具有用于近场和非近场通信的共享结构的电子设备天线的制作方法
背景技术：
本发明涉及电子设备，并且更具体地涉及用于具有无线通信电路的电子设备的天线。
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诸如蜂窝电话电路来利用蜂窝电话频带进行通信。电子设备可使用近程无线通信电路诸如无线局域网通信电路来处理与附近设备的通信。电子设备也可具有卫星导航系统接收器和其它无线电路，诸如近场通信电路。近场通信方案涉及在短距离(通常为20cm或更短)上进行电磁耦合的通信。
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，诸如天线部件。同时，期望无线设备覆盖越来越多的通信频带。例如，可能期望无线设备覆盖近场通信频带，同时覆盖另外的非近场(远场)频带，诸如蜂窝电话频带、无线局域网频带和卫星导航系统频带。
由于天线具有相互干扰的可能性，并且与无线设备中的部件相互干扰，因此在将天线结合到电子设备中时，必须小心。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。
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。
技术实现要素：
本发明公开了可提供有无线电路的电子设备。无线电路可包括天线结构。
该天线结构可耦接到非近场通信电路诸如蜂窝电话收发器电路。当在非近场通信频率下操作时，天线结构可被配置为充当一个或多个非近场天线。作为一个示例，天线结构可被配置为在非近场通信频率诸如高于600mhz的频率下操作时形成一个或多个倒f形天线。天线结构可包括在非近场通信频率下谐振的天线谐振元件臂以及天线接地部。分离返回路径可耦接在天线谐振元件臂与天线接地部之间。
天线结构还可使用导电路径耦接到近场通信电路，诸如近场通信收发器电路。当在近场通信频率下操作时，可使用导电路径、天线谐振元件臂的至少一部分、返回路径的至少一部分和天线接地部的至少一部分来传送近场通信信号。
电容器可耦接在导电路径与天线接地部之间。电容器可将非近场通信信号短接到天线接地部，并且阻止近场通信信号从导电路径传递到天线接地部。
附图说明
图1为根据实施方案的例示性电子设备的透视图。
图2为根据实施方案的电子设备中的例示性电路的示意图。
图3为根据实施方案的例示性无线通信电路的示意图。
图4为根据实施方案的例示性倒f形天线的示意图。
图5为根据实施方案的电子设备中的例示性天线结构的顶视图，该天线结构可用于处理非近场通信和近场通信两者。
图6为根据实施方案的例示性柔性印刷电路板的顶视图，该柔性印刷电路板可用于形成近场通信馈电路径。
图7为根据实施方案的例示性柔性印刷电路板的横截面侧视图，该柔性印刷电路板可用于形成近场通信馈电路径。
具体实施方式
电子设备诸如图1的电子设备10可具有无线通信电路。该无线通信电路可用于支撑多个无线通信频带中的无线通信。
无线通信电路可包括天线结构。天线结构可包括用于蜂窝电话通信和/或其它远场(非近场)通信的天线。天线结构中的电路可允许天线结构形成近场通信环形天线以处理近场通信。天线结构可包括环形天线结构、倒f形天线结构、条状天线结构、平面倒f形天线结构、隙缝天线结构、包括多于一种类型的天线结构的混合天线结构、或其它合适的天线结构。如果需要，天线结构的导电结构可由导电电子设备结构形成。
该导电电子设备结构可包括导电外壳结构。该外壳结构可包括围绕电子设备的周边延伸的外围结构诸如外围导电结构。该外围导电结构可用作平面结构诸如显示器的框，可用作设备外壳的侧壁结构，可具有从一体平坦后部外壳向上延伸的部分(例如，以形成垂直的平坦侧壁或弯曲侧壁)和/或可形成其它外壳结构。
可在外围导电结构中形成将外围导电结构分成外围区段的间隙。区段中的一个或多个区段可用于形成电子设备10的一个或多个天线。天线也可使用天线接地层和/或由导电外壳结构(例如，内部和/或外部结构、支撑板结构等)形成的天线谐振元件来形成。
电子设备10可为便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如，电子设备10可以是膝上型计算机、平板电脑、稍小的设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机设备、听筒设备或其他可佩带的或微型设备)、手持设备(诸如蜂窝电话)、媒体播放器、或其它小型便携式设备。设备10还可以是机顶盒、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、没有集成计算机的显示器、或其它合适的电子装置。
设备10可包括外壳诸如外壳12。外壳12(有时可被称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料、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它低导电率材料(例如，玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)来形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。
如果需要，设备10可具有显示器诸如显示器14。显示器14可被安装在设备10的前面上。显示器14可为结合电容式触摸电极或者可能对触摸不敏感的触摸屏。外壳12的后面(即，设备10的与设备10的前面相对的面)可具有平坦外壳壁。后部外壳壁可具有完全穿过后部外壳壁的隙缝，并且因此将外壳12的外壳壁部分(和/或侧壁部分)彼此分开。后部外壳壁可包括导电部分和/或电介质部分。如果需要，后部外壳壁可包括由薄层或电介质涂层覆盖的平面金属层，诸如玻璃、塑料、蓝宝石或陶瓷。外壳12(例如，后部外壳壁、侧壁等)也可具有不完全穿过外壳12的浅槽。上述隙缝或槽可被填充有塑料或其他电介质。如果需要，可通过内部导电结构(例如，桥接隙缝的金属片或其他金属构件)来将外壳12的(例如，通过贯通隙缝)彼此分离的部分接合。
显示器14可包括由发光二极管(led)、有机led(oled)、等离子体单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(lcd)部件、或其他合适的像素结构形成的像素。显示器覆盖层诸如透明玻璃或塑料层可覆盖显示器14的表面，或者显示器14的最外层可由滤色器层、薄膜晶体管层、或其他显示层形成。如果需要，按钮诸如按钮24可穿过该覆盖层中的开口。该覆盖层还可具有其他开口，诸如用于扬声器端口26的开口。
外壳12可包括外围外壳结构诸如结构16。结构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具有带有四条边的矩形形状的构型中，结构16可使用具有带有四条对应边的矩形环形状(作为示例)的外围外壳结构来实现。外围结构16或外围结构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的整形装饰)。如果需要，外围结构16可形成设备10的侧壁结构(例如，通过形成具有垂直侧壁、弯曲侧壁的金属带等)。
外围外壳结构16可由导电材料诸如金属形成并且因此有时可被称为外围导电外壳结构、导电外壳结构、外围金属结构、或外围导电外壳构件(作为示例)。外围外壳结构16可由金属诸如不锈钢、铝、或其他合适的材料形成。一种、两种或多于两种单独结构可用于形成外围外壳结构16。
外围外壳结构16不一定具有均匀横截面。例如，如果需要，外围外壳结构16的顶部可具有有助于将显示器14保持在适当位置中的向内突起的唇缘。外围外壳结构16的底部还可具有加大的唇缘(例如，在设备10的后表面的平面中)。外围外壳结构16可具有基本上笔直的垂直侧壁，可具有弯曲侧壁，或者可具有其他合适的形状。在一些构型中(例如，在外围外壳结构16用作显示器14的框的情况下)，外围外壳结构16可围绕外壳12的唇缘延伸(即，外围外壳结构16可仅覆盖外壳12的环绕显示器14而非外壳12的侧壁的其余部分的边缘)。
如果需要，外壳12可具有导电后表面或壁。例如，外壳12可由金属诸如不锈钢或铝形成。外壳12的后表面可位于与显示器14平行的平面中。在外壳12的后表面由金属形成的设备10的构造中，可能期望将外围导电外壳结构16的一部分形成为形成外壳12的后表面的外壳结构的一体部分。例如，设备10的后部外壳壁可由平面金属结构形成，并且外壳12的侧部上的外围外壳结构16的部分可被形成为平面金属结构的平坦的或弯曲的垂直延伸的一体金属部分。如果需要，外壳结构诸如这些外壳结构可由金属块加工而成，和/或可包括被组装在一起以形成外壳12的多个金属件。外壳12的平坦后壁可具有一个或多个、两个或更多个、或三个或更多个部分。外壳12的外围导电外壳结构16和/或导电后壁可形成设备10的一个或多个外表面(例如，对设备10的使用者可见的表面)和/或可使用不形成设备10的外表面的内部结构来实现(例如，对设备10的使用者不可见的导电外壳结构，诸如覆盖有层或形成设备10的外表面和/或用于从使用者的视角隐藏结构16的其它结构，该层诸如薄陶瓷层、保护性涂层和/或可包含诸如玻璃、陶瓷、塑料的电介质材料的其它涂层)。
显示器14可具有形成有效区域aa的像素阵列，该有效区域aa向设备10的使用者显示图像。无效边界区域诸如无效区域ia可沿着有效区域aa的一个或多个外围边缘延伸。
显示器14可包括导电结构，诸如触摸传感器的电容电极阵列、寻址像素的导电线、驱动电路等。外壳12可包括内部导电结构诸如金属框架构件和跨越外壳12的壁的平面导电外壳构件(有时被称为后板)(即，由在构件16的相对侧之间焊接或以其他方式连接的一个或多个金属部分形成的大致矩形的片材)。后板可形成设备10的外部后表面或可由层或形成设备10的外表面和/或用于从使用者的视角隐藏后板的其它结构覆盖，该层诸如薄陶瓷层、保护性涂层和/或可包含诸如玻璃、陶瓷、塑料的电介质材料的其它涂层。设备10还可包括导电结构，诸如印刷电路板、被安装在印刷电路板上的部件、以及其他内部导电结构。可用于形成设备10中的接地层的这些导电结构可在例如显示器14的有效区域aa下面延伸。
在区域22和20中，开口可在设备10的导电结构内形成(例如，在外围导电外壳结构16和相对的导电接地结构诸如外壳12的导电部分、印刷电路板上的导电迹线、显示器14中的导电电气部件等之间)。如果需要，有时可被称为间隙的这些开口可被填充有空气、塑料和/或其它电介质并可用于形成设备10中的一个或多个天线的隙缝天线谐振元件。
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中的开口可用作开放式或封闭式槽孔天线中的隙缝，可用作环形天线中的由材料的导电路径环绕的中心电介质区域，可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，可有助于寄生天线谐振元件的性能，或可以其他方式用作被形成在区域20和22中的天线结构的一部分。如果需要，设备10中的显示器14的有效区域aa和/或其它金属结构下面的接地层可具有延伸到设备10的端部的部分中的部分(例如，接地可朝向区域20和22中的电介质填充的开口延伸)，从而缩小区域20和22中的隙缝。
一般来讲，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12的一个或多个边缘而位于细长设备外壳的相对的第一端部和第二端部处(例如，位于图1的设备10的端部20和22处)、位于设备外壳12的中心中、位于其它合适的位置中、或位于这些位置中的一个或多个位置中。图1的布置仅为例示性的。
外围外壳结构16的部分可设置有外围间隙结构。例如，外围导电外壳结构16可设置有一个或多个间隙，诸如图1所示的间隙18。外围外壳结构16中的间隙可利用电介质诸如聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其他电介质材料、或这些材料的组合来填充。间隙18可将外围外壳结构16分为一个或多个外围导电区段。例如，在外围外壳结构16中可存在两个外围导电区段(例如，在具有两个间隙18的布置中)、三个外围导电区段(例如，在具有三个间隙18的布置中)、四个外围导电区段(例如，在具有四个间隙18的布置中等)。通过这种方式形成的外围导电外壳结构16的区段可形成设备10中的天线的一部分。
如果需要，部分或完全延伸穿过外壳12的外壳12中的开口(诸如槽)可延伸跨过外壳12的后壁的宽度，并且可刺穿外壳12的后壁以将后壁分成多个不同部分。这些槽也可延伸到外围外壳结构16中，并且可形成天线隙缝、间隙18和设备10中的其它结构。聚合物或其它电介质可填充这些槽和其他外壳开口。在一些情况下，形成天线隙缝的外壳开口和其它结构可填充有电介质诸如空气。
在典型的场景中，设备10可具有一个或多个上部天线和一个或多个下部天线(作为一个示例)。例如，上部天线可在区域22中形成在设备10的上端处。例如，下部天线可在区域20中形成在设备10的下端处。天线可单独用于覆盖相同的通信频带、重叠的通信频带或单独的通信频带。该天线可用于实现天线分集方案或多输入多输出(mimo)线方案。
设备10中的天线可用于支持所感兴趣的任何通信频带。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、
图2中示出了例示可用于图1的设备10的示例性部件的示意图。如图2所示，设备10可包括控制电路诸如存储和处理电路28。存储和处理电路28可包括存储器，诸如硬盘驱动器存储器、非易失性存储器(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(如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等等。存储和处理电路28中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可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(voip)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28可用于实现通信协议。可使用存储和处理电路28来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，ieee802.11协议-有时被称为
输入输出电路30可包括输入输出设备32。输入输出设备32可用于允许将数据提供到设备10并允许将数据从设备10提供到外部设备。输入输出设备32可包括用户接口设备、数据端口设备、和其他输入输出部件。例如，输入输出设备32可包括触摸屏、没有触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、光源、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、光传感器、位置和取向传感器(例如，传感器诸如加速度计、陀螺仪和罗盘)、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等)、指纹传感器(例如，利用按钮诸如图1的按钮24而被集成的指纹传感器或代替按钮24的指纹传感器)等等。
输入输出电路30可包括用于与外部设备进行无线通信的无线通信电路34。无线通信电路系统34可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、无源射频(rf)部件、一个或多个天线、传输线、和用于处理射频(rf)无线信号的其他电路形成的射频(rf)收发器电路。也可使用光(例如，使用红外通信)来发送无线信号。
无线通信电路34可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可包括收发器电路36、38和42。收发器电路36可针对
电路38可处理语音数据和非语音数据。如果需要，无线通信电路34可包括用于其他近程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可包括60ghz收发器电路、用于接收电视信号和无线电信号的电路、寻呼系统收发器、近场通信(nfc)电路等。无线通信电路34可包括全球定位系统(gps)接收器装置，诸如用于接收1575mhz下的gps信号或用于处理其它卫星定位数据的gps接收器电路42。在
无线电路34可包括近场通信电路120。近场通信电路120可产生并接收近场通信信号以支持设备10和近场通信阅读器或其它外部近场通信装置之间的通信。近场通信可使用环形天线来支持(例如，以支持感应近场通信，其中设备10中的环形天线以电磁方式近场耦接到近场通信阅读器中的对应的环形天线)。近场通信链路通常在20cm或更短的距离上形成(即，设备10必须放置在近场通信阅读器附近以便进行有效通信)。
无线通信电路系统34可包括天线40。可使用任何合适的天线类型来形成天线40。例如，天线40可包括具有谐振元件的天线，该天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒f形天线结构、隙缝天线结构、平面倒f形天线结构、螺旋形天线结构、偶极天线结构、单极天线结构、这些设计的组合等形成。不同类型的天线可用于不同的频带和频带组合。例如，在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。除了支持蜂窝电话通信、无线局域网通信和其他远场无线通信之外，天线40的结构可用于支持近场通信。天线40的结构也可用于收集接近传感器信号(例如，电容式接近传感器信号)。
射频收发器电路90不处理近场通信信号，并且因此有时被称为远场通信电路或非近场通信电路。近场通信收发器电路120用于处理近场通信。在一种合适的布置中，近场通信可使用频率13.56mhz下的信号来支持。如果需要，可使用天线结构40来支持其他近场通信频带。收发器电路90可处理非近场通信频率(例如，高于600mhz的频率或其他合适的频率)。
如图3所示，天线结构40可耦接到近场通信电路诸如近场通信收发器120和非近场通信电路诸如非近场收发器电路90。
无线电路34中的非近场收发器电路90可使用路径诸如路径92来耦接到天线结构40。近场通信收发器电路120可使用路径诸如路径132来耦接到天线结构40。路径诸如路径134可用于允许控制电路28发射近场通信数据并且使用由结构40形成的近场通信天线接收近场通信数据。
控制电路28可耦接到输入-输出设备32。输入-输出设备32可从设备10提供输出并且可接收来自位于设备10外部的来源的输入。
为了提供具有覆盖感兴趣的通信频率的能力的天线结构诸如天线40，天线40可被设置有电路诸如滤波器电路(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)。可将离散部件诸如电容器、电感器和电阻器结合到滤波器电路中。电容结构、电感结构和电阻结构也可由图案化的金属结构(例如，天线的一部分)形成。如果需要，天线40可被设置有可调节电路诸如可调谐部件102，以在感兴趣的通信频带上对天线进行调谐。可调谐部件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，可跨越天线谐振元件和天线接地部之间的间隙等。
可调谐部件102可包括可调谐电感器、可调谐电容器、或者其他可调谐部件。可调谐部件诸如这些部件可基于以下各项的开关和网络：固定部件、产生相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他合适的可调谐结构。在设备10的操作期间，控制电路28可在一个或多个路径诸如路径103上发布调节电感值、电容值或与可调谐部件102相关联的其他参数的控制信号，从而对天线结构40进行调谐以覆盖期望的通信频带。
在设备10的操作期间，控制电路28可在一个或多个路径诸如路径136上发布调节电感值、电容值或与可调谐部件102相关联的其他参数的控制信号，从而对天线结构40进行调谐以覆盖期望的通信频带。有源和/或无源部件也可用于允许在非近场通信收发器电路90和近场通信收发器电路120之间共享天线结构40。如果需要，也可使用两个或更多个单独的天线来处理近场通信和非近场通信。
路径92可包括一个或多个传输线。例如，图3的信号路径92可为具有正信号导体诸如线94和接地信号导体诸如线96的传输线。线94和线96可形成同轴电缆、条状线传输线和/或微带传输线的部分(作为示例)。匹配网络(例如，使用可调谐部件102形成的可调节匹配网络)可包括用于使天线40的阻抗与传输线92的阻抗匹配的部件，诸如电感器、电阻器和电容器。匹配网络部件可被提供作为离散部件(例如，表面安装技术部件)或者可由外壳结构、印刷电路板结构、塑料支架上的迹线等形成。部件诸如这些部件还可被用于形成天线40中的滤波器电路并且可以是可调谐部件和/或固定部件。
传输线92可耦接到与天线结构40相关联的天线馈电结构。例如，天线结构40可形成倒f形天线、隙缝天线、混合倒f形天线、或具有带有正天线馈电端子诸如端子98和接地天线馈电端子诸如接地天线馈电端子100的天线馈电部112的其它天线。正传输线导体94可耦接到正天线馈电端子98，并且接地传输线导体96可耦接到接地天线馈电端子100。如果需要，可使用其他类型的天线馈电布置。例如，天线结构40可使用多个馈电部馈电。图3的示例性馈电配置仅是示例性的。
如果需要，控制电路28可使用阻抗测量电路来收集天线阻抗信息。控制电路28可使用来自接近传感器的信息(参见例如图2的传感器32)、从取向传感器接收的信号强度信息、设备取向信息、关于设备10的使用情形的信息、关于音频是否正在通过扬声器26播放的信息、来自一个或多个天线阻抗传感器的信息、或确定天线40何时受附近外部对象的存在的影响或另外需要调谐的其他信息。作为响应，控制电路28可调节可调节电感器、可调节电容器、开关或其他可调谐部件102以确保天线40根据需要操作。还可对部件102进行调节以扩展天线40的覆盖范围(例如，以覆盖扩展超过大于天线40在没有调谐的情况下将覆盖的频率范围的所需通信频带)。
天线40可包括隙缝天线结构、倒f形天线结构(例如，平面和非平面倒f形天线结构)、环形天线结构、这些或其他天线结构的组合。
例示性的倒f形天线结构示于图4中。图4的倒f形天线结构40具有天线谐振元件106和天线接地部(接地层)104。天线谐振元件106可具有主谐振元件臂，诸如臂108。臂108的长度可被选择成使得天线结构140在期望的操作频率下谐振。例如，臂108(或臂108的分支)的长度可以是天线40的期望工作频率下的波长的四分之一。天线结构40还可在谐波频率下表现出谐振。如果需要，可将隙缝天线结构或其他天线结构结合到倒f形天线诸如图4的天线40中(例如，以增强一个或多个通信频带中的天线响应)。
主谐振元件臂108可通过返回路径110耦接到接地部104。天线馈电部112可包括正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100，并且可平行于返回路径110在臂108和接地部104之间延伸。如果需要，诸如图4的例示性天线结构40的倒f形天线结构可具有不止一个谐振臂分支(例如，以产生多个频率谐振从而支持多个通信频带中的操作)或可具有其他天线结构(例如，寄生天线谐振元件、可调谐部件以支持天线调谐等)。如果需要，诸如图4的倒f形天线40的天线可具有可调谐部件，诸如图3的部件102。
图5示出了包含天线的设备10的例示性部分的顶部内视图。如图5所示，设备10可具有外围导电外壳结构，诸如外围导电外壳结构16。外围导电外壳结构16可通过电介质填充的间隙(例如，塑料间隙)18诸如间隙18-1和18-2进行分段。天线结构40可用于基于倒f形天线设计或具有其他设计的天线结构来形成非近场天线。天线结构40可包括倒f形天线谐振元件臂，诸如由外围导电外壳结构16的在间隙18-1和18-2之间延伸的区段形成的臂108。
电介质填充的开口诸如隙缝101可将臂108与接地部104分离。空气和/或其他电介质可填充臂108和接地结构104之间的隙缝101。如果需要，隙缝101可被配置为形成有助于天线的总体性能的隙缝天线谐振元件结构。天线接地部104可由导电外壳结构形成，由设备10中的电气设备部件形成，由印刷电路板迹线形成，由导体条带诸如金属丝和金属箔条带或其它导电结构形成。在一个合适的布置中，接地部104由外壳12的导电部分(例如，外壳12的后壁的部分和外围导电外壳结构16的由外围间隙18与臂108分开的部分)形成。倒f形天线谐振元件臂108的返回路径110可耦接在臂外围导电外壳结构16与接地部104之间。
为了支持设备10中的近场通信，设备10优选地包括近场通信天线。可通过使用一些或全部天线结构40作为蜂窝电话天线或其它非近场通信天线以及作为近场通信天线来保持空间。例如，用于设备10的近场通信天线(例如，由近场通信电路120使用的天线)可使用图5的天线结构40的部分(诸如谐振元件108和接地部104的部分)来形成。通过在近场天线与非近场天线两者之间共享导电天线结构，可最小化重复导电结构，并且可将天线体积保持在设备10内。
如图5所示，用于设备10的近场通信天线可由天线结构40形成，诸如倒f形天线谐振元件臂108、返回路径110和接地部104的部分。由天线结构40形成的非近场通信天线可使用天线馈电诸如馈电部112来馈电。馈电部112的正天线馈电端子98可耦接到外围导电结构16，而接地馈电端子100耦接到接地部104。传输线92的正传输线导体94和接地传输线导体96可耦接在收发器电路90与天线馈电部112之间。收发器电路90可处理频带中的无线通信，诸如从700mhz至960mhz的低频带、从960mhz至1710mhz的低中频带、从1710mhz至2170mhz的中频带、从2300mhz至2700mhz的高频带、从3400mhz至3700mhz的超高频带、用于
由结构40形成的非近场通信倒f形天线可具有返回路径，诸如联接在臂108(在端子202处)与接地部104(在端子204-1和204-2处)之间的返回路径110。返回路径110可包括一个或多个电感器，诸如电感器206和208。如果需要，电感器206和208可并联耦接在外围导电外壳结构16上的端子202与接地部104上的不同位置之间。例如，电感器206可耦接在端子202与接地端子204-1之间，而电感器208耦接在端子202与接地端子204-2之间。电感器206和208可以是固定电感器，或者可以是可调节的电感器。例如，每个电感器可耦接到开关，该开关选择性地打开以断开端子202与接地部104之间的电感器。
这样，返回路径110可在外围导电外壳结构16上的单个点202与接地部104上的多个点之间分离。因为返回路径110被分离成以并联方式耦接在端子202与接地部104之间的两条路径，所以返回路径110有时在本文中可被称为分离短路径或分离返回路径。分离短路径可例如提高由结构40形成的非近场通信天线相对于以下情形的天线效率：其中使用端子202与接地部104之间的单条导电路径来实现返回路径。例如，如果返回路径110仅包括电感器206，则天线结构40可在中间频带mb的第一部分(例如，在1710mhz与1940mhz之间)中具有相对高的天线效率。如果返回路径110仅包括电感器208，则天线结构40可在中间频带mb的第二部分(例如，在1940mhz与2170mhz之间)中具有相对高的天线效率。然而，当返回路径110为包括电感器206和208两者的分离返回路径时，天线结构40可在整个中间频带mb(例如，在1710mhz与2170mhz之间)上具有相对高的天线效率。
接地层104可在设备10内具有任何期望的形状。例如，接地层104可与外围导电外壳结构16中的间隙18-1对准(例如，间隙18-1的下边缘可与接地层104的限定与间隙18-1相邻的隙缝101的边缘对准，使得间隙18-1的下边缘与接地层104的边缘在接地层104与外围导电结构16的与间隙18-1相邻的部分之间的接触面处大致共线)。该实施方案仅为例示性的，并且在另一个合适的布置中，接地层104可具有与间隙18-1相邻的另外的竖直隙缝，该竖直隙缝在间隙18-1下方延伸(例如，沿着图5的y轴)。
如果需要，接地层104可包括与间隙18-2相邻的竖直隙缝162，该竖直隙缝162延伸超过间隙18-2的下边缘210(例如，在图5的y轴的方向上)。隙缝162可例如具有由接地部104限定的两个边缘和由外围导电结构16限定的一个边缘。隙缝162可具有由隙缝101在间隙18-2处的开口端限定的开口端。隙缝162可具有宽度176，该宽度176将接地部104与外围导电结构16的位于隙缝18-2下方的部分分开(例如，在图5的x轴的方向上)。因为将外围导电结构16的位于间隙18-2下方的部分短接到接地部104(并且因此形成用于天线结构40的天线接地部的一部分)，所以隙缝162可有效地形成具有由用于天线结构40的天线接地部限定的三个侧面的开放隙缝。隙缝162可具有任何期望的宽度(例如，约2mm、小于4mm、小于3mm、小于2mm、小于1mm、大于0.5mm、大于1.5mm、大于2.5mm、1-3mm等)。隙缝162可具有细长长度178(例如，垂直于宽度176)。隙缝162可具有任何期望的长度(例如，10mm-15mm、大于5mm、大于10mm、大于15mm、大于30mm、小于30mm、小于20mm、小于15mm、小于10mm、在5与20mm之间等)。
电子设备10可通过纵向轴线282来表征。长度178可平行于纵向轴线282(和y轴)延伸。如果需要，隙缝162的部分可在一个或多个频带中向天线40贡献隙缝天线谐振。例如，隙缝162的长度和宽度可被选择成使得天线40在期望的操作频率下谐振。如果需要，隙缝101和162的总体长度可被选择成使得天线40在期望的操作频率下谐振。
为了支持使用天线结构40的近场通信，近场通信电路120(nfc)可发射和接收近场通信信号(例如，近场通信频带诸如13.56mhz近场通信频带中的信号)。近场通信收发器电路120可使用导电路径诸如路径132耦接到天线结构40。例如，路径132可以是用于传送单端近场通信信号的单端传输线信号路径。在这种情形中，近场通信收发器电路120可包括用于将单端信号转换成差分信号以及用于将差分信号转换成单端信号的平衡-不平衡转换器电路或其它电路。如图5所示，路径132上的节点214可通过电容电路诸如电容器218短接到接地部104。节点214还可经由电感电路诸如电感器220耦接到外围导电外壳结构16上的端子212。电感器220可具有选定的电感，并且电容器218可具有选定的电容，以确保天线结构40在传送近场和非近场信号的同时以令人满意的天线效率操作。
例如，电感器220的电感可被选择成确保谐振元件臂108在非近场通信频率(例如，蜂窝电话频率)下与传输线92阻抗匹配。例如，电感器220可具有约10nh、在8nh与12nh之间、在5nh与15nh之间或其它电感的电感。
为了执行这种阻抗匹配，电感器220耦接在端子212与接地部104之间。在天线结构40仅用于传送非近场通信的情形中，如果电感器220在节点214处直接短接到接地层104，则由结构40形成的非近场通信天线在蜂窝电话频率下可表现出最佳性能。然而，当天线结构40也用于支持近场通信时，在节点214处将电感器220短接到接地部104将使从收发器120到接地部104的近场通信信号在相应的天线电流能够传递到外围导电外壳结构16之前短路，从而防止结构40以令人满意的效率无线地传送近场信号。
为了允许电感器220在非近场通信频率下对由结构40形成的非近场通信天线执行令人满意的阻抗匹配，同时仍允许结构40支持近场通信，电容器218可将端子214短接到接地端子216处的天线接地部104(例如，电感器220可通过节点214和电容器218短接到接地部104)。电容器218可具有相对大的电容，该相对大的电容被选择用于阻止相对低的频率信号(诸如由收发器120传送的近场通信信号)从节点214传递到接地点216，同时还允许相对高的频率信号(诸如由收发器90传送的非近场通信信号)从节点214传递到接地部216。换句话讲，电容器218可用作滤波器，该滤波器在近场通信频率下在节点214与端子216之间形成开路并且在非近场通信频率(例如，大于100mhz、大于20mhz、大于13.56mhz等的频率)下在节点214与端子216之间形成短路。作为示例，电容器218可具有约50pf、介于30pf与100pf之间、大于10pf、小于100pf、大于30pf、大于50pf、或其它期望的电容的电容。
当以这种方式配置时，由馈电部112传送的非近场通信天线信号(天线电流)诸如蜂窝电话信号可沿着路径224从谐振元件108通过电感器220和电容器218到达接地部(通过接地端子216)。同时，近场通信天线信号(天线电流)可在路径222上流过电感器220、外围导电外壳结构16、返回路径110(例如，电感器器208)和接地部104(例如，形成用于由天线结构40形成的近场通信环形天线的环形天线谐振元件的环路路径)。如果需要，天线结构40可以令人满意的效率并发地或同时传送近场通信信号和非近场通信信号。
在图5的示例中，近场通信天线信号被描绘为沿着路径222通过返回路径110的电感器208。然而，该示例仅是例示性的。如前所述，返回路径110可被分离成两个并联耦接在端子202与接地部104之间的电感器。因此，路径222可穿过电感器208、电感器206或两个电感器206和208。使环形天线谐振元件以这种方式跨设备10的宽度延伸可例如允许设备10在与外部近场通信电路诸如rfid阅读器通信时相对不受设备定位影响。图5的示例仅为例示性的。如果需要，电感器220和/或电容器218可被任何期望的滤波器电路(例如，包括以任何期望方式布置的电感部件、电容部件和/或电阻部件的滤波器电路)替换。滤波器电路可包括例如高通滤波器电路、低通滤波器电路、带通滤波器电路、陷波滤波器电路等。
图6为用于使用天线结构40传送近场通信信号的路径132的顶视图。如图6所示，电子设备10可包括柔性印刷电路，诸如柔性印刷电路板226。柔性印刷电路板226可以是由聚酰亚胺片材或其它柔性聚合物层形成的印刷电路。柔性印刷电路板226可包括用于承载柔性印刷电路板上的部件之间的信号的图案化金属迹线。电感器220和电容器218可以是安装在柔性印刷电路226上的固定部件(例如，表面安装技术部件)。在另一个合适的布置中，电感器220可由分布电感形成和/或电容器218可由印刷电路226上的分布电容形成。
柔性印刷电路226可包括用于近场通信天线的正天线馈电端子230和接地天线馈电端子232。如果需要，馈电端子232和230可通过差分单端转换器诸如平衡-不平衡转换器(未示出)耦接到路径132，该差分单端转换器将出现在差分端子232和230上的差分信号转换为流经图5的路径132和环路路径222的单端环路电流信号。路径132可由耦接到收发器电路120的印刷电路上的金属迹线形成(例如，馈电端子230或具有耦接到端子230和232的差分端子以及耦接到路径132的单端端子的平衡-不平衡转换器)。路径132可耦接到节点214。电感器220可耦接在柔性印刷电路226上的节点214与端子234之间。然后可将柔性印刷电路上的端子234耦接到外围导电外壳结构16上的端子212。端子212和234可使用任何期望的导电结构(例如，托架、夹具、弹簧、销、螺杆、焊料、焊缝、导电粘合剂等)耦接。如果需要，将柔性印刷电路电连接到外围导电外壳结构的结构还可将柔性印刷电路机械地固定到电子设备内的外围导电外壳结构或另一个结构。
电容器218可耦接在端子214与接地端子216之间。接地端子216可由耦接到接地层104的任何期望的导电结构形成。在一些情况下，将端子216电连接到接地部的结构还可机械地固定柔性印刷电路(例如，到形成接地层104的至少一部分的导电支撑板)。接地端子216可由紧固件(诸如螺杆)形成，或者可由任何其它期望类型的导电结构(例如，托架、夹具、弹簧、销、螺杆、焊料、焊缝、导电粘合剂等)形成。如果需要，导电结构还可将接地端子216短接到显示器14中的接地导电结构(例如，导电显示框架或显示板)。
柔性印刷电路板226可耦接到另外的印刷电路(例如，印刷电路228)。印刷电路228可以是刚性印刷电路板(例如，由玻璃纤维填充的环氧树脂或其它刚性印刷电路板材料形成的印刷电路板)，或者可以是柔性印刷电路(例如，由聚酰亚胺片材或其它柔性聚合物层形成的柔性印刷电路)。例如，印刷电路228可以是用于电子设备10的主板或主逻辑板。柔性印刷电路板226可在正天线馈电端子230和/或接地天线馈电端子232处连接到印刷电路板228。印刷电路板228可安装在柔性印刷电路226上方或下方。
图7为沿图6中的线235截取的横截面侧视图。图7示出了接地层104、柔性印刷电路226和印刷电路板228可如何连接的一个示例。如图7所示，导电螺杆凸出部236可形成在接地层104上。如果需要，螺杆凸出部236可与形成接地层104的部分的导电外壳结构(例如，内部和/或外部结构、形成后外壳壁的支撑板结构等)一体形成。螺杆凸出部236可以是导电的并且可将接地层104短接到柔性印刷电路226和印刷电路板228。在一个例示性实施方案中，导电螺杆凸出部236可短接到柔性印刷电路226中的接地天线馈电端子(即，图6中的接地天线馈电端子232)。螺杆诸如螺杆238可螺纹连接到螺杆凸出部236中。螺杆238可沿方向244施加偏置力，以将印刷电路板228和柔性印刷电路226固定到接地层104。印刷电路板228和柔性印刷电路226可具有开口以接收螺杆238、螺杆凸出部236、或螺杆238和螺杆凸出部236的组合。
由螺杆238施加的偏置力也可将印刷电路板228上的馈电焊盘242按压到柔性印刷电路226上的馈电焊盘240中。馈电焊盘240和242可以是分别形成在柔性印刷电路226和印刷电路板228的表面上的导电馈电焊盘。印刷电路板228可通过馈电焊盘240和242将天线馈电信号发送到柔性印刷电路板226。柔性印刷电路226上的馈电焊盘240可被认为形成用于近场通信天线的正天线馈电端子(例如，图6中的正天线馈电端子230或耦接到收发器120的差分馈电端子的平衡-不平衡转换器的单端输出端)。馈电焊盘240和242可具有环形形状，使得馈电焊盘围绕螺杆凸出部236。另外，馈电焊盘240和242可具有任何其它期望的形状。
图7的示例仅为例示性的，其中柔性印刷电路226形成在印刷电路板228下方。如果需要，印刷电路板228可形成在柔性印刷电路226下方。另外，在图7的示例中，螺杆238不用于电连接电子设备内的任何部件。因此，螺杆238不需要是导电的(即，螺杆238可以是电介质材料诸如塑料)。然而，在其它实施方案中，螺杆238可由导电材料形成并且可将部件电连接在一起。例如，螺杆238可电连接印刷电路板228、柔性印刷电路226和/或接地层104。在螺杆238电连接部件的实施方案中，如果需要，一些或全部螺杆凸出部236可由电介质材料形成。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：天线结构，该天线结构具有天线谐振元件臂和天线接地部；非近场通信收发器电路，该非近场通信收发器电路耦接到该天线谐振元件臂并被配置为使用该天线结构来传送非近场通信信号；近场通信收发器电路，该近场通信收发器电路通过导电路径耦接到该天线谐振元件臂，该近场通信收发器电路被配置为使用该天线结构和该导电路径来传送近场通信信号；以及电容器，该电容器耦接在该导电路径与该天线接地部之间，该电容器被配置为将该非近场通信信号短接到该天线接地部，并阻止该近场通信信号从该导电路径传递到该天线接地部。
根据另一个实施方案，该电子设备包括电感器，该电感器插置在位于该近场通信收发器电路与该天线谐振元件臂之间的该导电路径中。
根据另一个实施方案，该电感器耦接在该导电路径上的节点与该天线谐振元件臂之间，并且该电容器耦接在该节点与该天线接地部之间。
根据另一个实施方案，该电容器具有介于30pf与100pf之间的电容。
根据另一个实施方案，该电容器和该电感器安装在柔性印刷电路板上。
根据另一个实施方案，该电容器耦接在该导电路径上的该节点与紧固件之间，该紧固件将该电容器电耦接到该天线接地部并且将该柔性印刷电路机械地附接到该天线接地部。
根据另一个实施方案，该导电路径耦接到刚性印刷电路板上的馈电焊盘。
根据另一个实施方案，该电子设备包括附加的紧固件，该附加的紧固件将该柔性印刷电路板附接到该刚性印刷电路板。
根据另一个实施方案，该电子设备包括该刚性印刷电路板上的平衡-不平衡转换器，该平衡-不平衡转换器耦接到该馈电焊盘。
根据另一个实施方案，该电子设备包括外壳，该外壳具有外围导电外壳结构，该天线谐振元件臂由该外围导电外壳结构的区段形成。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：天线接地部；天线谐振元件臂，该天线谐振元件臂被配置为在第一频带中传送非近场通信信号；返回路径，该返回路径耦接在该天线谐振元件臂与该天线接地部之间；导电路径，该导电路径耦接到该天线谐振元件臂，该导电路径、该天线谐振元件臂的至少一部分、该返回路径的至少一部分以及该天线接地部的至少一部分形成导电环路路径，该导电环路路径被配置为在第二频带中传输近场通信信号；以及电子部件，该电子部件耦接在该导电路径与该天线接地部之间，该电子部件被配置为在该第一频带中在该导电路径与该天线接地部之间形成短路，并且在该第二频带中形成开路。
根据另一个实施方案，该电子设备包括近场通信收发器电路，该近场通信收发器电路耦接到该导电路径。
根据另一个实施方案，该导电路径包括耦接在该近场通信收发器电路与该天线谐振元件臂之间的节点，并且该电子部件耦接在该节点与该天线接地部之间，该电子设备包括另外的电子部件，该另外的电子部件耦接在该节点与该天线谐振元件臂之间。
根据另一个实施方案，该电子部件包括电容器。
根据另一个实施方案，该另外的电子部件包括电感器。
根据另一个实施方案，电子部件包括电容器。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括倒f形天线谐振元件臂；天线接地部；非近场通信收发器电路，该非近场通信收发器电路使用该倒f形天线谐振元件臂来传送非近场通信信号；分离返回路径，该分离返回路径耦接在该倒f形天线谐振元件臂与该天线接地部之间；以及近场通信收发器电路，该近场通信收发器电路耦接到该倒f形天线谐振元件臂，并且该近场通信收发器电路使用该倒f形天线谐振元件臂、该分离返回路径的至少一部分和该天线接地部的至少一部分来传送近场通信信号。
根据另一个实施方案，该分离返回路径包括第一导电路径和第二导电路径，该第一导电路径耦接在该倒f形天线谐振元件臂上的第一端子与该天线接地部上的第二端子之间，该述第二导电路径耦接在该第一端子与该天线接地部上的与该第二端子不同的第三端子之间。
根据另一个实施方案，该分离返回路径的该第一导电路径包括第一电感器，并且该分离返回路径的该第二导电路径包括第二电感器。
根据另一个实施方案，该第一电感器和该第二电感器是可调节的。
前述内容仅为示例性的，并且本领域的技术人员可在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下作出各种修改。前述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！