CN104701618B - 具有混合倒f缝隙天线的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了具有混合倒F缝隙天线的电子设备。一种电子设备，可以为其提供外罩。外罩可以具有被外围传导性结构，诸如分段的外围金属构件，包围的外围。外围金属构件的片段可以通过缝隙与地隔开。天线馈电可以具有耦合到外围金属构件的正天线端子和耦合到地的接地端子并且可以给由外围金属构件和地形成的倒F天线结构以及由缝隙形成的缝隙天线结构都馈电。通过控制耦合到外围金属构件的可调节部件，控制电路系统可以调谐天线。可调节部件可以包括可调节电感器和可调节电容器。
Description
技术领域
本发明一般而言涉及电子设备并且，更具体而言，涉及具有天线的电子设备。
背景技术
电子设备常常包括天线。例如，蜂窝电话、计算机以及其它设备常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有挑战性的。在有些无线设备中，传导性外罩结构的存在会影响天线的性能。如果外罩结构没有适当地配置并且干扰天线操作，则天线性能不会令人满意。设备尺寸也会影响性能。在紧凑型设备中实现期望的性能等级会很难，尤其是当紧凑型设备具有传导性外罩结构时。
因此，期望能够为电子设备，诸如包括传导性外罩结构的电子设备，提供改进的无线电路系统。
发明内容
电子设备可以具有外罩。外罩可以具有被外围传导性结构，诸如外围金属构件，包围的外围。外围金属构件的片段可以通过沿外围金属构件的内边缘延伸的缝隙与地隔开。天线馈电可以具有耦合到外围金属构件的正天线馈电端子和耦合到地的接地天线馈电端子，并且可以给由外围金属构件和地形成的倒F天线结构和由缝隙形成的缝隙天线结构两者馈电。
控制电路系统可以通过控制耦合到外围金属构件的可调节部件来调谐天线。可调节部件可以包括可调节电感器和可调节电容器。混合天线可以由倒F天线结构和缝隙天线结构形成，倒F天线结构和缝隙天线结构利用公共天线馈电被馈电。混合天线可以配置为在多个通信带内共振。例如，混合天线可以配置为覆盖低频带、中频带和高频带。倒F天线可以具有共振元件臂，该共振元件臂具有在低频带内产生天线共振的长分支和对中频带产生天线共振的短分支。天线的高频带响应可以由缝隙并且利用倒F天线共振的谐波来支持。
可调节部件可以桥接缝隙。控制电路系统可以利用桥接缝隙的电感器来调谐低频带，可以利用桥接缝隙的电感器调谐中频带，或者可以用别的方式使用一个可调节电感器或多个可调节电感器来调谐天线性能。高频带天线调节可以利用桥接缝隙的可调节电容器或者其它可调节部件来执行。
附图说明
图1是根据实施例的具有无线电路系统的说明性电子设备的透视图。
图2是根据实施例的电子设备中的说明性电路系统的示意图。
图3是根据实施例的说明性无线电路系统的示意图。
图4是根据实施例的说明性倒F天线的示意图。
图5是根据实施例的具有调谐天线以便覆盖期望工作频率的电感器的说明性倒F天线的示意图。
图6是根据实施例的具有调谐天线以便覆盖期望工作频率的电容器的说明性倒F天线的示意图。
图7是根据本发明实施例的说明性缝隙天线的图。
图8是根据实施例的具有可选的调谐部件的说明性混合倒F缝隙天线的图。
图9是根据实施例的对于图8所示类型的说明性天线其中天线性能(驻波比)被绘制为工作频率的函数的图。
图10是根据实施例的具有可以在形成天线时使用的缝隙的说明性电子设备的图。
图11是根据实施例的具有窄环形开口的说明性电子设备的图，其中该电子设备具有在地平面的延伸部分与外围传导性外罩构件之间延伸的部分。
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系统。无线通信电路系统可以用来在多个无线通信频带中支持无线通信。无线通信电路系统可以包括一个或多个天线。
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，或者其它合适的天线。如果期望，则用于天线的传导性结构可以由传导性电子设备结构形成。传导性电子设备结构可以包括传导性外罩结构。外罩结构可以包括诸如绕电子设备外围延伸的外围传导性构件的外围结构。外围传导性构件可以为诸如显示器的平面结构充当边框，可以为设备外罩充当侧壁结构，和/或可以形成其它外罩结构。间隙可以在外围传导性构件中形成，该间隙把外围传导性构件分成片段。其中一个或多个片段可以在为电子设备10形成一个或多个天线时使用。
电子设备10可以是便携式电子设备或者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，稍微较小的设备，诸如腕表设备、挂件设备、头戴式耳机设备、耳塞设备或者其它可佩带或微型设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器或其它小型便携式设备的手持式设备。设备10还可以是电视机、机顶盒、台式计算机、计算机集成到其中的计算机监视器，或者其它合适的电子装备。
设备10可以包括诸如外罩12的外罩。有时候可以被称为外壳的外罩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)、其它合适的材料或者这些材料的组合形成。在有些情形下，外罩12的部分可以由电介质或其它低传导性材料形成。在其它情形下，外罩12或者至少构成外罩12的一些结构可以由金属元件形成。
如果期望，则设备10可以具有诸如显示器14的显示器。例如，显示器14可以是结合电容性触摸电极的触摸屏。显示器14可以包括由发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、等离子单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(LCD)部件或者其它合适的图像像素结构形成的图像像素。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。诸如按钮24的按钮可以经过覆盖层中的开口。覆盖层还可以具有诸如用于扬声器端口26的开口的其它开口。
外罩12可以包括诸如结构16的外围外罩结构。结构16可以绕设备10和显示器14的外围延伸。在其中设备10和显示器14具有带四条边的矩形形状的配置中，结构16可以利用具有带四条对应边的矩形环形状的外围外罩构件来实现(作为例子)。外围结构16或者外围结构16的部分可以为显示器14充当边框(例如，包围显示器14的全部四侧和/或帮助把显示器14固定到设备10的装饰性修整件)。如果期望，则外围结构16还可以为设备10形成侧壁结构(例如，通过形成具有垂直侧壁的金属带，等等)。
外围外罩结构16可以由诸如金属的传导性材料形成，并且因此有时候可以被称为外围传导性外罩结构、传导性外罩结构、外围金属结构或者外围传导性外罩构件(作为例子)。外围外罩结构16可以由诸如不锈钢、铝的金属或者其它合适材料形成。一个、两个或者多于两个单独的结构可以在形成外围外罩结构16时使用。
外围外罩结构16没有必要具有均匀的横截面。例如，如果期望，则外围外罩结构16的顶部可以具有向内突出的唇缘，以帮助把显示器14固定就位。如果期望，外围外罩结构16的底部也可以具有放大的唇缘(例如，在设备10背面的平面内)。在图1的例子中，外围外罩结构16具有基本上直的垂直侧壁。这仅仅是说明性的。由外围外罩结构16形成的侧壁可以是弯曲的或者可以具有其它合适的形状。在有些配置中(例如，当外围外罩结构16为显示器14充当边框时)，外围外罩结构16可以绕外罩12的唇缘延伸(即，外围外罩结构16可以只覆盖外罩12包围显示器14的边缘，而不覆盖外罩12的侧壁的剩余部分)。
如果期望，则外罩12可以具有传导性背面。例如，外罩12可以由诸如不锈钢或铝的金属形成。外罩12的背面可以位于与显示器14平行的平面内。在其中外罩12的背面由金属形成的设备10的配置中，可以期望把外围传导性外罩结构16的部分形成为外罩结构的组成部分，从而形成外罩12的背面。例如，设备10的外罩后壁可以由平面金属结构形成，并且外围外罩结构16在外罩12的左侧和右侧上的部分可以形成为该平面金属结构的垂直延伸的金属组成部分。如果期望，则诸如这些的外罩结构可以从一块金属机加工。
显示器14可以包括传导性结构，诸如电容性电极的阵列、用于寻址像素元件的传导线、驱动电路，等等。外罩12可以包括内部结构，诸如金属框构件、跨外罩12的壁的平面外罩构件(有时候被称为中板)(即，由被焊接或以别的方式连接在构件16的相对侧之间的一个或多个部分形成的基本上矩形片)、印制电路板，以及其它内部传导性结构。在形成设备10中的地平面时可以使用的这些传导性结构可以位于显示器14的有源区域AA(例如，显示器14中包含用于显示图像的电路系统和其它结构的部分)下面外罩12的中心。
在区域22和20中，开口可以在设备10的传导性结构内形成(例如，在外围传导性外罩结构16和相对的传导性接地结构之间，其中传导性接地结构诸如传导性外罩中板或者外罩后壁结构、印制电路板，以及显示器14和设备10中的传导性电气部件)。有时候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。
设备10中的传导性外罩结构和其它传导性结构，诸如中板、印制电路板上的迹线、显示器14和传导性电子部件，可以为设备10中的天线充当地平面。区域20和22中的开口可以在开放式和闭合式缝隙天线中充当缝隙，可以在环形天线中充当被材料的传导性路径包围的中央介电区域，可以充当隔开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地平面的空间，可以对寄生天线共振元件的性能起作用，或者可以以别的方式充当在区域20和22中形成的天线结构的一部分。如果期望，则显示器14的有源区域AA下面的地平面和/或设备10中的其它金属结构的延伸可以具有延伸到区域20和22中的电介质填充的开口的部分当中的部分。
一般而言，设备10可以包括任何合适数目的天线(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的设备外罩的相对的第一和第二端(例如，在图1的设备10的末端20和22)、沿着设备外罩的一条或多条边、在设备外罩的中心、在其它合适的位置，或者在一个或多个这种位置中。图1的布置仅仅是说明性的。
外围外罩结构16的部分可以具有间隙结构。例如，外围外罩结构16可以具有一个或多个诸如间隙18的间隙，如图1中所示。外围外罩结构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可以把外围外罩结构16分成一个或多个外围传导性片段。例如，在外围外罩结构16中可以有两个外围传导性片段(例如，在具有两个间隙的布置中)、三个外围传导性片段(例如，在具有三个间隙的布置中)、四个外围传导性片段(例如，在具有四个间隙的布置中)，等等。以这种方式形成的外围传导性外罩结构16的片段可以形成设备10中的天线的部分。
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)。上天线可以例如在区域22中在设备10的上端形成。下天线可以例如在区域20中在设备10的下端形成。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、通信等的天线结构。
示出可以用在图1的设备10中的说明性部件的示意图在图2中示出。如图2中所示，设备10可以包括诸如存储和处理电路系统28的控制电路系统。存储和处理电路系统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者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。存储和处理电路系统28中的处理电路系统可以用来控制设备10的操作。这种处理电路系统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。
存储和处理电路系统28可以用来在设备10上运行软件，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，存储和处理电路系统28可以在实现通信协议时使用。可以利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(例如，IEEE802.11协议–有时候被称为)，用于其它短距离无线通信链路的协议，诸如协议，蜂窝电话协议，MIMO协议，天线分集协议，等等。
输入-输出电路系统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-输出部件。例如，输入-输出设备可以包括触摸屏、无触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、点击轮、滚轮、触控板、键区、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部件、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，等等。
输入-输出电路系统30可以包括用于与外部装备无线通信的无线通信电路系统34。无线通信电路系统34可以包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路系统、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系统形成的射频(RF)收发器电路系统。无线信号还可以利用光(例如，利用红外线通信)发送。
无线通信电路系统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系统90。例如，电路系统34可以包括收发器电路系统36、38和42。收发器电路系统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。电路系统34可以使用蜂窝电话收发器电路系统38来处理在诸如从700到960MHz的低通信频带、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)。电路系统38可以处理语音数据和非语音数据。如果期望，则无线通信电路系统34可以包括用于其它短距离和长距离无线链路的电路系统。例如，无线通信电路系统34可以包括60GHz收发器电路系统、用于接收电视和无线电信号的电路系统、寻呼系统收发器、近场通信(NFC)电路系统，等等。无线通信电路系统34可以包括诸如GPS接收器电路系统42的全球定位系统(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，无线信号通常用来传送数据经过几十或几百英尺。在蜂窝电路链路和其它长距离链路中，无线信号通常用来传送数据经过几千英尺或英里。
无线通信电路系统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。
如图3中所示，无线电路系统34中的收发器电路系统90可以利用诸如路径92的路径耦合到天线结构40。无线电路系统34可以耦合到控制电路系统28。控制电路系统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外面的源接收输入。
为了向天线结构40提供覆盖感兴趣的通信频率的能力，天线结构40可以具有诸如滤波器电路系统(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)的电路系统。诸如电容器、电感器和电阻器的分立部件可以结合到滤波器电路系统中。电容性结构、电感性结构和电阻性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，则天线结构40可以具有诸如可调谐部件102的可调谐电路，以便在感兴趣的通信频道上调谐天线。可调谐部件102可以包括可调谐电感器、可调谐电容器或者其它可调谐部件。诸如这些的可调谐部件可以基于固定部件的开关和网络、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操作期间，控制电路系统28可以在诸如路径104的一条或多条路径上发布调节电感值、电容值或者与可调谐部件102关联的其它参数的控制信号，由此调谐天线结构40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可以构成同轴电缆或者微带传输线路的部分(作为例子)。由诸如电感器、电阻器和电容器的部件形成的匹配网络可以在匹配天线结构40的阻抗与传输线路92的阻抗时使用。匹配网络部件可以作为分立部件提供(例如，表面贴装技术部件)或者可以由外罩结构、印制电路板结构、塑料支撑上的迹线等形成。诸如这些的部件也可以在天线结构40中形成滤波器电路系统时使用。
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100。如果期望，则其它类型的天线馈电布置也可以使用。图3的说明性馈电配置仅仅是说明性的。
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具有天线共振元件106和天线地(地平面)104。天线共振元件106可以具有诸如臂108的主要共振元件臂。臂108的长度可以选择成使得天线40在期望的工作频率共振。例如，如果臂108的长度可以是在用于天线40的期望工作频率的波长的四分之一。天线40也可以在谐波频率呈现共振。
主要共振元件臂108可以通过返回路径110耦合到地104。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和地104之间的返回路径110平行地延伸。如果期望，则诸如图4的说明性天线40的倒F天线可以具有多于一个共振臂分支(例如，为了产生多个频率共振来支持多个通信频带内的操作)，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部件，等等)。
图5是可以用来实现可调谐天线的类型的说明性倒F天线配置的图。如图5中所示，天线40可以具有把共振元件106中的天线共振元件臂108的一部分(例如，臂108的尖端)耦合到天线地104的电感器L。电感器L可以是固定电感器或者可以是可变电感器。例如，电感器L可以是由一个或多个开关或其它开关电路系统以及一组固定电感器形成的可调节电感器。在设备10的操作期间，控制电路系统28可以发布调节开关电路系统(例如，打开和关闭开关电路系统中的开关)的控制信号，由此把该组固定电感器的期望模式切换成使用或者切换成不使用，以调节电感器L的电感值。可以进行诸如这些的调节，以便在期望调谐天线40的频率响应时(例如，当期望调谐天线40的低频带共振时、当期望调谐天线40的中频带共振时，等等)改变电感器L的电感。例如，可以进行L的值的增加，以增加天线40在其中操作的通信频带的频率(例如，增加低频带共振频率或中频带共振频率)。一个或多个诸如电感器L的电感器可以在沿臂108的长度的一个或多个位置耦合在臂108和地104之间。图5的配置是说明性的。
图6是具有可以用来实现可调谐天线的电容器的说明性倒F天线结构的图。如图6中所示，天线40可以具有把共振元件106中的天线共振元件臂108的尖端部分耦合到天线地104的电容器C。诸如电容器C的电容器也可以在其它位置耦合到臂108。电容器C可以是固定电容器或者可以是可变电容器。例如，电容器C可以由一个或多个开关或其它开关电路系统和一组固定电容器(例如，可编程电容器)或变容二极管形成。在设备10的操作期间，控制电路系统28可以发布打开和关闭开关电路系统中的开关以便把期望的电容器切换成使用或切换成不使用或者以别的方式对电容器C进行调解的控制信号，由此改变电容器C所呈现的电容值。可以进行诸如这些的调节，以便在期望调谐天线40的频率响应时(例如，当期望调谐天线40的低频带共振时、当期望调谐天线40的中频带共振时或者当期望调谐天线40的高频带共振时)改变电容器C的电容。例如，可以进行C的值的增加，以减小天线40在其中操作的通信频带的频率范围(例如，减小高频带共振频率)。电容器C不需要位于臂108的尖端。例如，与天线40中包括电容器C关联的共振频率减小可以通过把电容器定位成更靠近馈电112来增强。
天线40可以包括缝隙天线共振元件。如图7中所示，例如，天线40可以是具有诸如在天线地104中形成的缝隙114的开口的缝隙天线。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7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天线信号的波长等于缝隙的周长的频率引起天线共振。在窄缝隙中，缝隙天线共振元件的共振频率与缝隙长度在其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部件来调谐。这些部件可以具有耦合到缝隙的相对侧的端子(即，可调谐部件可以桥接缝隙)。如果期望，则可调谐部件可以具有耦合到沿缝隙114的一侧长度的相应位置的端子。这些布置的组合也可以使用。
如果期望，则天线40可以结合诸如外罩12的部分的传导性设备结构。作为例子，外围传导性结构16可以包括诸如图8的片段16-1、16-2和16-3的多个片段，这些片段彼此被间隙18(例如，片段的相邻末端之间用塑料或其它电介质填充的空间)隔开。在图8的天线40中，片段16-1可以由一条不锈钢或其它金属形成，它形成绕设备10的整个外围延伸的外围传导性外罩构件(例如，不锈钢构件或者其它外围金属外罩结构)的一个片段。在倒F天线中，片段16-1可以形成天线共振臂108。例如，片段16-1可以形成具有在低频通信频带(低频带LB)中贡献天线响应的长分支并且具有在中频通信频带(中频带MB)中贡献天线响应的短分支的双频带倒F天线共振元件。这种类型的双频带倒F天线结构有时候可以被称为T形天线或T-天线。诸如一条金属的返回路径导体可以用来在外围传导性片段16-1(即，T-天线共振元件的主要共振元件臂)和天线地104之间形成返回路径110。
天线地104可以在设备10的中心具有诸如基本矩形天线地平面部分的接地结构(例如，在图1显示器14的有源区域AA下面的设备部分)。天线地104还可以具有诸如接地平面延伸104E的部分，该部分从设备10中的主要天线接地区域向外延伸。接地平面延伸104E可以突出到设备10的末端区域，诸如下端区域20，当中。天线地104的接地平面延伸104E可以通过形成天线缝隙114的开口与天线地104的主要部分和外围片段16-1隔开。天线缝隙114可以利用天线馈电112(例如，利用缝隙114的相对侧上的天线馈电端子，诸如正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100)馈电。天线缝隙108的外围的量值可以确定缝隙114以其共振的频率并且因此可以用来为天线40产生期望的共振(例如，与由片段16-1形成的T-天线关联的低频带共振LB和中频带共振MB互补的高频带共振)。
当操作设备10中的天线40时，由外围传导性外罩构件16的片段16-1形成的T-天线(即，倒F天线)和由缝隙114形成的缝隙天线都会对天线的整体响应起作用。因为两种不同类型的天线(即，倒F天线部分和缝隙天线部分)对天线40的操作起作用，所以天线40有时候可以被称为混合倒F缝隙天线或者混合天线。如果期望，则诸如电感器和/或电容器的可选电气部件可以耦合到天线40。例如，诸如电感器L1、L2和L3的一个或多个电感器可以桥接缝隙114或者可以耦合到沿缝隙114的外围的不同位置，和/或诸如电容器C1和C2的一个或多个电容器可以桥接缝隙114或者可以耦合到沿缝隙114的外围的不同位置。这些可选的电气部件可以是固定的和/或可调节的部件。例如，L1、L2、L3、C1和/或C2或者这些部件当中一个或多个的子集的值可以被调节，以调谐天线40。
图9是其中对诸如图8的天线40的说明性天线把天线性能(驻波比SWR)绘制为工作频率的函数的图。如图9中所示，天线40可以呈现多个共振，以支持多个通信频带中的操作。例如，天线40可以呈现用于在低频带LB、中频带MB和高频带HB中操作的三个共振。低频带LB可以覆盖从700到960MHz或者其它合适的低频带频率的通信频率。中频带MB可以覆盖从1710到2170MHz或者其它合适的中频带频率的通信频率。高频带HB可以覆盖从2300到2700MHz或者其它合适的高频带频率的通信频率。
诸如倒F天线共振元件108、缝隙天线共振元件114和地104的传导性天线结构的尺寸和形状影响天线40的频率响应。
利用一种合适的布置，与低频带LB关联的图9的天线共振是由图8的天线40的倒F天线结构产生的(即，LB是由倒F共振元件臂108的两个分支中较长的一个产生的)，与中频带MB关联的天线共振可以部分地由倒F臂108的较短的分支并且部分地由缝隙114(或者仅仅由较短的分支)产生，并且与高频带HB关联的天线共振可以部分地由缝隙天线114并且部分地由低频带LB的谐波(例如，利用诸如电容器C1和/或C2的一个或多个电容器被调谐到较低频率的二次谐波)产生。可调谐电感器L2可以用来调谐低频带LB。可调谐电感器L1可以用来调谐中频带MB。可选的电感器L3可以具有帮助确保低频带共振LB覆盖期望的低频带频率的固定值。
在电感器L1和返回路径110附近桥接缝隙114的总电感受电感器L1的电感和返回路径110的电感二者的影响，其中该总电感与电感器L1并联地桥接缝隙114。返回路径110的电感可以是大约6nH(作为例子)。作为例子，可调谐电感器L1可以具有在0nH的第一状态和12nH的第二状态之间可调节的电感值(作为例子)。利用这种类型的布置，与返回路径110并联工作的电感器L1可以用来生成0nH(当电感器L1呈现0nH的电感时)或者6nH(当电感器L1是12nH并且返回路径110的并联电感是12nH时)的第一电感。
可以有一个桥接缝隙114的电容器、两个桥接缝隙114的电容器或者三个或更多个桥接缝隙114的电容器。电容器可以位于由图8的电容器C1和C2示出的位置或者天线40中其它位置。在存在诸如图8的电容器C1和C2的一个或多个可选电容器时，天线40的频率响应可以被拉低，如联系图6所描述的。
设备10可以包括用于数据端口和其它电气部件的连接器。这些电气部件中一个或多个可以在最小化对天线40的干扰的位置安装在外罩12中。例如，数据端口连接器或其它电气部件可以在诸如重叠接地平面延伸104E的位置116的位置安装在设备10中。
对于图8天线40的另一种合适布置，电感器L1可以被略去。电感器L3可以是帮助配置天线40的固定或可变电感器，使得低频带共振LB覆盖期望的工作频率。低频带LB可以使用天线共振元件108的长分支覆盖并且可以通过调节由可调节电感器L2产生的电感值来调谐。中频带MB可以使用天线共振元件108的短分支覆盖。天线缝隙114可以用来创建天线共振HB(并且，如果期望，则来自元件108的低频带共振的二次谐波可以对共振HB起作用)。
在图8的说明性配置中，天线40具有单个端口(即，天线馈电112是用于天线40的唯一天线馈电)。天线馈电112是由在共振元件臂108和地104之间延伸的天线馈电端子98和100形成的，从而桥接缝隙114。天线馈电端子98同时充当混合天线40的倒F天线部分的馈电并且充当混合天线40的缝隙天线部分的馈电。在其中天线40的倒F天线共振元件部分处于活动的频率操作期间，由端子98和100形成的天线馈电给天线40的倒F天线共振元件部分馈电。在其中天线40的缝隙天线共振元件部分处于活动的频率操作期间，由端子98和100形成的天线馈电给天线40的缝隙天线共振元件部分馈电。在倒F结构和缝隙结构都对天线性能起作用的频率，天线馈电用来给天线40的倒F天线部分和缝隙天线部分两者馈电。
如果期望，则诸如图8的天线40的天线结构可以具有多个端口。例如，第一馈电可以位于沿缝隙114的长度的一个点，并且第二馈电可以位于沿缝隙114的长度的不同的点。在具有多个馈电的配置中，多个馈电中每一个都可以充当倒F馈电和缝隙馈电或者其中一些馈电可以主要或者专门与倒F天线关联并且其它馈电可以主要或者专门与缝隙天线关联。
如果期望，则天线40的传导性结构可以配置为形成具有不同配置的缝隙共振元件和倒F天线共振元件。在图10的例子中，天线40具有跨设备10的整个宽度延伸的天线共振元件缝隙114。在图11的例子中，共振元件由诸如在接地平面延伸104E周围成环的开口114’的缝隙形状的开口形成。
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传导性结构的外罩，以及混合倒F缝隙天线，该混合倒F缝隙天线具有由倒F天线共振元件和天线地形成的倒F天线部分，倒F天线共振元件由外围传导性结构形成，混合倒F缝隙天线具有由在倒F天线共振元件和天线地之间的开口形成的缝隙天线部分，并且混合倒F具有给倒F天线部分和缝隙天线部分两者馈电的天线馈电。
根据另一种实施例，电子设备包括耦合到外围传导性结构的可调节部件。
根据另一种实施例，电子设备包括控制可调节部件来调谐混合倒F缝隙天线的控制电路系统。
根据另一种实施例，可调节部件包括桥接开口的可调节电感器。
根据另一种实施例，可调节部件包括桥接开口的可调节电容器。
根据另一种实施例，混合倒F缝隙天线配置为在低通信频带、中通信频带和高通信频带内操作并且可调节部件包括由控制电路系统控制以便调谐低通信频带的可调节电感器。
根据另一种实施例，倒F天线部分配置为在至少低通信频带和中通信频带内呈现相应的共振并且缝隙天线部分配置为在高通信频带内呈现共振。
根据另一种实施例，电子设备包括桥接开口的附加可调节电感器，该可调节电感器被控制电路系统控制，以调谐中通信频带。
根据另一种实施例，混合倒F缝隙天线配置为在低通信频带、中通信频带和高通信频带内操作并且可调节部件包括电容器，高通信频带利用该电容器被拉至较低频率。
根据另一种实施例，倒F天线部分配置为在至少低通信频带和中通信频带内呈现共振并且缝隙天线部分配置为在高通信频带内呈现共振。
根据另一种实施例，电子设备包括具有有源区域的显示器，天线地具有被该有源区域重叠的第一部分和从第一部分延伸的第二部分，并且第二部分通过开口与外围传导性结构隔开。
根据另一种实施例，电子设备包括耦合到外围传导性结构的可调谐电感器和耦合到外围传导性结构的可调谐电容器。
根据另一种实施例，电子设备包括矩形外罩，外围传导性结构是绕外罩延伸并且包括间隙以创建金属片段的金属外罩侧壁的部分，并且金属片段在倒F天线共振元件中形成臂的短和长分支。
根据实施例，提供了混合倒F缝隙天线，该混合倒F缝隙天线包括：电子设备外罩的外围传导性构件，具有与外围传导性构件相邻的延伸部分的地，使得地的延伸部分与外围传导性构件被缝隙隔开；以及具有耦合到外围传导性构件的正天线馈电端子和耦合到地平面的接地天线馈电端子的天线馈电，天线馈电给混合倒F缝隙天线中由外围传导性构件和地形成的倒F天线部分馈电并且给混合倒F缝隙天线中由缝隙形成的缝隙天线部分馈电。
根据另一种实施例，电子设备外罩包括手持式电子设备外罩，外围传导性构件包括电子设备外罩的外围外罩侧壁结构的金属片段，并且混合倒F缝隙天线的倒F天线部分包括由金属片段形成的共振元件臂的第一分支和第二分支。
根据另一种实施例，倒F天线部分和缝隙天线部分配置为使得混合倒F缝隙天线在低频带、中频带和高频带内共振。
根据另一种实施例，混合倒F缝隙天线包括桥接缝隙以便调谐低频带的可调节部件。
根据一种实施例，提供了混合倒F缝隙天线，该混合倒F缝隙天线包括沿电子设备外罩外围的至少一部分延伸的外围传导性构件、通过缝隙与外围传导性构件隔开的地、耦合到外围传导性构件的可调节部件，以及具有耦合到外围传导性构件的正天线馈电端子和耦合到地的接地天线馈电端子的天线馈电，天线馈电给由外围传导性构件和地形成的倒F天线结构馈电并且给由缝隙形成的缝隙天线结构馈电。
根据另一种实施例，倒F天线结构配置为在第一通信频带内共振并且可调节部件包括桥接缝隙的可调节电感器。
根据另一种实施例，倒F天线结构配置为在第二通信频带内共振并且缝隙配置为在第三通信频带内共振，第二通信频带覆盖比第一通信频带更高的频率，并且第三通信频带覆盖比第二通信频带更高的频率。
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。
本申请要求于2013年12月4日提交的美国专利申请14/096,417的优先权，该申请的全部内容通过引用被结合于此。
Claims (20)
1.一种电子设备，包括：
外罩，其具有外围传导性结构；及
混合倒F缝隙天线，其中该混合倒F缝隙天线具有由倒F天线共振元件和天线地形成的倒F天线部分，其中倒F天线共振元件由外围传导性结构形成，其中混合倒F缝隙天线具有由在倒F天线共振元件和天线地之间的开口形成的缝隙天线部分，并且其中混合倒F缝隙天线具有给倒F天线部分和缝隙天线部分二者馈电的天线馈电。
2.如权利要求1所述的电子设备，还包括耦合到外围传导性结构的可调节部件。
3.如权利要求2所述的电子设备，还包括控制可调节部件来调谐混合倒F缝隙天线的控制电路系统。
4.如权利要求3所述的电子设备，其中可调节部件包括桥接开口的可调节电感器。
5.如权利要求3所述的电子设备，其中可调节部件包括桥接开口的可调节电容器。
6.如权利要求3所述的电子设备，其中混合倒F缝隙天线配置为在低通信频带、中通信频带和高通信频带内操作并且其中可调节部件包括由控制电路系统控制以便调谐低通信频带的可调节电感器。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中倒F天线部分配置为在至少低通信频带和中通信频带内呈现相应的共振并且其中缝隙天线部分配置为在高通信频带内呈现共振。
8.如权利要求6所述的电子设备，还包括桥接开口的附加可调节电感器，该可调节电感器被控制电路系统控制，以调谐中通信频带。
9.如权利要求3所述的电子设备，其中混合倒F缝隙天线配置为在低通信频带、中通信频带和高通信频带内操作并且其中可调节部件包括电容器，高通信频带利用该电容器被拉至较低频率。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中倒F天线部分配置为在至少低通信频带和中通信频带内呈现共振并且其中缝隙天线部分配置为在高通信频带内呈现共振。
11.如权利要求1所述的电子设备，还包括具有有源区域的显示器，其中天线地具有被该有源区域重叠的第一部分和从第一部分延伸的第二部分，并且其中第二部分通过开口与外围传导性结构隔开。
12.如权利要求1所述的电子设备，还包括耦合到外围传导性结构的可调谐电感器和耦合到外围传导性结构的可调谐电容器。
13.如权利要求12所述的电子设备，还包括矩形外罩，其中外围传导性结构是绕外罩延伸并且包括间隙以创建金属片段的金属外罩侧壁的部分，并且其中金属片段在倒F天线共振元件中形成臂的短分支和长分支。
14.一种混合倒F缝隙天线，包括：
电子设备外罩的外围传导性构件；
地，其具有与外围传导性构件相邻的延伸部分，使得地的延伸部分与外围传导性构件被缝隙隔开；及
天线馈电，其具有耦合到外围传导性构件的正天线馈电端子和耦合到地平面的接地天线馈电端子，其中天线馈电给混合倒F缝隙天线中由外围传导性构件和地形成的倒F天线部分馈电并且给混合倒F缝隙天线中由缝隙形成的缝隙天线部分馈电。
15.如权利要求14所述的混合倒F缝隙天线，其中电子设备外罩包括手持式电子设备外罩，其中外围传导性构件包括电子设备外罩的外围外罩侧壁结构的金属片段，并且其中混合倒F缝隙天线的倒F天线部分包括由金属片段形成的共振元件臂的第一分支和第二分支。
16.如权利要求15所述的混合倒F缝隙天线，其中倒F天线部分和缝隙天线部分配置为使得混合倒F缝隙天线在低频带、中频带和高频带内共振。
17.如权利要求16所述的混合倒F缝隙天线，还包括桥接缝隙以便调谐低频带的可调节部件。
18.一种混合倒F缝隙天线，包括：
外围传导性构件，沿电子设备外罩外围的至少一部分延伸；
地，其包括延伸部分，其中地的延伸部分与外围传导性构件被缝隙隔开；
可调节部件，其耦合到外围传导性构件；及
天线馈电，其具有耦合到外围传导性构件的正天线馈电端子和耦合到地的接地天线馈电端子，其中天线馈电给该混合倒F缝隙天线的由外围传导性构件和地形成的倒F天线部分馈电并且给该混合倒F缝隙天线的由缝隙形成的缝隙天线部分馈电。
19.如权利要求18所述的混合倒F缝隙天线，其中倒F天线结构配置为在第一通信频带内共振并且其中可调节部件包括桥接缝隙的可调节电感器。
20.如权利要求19所述的混合倒F缝隙天线，其中倒F天线结构配置为在第二通信频带内共振并且其中缝隙配置为在第三通信频带内共振，其中第二通信频带覆盖比第一通信频带更高的频率，并且其中第三通信频带覆盖比第二通信频带更高的频率。
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