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TWI528738B - 具有可調諧高頻帶寄生元件之天線 - Google Patents

具有可調諧高頻帶寄生元件之天線 Download PDF

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TWI528738B
TWI528738B TW103114744A TW103114744A TWI528738B TW I528738 B TWI528738 B TW I528738B TW 103114744 A TW103114744 A TW 103114744A TW 103114744 A TW103114744 A TW 103114744A TW I528738 B TWI528738 B TW I528738B
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瑪提雅 帕斯卡里尼
安禮柯 艾亞拉 維奎茲
馬修Ａ 毛
狄恩Ｆ 達奈爾
明竹 蔡
羅伯特Ｗ 薛洛
金男波
歐陽月輝
韓靚
大衛 普雷特
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蘋果公司
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Description

具有可調諧高頻帶寄生元件之天線
本申請案主張2013年5月8日申請之美國專利申請案第13/890,013號的優先權，該專利申請案之全文係特此以引用方式併入本文中。
本發明大體上係關於電子器件，且更特定言之，係關於用於具有無線通信電路系統之電子器件的天線。
諸如攜帶型電腦及蜂巢式電話之電子器件常常具備無線通信能力。舉例而言，電子器件可使用諸如蜂巢式電話電路系統之遠程無線通信電路系統以使用蜂巢式電話頻帶進行通信。電子器件可使用諸如無線區域網路通信電路系統之近程無線通信電路系統以處置與附近設備之通信。電子器件亦可具備衛星導航系統接收器及其他無線電路系統。
為了滿足消費者針對小外觀尺寸無線器件之需求，製造商正不斷地努力使用緻密結構來實施諸如天線組件之無線通信電路系統。同時，可需要將諸如金屬器件外殼組件之導電結構包括於電子器件中。因為導電結構可影響射頻效能，所以當將天線併入至包括導電結構之電子器件中時必須小心。此外，必須小心以確保器件中之天線及無線電路系統能夠遍及一操作頻率範圍展現令人滿意之效能。
因此，將需要能夠提供用於無線電子器件之改良型無線通信電路系統。
可提供含有無線通信電路系統之電子器件。該無線通信電路系統可包括射頻收發器電路系統及天線。一天線係可由一天線諧振元件臂(antenna resonating element arm)及一天線接地物(antenna ground)形成。該天線諧振元件臂可具有在較高通信頻帶頻率下諧振之一較短部分，及在較低通信頻帶頻率下諧振之一較長部分。該諧振元件臂係可由藉由一開口而與該天線接地物分離之一周邊導電電子器件外殼結構形成。
一寄生單極天線諧振元件或寄生環形天線諧振元件可定位於該開口中。可使用該寄生元件中之一可調整式電感器來實施較高通信頻帶中之天線調諧。可使用將該天線諧振元件耦接至該天線接地物之一可調整式電感器來實施較低通信頻帶中之天線調諧。
本發明之另外特徵、本發明之本質及各種優點將自隨附圖式及較佳實施例之以下詳細描述更顯而易見。
10‧‧‧電子器件
12‧‧‧外殼
14‧‧‧顯示器
16‧‧‧周邊導電構件
16'‧‧‧周邊導電構件片段/諧振元件臂結構/周邊導電構件
18‧‧‧間隙
18A‧‧‧間隙
18B‧‧‧間隙
19‧‧‧按鈕
20‧‧‧區域
22‧‧‧區域
26‧‧‧揚聲器埠
28‧‧‧儲存體及處理電路系統
30‧‧‧輸入輸出電路系統
32‧‧‧輸入輸出器件
34‧‧‧無線通信電路系統
35‧‧‧全球定位系統(GPS)接收器電路系統
36‧‧‧收發器電路系統
38‧‧‧蜂巢式電話收發器電路系統
40‧‧‧天線
42‧‧‧射頻收發器
52‧‧‧天線接地平面/天線接地物
82‧‧‧間隙/開口
90‧‧‧天線諧振元件
92‧‧‧天線饋電物
94‧‧‧短路分支
100‧‧‧箭頭
110‧‧‧可調整式電感器電路系統/可調整式電感器
110-1‧‧‧可調整式電感器
110-2‧‧‧可調整式電感器
112‧‧‧控制輸入
112-1‧‧‧輸入
112-2‧‧‧輸入
120‧‧‧切換電路系統/開關
120-1‧‧‧開關
122‧‧‧端子
122-2‧‧‧端子
124‧‧‧端子
124-2‧‧‧端子
200‧‧‧諧振元件臂部分
202‧‧‧諧振元件臂部分
204‧‧‧寄生天線諧振元件
206‧‧‧端
222‧‧‧耦合電磁場
224‧‧‧端
226‧‧‧端
C1‧‧‧電容
C2‧‧‧電容
HB‧‧‧高頻帶諧振
L‧‧‧電感器
L'‧‧‧電感器
L"‧‧‧電感器
L1‧‧‧電感器
L2‧‧‧電感器
LB‧‧‧低頻帶諧振
圖1為根據本發明之一實施例的具有無線通信電路系統之說明性電子器件的透視圖。
圖2為根據本發明之一實施例的具有無線通信電路系統之說明性電子器件的示意圖。
圖3為根據本發明之一實施例的圖1所展示之類型之說明性電子器件的俯視圖，其中可使用諸如周邊導電外殼構件之部分的導電外殼結構來形成天線。
圖4為根據本發明之一實施例的展示圖1之電子器件中之天線可如何耦接至射頻收發器電路系統的電路圖。
圖5為根據本發明之一實施例的具有可由周邊導電外殼構件之片段形成且具有支援在低頻帶及高頻帶中之通信之部分的類型之天線諧 振元件之說明性天線的圖解。
圖6為根據本發明之一實施例的已依據操作頻率而標繪用於雙頻帶倒F型天線之天線效能的曲線圖。
圖7為根據本發明之一實施例的基於可用於可調諧天線中的單一固定電感器之說明性可調整式電感器的圖解。
圖8為根據本發明之一實施例的基於可用於可調諧天線中的多個固定電感器之說明性可調整式電感器的圖解。
圖9為根據本發明之一實施例之說明性天線的圖解，該天線具有寄生單極天線諧振元件，以及用於向該天線提供可調諧低頻帶回應及高頻帶回應的可調整式組件。
圖10為根據本發明之一實施例之說明性天線的圖解，該天線具有寄生環形天線諧振元件，以及用於向該天線提供可調諧低頻帶回應及高頻帶回應的可調整式組件。
諸如圖1之電子器件10的電子器件可具備無線通信電路系統。無線通信電路系統可用以支援多個無線通信頻帶中之無線通信。無線通信電路系統可包括一或多個天線。
天線可包括環形天線、倒F型天線、帶狀天線、平面倒F型天線、槽孔天線、包括一種以上類型之天線結構的混合式天線，或其他適合天線。視需要，用於天線之導電結構係可由導電電子器件結構形成。導電電子器件結構可包括導電外殼結構。外殼結構可包括圍繞電子器件之周邊而延行的周邊導電構件。周邊導電構件可充當用於諸如顯示器之平面結構的帶槽框(bezel)，可充當用於器件外殼之側壁結構，及/或可形成其他外殼結構。周邊導電構件中之間隙可與天線相關聯。
電子器件10可為攜帶型電子器件或其他適合電子器件。舉例而 言，電子器件10可為：膝上型電腦；平板電腦；稍微較小器件，諸如，手錶器件、垂飾器件、頭戴式耳機器件、耳塞式耳機器件，或其他可佩戴式或小型器件；蜂巢式電話；或媒體播放器。器件10亦可為電視、機上盒、桌上型電腦、已被整合有電腦之電腦監視器，或其他適合電子設備。
器件10可包括諸如外殼12之外殼。有時可被稱作罩殼(case)之外殼12係可由塑膠、玻璃、陶瓷、纖維複合物、金屬(例如，不鏽鋼、鋁等等)、其他適合材料或此等材料之組合形成。在一些情形中，外殼12之部分係可由介電質或其他低電導率材料形成。在其他情形中，外殼12或構成外殼12之結構中至少一些係可由金屬元件形成。
視需要，器件10可具有諸如顯示器14之顯示器。舉例而言，顯示器14可為併入電容性觸控式電極之觸控式螢幕。顯示器14可包括由以下各者形成之影像像素：發光二極體(light-emitting diode,LED)、有機LED(organic LED,OLED)、漿細胞(plasma cell)、電潤濕像素(electrowetting pixel)、電泳像素(electrophoretic pixel)、液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)組件，或其他適合影像像素結構。由清晰玻璃、透明塑膠或其他透明介電質形成之顯示器覆蓋層可覆蓋顯示器14之表面。諸如按鈕19之按鈕可穿過顯示器覆蓋層中之開口。該覆蓋層亦可具有諸如用於揚聲器埠26之開口的其他開口。
外殼12可包括諸如構件16之周邊構件。構件16可圍繞器件10及顯示器14之周邊而延行。在器件10及顯示器14具有矩形形狀的組態中，構件16可具有矩形環形狀(作為一實例)。構件16或構件16之部分可充當用於顯示器14之帶槽框(例如，環繞顯示器14之所有四個側及/或幫助將顯示器14固持至器件10的整飾鑲邊(cosmetic trim))。視需要，構件16亦可形成用於器件10之側壁結構(例如，藉由形成具有環繞器件10之周邊之垂直側壁的金屬帶，等等)。
構件16係可由導電材料形成，且可因此有時被稱作周邊導電構件、周邊導電外殼構件或導電外殼結構。構件16係可由諸如不鏽鋼、鋁之金屬或其他適合材料形成。一個、兩個或兩個以上分離結構(例如，片段)可用來形成構件16。
沒有必要使構件16具有均一橫截面。舉例而言，視需要，構件16之頂部部分可具有幫助將顯示器14固持於適當位置中之內向凸起唇緣。視需要，構件16之底部部分亦可具有擴大型唇緣(例如，在器件10之後表面的平面中)。在圖1之實例中，構件16具有實質上筆直垂直側壁。此情形僅僅係說明性的。構件16之側壁可為曲形或可具有任何其他適合形狀。在一些組態中(例如，當構件16充當用於顯示器14之帶槽框時)，構件16可圍繞外殼12之唇緣而延行(亦即，構件16可僅覆蓋環繞顯示器14的外殼12之邊緣，而不覆蓋外殼12之側壁的外殼12之後邊緣)。視需要，形成構件16的金屬結構之一體式部分可橫越器件10之後方而延伸(例如，外殼12可具有平面後部分，且周邊導電構件16之部分係可由自平面後部分垂直地向上延伸之側壁部分形成)。
顯示器14可包括導電結構，諸如，電容性電極之陣列、用於定址像素元件之導電線、驅動器電路等等。外殼12可包括內部結構，諸如，金屬框架構件、跨越外殼12之壁的平面外殼構件(有時被稱作中板(midplate))(亦即，熔接或以其他方式連接於構件16之對置側之間的實質上矩形構件)、印刷電路板，及其他內部導電結構。此等導電結構可在顯示器14下方定位於外殼12之中心(作為一實例)。
在區域22及20中，開口可形成於器件10之導電結構內(例如，在周邊導電構件16與諸如導電外殼結構、與印刷電路板相關聯之導電接地平面及器件10中之導電組件的對置導電結構之間)。此等開口可被填充有空氣、塑膠及其他介電質。器件10中之導電外殼結構及其他導電結構可充當用於器件10中之天線的接地平面。區域20及22中之開口 可充當敞開式或閉合式槽孔天線中之槽孔，可充當由環形天線中之材料之導電路徑環繞的中心介電質區域，可充當使諸如帶狀天線諧振元件或倒F型天線諧振元件之天線諧振元件與接地平面分離的空間，或可以其他方式充當形成於區域20及22中之天線結構之部分。
一般而言，器件10可包括任何適合數目個天線(例如，一或多個、兩個或兩個以上、三個或三個以上、四個或四個以上等等)。器件10中之天線可定位於狹長器件外殼的對置之第一端及第二端處，沿著器件外殼之一或多個邊緣而定位，定位於器件外殼之中心，定位於其他適合部位中，或定位於此等部位中之一或多者中。圖1之配置僅僅係說明性的。
構件16之部分可具備間隙結構。舉例而言，構件16可具備諸如間隙18之一或多個間隙，如圖1所展示。該等間隙可被填充有諸如聚合物、陶瓷、玻璃、空氣、其他介電質材料或此等材料之組合的介電質。間隙18可將構件16劃分成一或多個周邊導電構件片段。舉例而言，可存在構件16之兩個片段(例如，呈具有兩個間隙之配置)、構件16之三個片段(例如，呈具有三個間隙之配置)、構件16之四個片段(例如，呈具有四個間隙之配置等等)。以此方式而形成的周邊導電構件16之片段可形成器件10中之天線之部分。
在一典型情境中，器件10可具有上部天線及下部天線(作為一實例)。舉例而言，上部天線可在區域22中形成於器件10之上端處。舉例而言，下部天線可在區域20中形成於器件10之下端處。該等天線可分離地用以涵蓋相同通信頻帶、重疊通信頻帶或分離通信頻帶。該等天線可用以實施天線分集方案或多輸入多輸出(multiple-input-multiple-output,MIMO)天線方案。
器件10中之天線可用以支援所關注之任何通信頻帶。舉例而言，器件10可包括用於支援區域網路通信、語音及資料蜂巢式電話通 信、全球定位系統(global positioning system,GPS)通信或其他衛星導航系統通信、Bluetooth®通信等等之天線結構。
圖2中展示可用於電子器件10之說明性組態的示意圖。如圖2所展示，電子器件10可包括諸如儲存體及處理電路系統28之控制電路系統。儲存體及處理電路系統28可包括儲存體，諸如，硬碟機儲存體、非揮發性記憶體(例如，快閃記憶體，或經組態以形成固態磁碟機之其他電可程式化唯讀記憶體)、揮發性記憶體(例如，靜態或動態隨機存取記憶體)等等。儲存體及處理電路系統28中之處理電路系統可用以控制器件10之操作。該處理電路系統可基於一或多個微處理器、微控制器、數位信號處理器、基頻處理器、功率管理單元、音訊編碼解碼器晶片、特殊應用積體電路等等。
儲存體及處理電路系統28可用以執行器件10上之軟體，諸如，網際網路瀏覽應用程式、網際網路語音通訊協定(voice-over-internet-protocol,VOIP)通話應用程式、電子郵件應用程式、媒體播放應用程式、作業系統函式等等。為了支援與外部設備之互動，儲存體及處理電路系統28可用來實施通信協定。可使用儲存體及處理電路系統28而實施之通信協定包括：網際網路協定；無線區域網路協定(例如，IEEE 802.11協定--有時被稱作WiFi®)；用於其他近程無線通信鏈路之協定，諸如，Bluetooth®協定；蜂巢式電話協定；等等。
電路系統28可經組態以實施控制器件10中之天線之使用的控制演算法。舉例而言，電路系統28可執行信號品質監視操作、感測器監視操作及其他資料搜集操作，且可回應於關於將在器件10中使用哪些通信頻帶之經搜集資料及資訊而控制器件10內之哪些天線結構正用以接收及處理資料，及/或可調整器件10中之一或多個開關、可調諧元件或其他可調整式電路以調整天線效能。作為一實例，電路系統28可控制正使用兩個或兩個以上天線中哪一者以接收傳入射頻信號，可控 制正使用兩個或兩個以上天線中哪一者以傳輸射頻信號，可控制經由器件10中之兩個或兩個以上天線而並行地投送傳入資料串流的程序，可調諧一天線以涵蓋所要通信頻帶，等等。在執行此等控制操作時，電路系統28可斷開及閉合開關，可接通及關斷接收器及傳輸器，可調整阻抗匹配電路，可組態介入於射頻收發器電路系統與天線結構之間的前端模組(front-end-module,FEM)射頻電路(例如，用於阻抗匹配及信號投送之濾波及切換電路)中的開關，可調整開關、可調諧電路及被形成為天線之部分或耦接至天線或與天線相關聯之信號路徑的其他可調整式電路元件，且可以其他方式控制及調整器件10之組件。
輸入輸出電路系統30可用以允許將資料供應至器件10，且允許將資料自器件10提供至外部器件。輸入輸出電路系統30可包括輸入輸出器件32。輸入輸出器件32可包括觸控式螢幕、按鈕、搖桿、點按式選盤、滾輪、觸控板、小鍵盤、鍵盤、麥克風、揚聲器、載頻調產生器、振動器、攝影機、感測器、發光二極體及其他狀態指示器、資料埠等等。使用者可藉由經由輸入輸出器件32而供應命令來控制器件10之操作，且可使用輸入輸出器件32之輸出資源而自器件10接收狀態資訊及其他輸出。
無線通信電路系統34可包括由以下各者形成之射頻(RF)收發器電路系統：一或多個積體電路、功率放大器電路系統、低雜訊輸入放大器、被動式RF組件、一或多個天線，及用於處置RF無線信號之其他電路系統。亦可使用光(例如，使用紅外線通信)來發送無線信號。
無線通信電路系統34可包括諸如全球定位系統(GPS)接收器電路系統35(例如，用於在1575MHz下接收衛星定位信號)之衛星導航系統接收器電路系統，或與其他衛星導航系統相關聯之衛星導航系統接收器電路系統。收發器電路系統36可處置無線區域網路通信。舉例而言，收發器電路系統36可處置用於WiFi®(IEEE 802.11)通信之2.4GHz 頻帶及5GHz頻帶，且可處置2.4GHz Bluetooth®通信頻帶。電路系統34可使用蜂巢式電話收發器電路系統38以用於處置諸如在約700MHz至約2700MHz之頻率範圍內之頻帶或在較高或較低頻率下之頻帶的蜂巢式電話頻帶中之無線通信。視需要，無線通信電路系統34可包括用於其他近程及遠程無線鏈路之電路系統。舉例而言，無線通信電路系統34可包括用於接收無線電信號及電視信號之無線電路系統、傳呼電路等等。在WiFi®及Bluetooth®鏈路以及其他近程無線鏈路中，無線信號通常用以遍及數十或數百呎傳送資料。在蜂巢式電話鏈路及其他遠程鏈路中，無線信號通常用以遍及數千呎或哩傳送資料。
無線通信電路系統34可包括一或多個天線40。可使用任何適合天線類型來形成天線40。舉例而言，天線40可包括具有由以下各者形成之諧振元件的天線：環形天線結構、平片天線結構、倒F型天線結構、閉合式及敞開式槽孔天線結構、平面倒F型天線結構、螺旋天線結構、帶狀天線、單極天線、偶極天線、此等設計之混合等等。不同類型之天線可用於不同頻帶及頻帶組合。舉例而言，一種類型之天線可用來形成本端無線鏈路天線，且另一類型之天線可用來形成遠端無線鏈路。
視需要，天線40中之一或多者可具備可調諧電路系統。可調諧電路系統可包括基於一或多個開關之切換電路系統。舉例而言，切換電路系統可包括可置放於斷開或閉合位置中之開關。當器件10之控制電路系統28將開關置放於其斷開位置中時，天線可展現第一頻率回應。當器件10之控制電路系統28將開關置放於其閉合位置中時，天線可展現第二頻率回應。用於天線40中之一或多者的可調諧電路系統亦可基於可將選定電路組件切換成使用之切換電路系統。舉例而言，可調整式電感器可在第一電感器被切換成使用的第一模式及第二電感器被切換成使用的第二模式中操作。亦可視情況將可調整式電感器切換 成短路被切換成使用或開路被形成的模式。
在使用諸如此等或其他可調整式電路組件之可調整式電感器的情況下，可即時地調整天線40之效能以涵蓋所關注之操作頻率。
天線40可展現低頻帶回應及高頻帶回應兩者。作為一實例，天線40可在自700MHz至960MHz之低頻帶通信頻率下操作，且可在高於1710MHz(例如，自1710MHz至2700MHz)之高頻帶通信頻率下操作。可調整式電感器或其他可調整式電路組件之狀態的調整可用以調諧天線之低頻帶回應而不明顯地影響高頻帶回應，且可用以調諧天線之高頻帶回應而不明顯地影響低頻帶回應。調整天線之低頻帶回應及/或高頻帶回應的能力可允許天線涵蓋所關注之通信頻率。
圖3中展示呈一組態之器件10的俯視內部視圖，在該組態中，器件10具有諸如具有一或多個間隙18的圖1之外殼構件16的周邊導電外殼構件。如圖3所展示，器件10可具有諸如天線接地平面52之天線接地平面。接地平面52係可由印刷電路板(例如，剛性印刷電路板及可撓性印刷電路板)上之跡線形成，由器件10內部中之導電平面支撐結構形成，由形成外殼12之外部部分的導電結構形成，由為器件10中之一或多個電組件之部分(例如，連接器、開關、攝影機、揚聲器、麥克風、顯示器、按鈕等等之部分)的導電結構形成，或由其他導電器件結構形成。諸如間隙(開口)82之間隙可被填充有空氣、塑膠或其他介電質。
周邊導電構件16之一或多個片段可充當用於器件10中之天線的天線諧振元件。舉例而言，在區域22中的周邊導電構件16之最上片段可充當用於器件10中之上部天線的天線諧振元件，且在區域20中的周邊導電構件16之最下片段(亦即，片段16'，其延伸於間隙18A與間隙18B之間)可充當用於器件10中之下部天線的天線諧振元件。周邊導電構件16之導電材料、接地平面52之導電材料以及介電質開口82(及間 隙18)可用來形成器件10中之一或多個天線，諸如，在區域22中之上部天線，及在區域20中之下部天線。本文有時將使用可調諧頻率回應組態來實施下部區域20中之天線的組態描述為一實例。
圖4為展示諸如路徑44之射頻信號路徑可如何用以在天線40與射頻收發器42之間傳送射頻信號的圖解。天線40可為圖2之天線40中之一者。射頻收發器42可為無線通信電路系統34(圖3)中之接收器及/或傳輸器，諸如，接收器35、無線區域網路收發器36(例如，在2.4GHz、5GHz、60GHz或其他適合頻率下操作之收發器)、蜂巢式電話收發器38，或用於接收及/或傳輸射頻信號之其他射頻收發器電路系統。
信號路徑44可包括一或多個傳輸線，諸如，同軸纜線之一或多個片段、微帶傳輸線之一或多個片段、帶狀線傳輸線之一或多個片段，或其他傳輸線結構。信號路徑44可包括諸如正信號線44A之正導體，且可包括諸如接地信號線44B之接地導體。天線40可具有諸如具有正天線饋電端子(+)及接地天線饋電端子(-)之饋電物92的天線饋電物(antenna feed)。視需要，可將諸如濾波器、阻抗匹配電路、開關、放大器及其他電路之電路系統介入於路徑44內。
圖5為展示諸如圖3之周邊導電構件片段16'之結構可如何用來形成天線40的圖解。在圖5之說明性組態中，天線40包括天線諧振元件90及天線接地物52。天線諧振元件90可具有由周邊導電構件16'(例如，圖1之周邊導電構件16之片段)形成之主諧振元件臂部分。諸如間隙18A及18B之間隙可介入於諧振元件臂結構16'之端與接地物52之間，且可與各別電容C1及C2相關聯。短路分支94(有時被稱作用於天線40之返回路徑)可耦接於臂結構16'與接地物52之間。天線饋電分支(天線饋電物)92可與短路分支94並聯地耦接於臂結構16'與接地物52之間。天線饋電分支92可包括正天線饋電端子(+)及接地天線饋電端 子(-)。如結合圖4所描述，信號路徑44中之線44A及44B可分別耦接至天線饋電物92中之端子(+)及(-)。
諧振元件臂結構16'可具有與低頻帶諧振LB相關聯且可用於處置低頻帶無線通信之較長部分(臂)。諧振元件臂16'亦可具有與高頻帶諧振HB相關聯且可用於處置高頻帶無線通信之較短部分(臂)。舉例而言，諧振元件臂結構16'之低頻帶部分可用來處置在700MHz至960MHz之頻率下的信號(作為一實例)。舉例而言，臂結構16'之高頻帶部分可用來處置在1710MHz至2700MHz之頻率下的信號(作為一實例)。
圖6中展示已依據操作頻率f而標繪用於天線40之天線效能(例如，駐波率SWR)的曲線圖。如圖6所展示，天線40可展現低頻帶諧振LB及高頻帶諧振HB。如由箭頭100所指示，可使用天線調諧以確保天線40涵蓋低頻帶LB及/或高頻帶HB。低頻帶LB可位於約700MHz至960MHz之頻率範圍內，且高頻帶HB可位於約1710MHz至2700MHz之頻率範圍內。此等頻率範圍僅僅為用於天線40之說明性低頻帶操作頻率及高頻帶操作頻率。一般而言，天線40可經組態以處置用於器件10的所關注之任何適合頻率。視需要，可將一或多個可調整式電感器或其他可調諧電路元件併入至天線40中以幫助天線40涵蓋頻帶LB及HB(例如，以調諧天線40，如由箭頭100所指示)。
當使用調諧時，天線40可展現窄於所關注之所要頻帶的天線諧振。舉例而言，在頻帶LB中之諧振可窄於頻帶LB之寬度。接著可使用LB諧振之調諧以確保天線40可處置在頻帶LB中之所有所要頻率。相似地，在頻帶HB中之天線諧振的頻寬可窄於頻帶HB，但可在操作期間根據需要而使用天線調諧來移動在頻帶HB中之天線諧振，以確保天線40可涵蓋在頻帶HB中的所關注之所有頻率。
可由諸如圖2之儲存體及處理電路系統28的控制電路系統控制可 調整式組件。在器件10之操作期間，控制電路系統28可藉由將控制信號提供至諸如以下各者之可調整式組件或藉由將控制信號提供至其他可調整式電路系統來進行天線調整：可調整式電感器；可調整式電容器；可調整式電阻器；開關；可調整式電感器、可調整式電容器及可調整式電阻器中之開關；諸如可變電感器、可變電抗器及可變電阻器之可調整式組件；包括此等組件中之兩者或兩者以上之組合的可調整式電路；及/或固定電感器、電容器及電阻器。可回應於識別哪些通信頻帶處於作用中之資訊、回應於與信號品質或其他效能度量相關之回饋、回應於感測器資訊或回應於其他資訊而即時地進行天線頻率回應調整。
視需要，天線40可包括由控制電路系統28控制之一或多個可調整式電感器電路。圖7為可用來調諧天線40之類型之說明性可調整式電感器電路系統110的示意圖。在圖7之實例中，可調整式電感器電路系統110可經調整以在端子122與端子124之間產生不同量之電感。開關120係由控制輸入112上之控制信號控制。當開關120置放於閉合狀態時，電感器L被切換成使用且可調整式電感器110在端子122與端子124之間展現電感L。當開關120置放於斷開狀態時，電感器L被切換成不使用且可調整式電感器110在端子122與端子124之間展現開路。
圖8為呈多個電感器用來提供可調整量之電感的組態之可調整式電感器電路系統110的示意圖。可藉由使用控制輸入112上之控制信號來控制諸如開關120(例如，單極雙投開關)之切換電路系統的狀態而調整圖8之可調整式電感器電路系統110以在端子122與端子124之間產生不同量之電感。舉例而言，路徑112上之控制信號可用以將電感器L1切換成在端子122與端子124之間使用同時將電感器L2切換成不使用，可用以將電感器L2切換成在端子122與端子124之間使用同時將電感器L1切換成不使用，可用以將電感器L1及L2兩者切換成在端子122 與端子124之間並行地使用，或可用以將電感器L1及L2兩者切換成不使用。因此，圖8之可調整式電感器110的切換電路系統配置能夠產生諸如L1、L2之電感值、與並行地操作L1及L2相關聯之電感值，及開路(當L1及L2被同時地切換成不使用時)。
天線40可包括寄生天線諧振元件。舉例而言，寄生天線元件可用以增強天線40在高頻帶HB中之頻率回應(作為一實例)。調諧電路系統可用以調諧寄生天線諧振元件之諧振行為且藉此調諧天線40在高頻帶HB中之效能。
圖9為可使用寄生天線諧振元件而實施之類型之說明性天線的圖解。如圖9所展示，雙臂倒F型天線諧振元件90係可由周邊導電外殼結構16之部分形成。詳言之，用於產生在高頻帶(HB)頻率範圍內之天線回應的諧振元件臂部分(臂)202及用於產生在低頻帶(LB)頻率範圍內之天線回應的諧振元件臂部分(臂)200係可由周邊導電外殼結構16之各別部分形成。天線接地物52係可由薄片金屬(例如，一或多個外殼中板構件，及/或外殼12中之後外殼壁)形成，可由印刷電路之部分形成，可由導電器件組件形成，或可由器件10之其他金屬部分形成。
天線40係可由耦接於饋電路徑92中之天線饋電物饋電。饋電路徑92可包括由諸如正天線饋電端子(+)及接地天線饋電端子(-)之天線饋電端子形成的天線饋電物。傳輸線44(圖4)可具有耦接至端子(+)之正信號線及耦接至端子(-)之接地信號線。視需要，可將阻抗匹配電路及其他電路系統(例如，濾波器、開關等等)併入至饋電路徑92或傳輸線44中。
諸如電感器L'及L"之選用電感器(例如，固定電感器或可調諧電感器)可經耦接跨越間隙18A及18B，以抵消與間隙18A及18B相關聯之電容(C1及C2)且藉此確保天線40在所關注之頻率下操作(亦即，使得天線40展現高於690MHz之低頻帶回應)。短路路徑94可用以將諧振 元件臂202短接至接地物52，或可被省略(例如，呈電感器L"用以形成用於天線40之返回路徑的組態)。
可調整式電感器110-1可具有諸如在輸入112-1上自控制電路系統28接收控制信號之開關120-1的切換電路系統。當電感器L被切換成使用時，天線40可經組態成使得天線40之低頻帶諧振涵蓋低頻帶LB之上部部分(例如，高達960MHz之頻率)。當電感器L被切換成不使用時，天線40可經組態成使得天線40之低頻帶諧振涵蓋低頻帶LB之下部部分(例如，降至約700MHz之頻率)。視需要，其他類型之可調諧電路系統可用來調整天線40之低頻帶效能。使用諸如耦接於諧振元件90與接地物52之間的可調整式電感器110-1之電感器以調諧天線40在低頻帶LB中之效能僅僅係說明性的。
寄生天線諧振元件204可具有L型形狀或其他適合形狀。舉例而言，寄生天線諧振元件204可為具有諸如耦接至接地物52之端206之第一端及諸如在開口82中浮動之端208之第二端的寄生單極天線諧振元件。單極天線諧振元件204之長度可為在所關注之頻率(亦即，在頻帶HB中之頻率，其中需要使用與寄生天線諧振元件204相關聯之天線諧振以增強天線效能)下之波長的大約四分之一。
寄生天線諧振元件204可具有諸如可調整式電感器110-2的可調諧電路系統。電感器110-2係可藉由輸入112-2上之命令而調整。可調整式電感器110-2可具有多個電感器及切換電路系統，該切換電路系統可經組態以將該等電感器選擇性地切換成使用及不使用，以在端子122-2與端子124-2之間產生所要量之電感。舉例而言，可調整式電感器110-2可具有諸如圖8之切換電路系統120的切換電路系統，及諸如圖8之電感器L1及L2的一對電感器(作為一實例)。
對電感器110-2之調整可用以調整天線40之效能。舉例而言，調整由寄生天線諧振元件204中之可調整式電感器110-2產生的電感值可 調整位於圖6之高頻帶HB中之高頻帶天線諧振的位置，如由高頻帶HB中之箭頭100所指示。可使用固定電感器來實施諸如電感器110-2及/或電感器110-1之電感器，或可使用其他類型之可調整式電路系統以調諧天線40。使用可調整式電感器以調諧圖9之天線40僅僅係說明性的。
視需要，天線40可含有寄生環形天線諧振元件，如由圖10之說明性天線40所指示。如圖10所展示，天線40可具有寄生環形天線諧振元件220。寄生環形天線諧振元件220可具有諸如在第一部位處耦接至接地物52之端224的第一端，且可具有諸如端226之第二端，端226在諸如端226之第二端處耦接至接地物52。寄生環形天線諧振元件220可電磁耦合(近場耦合)至天線諧振元件90，如由圖10中之耦合電磁場222所指示。
圖10之天線40可具有諸如由周邊導電外殼結構16之部分形成之雙臂倒F型天線諧振元件90的諧振元件。諧振元件臂部分202可產生在高頻帶HB中之天線回應，且諧振元件臂部分200可產生在低頻帶LB中之天線回應。天線40亦可具有天線接地物52。天線接地物52係可由薄片金屬(例如，一或多個外殼中板構件，及/或外殼12中之後外殼壁)形成，可由印刷電路之部分形成，可由導電器件組件形成，或可由器件10之其他金屬部分形成。
天線40係可由耦接於饋電路徑92中之天線饋電物饋電。饋電路徑92可包括由諸如正天線饋電端子(+)及接地天線饋電端子(-)之天線饋電端子形成的天線饋電物。傳輸線44(圖4)可具有耦接至端子(+)之正信號線及耦接至端子(-)之接地信號線。視需要，可將阻抗匹配電路及其他電路系統(例如，濾波器、開關等等)併入至饋電路徑92或傳輸線44中。
如同圖9之天線40中的電感器L'及L"一樣，圖10之天線40中的諸 如電感器L'及L"之選用電感器可經耦接跨越間隙18A及18B，以抵消與間隙18A及18B相關聯之電容(C1及C2)且藉此確保天線40在所關注之頻率下操作(亦即，使得天線40展現高於690MHz之低頻帶回應)。短路路徑94可用以將諧振元件臂202短接至接地物52，或可被省略(例如，呈電感器L"用以形成用於天線40之返回路徑的組態)。
可使用諸如可調整式電感器110-1的可調諧電路系統來實施用於圖10之天線40的低頻帶調諧。可調整式電感器110-1可具有諸如在輸入112-1上自控制電路系統28接收控制信號之開關120-1的切換電路系統。當電感器L被切換成使用時，天線40可經組態成使得天線40之低頻帶諧振涵蓋低頻帶LB之上部部分(例如，高達960MHz之頻率)。當電感器L被切換成不使用時，天線40可經組態成使得天線40之低頻帶諧振移動至較低頻率且涵蓋低頻帶LB之下部部分(例如，降至約700MHz之頻率)。視需要，其他類型之可調諧電路系統可用來調整低頻帶效能。使用可調整式電感器110-1以調諧圖10之天線40在低頻帶LB中之效能僅僅係說明性的。
寄生環形天線諧振元件220之長度可經組態以展現在所關注之頻率(亦即，在頻帶HB中之頻率，其中需要使用與寄生環形天線諧振元件220相關聯之天線諧振以增強天線效能)下之天線諧振。
寄生環形天線諧振元件220可具有諸如可調整式電感器110-2的可調諧電路系統。可將來自控制電路系統28之控制信號施加至輸入112-2以調整電感器110-2。可調整式電感器110-2可具有多個電感器及切換電路系統，該切換電路系統可經組態以將該等電感器選擇性地切換成使用及不使用，以在端子122-2與端子124-2之間產生所要量之電感。舉例而言，可調整式電感器110-2可具有諸如圖8之切換電路系統120的切換電路系統，及諸如圖8之電感器L1及L2的一對電感器(作為一實例)。對電感器110-2之調整可用以調整圖10之天線40的效能。舉 例而言，調整由寄生環形天線諧振元件220中之可調整式電感器110-2產生的電感值可調諧位於圖6之高頻帶HB中之高頻帶天線諧振的位置，如由高頻帶HB中之箭頭100所指示。可使用固定電感器來實施諸如電感器122-2及/或電感器110-1之電感器，或可使用其他類型之可調整式電路系統以調諧天線40。使用可調整式電感器以調諧圖10之天線40僅僅係說明性的。
根據一實施例，提供一種電子器件，其包括：控制電路系統；及一天線，其係由該控制電路系統調諧，該天線具有一天線諧振元件及一天線接地物，該天線諧振元件及該天線接地物經組態以在至少一第一通信頻帶及在頻率方面高於該第一通信頻帶之一第二通信頻帶中諧振，且該天線具有一寄生單極天線諧振元件。
根據另一實施例，該電子器件包括位於該寄生單極天線諧振元件中之一可調整式電組件，該可調整式電組件係由該控制電路系統調整。
根據另一實施例，該可調整式電組件包括一可調整式電感器。
根據另一實施例，該電子器件包括一周邊導電外殼構件，該天線諧振元件包括該周邊導電外殼構件之一部分。
根據另一實施例，該周邊導電外殼構件係藉由一開口而與該天線接地物分離，且該寄生單極天線諧振元件定位於該開口中。
根據另一實施例，該寄生單極天線諧振元件包括一L狀諧振元件，該L狀諧振元件具有耦接至該天線接地物之一第一端及在該開口中浮動之一對置第二端。
根據另一實施例，該電子器件包括耦接於該天線諧振元件與該天線接地物之間的一額外可調整式電感器，該可調整式電感器在該第二通信頻帶中調諧該天線，且該額外可調整式電感器在該第一通信頻帶中調諧該天線。
根據另一實施例，該電子器件包括：位於該天線諧振元件與該天線接地物之間的一第一間隙，其係與一第一電容相關聯；一第一電感器，其經耦接跨越該第一間隙；位於該天線諧振元件與該天線接地物之間的一第二間隙，其係與一第二電容相關聯；及一第二電感器，其經耦接跨越該第二間隙。
根據另一實施例，該天線諧振元件包括一雙臂倒F型天線諧振元件，該電子器件進一步包括耦接於該天線接地物與該雙臂倒F型天線諧振元件之間的一天線饋電物。
根據一實施例，提供一種電子器件，其包括：控制電路系統；及一天線，其係由該控制電路系統調諧，該天線具有一天線諧振元件及一天線接地物，該天線諧振元件及該天線接地物經組態以在至少一第一通信頻帶及在頻率方面高於該第一通信頻帶之一第二通信頻帶中諧振，且該天線具有一寄生環形天線諧振元件。
根據另一實施例，該寄生環形天線諧振元件具有耦接至該天線接地物之一第一端及耦接至該天線接地物之一第二端。
根據另一實施例，該電子器件包括位於該寄生環形天線諧振元件中之一可調整式電感器，由該控制電路系統調整該可調整式電感器係以調諧該天線。
根據另一實施例，該電子器件包括一周邊導電外殼構件，該天線諧振元件包括該周邊導電外殼構件之一部分。
根據另一實施例，該電子器件包括藉由一開口而與該天線接地物分離之一周邊導電外殼構件，該天線諧振元件係由該周邊導電外殼構件之一片段形成，且該環形天線諧振元件定位於該開口中。
根據另一實施例，該電子器件包括：位於該寄生環形天線諧振元件中之一第一可調整式電感器，其係由該控制電路系統調整以在該第二通信頻帶中調諧該天線；及一第二可調整式電感器，其將該周邊 導電外殼構件耦接至該天線接地物，且係由該控制電路系統調整以在該第一通信頻帶中調諧該天線。
根據另一實施例，該周邊導電外殼構件具有藉由一間隙而與該天線接地物分離之至少一端，該電子器件進一步包括經耦接跨越該間隙之一電感器。
根據一實施例，提供一種天線，其包括：一倒F型天線諧振元件；一天線接地物；一寄生天線諧振元件；及位於該寄生天線諧振元件中之一可調整式電感器，其調諧該天線。
根據另一實施例，該倒F型天線諧振元件包括一周邊導電電子器件外殼結構之一部分。
根據另一實施例，該天線經組態以在一第一通信頻帶及相比於該第一通信頻帶處於較高頻率之一第二通信頻帶中操作，該寄生天線諧振元件包括一寄生單極天線諧振元件，且該可調整式電感器在該第二通信頻帶中調諧該天線。
根據另一實施例，該天線經組態以在一第一通信頻帶及相比於該第一通信頻帶處於較高頻率之一第二通信頻帶中操作，該寄生天線諧振元件包括一寄生環形天線諧振元件，且該可調整式電感器在該第二通信頻帶中調諧該天線。
前述內容僅僅說明本發明之原理，且熟習此項技術者可在不脫離本發明之範疇及精神的情況下進行各種修改。
18A‧‧‧間隙
18B‧‧‧間隙
52‧‧‧天線接地平面/天線接地物
82‧‧‧間隙/開口
90‧‧‧天線諧振元件
92‧‧‧天線饋電物
94‧‧‧短路分支
110-1‧‧‧可調整式電感器
110-2‧‧‧可調整式電感器
112-1‧‧‧輸入
112-2‧‧‧輸入
120-1‧‧‧開關
122-2‧‧‧端子
124-2‧‧‧端子
200‧‧‧諧振元件臂部分
202‧‧‧諧振元件臂部分
222‧‧‧耦合電磁場
224‧‧‧端
226‧‧‧端
C1‧‧‧電容
C2‧‧‧電容
HB‧‧‧高頻帶諧振
L'‧‧‧電感器
L"‧‧‧電感器
LB‧‧‧低頻帶諧振

Claims (17)

  1. 一種具有一周邊之電子器件，其包含：控制電路系統；一天線，其係由該控制電路系統調諧，其中該天線具有一天線諧振元件及一天線接地物，該天線諧振元件及該天線接地物經組態以在至少一第一通信頻帶及在頻率方面高於該第一通信頻帶之一第二通信頻帶中諧振，且其中該天線具有一寄生單極天線諧振元件；及一周邊導電外殼構件，其圍繞該電子器件之該周邊，其中該天線諧振元件包含該周邊導電外殼構件之一部分。
  2. 如請求項1之電子器件，其進一步包含位於該寄生單極天線諧振元件中之一可調整式電組件，該可調整式電組件係由該控制電路系統調整。
  3. 如請求項2之電子器件，其中該可調整式電組件包含一可調整式電感器。
  4. 如請求項3之電子器件，其中該周邊導電外殼構件係藉由一開口而與該天線接地物分離，且其中該寄生單極天線諧振元件定位於該開口中。
  5. 如請求項4之電子器件，其中該寄生單極天線諧振元件包含一L狀諧振元件，該L狀諧振元件具有耦接至該天線接地物之一第一端及在該開口中浮動之一對置第二端。
  6. 如請求項3之電子器件，其進一步包含耦接於該天線諧振元件與該天線接地物之間的一額外可調整式電感器，其中該可調整式電感器在該第二通信頻帶中調諧該天線，且其中該額外可調整式電感器在該第一通信頻帶中調諧該天線。
  7. 如請求項6之電子器件，其進一步包含：位於該天線諧振元件與該天線接地物之間的一第一間隙，其係與一第一電容相關聯；一第一電感器，其經耦接跨越該第一間隙；位於該天線諧振元件與該天線接地物之間的一第二間隙，其係與一第二電容相關聯；及一第二電感器，其經耦接跨越該第二間隙。
  8. 如請求項7之電子器件，其中該天線諧振元件包含一雙臂倒F型天線諧振元件，該電子器件進一步包含耦接於該天線接地物與該雙臂倒F型天線諧振元件之間的一天線饋電物。
  9. 一種電子器件，其包含：控制電路系統；一天線，其係由該控制電路系統調諧，其中該天線具有一天線諧振元件及一天線接地物，該天線諧振元件及該天線接地物經組態以在至少一第一通信頻帶及在頻率方面高於該第一通信頻帶之一第二通信頻帶中諧振，且其中該天線具有一寄生環形天線諧振元件；及一可調整式電感器，其位於該寄生環形天線諧振元件中，由該控制電路系統調整該可調整式電感器以調諧該天線。
  10. 如請求項9之電子器件，其中該寄生環形天線諧振元件具有耦接至該天線接地物之一第一端及耦接至該天線接地物之一第二端。
  11. 如請求項10之電子器件，其進一步包含一周邊導電外殼構件，其中該天線諧振元件包含該周邊導電外殼構件之一部分。
  12. 如請求項9之電子器件，其進一步包含藉由一開口而與該天線接地物分離之一周邊導電外殼構件，其中該天線諧振元件係由該 周邊導電外殼構件之一片段形成，且其中該環形天線諧振元件定位於該開口中。
  13. 如請求項12之電子器件，其進一步包含：位於該寄生環形天線諧振元件中之一第一可調整式電感器，其係由該控制電路系統調整以在該第二通信頻帶中調諧該天線；及一第二可調整式電感器，其將該周邊導電外殼構件耦接至該天線接地物，且係由該控制電路系統調整以在該第一通信頻帶中調諧該天線。
  14. 如請求項13之電子器件，其中該周邊導電外殼構件具有藉由一間隙而與該天線接地物分離之至少一端，該電子器件進一步包含經耦接跨越該間隙之一電感器。
  15. 一種天線，其包含：一倒F型天線諧振元件；一天線接地物，其中該倒F型天線諧振元件藉由一開口與該天線接地物分離；一寄生天線諧振元件，其具有直接連接至該天線接地物之一第一端及在該開口中浮動之一第二端；及位於該第一端與該第二端之間的該寄生天線諧振元件中之一可調整式電感器，其調諧該天線。
  16. 如請求項15之天線，其中該倒F型天線諧振元件包含一周邊導電電子器件外殼結構之一部分。
  17. 如請求項16之天線，其中該天線經組態以在一第一通信頻帶及相比於該第一通信頻帶處於較高頻率之一第二通信頻帶中操作，其中該寄生天線諧振元件包含一寄生單極天線諧振元件，且其中該可調整式電感器在該第二通信頻帶中調諧該天線。
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