具有兩個天線和三個埠的天線系統的製作方法

2023-04-29 10:20:41

具有兩個天線和三個埠的天線系統的製作方法
【專利摘要】公開了具有兩個天線和三個埠的天線系統。一種電子設備可以包括射頻收發器電路系統和天線結構。天線結構可以形成共用公共的天線地的雙臂倒F型天線和單極天線。天線結構可以具有三個埠。第一天線埠可以在第一位置耦合到倒F型天線諧振元件並且第二天線埠可以在第二位置耦合到倒F型天線諧振元件。第三天線埠可以耦合到單極天線。可調諧電路系統可以用於調諧天線結構。可調電容器可以耦合到第一埠以調諧倒F型天線。附加的可調電容器可以耦合到第三埠以調諧單極天線。用於支持無線區域網通信，衛星導航系統通信，和蜂窩通信的收發器電路系統可以耦合到第一、第二和第三天線埠。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本申請一般地涉及電子設備，並且更具體地，涉及用於具有無線通信電路系統的 電子設備的天線。 具有兩個天線和三個埠的天線系統

【背景技術】
[0002] 電子設備諸如可攜式計算機和蜂窩電話常常設有無線通信能力。例如，電子設備 可以使用長距離無線通信電路系統諸如蜂窩電話電路系統來使用蜂窩電話頻帶進行通信。 電子設備可以使用短距離無線通信電路系統諸如無線區域網通信電路系統來處理與附近 的裝置的通信。電子設備還可以設有衛星導航系統接收器和其它無線電路系統。
[0003] 為了滿足對小形狀因子的無線設備的消費需求，製造商一直在努力使用緊湊結構 來實現無線通信電路系統諸如天線組件。同時，可能希望電子設備中包括導電結構，諸如金 屬設備殼體組件。由於導電結構能夠影響射頻性能，所以，當將天線併入包括導電結構的電 子設備中時必須小心。並且，必須小心以確保設備中的天線和無線電路系統能夠在工作頻 率的範圍上呈現令人滿意的性能。
[0004] 因此，希望能夠提供用於無線電子設備的改進的無線通信電路系統。


【發明內容】

[0005] -種電子設備，可以包括射頻收發器電路系統和天線結構。天線結構可以具有多 個天線埠諸如第一、第二和第三埠。收發器電路系統可以包括衛星導航系統接收器、無 線區域網收發器和用於處理蜂窩語音和數據業務的蜂窩收發器。
[0006] 雙工器可以耦合到第三埠。無線區域網收發器可以具有耦合到雙工器的埠。 蜂窩收發器也可以具有耦合到雙工器的埠。衛星導航系統接收器可以耦合到第二埠。 蜂窩收發器可以耦合到第一埠。
[0007] 天線結構可以包括倒F型天線諧振元件，倒F型天線諧振元件與天線地形成倒F 型天線。天線結構還可以包括單極天線諧振元件，單極天線諧振元件與天線地形成單極天 線。第一和第二天線埠可以由耦合到倒F型天線諧振元件的不同位置處的信號線形成。 第三天線埠可以耦合到單極天線諧振元件。
[0008] 第一可調電容器可以耦合到倒F型天線的第一埠來調諧倒F型天線。例如，第 一可調電容器可以用於調諧天線結構以覆蓋期望範圍的蜂窩通信。
[0009] 附加的可調電容器可以耦合到第三埠來調諧單極天線。例如，附加的可調電容 器可以用於確保單極天線能夠用於處理關心的無線區域網頻率和蜂窩頻率。
[0010] 本發明的更多特徵、其本質和各種優點將從附圖和以下對優選實施例的詳細描述 更加顯見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是根據本發明一個實施例的具有無線通信電路系統的例示性電子設備的透 視圖。
[0012] 圖2是根據本發明一個實施例的具有無線通信電路系統的例示性的電子設備的 示意圖。
[0013] 圖3是根據本發明一個實施例的例示性的可調諧天線的示圖。
[0014] 圖4是根據本發明一個實施例的可以用於調諧電子設備中的天線結構的類型的 例示性的可調電容器的示圖。
[0015] 圖5是根據本發明一個實施例的例示性的電子設備天線結構的示圖，該電子設備 天線結構具有由殼體結構形成的帶有兩個天線埠的雙臂倒F型天線諧振元件並且具有 奉禹合到另一天線埠的單極天線諧振元件。
[0016] 圖6是根據本發明一個實施例的圖5中示出的類型的可調諧天線的作為頻率的函 數的天線性能的曲線圖。 具體實施例
[0017] 電子設備諸如圖1的電子設備10可以設有無線通信電路系統。無線通信電路系 統可以用於支持多個無線通信頻帶中的無線通信。無線通信電路系統可以包括一個或多個 天線。
[0018] 天線可以包括環形天線、倒F型天線、帶狀天線、平面倒F型天線、狹縫天線、包括 多於一種類型的天線結構的混合天線，或其它適合的天線。用於天線的導電結構可以按照 期望由導電電子設備結構形成。導電電子設備結構可以包括導電殼體結構。殼體結構可以 包括外圍結構，諸如圍繞電子設備的外圍的外圍導電構件。外圍導電構件可以用作平面結 構諸如顯示器的邊框，可以用作設備殼體的側壁，和/或可以形成其它殼體結構。外圍導電 構件中的縫隙可以與天線相關聯。
[0019] 電子設備10可以是可攜式電子設備或其它適合的電子設備。例如，電子設備10可 以是膝上型計算機、平板計算機、某種程度上更小的設備諸如腕錶設備、垂懸設備、頭戴式 耳機設備、耳塞設備或其它的可佩帶設備或迷你設備、蜂窩電話或媒體播放器。設備10還 可以是電視機、機頂盒、臺式計算機、已經集成了計算機的計算機監視器、或其它適合的電 子裝備。
[0020] 設備10可以包括殼體諸如殼體12。殼體12,有時可以稱為外殼，可以由塑料、玻 璃、陶瓷、纖維複合材料、金屬（例如，不鏽鋼、鋁等等)、其它適合的材料或這些材料的組合 形成。在有些情形下，殼體12的部分可以由介電材料或低傳導材料形成。在其它情形下， 殼體12或構成殼體12的結構的至少一些可以由金屬元件形成。
[0021] 設備10可以按照需要具有顯示器諸如顯示器14。顯示器14可以例如是合併了電 容式觸摸電極的觸控螢幕。顯示器14可以包括圖像像素，圖像像素由發光二極體（LED)、有機 LED (0LED)、等離子單元、電潤溼像素、電泳像素、液晶顯示器（IXD)組件或其它適合的圖像 像素結構形成。顯示器覆蓋層諸如透明玻璃或塑料層可以覆蓋顯示器14的表面。按鈕諸 如按鈕19可以穿過覆蓋層中的開口。覆蓋層還可以具有其它開口諸如用於揚聲器埠 26 的開口。
[0022] 殼體12可以包括外圍殼體結構諸如結構16。結構16可以圍繞在設備10和顯示 器14的外圍周圍。在設備10和顯示器14具有矩形形狀的配置中，結構16可以使用具有 矩形環形狀(作為示例)的外圍殼體構件來實現。外圍結構16或外圍結構16的部分可以用 作顯示器14的邊框(例如，圍繞顯示器14的所有四側和/或幫助將顯示器14固定到設備 10的裝飾件)。外圍結構16還可以按照期望形成設備10的側壁結構(例如，通過形成具有 垂直側壁的金屬帶，等等)。
[0023] 外圍殼體結構16可以由導電材料諸如金屬形成並因此有時可以稱為外圍導電殼 體結構、導電殼體結構、外圍金屬結構或外圍導電殼體構件(作為示例)。外圍殼體結構16 可以由金屬諸如不鏽鋼、鋁或其它適合材料形成。一個、兩個或多於兩個的分離的結構可以 用於形成外圍殼體結構16。
[0024] 外圍殼體結構16不必具有統一的橫截面。例如，外圍殼體結構16的頂部可以按 照需要具有向內突出的唇狀邊緣，其幫助將顯示器14固定就位。如果需要，外圍殼體結構 16的底部還可以具有擴大的唇狀邊緣(例如，在設備10的後表面的平面中）。在圖1的示例 中，外圍殼體結構16具有基本上直的垂直側壁。這僅僅是例示性的。由外圍殼體結構16 形成的側壁可以彎曲或可以具有其它適合的形狀。在一些配置中（例如，當外圍殼體結構16 用作顯示器14的邊框時)，外圍殼體結構16可以圍繞殼體12的唇狀邊緣（S卩，外圍殼體結 構16可以僅覆蓋殼體12的環繞顯示器14的邊緣而不是殼體12的側壁的其餘部分)。
[0025] 按照需要，殼體12可以具有導電後表面。例如，殼體12可以由金屬諸如不鏽鋼或 鋁形成。殼體12的後表面可以置於與顯示器14平行的平面中。在殼體12的後表面由金 屬形成的設備10的配置中，可能希望將外圍導電殼體結構16的部分形成為殼體結構中形 成殼體12的後表面的整體部分。例如，設備10的後面的殼體壁可以由平面金屬結構形成 而外圍殼體結構16在殼體12的左側和右側上的部分可以形成為該平面金屬結構的垂直延 伸的整體金屬部分。殼體結構諸如這些可以按照需要從成塊金屬加工而成。
[0026] 顯示器14可以包括導電結構諸如電容式電極陣列、用於對像素元件尋址的導電 線、驅動電路等等。殼體12可以包括內部結構諸如金屬框架構件、橫跨殼體12的壁的平面 殼體構件(有時稱為中間板）（即，在構件16的相對兩側之間被焊接或以其它方式連接的由 一個或多個部分形成的基本上矩形的板)、印刷電路板以及其它內部導電結構。這些導電結 構可以位於殼體12的中心、顯示器14的下方(作為示例)。
[0027] 在區域22和20中，可以在設備10的導電結構內（例如，在外圍導電殼體結構16 與相對的導電結構諸如導電殼體中間板或後面的殼體壁結構、與印刷電路板相關聯的導電 接地板和設備10中的導電電氣組件之間)形成開口。這些開口，有時以稱為間隙，可以用空 氣、塑料和其它電介質填充。設備10中的導電殼體結構和其它導電結構可以用作設備10 中的天線的地平面（ground plane)。區域20和22中的開口可以用作打開或閉合的狹縫天 線中的狹縫，可以用作環形天線中被導電路徑的材料環繞的中心介電區域，可以用作將天 線諧振元件諸如帶狀天線諧振元件或倒F型天線諧振元件與地平面分離的間隔，可以對寄 生天線諧振元件的性能做貢獻，或者可以以其它方式用作形成在區域20和22中的天線結 構的一部分。
[0028] 一般，設備10可以包括任意合適數目的天線(例如，一個或多個，兩個或更多個， 三個或更多個，四個或更多個，等等)。設備10中的天線可以位於細長的設備殼體的相對的 第一和第二端，沿著設備殼體的一個或多個邊緣，在設備殼體的中心，在其它合適的位置， 或在這樣的位置中的一個或多個位置。圖1的布置僅僅是例示性的。
[0029] 外圍殼體結構16的部分可以設有間隙結構。例如，外圍殼體結構16可以設有一 個或多個間隙諸如間隙18,如圖1中所示。外圍殼體結構16中的間隙可以填充有電介質諸 如聚合物、陶瓷、玻璃、空氣、其它介電材料或這些材料的組合。間隙18可以將外圍殼體結 構16分割成一個或多個外圍導電片斷。例如，在外圍殼體結構16中可以存在兩個外圍導 電片斷(例如，在具有兩個間隙的布置中)，三個外圍導電片斷(例如，在具有三個間隙的布 置中)，四個外圍導電片斷(例如，在具有四個間隙的布置中，等等)。以這種方式形成的外圍 導電殼體結構16的片斷可以形成設備10中的天線的多個部分。
[0030] 在典型的場景中，設備10可以具有上天線和下天線(作為示例)。上天線可以例如 形成在設備10的上端處的區域22中。下天線可以例如形成在設備10的下端處的區域20 中。天線可以單獨用於覆蓋相同的通信頻帶、重疊的通信頻帶或分離的通信頻帶。天線可 以用於實現天線分集方案或多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)天線方案。
[0031] 設備10中的天線可以用於支持任何關心的通信頻帶。例如，設備10可以包括用 於支持區域網通信、語音和數據蜂窩電話通信、全球定位系統（GPS)通信或其它衛星導航系 統通信、Bluetooth?通信等等的天線結構。
[0032] 在圖2中示出可以用於電子設備10的例示性配置的示意圖。如圖2中所示，電子 設備10可以包括控制電路系統，諸如存儲和處理電路系統28。存儲和處理電路系統28可 以包括存儲裝置，諸如硬碟驅動存儲裝置、非易失性存儲器(例如，閃速存儲器或被配置為 形成固態驅動器的其它電可編程只讀存儲器)，易失性存儲器(例如，靜態或動態隨機存取 存儲器)，等等。存儲和處理電路系統28中的處理電路系統可以用於控制設備10的操作。 處理電路系統可以基於一個或多個微處理器、微控制器、數位訊號處理器、基帶處理器、電 力管理單元、音頻編解碼器晶片、專用集成電路等等。
[0033] 存儲和處理電路系統28可以用於運行設備10上的軟體，諸如網際網路瀏覽應用、 網際網路協議上的語音（V0IP)電話呼叫應用、電子郵件應用、媒體回放應用、作業系統功能 等等。為了支持與外部裝備的交互，存儲和處理電路系統28可以用於實現通信協議。可 以使用存儲和處理電路系統28實現的通信協議包括網際網路協議、無線區域網協議(例如， IEEE802.11協議-有時稱為1WiFi?)、諸如Bluetooth?協議之類的用於其它短距離無 線通信鏈路的協議、蜂窩電話協議，等等。
[0034] 電路系統28可以配置為實現控制設備10中的天線的使用的控制算法。例如，電 路系統28可以執行信號質量監控操作、傳感器監控操作和其它數據收集操作，並且可以響 應於所收集的有關要在設備10中使用哪些通信頻帶的數據和信息，控制設備10中的哪些 天線結構要用於接收和處理數據和/或可以調節一個或多個開關、可調諧元件或設備10中 的其它可調電路來調節天線性能。作為示例，電路系統28可以控制兩個或更多天線中的哪 個要用於接收輸入的射頻信號，可以控制兩個或更多天線中的哪個要用於發送射頻信號， 可以控制通過設備10中的兩個或更多天線來並行路由輸入的數據流的處理，可以調諧天 線來覆蓋所需要的通信頻帶，等等。
[0035] 在執行這些控制操作時，電路系統28可以打開和關閉開關，可以接通和關斷接收 器和發送器，可以調節阻抗匹配電路，可以配置介於射頻收發器電路系統和天線結構之間 的前端模塊（FEM)射頻電路(例如，用於阻抗匹配和信號路由的濾波和切換電路）中的開關。 可以調節開關、可調諧電路，和形成為天線的一部分或耦合到天線或與天線相關聯的信號 路徑的其它可調電路元件，以及可以以其它方式控制和調節設備10的組件。
[0036] 輸入輸出電路系統30可以用於允許數據被供應給設備10和允許數據從設備10 被提供給外部設備。輸入輸出電路系統30可以包括輸入輸出設備32。輸入輸出設備32可 以包括觸控螢幕、按鈕、操縱杆、滾輪、觸摸墊、鍵座、鍵盤、麥克風、揚聲器、音調發生器、振動 器、相機、傳感器、發光二極體和其它狀態指示器、數據埠等等。用戶可以通過經由輸入輸 出設備32提供命令來控制設備10的操作並且可以使用輸入輸出設備32的輸出資源來從 設備10接收狀態信息和其它輸出。
[0037] 無線通信電路系統34可以包括射頻（RF)收發器電路系統，其由一個或多個集成 電路、功率放大器電路系統、低噪輸入放大器、無源RF組件、一個或多個天線、濾波器、雙工 器和用於處理RF無線信號的其它電路系統形成。無線信號也可以使用光(例如，使用紅外 通信）來發送。
[0038] 無線通信電路系統34可以包括衛星導航系統接收器電路系統，諸如全球定位系 統（GPS)接收器電路系統35 (例如，用於接收1575MHz的衛星定位信號）或與其它衛星導 航系統相關聯的衛星導航系統接收器電路系統。無線區域網收發器電路系統諸如收發器電 路系統36可以處理用於WiFi? (IEEE802. 11)通信的2. 4GHz和5GHz頻帶並且可以處理 2. 4GHz Bluet〇〇th_?通信頻帶。電路系統34可以使用蜂窩電話收發器電路系統38以用 於處理蜂窩電話頻帶諸如約700MHz到約2700MHz的頻率範圍中的頻帶或更高或更低頻率 處的頻帶中的無線通信。無線通信電路系統34可以按照需要包括用於其它短距離和長距 離無線鏈路的電路系統。例如，無線通信電路系統34可以包括用於接收無線電和電視信號 的無線電路系統，傳呼電路，等等。也可以支持近場通信(例如，13. 56MHz)。在WiFi?和 Bluetooth'?漣路和其它短距離無線鏈路中，無線信號通常用於在幾十或幾百英尺上遞送 數據。在蜂窩電話鏈路和其它長距離鏈路中，無線信號通常用於在幾千英尺或英裡上遞送 數據。
[0039] 無線通信電路系統34可以具有天線結構諸如一個或多個天線40。天線結構40可 以使用任何合適的天線類型來形成。例如，天線結構40可以包括具有諧振元件的天線，諧 振元件由環形天線結構、平板（patch)天線結構、倒F型天線結構、雙臂倒F型天線結構、閉 合和打開的狹縫天線結構、平面倒F型天線結構、螺旋形天線結構，帶狀天線、單極子、雙極 子、這些設計的混合等等形成。不同類型的天線可以用於不同頻帶和頻帶組合。例如，一種 類型的天線可以用於形成本地無線鏈路天線而另一類型的天線可以用於形成遠程無線鏈 路。設備10中的天線結構諸如天線40中的一個或多個可以設有一個或多個天線饋源、固 定的和/或可調節的組件，以及可選的寄生天線諧振元件以使得天線結構覆蓋希望的通信 頻帶。
[0040] 可以用在設備10 (例如，區域20和/或區域22中）的類型的例示性天線結構在 圖3中示出。圖3的天線結構40包括有時稱為雙臂倒F型天線諧振元件或T型天線諧振 元件的類型的天線諧振元件。如圖3中所示，天線結構40可以具有導電天線結構，諸如雙 臂倒F型天線諧振元件50、可選的附加天線諧振元件132 (其可以操作為近場耦合的寄生 天線諧振元件和/或直接饋送的天線諧振元件）和天線地52。形成天線諧振元件50、天線 諧振元件132和天線地52的導電結構可以由導電殼體結構的部分形成，由設備10中的電 氣設備組件的部分形成，由印刷電路板跡線形成，由導體帶諸如導線帶和金屬箔形成，或可 以使用其它導電結構來形成。
[0041] 天線諧振元件50和天線地52可以形成第一天線結構40A(例如，第一天線諸如雙 臂倒F型天線)。諧振元件132和天線地52可以形成第二天線結構40B (例如，第二天線)。 如果需要，諧振元件132還可以形成寄生天線諧振元件(例如，不是被直接饋送的元件)。諧 振元件132可以例如形成在天線結構40在某一頻率處工作期間對天線40A的響應做出貢 獻的寄生天線元件。
[0042] 如圖3中所示，天線結構40可以使用傳輸線結構諸如傳輸線結構92耦合到無線 電路系統90諸如收發器電路系統、濾波器、開關、雙工器、阻抗匹配電路系統和其它電路系 統。傳輸線結構92可以包括傳輸線諸如傳輸線92-1、傳輸線92-2和傳輸線92-3。傳輸線 92-1可以具有正信號路徑92-1A和接地信號路徑92-1B。傳輸線92-2可以具有正信號路 徑92-2A和接地信號路徑92-2B。傳輸線92-3可以具有正信號路徑92-3A和接地信號路徑 92-3B。路徑92-認、92-18、92-24、92-28、92-3八和92-38可以由剛性印刷電路板上的金屬 跡線形成，可以由柔性印刷電路上的金屬跡線形成，可以形成在諸如塑料、玻璃和陶瓷構件 上的介電支持結構上，可以形成為線纜的一部分，或者可以由其它導電信號線形成。傳輸線 結構92可以使用一個或多個微帶傳輸線、帶狀線傳輸線、邊緣耦合的微帶傳輸線、邊緣耦 合的帶狀線傳輸線、同軸線纜或其它適合的傳輸線結構而形成。電路諸如阻抗匹配電路、濾 波器、開關、雙工器，並且其它電路系統可以按照需要插入結構92的傳輸線中。
[0043] 傳輸線結構92可以耦合到使用天線埠端子94-1和96-1 (其形成第一天線端 口），天線埠端子94-2和96-2 (其形成第二天線埠），和天線埠端子94-3和96-3 (其 形成第三天線埠）形成的天線埠。天線埠有時可以稱為天線饋源。例如，端子94-1 可以是正天線饋源端子而端子96-1可以是第一天線饋源的接地天線饋源端子，端子94-2 可以是正天線饋源端子而端子96-2可以是第二天線饋源的接地天線饋源端子，並且，端子 94-3可以是正天線饋源端子而端子96-3可以是第三天線饋源的接地天線饋源端子。
[0044] 天線結構40中的每個天線埠可以用於處理不同類型的無線信號。例如，第一端 口可以用於在第一通信頻帶或第一組通信頻帶中發送和/或接收天線信號，第二埠可以 用於在第二通信頻帶或第二組通信頻帶中發送和/或接收天線信號，而第三埠可以用於 在第三通信頻帶或第三組通信頻帶中發送和/或接收天線信號。
[0045] 按照需要，可調諧組件諸如可調電容器、可調電感器、濾波器電路系統、開關、阻抗 匹配電路系統、雙工器和其它電路系統可以插入傳輸線路徑92內（S卩，在無線電路系統90 和天線結構40的相應埠之間)。天線結構40中的不同埠可以根據工作頻率而呈現不同 的阻抗和天線諧振行為。因此，無線電路系統90可以使用不同的埠來用於不同類型的通 信。作為示例，與在一個或多個蜂窩通信頻帶中進行通信相關聯的信號可以使用這些埠 之一被發送和接收，而衛星導航系統信號的接收可以使用這些埠中的不同一個來處理。
[0046] 天線諧振元件50可以包括短路分支諸如分支98,其將諧振元件臂結構諸如臂100 和102耦合到天線地52。介電間隙101使臂100和102與天線地52分離。天線地52可以 由殼體結構諸如金屬中間板構件、印刷電路跡線、電子組件的金屬部分或其它導電接地結 構形成。間隙101可以由空氣、塑料和其它介電材料形成。短路分支98可以使用金屬帶、諸 如印刷電路或塑料載體之類的介電支持結構上的金屬跡線或橋接諧振元件臂結構(例如， 臂102和/或100)和天線地52之間的間隙101的其它導電路徑形成。
[0047] 由端子94-1和96-1形成的天線埠可以在路徑諸如橋接間隙101的路徑104-1 中耦合。由端子94-2和96-2形成的天線埠可以在路徑諸如與路徑104-1和短路路徑98 並列的、橋接間隙101的路徑104-2中耦合。
[0048] 諧振元件臂100和102可以形成雙臂倒F型天線諧振元件中的相應的臂。臂100 和102可以具有一個或多個彎曲。其中臂100和102與地52並列的圖3的例示性布置僅 僅是例示性的。
[0049] 臂100可以是(較長的)低頻帶臂，其處理較低頻率，而臂102可以是(較短的)高頻 帶臂，其處理較高的頻率。低頻帶臂100可以允許天線40在低頻帶（LB)頻率諸如從700MHz 到960MHz的頻率或其它適合的頻率處呈現天線諧振。高頻帶臂102可以允許天線40呈現 在高頻帶（HB)頻率處的一個或多個天線諧振，諸如在960MHz至2700MHz之間的一個或多 個頻率範圍或其它適合的頻率處的諧振。天線諧振元件101也可以在1575MHz或其它適合 的頻率呈現天線諧振，以用於支持衛星導航系統通信諸如全球定位系統通信。
[0050] 天線諧振元件132可以用於支持通信附加頻率(例如，與2. 4GHz通信頻帶諸如 IEEE802. 11無線區域網頻帶、5GHz通信頻帶諸如IEEE802. 11無線區域網頻帶相關聯的頻 率，和/或蜂窩頻率諸如2. 4GHz附近的蜂窩頻帶中的頻率)。
[0051] 天線諧振元件134可以基於單極天線諧振元件結構，或者可以由其它天線諧振元 件結構形成，其中單極天線諧振元件結構使用天線地52來形成單極天線。天線諧振元件 134可以由以下結構形成：金屬帶(例如，衝壓的金屬箔)、柔性印刷電路(例如，由柔性襯底 諸如聚醯亞胺層或其他聚合物材料板形成的印刷電路）上的金屬跡線、剛性印刷電路板襯 底(例如，由纖維玻璃填充的環氧樹脂形成的襯底）上的金屬跡線、塑料載體上的金屬跡線、 玻璃或陶瓷支持結構上的圖案化金屬、導線、電子設備殼體結構、設備10中的電氣組件的 金屬部分，或其它導電結構。
[0052] 為了向天線40提供調諧能力，天線40可以包括可調電路系統。可調電路系統可 以耦合在天線諧振元件50的不同位置之間，可以耦合在諧振元件132上的不同位置之間， 可以形成路徑諸如橋接間隙101的路徑104-1和104-2的部分，可以形成傳輸線結構92的 部分(例如，插入在路徑92-1，路徑92-2,和/或路徑92-3中的一個或多個導電線中的電路 系統)，或可以併入天線結構40、傳輸線路徑92和無線電路系統90中的其它地方。
[0053] 可調電路系統可以使用來自控制電路系統28 (圖2)的控制信號來控制。來自控 制電路系統28的控制信號可以例如使用耦合在控制電路系統28和可調電路之間的控制信 號路徑而被提供給可調電容器、可調電感器或其它可調電路。控制電路系統28可以提供用 於調節由可調電容器呈現的電容的控制信號，可以提供用於調節由可調電感器呈現的電感 的控制信號，可以提供調節包括一個或多個組件的電路的阻抗的控制信號，其中所述組件 諸如是固定的和可變的電容器、固定的和可變的電感器、用於將諸如電容器和電感器之類 的電氣組件切入使用和切出使用的切換電路系統、電阻器和其它可調電路系統，或者可以 向其它可調電路系統提供用於用來調諧天線結構40的頻率響應的控制信號。作為示例，天 線結構40可以設有第一和第二可調電容器。通過使用來自控制電路系統28的控制信號為 每個可調電容器選擇期望的電容值，天線結構40可以被調諧來覆蓋所關心的工作頻率。
[0054] 按照需要，天線結構40的可調電路系統可以包括耦合到天線諧振元件50中的天 線諧振元件結構50諸如臂102和100的一個或多個可調電路，耦合到單極天線諧振元件 (例如，諧振元件132)的一個或多個可調電路，插入與用於天線結構40的埠中的一個或 多個相關聯的信號線(例如，路徑104-1，104-2,路徑92,等等）內的一個或多個可調電路。
[0055] 圖4是可以用於調諧天線結構40的類型的例示性的可調電容器電路的示意圖。圖 4的可調電容器106響應於提供給輸入路徑108的控制信號在端子114和115之間產生可 調數量的電容。切換電路系統118具有分別耦合到電容器C1和C2的兩個端子並且具有耦 合到可調電容器106的端子115的其它端子。電容器C1耦合在端子114和切換電路系統 118的端子之一之間。電容器C2與電容器C1並列地耦合在端子114和切換電路系統118 的另一端子之間。通過控制供應給控制輸入108的控制信號的值，切換電路系統118可以 被配置為在端子114和115之間產生期望的電容值。例如，切換電路系統118可以被配置 為將電容器C1切入使用或可以被配置為將電容器C2切入使用。
[0056] 按照需要，切換電路系統118可以包括一個或多個開關或其它切換資源，其選擇 性地解耦電容器C1和C2 (例如，通過形成開路以使得端子114和115之間的路徑是開路並 且兩個電容器都被切出使用）。切換電路系統118也可以被配置為（按照需要）以使得兩個 電容器C1和C2能夠被同時切入使用。按照需要可以使用其它類型的切換電路系統118諸 如呈現更少切換狀態或更多切換狀態的切換電路系統。還可以使用可變電容器設備(有時 稱為變容管）來實現可調電容器諸如可調電容器106。可調電容器諸如電容器106可以包 括兩個電容器、三個電容器、四個電容器或其它適合的數目的電容器。圖4的配置僅僅是例 示性的。
[0057] 在設備10的操作期間，控制電路系統諸如圖2的存儲和處理電路系統28可以通 過向可調組件諸如一個或多個可調電容器106提供控制信號來進行天線調節。按照需要， 控制電路系統28也可以使用可調電感器或其它可調電路系統來進行天線調諧調節。天線 頻率響應調節可以響應於識別哪些通信頻帶是活動的的信息、響應於與信號質量或其它性 能度量有關的反饋、響應於傳感器信息或基於其它信息而實時地進行。
[0058] 圖5是具有例示性的可調天線結構40的電子設備的示圖。在圖5的例示性的配 置中，電子設備10具有使用電子設備10中的導電殼體結構實現的可調天線結構40。如圖 5中所示，天線結構40包括天線諧振元件132和天線諧振元件50。天線諧振元件132可以 是單極天線諧振元件。天線諧振元件132和天線地52可以形成天線40B(例如，單極天線）。 天線諧振元件50可以是雙臂倒F型天線諧振元件。天線諧振元件50和天線地52可以形 成天線40A (例如，雙臂倒F型天線）。
[0059] 雙臂倒F型天線諧振元件50的臂100和102可以由外圍導電殼體結構16的部分 形成。天線40A中的諧振元件50的諧振元件臂部分102在高頻帶（HB)頻率範圍中產生天 線響應，而諧振元件臂部分100在低頻帶（LB)頻率範圍中產生天線響應。天線地52可以由 金屬板(例如，殼體12中的一個或多個殼體中間板構件和/或後面的殼體壁）形成，可以由 印刷電路的部分形成，可以由導電設備組件形成，或可以由設備10的其它金屬部分組成。
[0060] 如結合圖3所描述的，天線結構40可以具有三個天線埠。埠 1A可以在沿著構 件16的第一位置處耦合到雙臂天線諧振元件50的天線諧振元件臂(參見例如，路徑92-1A， 其在端子94-1處耦合到構件16)。埠 1B可以在不同於第一位置的第二位置處耦合到雙 臂天線諧振元件50的天線諧振元件臂結構(參見例如，路徑92-2A，其在端子94-2處耦合到 構件16)。
[0061] 可調電容器106A (例如，圖4中所示的類型的電容器）可以插入在路徑94-1A中 並耦合到埠 1A以用於調諧天線結構40 (例如，用於調諧雙臂倒F型天線40A)。全球定 位系統（GPS)信號可以使用天線40A的埠 1B來接收。傳輸線路徑92-2可以耦合在埠 1B和衛星導航系統接收器114 (例如，全球定位系統接收器諸如圖2的衛星導航系統接收 器35)之間。電路系統諸如帶通濾波器110和放大器112可以按照需要插入在傳輸線路徑 92-2內。在操作期間，衛星導航系統信號可以經由濾波器110和放大器112從天線40A傳 遞到接收器114。
[0062] 天線諧振元件50可以覆蓋諸如從約700MHz到960MHz的低頻帶（LB)通信頻帶以 及如果需要從約1. 7到2. 2GHz的高頻帶（HB)通信頻帶中的頻率之類的頻率(作為示例)。 可調電容器106A可以用於調諧頻帶LB中的低頻帶性能，以使得700MHz和960MHz之間的 所有期望頻率能夠被覆蓋。
[0063] 埠 2可以使用信號線92-3A來在饋源端子94-3饋送天線40B的天線諧振元件 132。在圖5的例示性的布置中，天線諧振元件132是單極天線40B中的單極天線諧振元 件。單極天線諧振元件132具有兩個分支，這兩個分支被用於形成具有天線地52的雙頻帶 天線。雙頻帶單極天線可以呈現5GHz的通信頻帶(例如，用於處理5GHz無線區域網通信） 處的諧振和2. 4GHz的通信頻帶處的諧振。2. 4GHz頻帶中的天線響應可以使用可調電容器 106A (例如圖4中示出的類型的電容器）來調諧。通過調諧由天線諧振元件132形成的單 極天線，單極天線可以被調節以覆蓋從約2. 3GHz的低頻率到約2. 7GHz的高頻率的頻帶中 的期望頻率範圍（作為示例)。這使得單極天線可以覆蓋2. 4GHz處的無線區域網業務和設 備10的一些蜂窩業務二者。
[0064] 無線電路系統90可以包括衛星導航系統接收器114和射頻收發器電路系統諸如 射頻收發器電路系統116和118。接收器114可以是全球定位系統接收器或其它衛星導航 系統接收器(例如，圖2的接收器35)。收發器116可以是無線區域網收發器諸如在諸如 2. 4GHz頻帶和5GHz頻帶之類的頻帶中工作的圖2的射頻收發器36。收發器116可以例如 是IEEE802. 11射頻收發器(有時稱為WiFi?收發器)。收發器ns可以是蜂窩收發器，諸 如被配置為處理一個或多個蜂窩頻帶中的語音和數據業務的圖2的蜂窩收發器38。可以 被覆蓋的蜂窩頻帶的示例包括從700MHz到960MHz的頻帶(例如，低頻帶LB)，從約1. 7到 2. 2GHz的頻帶(例如，高頻帶HB)和長期演進（LTE)頻帶38和40。
[0065] 長期演進頻帶38與約2. 6GHz的頻率相關聯。長期演進頻帶40與約2. 3到2. 4GHz 的頻率相關聯。收發器118的埠 CELL可以用於處理頻帶LB (700MHz到960MHz)以及按 照需要頻帶HB (1. 7到2. 2GHz )中的蜂窩信號。埠 CELL耦合到天線結構40的埠 1A。 收發器118的埠 LTE38/40用於處理LTE頻帶38和LTE頻帶40中的通信。如圖5中所 示，收發器118的埠 LTE38/40可以耦合到雙工器120的埠 122。雙工器120的埠 124 可以耦合到收發器116的輸入輸出埠，其處理2. 4和5GHz的1WiFi?信號。
[0066] 雙工器120使用頻率復用來在埠 122和124與共用的雙工器埠 126之間路由 信號。埠 126耦合到傳輸線路徑92-3。利用該布置，與收發器116和雙工器120的埠 124相關聯的2. 4GHz和5GHz WiFi?·信號可以被路由到路徑92-3和從路徑92-3路由，並 且與雙工器120的埠 122和收發器118的埠 LTE38/40相關聯的LTE頻帶38/40信號 可以被路由到路徑92-3和從路徑92-3路由。可調電容器106B能夠耦合在雙工器120和 天線諧振元件132之間。在設備10的操作期間，可調電容器106B可以按照需要被調節以 調諧由天線諧振元件132形成的單極天線以處理與埠 124相關聯的2. 4/5GHZ業務和與 埠 122相關聯的LTE頻帶38/40業務。
[0067] 圖6是其中對於具有諸如圖5的天線結構之類的天線結構的設備繪製出作為工作 頻率的函數的天線性能(駐波比SWR)的曲線圖。如圖6中所示，天線結構40可以使用埠 1A呈現頻帶LB處的諧振。可調電容器106A可以被調節來調節LB諧振的位置，從而覆蓋關 心的所有頻率(例如，在約〇. 7GHz至0. 96GHz的範圍內的所有頻率，作為示例)。當使用端 口 1B時，天線結構40可以呈現在衛星導航系統頻率處的諧振，諸如在用於處理全球定位系 統信號的1. 575GHz的諧振。可以可選地使用埠 1A(使用或不使用可調電容器106A來覆 蓋關心的頻率）來覆蓋頻帶HB (例如，從1. 7至2. 2GHz的蜂窩頻帶)。
[0068] 使用埠 2和由天線諧振元件132和天線地52形成的單極天線，天線結構40可 以覆蓋通信頻帶UB。可調電容器106B可以被調節來調諧UB天線諧振的位置，從而確保UB 諧振能夠覆蓋關心的所有期望頻率(例如，從2. 3GHz至2. 7GHz的頻率，作為示例)。例如，可 調電容器106B可以被調節來確保來自埠 122的2. 3-2. 4GHzLTE頻帶40信號能被覆蓋， 確保來自埠 124的2. 4GHz WiFi?信號能被處理，以及確保來自埠 122的2. 6GHz LTE 頻帶38信號能被處理。可以使用由天線諧振元件132和天線地52形成的單極天線來覆蓋 頻帶TB (例如，用於處理來自埠 124的5GH WiFi?信號的5GHz處的頻帶)。
[0069] 根據一個實施例，提供一種電子設備天線結構，包括：天線地；第一天線諧振元 件，其與所述天線地形成第一天線，第一天線具有第一埠和第二埠；以及第二天線諧振 元件，其與所述天線地形成第二天線。
[0070] 根據另一實施例，第一天線諧振元件包括倒F型天線諧振元件。
[0071] 根據另一實施例，該電子設備天線結構包括耦合到第一埠的可調電容器，所述 可調電容器被配置為調諧第一天線。
[0072] 根據另一實施例，該電子設備天線結構包括耦合到第二埠的帶通濾波器電路系 統，所述帶通濾波器電路系統被配置為傳遞來自第二埠的衛星導航系統信號。
[0073] 根據另一實施例，第一天線諧振元件包括外圍導電殼體結構的部分。
[0074] 根據另一實施例，所述外圍導電殼體結構的所述部分被配置為形成雙臂倒F型天 線諧振元件。
[0075] 根據另一實施例，第二天線諧振元件包括單極天線諧振元件。
[0076] 根據另一實施例，該電子設備天線結構包括被配置為調諧第二天線的可調電容 器。
[0077] 根據另一實施例，提供一種電子設備，包括：天線結構，其具有第一、第二和第三天 線埠，其中所述天線結構包括天線地、與所述天線地形成倒F型天線的倒F型天線諧振元 件以及與所述天線地形成單極天線的單極天線諧振元件，第一和第二天線埠稱合到所述 倒F型天線諧振元件上的不同位置，並且，第三天線埠耦合到所述單極天線諧振元件；以 及無線電路系統，其耦合到第一、第二和第三天線埠。
[0078] 根據另一實施例，所述無線電路系統包括耦合到第三天線埠的雙工器。
[0079] 根據另一實施例，該電子設備包括耦合到所述雙工器的第一收發器和耦合到所述 雙工器的第二收發器。
[0080] 根據另一實施例，第二收發器具有第一收發器埠並具有第二收發器埠，其中 第二收發器利用第一收發器埠耦合到所述雙工器，第二收發器利用第二收發器埠耦合 到第一天線埠。
[0081] 根據另一實施例，第二收發器被配置為利用第二收發器埠來處理從700MHz到 960MHz的通信頻帶中的蜂窩電話通信頻率，並且被配置為利用第一收發器埠來處理長期 演進頻帶38和40通信。
[0082] 根據另一實施例，第一收發器包括無線區域網收發器，無線區域網收發器被配置 為處理2. 4GHz和5GHz無線區域網通信頻帶。
[0083] 根據另一實施例，該電子設備還包括：第一可調電路，其插入在所述雙工器和被配 置為調諧所述單極天線的所述單極天線諧振元件之間；以及第二可調電路，其插入在所述 第二收發器埠和被配置為調諧所述倒F型天線的第一天線埠之間。
[0084] 根據另一實施例，第一可調電路包括第一可調電容器並且第二可調電路包括第二 可調電容器。
[0085] 根據另一實施例，所述無線電路系統包括耦合到第二天線埠的衛星導航系統接 收器。
[0086] 根據另一實施例，提供一種設備，包括：射頻收發器電路系統，被配置為處理無線 區域網信號、衛星導航系統信號和蜂窩電話信號；倒F型天線；第一可調電容器，其耦合在 所述射頻收發器電路系統和所述倒F型天線之間，其中第一可調電容器被配置為調諧倒F 型天線來處理所述蜂窩電話信號中的至少一些；以及單極天線；和第二可調電容器，其耦 合在所述射頻收發器電路系統和所述單極天線之間，其中第二可調電容器被配置為調諧所 述單極天線來處理所述蜂窩電話信號中的至少一些。
[0087] 根據另一實施例，所述射頻收發器電路系統包括第一收發器和第二收發器，所述 設備包括雙工器，所述雙工器耦合到第二可調電容器、第一收發器和第二收發器。
[0088] 根據另一實施例，所述倒F型天線包括外圍導電電子設備殼體結構的片斷。
[0089] 根據另一實施例，該設備包括：第一信號線，第一可調電容器利用第一信號線在第 一位置耦合到所述片斷；以及第二信號線，其在第二位置耦合到所述片斷，所述衛星導航系 統信號使用第二信號線被遞送到所述射頻收發器電路系統。
[0090] 根據另一實施例，該設備包括導電結構，其用作用於所述倒F型天線和所述單極 天線的天線地。
[0091] 以上僅僅是本發明的原理的例示，並且本領域技術人員可以在不偏離本發明的範 圍和精神的情況下進行各種修改。
[0092] 本申請要求2013年3月18日提交的美國專利申請13/846, 481的優先權，該申請 通過引用被全部結合於此。
【權利要求】
1. 一種電子設備天線結構，包括： 天線地； 第一天線諧振元件，其與所述天線地形成第一天線，其中第一天線具有第一埠和第 二埠；以及 第二天線諧振元件，其與所述天線地形成第二天線。
2. 如權利要求1所述的電子設備天線結構，其中，第一天線諧振元件包括倒F型天線諧 振元件。
3. 如權利要求2所述的電子設備天線結構，還包括耦合到第一埠的可調電容器，其 中所述可調電容器被配置為調諧第一天線。
4. 如權利要求1所述的電子設備天線結構，還包括耦合到第二埠的帶通濾波器電路 系統，其中所述帶通濾波器電路系統被配置為傳遞來自第二埠的衛星導航系統信號。
5. 如權利要求1所述的電子設備天線結構，其中，第一天線諧振元件包括外圍導電殼 體結構的一部分。
6. 如權利要求5所述的電子設備天線結構，其中，所述外圍導電殼體結構的所述部分 被配置為形成雙臂倒F型天線諧振元件，並且其中第二天線諧振元件包括單極天線諧振元 件。
7. 如權利要求6所述的電子設備天線結構，還包括被配置為調諧第二天線的可調電容 器。
8. -種電子設備，包括： 天線結構，其具有第一、第二和第三天線埠，其中所述天線結構包括天線地、與所述 天線地形成倒F型天線的倒F型天線諧振元件以及與所述天線地形成單極天線的單極天線 諧振元件，其中，第一和第二天線埠耦合到所述倒F型天線諧振元件上的不同位置，並且 其中，第三天線埠稱合到所述單極天線諧振元件；以及 無線電路系統，其耦合到第一、第二和第三天線埠。
9. 如權利要求8所述的電子設備，其中，所述無線電路系統包括耦合到第三天線埠 的雙工器。
10. 如權利要求8所述的電子設備，還包括耦合到所述雙工器的第一收發器和耦合到 所述雙工器的第二收發器。
11. 如權利要求10所述的電子設備，其中第二收發器具有第一收發器埠並具有第二 收發器埠，其中第二收發器利用第一收發器埠耦合到所述雙工器，第二收發器利用第 二收發器埠耦合到第一天線埠。
12. 如權利要求11所述的電子設備，其中，第二收發器被配置為利用第二收發器埠 來處理從700MHz到960MHz的通信頻帶中的蜂窩電話通信頻率，並且被配置為利用第一收 發器埠來處理長期演進頻帶38和40通信。
13. 如權利要求12所述的電子設備，其中，第一收發器包括無線區域網收發器，所述無 線區域網收發器被配置為處理2. 4GHz和5GHz無線區域網通信頻帶。
14. 如權利要求13所述的電子設備，還包括： 第一可調電路，其插入在所述雙工器和被配置為調諧所述單極天線的所述單極天線諧 振元件之間；以及 第二可調電路，其插入在所述第二收發器埠和被配置為調諧所述倒F型天線的第一 天線埠之間。
15. 如權利要求14所述的電子設備，其中第一可調電路包括第一可調電容器並且其中 第二可調電路包括第二可調電容器。
16. 如權利要求15所述的電子設備，其中，所述無線電路系統包括耦合到第二天線端 口的衛星導航系統接收器。
17. -種設備，包括： 射頻收發器電路系統，被配置為處理無線區域網信號、衛星導航系統信號和蜂窩電話 信號； 倒F型天線； 第一可調電容器，其耦合在所述射頻收發器電路系統和所述倒F型天線之間，其中第 一可調電容器被配置為調諧倒F型天線來處理所述蜂窩電話信號中的至少一些；以及 單極天線；和 第二可調電容器，其耦合在所述射頻收發器電路系統和所述單極天線之間，其中第二 可調電容器被配置為調諧所述單極天線來處理所述蜂窩電話信號中的至少一些。
18. 如權利要求17所述的設備，其中，所述射頻收發器電路系統包括第一收發器和第 二收發器，所述設備還包括雙工器，所述雙工器耦合到第二可調電容器、第一收發器和第二 收發器。
19. 如權利要求18所述的設備，其中，所述倒F型天線包括外圍導電電子設備殼體結構 的片斷。
20. 如權利要求19所述的設備，還包括： 第一信號線，第一可調電容器利用第一信號線在第一位置耦合到所述片斷； 第二信號線，其在第二位置耦合到所述片斷，其中所述衛星導航系統信號使用第二信 號線被遞送到所述射頻收發器電路系統；以及 導電結構，其用作用於所述倒F型天線和所述單極天線的天線地。
【文檔編號】H01Q1/48GK104064879SQ201410053935
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2013年3月18日
【發明者】周沂俊, 金男波, 歐陽月輝, E·A·瓦茲奎茲, A·拉施馬南, R.W.施盧巴, M·帕斯科林尼, M·A·莫 申請人:蘋果公司