述外围导电部件具有连接到所述天线接地部 的第一部分和通过所述间隙与所述天线接地部分开的第二部分，并且其中所述天线谐振元 件臂的所述第二端部耦接至所述外围导电部件。
18. 根据权利要求12所述的天线，还包括插入在所述天线谐振元件臂中的可调谐电 路。
19. 根据权利要求18所述的天线，其中所述可调谐电路包括电容器。
20. -种天线，包括： 天线接地部； 外围导电部件，其围绕电子设备的外壳的至少一些边缘延伸； 谐振元件臂，其具有耦接至所述天线接地部的第一端部和耦接至所述外围导电部件的 第二端部； 天线馈电部，其耦接在所述接地层和所述谐振元件臂之间；以及 开关，其耦接在所述外围导电部件和所述天线接地部之间。
21. 根据权利要求20所述的天线，其中所述外围导电部件通过在所述外围导电部件和 所述天线接地部之间产生寄生电容的至少一个间隙与所述天线接地部分开，并且其中所述 开关桥接所述间隙。
22. 根据权利要求21所述的天线，还包括插入在所述天线谐振元件臂中的电容器。
23. 根据权利要求22所述的天线，还包括桥接所述电容器的另外的开关。
24. 根据权利要求23所述的天线，还包括： 与所述开关并联耦接的电感器。
【文档编号】H01Q1/24GK104221215SQ201380016395
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年1月7日 优先权日:2012年2月3日
【发明者】胡宏飞, M·帕斯科林尼, R·W·斯科卢巴, M·A·莫, 金男波 申请人:苹果公司