專利名稱：用于無線電子設備的天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及天線，尤其涉及使天線能夠從諸如膝上型計算機之類的電子設備的內部工作的電介質天線窗。
背景技術：
部分由于其移動本性，便攜式電子設備通常設有無線通信能力。便攜式電子設備可利用無線通信來與無線基站通信。例如，諸如膝上型計算機之類的便攜式電子設備可使用在 2. 4GHz 和 5. OGHz 處的1Wi-Fi (IEEE 802. 11)頻帶以及在 2. 4GHz 處的Bluetooth 頻帶進行通信。以諸如處于2100MHz頻帶的3G數據通信頻帶(通常被稱為UMTS或通用移動通信系統)之類的數據服務頻帶進行通信也是可能的。
為了滿足消費者對具有小形狀因子的無線設備的需求，生產商在不斷努力減小用在這些設備中的部件的大小。例如，生產商已經在試圖小型化用在便攜式電子設備中的天線。
一種典型的天線可通過在電路板襯底上圖案化金屬層來制作，或者可利用箔片沖壓(foil stamping)工藝來由薄金屬片形成。這些技術可用于生產符合緊湊型便攜式設備的嚴格限制的天線。然而，對于傳統的便攜式電子設備，為了適應緊湊型天線而作出了設計上的折衷。例如，這些設計上的折衷可包括與天線效率和天線帶寬有關的折衷，以及與電子設備的視覺外觀和結構完整性有關的折衷。
因此，希望能夠為諸如便攜式電子設備之類的電子設備提供改進的天線。 發明內容
提供用于膝上型計算機或其他電子設備的無線通信結構。例如，所述無線通信結構可包括由諸如彈性間隔物之類的電介質元件形成的天線和天線窗結構。
電子設備可具有其中安裝有電部件的外殼。例如，外殼可用于容納諸如處理器、存儲器和輸入輸出設備之類的部件。無線收發器電路、天線以及其它電部件可包含在設備外殼中。
設備外殼可由金屬、金屬合金、或其他導電材料形成。天線可位于外殼內。為了使射頻天線信號能夠通過導電外殼，可在導電外殼中形成天線窗。
作為例子，天線窗可由諸如電介質間隔物和電介質墊圈(gasket)之類的元件形成。天線窗可由具有電介質性質并且具有彈性性質的材料形成。例如，電子設備可以是具有被鉸接在一起并以蛤殼式運動(clamshell motion)打開和閉合的兩個導電外殼部分的膝上型計算機。在這種類型的布置中，沿至少一個導電外殼部分的周邊(或沿部分周邊) 可能有一個或多個電介質元件(例如裝飾條(trim bead))。(例如，通過防止所述兩個外殼部分彼此直接接觸)所述電介質元件可用于保護膝上型計算機在該膝上型計算機閉合時不受損壞。
天線可安裝在電子設備外殼內。例如，天線可安裝在電介質元件的下面。可通過所述電介質元件在電子設備外殼的外部和天線之間傳送射頻信號。在其中電子設備是具有以蛤殼式運動打開和閉合的兩個外殼部分的膝上型計算機的實施例中，即使當膝上型計算機閉合時，電介質元件也可在外部環境和天線之間傳送射頻信號。外殼可形成用于幫助引導這些信號的通道。
作為例子，天線可由一個或多個平行板波導形成。這種類型的平行板天線結構可具有接地板和輻射板。天線還可具有諸如銅片之類的反射器，用于將天線所產生的射頻信號引向電介質元件。接地板和輻射板之間的間隙可用電介質填充。可選擇天線中的電介質以使其與電介質元件中的電介質相匹配，從而射頻信號以最小的反射和衰減經過天線和所述元件之間。
天線中的接地板可分成多個部分(section)。在一個例子中，接地板可分成主接地板部分和接地條。接地條可反射由天線產生的遠離電介質元件行進的射頻信號。通過反射遠離所述元件行進的信號，接地條可提高天線效率。
本發明的進一步的特征、其性質和各種優點將從附圖和下面對優選實施例的詳細說明中變得更加明顯。
圖1是根據本發明的一個實施例的諸如便攜式電子設備之類的示意性電子設備的透視圖。
圖2是根據本發明的一個實施例的示意性電子設備的原理圖。
圖3是根據本發明的一個實施例的示意性天線和具有電介質元件的示意性電子設備的一部分的側視圖。
圖4是根據本發明的一個實施例的圖3中的示意性天線和示意性電子設備部分的側視圖，其中示出了可由天線產生的示意性電場。
圖5是根據本發明的一個實施例的具有電介質元件、上外殼部分和下外殼部分的示意性電子設備的一部分以及安裝在所述下外殼部分中的示意性天線的側視圖。
圖6是根據本發明的一個實施例的具有電介質元件、上外殼部分、和下外殼部分的示意性電子設備的一部分以及安裝在所述上外殼部分中的示意性天線的側視圖。
圖7是根據本發明的一個實施例的具有用作反射器的接地條的示意性天線的透視示意圖。
圖8是根據本發明的一個實施例的可用在具有電介質元件的示意性電子設備中的示意性天線的側視圖。
圖9是根據本發明的一個實施例的圖8中示出的示意性天線的頂視圖。
圖10是根據本發明的一個實施例的圖8中示出的示意性天線的底視圖。
具體實施方式
本發明通常涉及天線，更特別地，涉及用于諸如膝上型計算機之類的無線電子設備的天線。無線電子設備可具有導電外殼，而天線可安裝在所述導電外殼內。天線窗使天線能夠從導電外殼內發射和接收射頻信號。
無線電子設備可以是任何適當的電子設備。例如，無線電子設備可以是臺式計算機或其他計算機設備。無線電子設備還可以是便攜式電子設備，諸如也被稱為膝上型計算機的便攜式計算機、或有時被稱為超便攜式計算機的這種小型便攜式計算機。便攜式電子設備還可以是更小一些的設備。更小的便攜式電子設備的例子包括能夠被佩戴、攜帶或附著在身體上的個人附件設備，諸如臂帶和腕帶設備、掛件設備、頭戴式耳機和聽筒設備、以及其它可佩戴的微型設備。在一個實施例中，便攜式電子設備是手持式電子設備。
便攜式和手持式電子設備的例子包括膝上型計算機、手機、具有無線通信能力的媒體播放器、手持式計算機(有時也稱為個人數字助理)、遠程控制器、全球定位系統(GPS) 設備、以及手持式游戲設備。所述設備還可以是組合了多種傳統設備的功能的混合設備。混合設備的例子包括具有媒體播放器功能的手機，具有無線通信能力的游戲設備，具有游戲和電子郵件功能的手機，以及可接收電子郵件、支持移動電話呼叫、具有音樂播放器功能并支持網頁瀏覽的手持式設備。這些僅僅是示意性的例子。
圖1示出根據本發明的一個實施例的諸如便攜式電子設備之類的示意性電子設備。設備10可以是任何適當的電子設備。例如，設備10可以是膝上型計算機。
設備10可處理一個或多個通信頻帶上的通信。例如，設備10中的無線通信電路可用于處理一個或多個頻帶中的手機通信和一個或多個通信頻帶中的數據通信。可由設備 10中的無線通信電路處理的典型的數據通信頻帶包括有時用于Wi-Fi (IEEE 802. 11)和 Bluetooth 通信的2. 4GHz頻帶、有時用于Wi-Fi 通信的5GHz頻帶、1575MHz的全球定位系統頻帶、以及3G數據頻帶(例如1920-2170MHZ的UMTS頻帶)。可通過使用單頻帶和多頻帶天線來覆蓋這些頻帶。例如，可使用多頻帶移動電話天線來處理移動電話通信，而使用多頻帶無線局域網天線來處理局域網數據通信。作為另一個例子，設備10可具有用于處理兩個或更多數據頻帶(例如2. 4GHz和5GHz)中的通信的單個多頻帶天線。
設備10具有外殼12。外殼12——有時被稱作機箱(case)——可由任何適當的材料形成，所述材料包括塑料、玻璃、陶瓷、金屬、其它適當的材料，或者這些材料的組合。在其中設備10是具有上半部分和下半部分的膝上型計算機的實施例中，外殼的各半部分一諸如外殼30和32——可一起形成外殼12。例如，外殼部分30可以是設備10的上半部分，其容納諸如顯示器16之類的顯示器，而外殼部分32可以是設備10的下半部分，其容納諸如電路18之類的電路。可利用諸如鉸鏈9之類的鉸鏈將外殼各半部分(例如外殼30和32) 鉸接在一起。被鉸接的外殼各半部分可通過圍繞鉸鏈軸11的蛤殼式運動而打開和閉合。
外殼12或外殼12的各部分還可由諸如金屬之類的導電材料形成。可使用的一種示意性金屬外殼材料是陽極化鋁(anodized aluminum)。鋁的重量相對較輕，并且鋁在被陽極化時具有有吸引力的絕緣且耐刮擦的表面。如果希望的話，其它金屬可用于設備10的外殼，諸如不銹鋼、鎂、鈦、這些金屬和其他金屬的合金，等等。
設備10可具有由外殼12的部分和電介質形成的天線窗，所述電介質諸如是電介質元件的一部分(例如元件28的一部分)。諸如元件28之類的元件也可被稱為墊圈。利用一種適當的配置，每個元件觀都可以是沿外殼12的周邊排放(line)的窄的彈性材料條 (bead)。例如，如圖1所示，設備10可以是具有頂部和底部外殼部分(例如分別是外殼部分30和外殼部分3 、并以蛤殼式運動打開和閉合的膝上型計算機。諸如元件觀之類的元件可設置在所述兩個外殼部分中的一個或兩個外殼部分的內側表面(inside face)上。這可幫助防止外殼部分在膝上型計算機閉合時彼此接觸(例如，通過充當外殼部分30和外殼部分32之間的機械間隔物)。通過防止外殼部分進行接觸，元件觀可保護膝上型計算機中的顯示屏或其他可能易碎的元件在膝上型計算機閉合時免遭損壞。元件觀還可幫助阻止灰塵、水和其他碎屑進入設備10 (例如通過充當墊圈)。元件28或元件28的部分可由電介質材料形成，所述電介質材料諸如橡膠、環氧樹脂、塑料、填充玻璃纖維的環氧樹脂(例如阻燃劑4、FR4、或環氧玻璃纖維)、熱塑聚氨酯，等等。在其中元件觀被用作墊圈的布置中，用于形成元件觀或元件觀的各部分的電介質材料優選地具有彈性性質(例如就像軟橡皮或塑料)。
諸如元件觀之類的元件不必沿著外殼12的全部周邊排放。例如，外殼12上的電介質元件可由位于外殼部分30和32中至少一個上的一個或多個材料條形成。在這個例子中，電介質元件可以是位于設備10的前部邊緣(例如靠近觸摸板沈)的單個材料條。利用另一種適當的配置，電介質元件可以由沿著外殼部分30右側的一個條(例如在圖1中天線 20的位置處)和沿著外殼部分30左側的一個條(例如在外殼30的與天線20相對的一側上)形成。電介質元件還可以由諸如小方塊之類的較小形狀的彈性材料和/或電介質材料形成。例如，電介質元件觀可由位于設備10的外側角(例如外殼部分30的離膝上型計算機的鉸接點最遠的兩個角)處的材料方塊形成。
元件28不必用作物理間隔物。例如，元件28可摻入設備10的周邊部分中。在這種類型的布置中，元件觀可不延伸高于外殼12的表面，并且可具有類似于外殼12的周邊部分的外觀(例如類似的紋理和顏色)。
設備10可具有一個或多個諸如鍵14之類的鍵。鍵14可以形成在設備10的任何適當的表面上。在圖1的例子中，鍵14已經形成在外殼部分32的頂面上。利用一種適當的配置，鍵14可形成膝上型計算機上的鍵盤。諸如鍵14之類的鍵也可稱為按鈕。
如果希望的話，設備10可具有諸如顯示器16之類的顯示器。顯示器16可以是液晶二極管(LCD)顯示器、有機發光二極管(OLED)顯示器、等離子體顯示器、或任何其他合適的顯示器。顯示器16的最外層表面可由一個或多個塑料或玻璃層形成。如果希望的話，觸摸屏功能可被集成到顯示器16中。設備10還可具有單獨的觸摸板設備，諸如觸摸板26。
設備10可具有電路18。電路18可包括存儲器、處理電路和輸入輸出部件。電路 18中的無線收發器電路可用于發射和接收射頻(RF)信號。諸如同軸傳輸線和微帶傳輸線之類的傳輸線(例如通信路徑)用于在設備10中的收發器電路和天線結構之間傳送射頻信號。例如，如圖1所示，傳輸線22用于在天線結構20和電路18之間傳送信號。通信路徑22 (S卩，傳輸線22)可以是例如連接在RF收發器(有時被稱為無線電裝置)和多頻帶天線之間的同軸電纜。諸如天線結構20之類的天線結構可位于元件觀的靠近顯示器16的部分的下面，如圖1所示，或者位于其它適當的位置。例如，諸如天線結構20之類的天線結構可位于外殼部分30的上邊緣上靠近顯示器16處，或靠近鍵14處(例如在外殼部分32 的側邊部分上)，如輪廓線M所示。
圖2示出諸如便攜式電子設備之類的示意性電子設備的實施例的原理圖。便攜式設備10可以是膝上型計算機、移動電話、具有媒體播放器能力的移動電話、手持式計算機、 遠程控制器、游戲機、全球定位系統(GPQ設備、這些設備的組合、或任何其他適當的便攜式或手持式電子設備。
如圖2所示，便攜式設備10可包括存儲器34。存儲器34可包括一個或多個不同類型的存儲器，諸如硬盤驅動器存儲器、非易失存儲器(例如閃速存儲器或其他電可編程只讀存儲器)、易失性存儲器(例如基于電池的靜態或動態隨機存取存儲器)，等等。
處理電路36可用于控制設備10的操作。處理電路36可基于諸如微處理器之類的處理器和其他適當的集成電路。利用一種適當的配置，處理電路36和存儲器34被用于在設備10上運行軟件，諸如互聯網瀏覽應用、基于互聯網協議的語音(VOIP)電話呼叫應用、 電子郵件應用、媒體重放應用、操作系統功能，等等。處理電路36和存儲器34可用于實現適當的通信協議。可利用處理電路36和存儲器34來實現的通信協議包括互聯網協議、無線局域網協議(例如IEEE 802. Ii協議一有時被稱為Wi-Fi )、諸如Bluetooth 協議之類的用于其它短程無線通信鏈路的協議、用于處理3G數據服務的協議、蜂窩電話通信協寸寸O
輸入輸出設備38可用于使數據可被提供給設備10，并使數據可從設備10被提供給外部設備。圖1中的顯示屏16、鍵14和觸摸板沈是輸入輸出設備38的例子。
輸入輸出設備38可包括用戶輸入輸出設備40，諸如按鈕、觸摸屏、操縱桿、點撥輪 (click wheel)、滾輪、觸摸板、鍵區、鍵盤、麥克風、相機，揚聲器、音調(tone)發生器、振動元件，等等。通過經用戶輸入設備40提供命令，用戶可控制設備10的操作。
顯示器和音頻設備42可包括液晶顯示器(LCD)屏幕或其它屏幕、發光二極管 (LED)、和其它呈現視覺信息和狀態數據的部件。顯示器和音頻設備42還可包括音頻設備， 諸如揚聲器和用于創建聲音的其它設備。顯示器和音頻設備42可包含音頻視頻接口設備， 諸如用于外部頭戴式耳機、揚聲器、麥克風、監視器等的插座和其它連接器。
無線通信設備44可包括通信電路，諸如由一個或多個集成電路形成的射頻(RF) 收發器電路、功率放大器電路、無源RF部件、一個或多個天線(例如，諸如圖1的天線結構 20之類的天線結構)、以及用于處理RF無線信號的其它電路。也可利用光(例如利用紅外通信)來發送無線信號。
設備10可與諸如附件46和計算設備48之類的外部設備通信，如路徑50所示。路徑50可包括有線與無線路徑。附件46可包括頭戴式耳機(例如無線移動頭戴式送受話器或音頻頭戴式耳機)和音頻視頻設備(例如無線揚聲器、游戲控制器、或其它接收和播放音頻和視頻內容的設備)。
計算設備48可以是任何適當的計算機。利用一種適當的配置，計算設備48是具有用于建立與設備10的無線連接的相關無線接入點或內部或外部無線卡的計算機。該計算機可以是服務器(例如互聯網服務器)、具備或不具備互聯網接入的局域網計算機、用戶自己的個人計算機、對等設備(例如另一個便攜式電子設備10)、或任何其它適當的計算設備。
設備10的天線結構和無線通信設備可支持在任何適當的無線通信頻帶上的通信。例如，無線通信設備44可用于覆蓋通信頻帶，所述通信頻帶諸如是在850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz處的移動電話頻帶、諸如在2100MHz頻帶處的3G數據通信頻帶(通常被稱為UMTS或通用移動通信系統)之類的數據服務頻帶、Wi-Fi (IEEE802. 11)頻帶(有時也被稱為無線局域網或WLAN頻帶)、在2. 4GHz處的Bluetooth 頻帶、以及在1575MHz 處的全球定位系統(GPS)頻帶。可支持的Wi-Fi 頻帶包括2. 4GHz頻帶和5GHz頻帶。 2. 4GHz Wi-Fi 頻帶從2. 412GHz延伸到2. 484GHz。在5GHz Wi-Fi 頻帶中通常使用的信道從5. 15GHz延伸到5. 85GHz，因此，5GHz頻帶有時指的是中心頻率大約為5. 4GHz的該頻率范圍(即，有時認為這些通信頻率組成5. 4GHz通信頻帶)。通過適當配置無線通信電路 44中的天線結構，設備10可覆蓋這些通信頻帶和/或其他適當的通信頻帶。
圖3示出示意性天線結構和具有電介質元件的示意性電子設備的一部分的側視圖。如圖3所示，天線20可以形成在外殼12的內部。例如，天線20可以形成在設備10的一部分的內部，諸如在下外殼部分32的內部。元件觀可延伸高于外殼12的平坦部份。例如，如圖3所示，元件觀可延伸高于與外殼部分32相關聯的上平面表面，以防止外殼部分 30和32彼此接觸。
在圖3中，元件28被示出為位于外殼12的僅僅一部分(例如外殼部分3 上。這僅僅是一個例子。通常，元件觀可以形成在外殼部分30上或者形成在外殼部分30和32 上(例如，分別在示意性膝上型計算機的頂部和底部上)。
如圖3所示，元件觀可幫助限定在設備10的導電外殼部份之間的通道。該通道將射頻信號從設備10的外部傳送到外殼12 (例如，外殼部分30或外殼部分32)的內部。作為例子，由元件觀形成的通道的形狀可基本為矩形。如圖3所示，元件觀(及其形成的通道)具有大約為1 2的高寬比(例如，圖3中元件觀的長度大約是其高度的兩倍)。這僅僅是一個例子。通常，元件觀(及其形成的通道)可具有任何適當的高寬比，諸如1 1， 1 2，1 3，不止1 3等。為得到滿意的性能，元件觀(及其形成的通道)的深度(例如，在圖4的方位中垂直于頁面的維度)通常應當至少為天線20的工作頻率處的波長的一半，其中考慮到了用于形成元件觀的電介質材料的影響。在一個實施例中，諸如鉚釘或支架(brace)之類的用于將元件觀保持在適當位置的導電結構被間隔開至少二分之一波長， 從而元件觀具有基本上不被導電結構所阻擋的至少二分之一波長的深度。
天線20可基于平行板波導結構。例如，天線20可由諸如接地板52之類的接地板和諸如輻射板M之類的輻射板形成。接地板52和輻射板M均可具有基本上為矩形的形狀。接地板52和輻射板M可由任何適當的導電材料形成。利用一種適當的配置，板52和 M主要由銅形成。天線20可由傳輸線22饋電。通常，任何適當的天線設計都可用于天線 20。作為例子，給出的是使用平行板配置。
天線20，具體而言是接地板52和輻射板M之間的空間，可用諸如電介質56之類的電介質插入物(insert)填充。電介質56可以是任何適當的電介質，諸如空氣、環氧樹脂、 聚酰亞胺、FR4、環氧玻璃纖維(印oxy-fiberglass)，等等。
固態電介質56可用于減小天線20的尺寸，以使得天線適合位于電介質元件28的下面。例如，使用印刷電路板電介質可減小天線20的寬度(例如板52和討之間的間距)， 從而天線適合位于其大小類似于作為膝上型計算機一部分的間隔物(例如，諸如用于保護以蛤殼式運動打開和閉合的膝上型計算機的間隔物之類的間隔物)的電介質元件下面。利用一種適當的配置，天線20足夠小從而可放置在通常大小的間隔物下面，而無需更改間隔物(例如，無需增大通常大小的間隔物，或改變其外部外觀)。這可允許給電子設備增加無線電通信能力而不更改設備的外部外觀并且不減小設備的物理完整性。
可選擇電介質56和電介質元件觀的電介質屬性，以增強天線20的工作。例如， 通過為電介質56和元件觀選擇適當的電介質材料，可以最大化在向/從諸如計算設備48 之類的無線通信設備發射/接收射頻信號時天線20的效率。利用一種適當的配置，電介質 56中的電介質材料可以類似于元件觀中的電介質材料，從而射頻信號以很小的衰減或者無衰減地在電介質56和元件28之間傳播(例如，在元件28和電介質56之間的界面處反射很小或沒有反射)。
天線20可形成在諸如元件觀之類的電介質元件的下面，從而天線位于設備10的內部。在天線20和元件28之間的過大的間隙可能會有點干擾天線20的工作(例如通過降低發射效率而造成干擾)。例如，在天線20和元件觀之間有顯著間隙的情況下，在元件觀和天線20 (例如電介質56)之間傳播的射頻信號可被衰減。因此，可能希望將天線20安裝在元件觀的下面，以便最小化在所述天線和所述元件之間的間隙。
可以可選地使用諸如反射器58之類的反射器來增進天線20的性能。可選的反射器58可以是位于天線20下面的銅片或其他導體片(作為例子)。反射器58通過提高由天線20產生的通過元件觀傳播到設備10的外面(例如，而不是傳播進入設備10的內部) 的射頻信號的比例，可增進天線20的效率。
接地板52和輻射板M可由印刷電路板、平面金屬結構、導電的電部件、其它適當的導電結構、或這些結構的組合而形成。
天線20可用于覆蓋兩個通信頻帶。第一頻帶可以是(例如)2. 4GHz IEEE 802. 11 “b”頻帶，而第二頻帶可以是(例如)5GHz IEEE802. 11 “a”頻帶(有時指的是其中心頻率大約為5. 4GHz的頻帶)。利用另一種適當的配置，設備10具有多于一個天線20， 其中每個天線覆蓋一個或多個通信頻帶。例如，設備10可具有諸如覆蓋802. 11 “b”頻帶的天線20之類的第一天線，并且可具有諸如覆蓋802. 11 “a”頻帶的天線20之類的第二天線。
可使用任何適當的饋電配置給天線20饋電。如圖3的例子中所示意性示出的那樣，諸如傳輸線22之類的傳輸線可用于在天線20和射頻收發器電路(圖2的無線通信設備44)之間傳送射頻信號。收發器電路可包括用于處理一個或多個離散通信頻帶中的通信的一個或多個收發器。用于天線20的饋電配置可包括匹配網絡。所述匹配網絡可包括不平衡變壓器(balim)(用以將不平衡傳輸線與平衡天線相匹配)和/或阻抗變換器(用以幫助將傳輸線的阻抗與天線的阻抗相匹配)。
圖4中示出可由天線20產生的示意性電場。如圖4所示，天線20可產生諸如由電場線60所示的電場之類的電場。圖4中示出的電場可對應于天線20所產生的以及天線 20所接收的電磁輻射(例如射頻信號)的電場分量。
天線20可相對于設備10被定向以使得電場線60以所希望的方向通過元件28。例如，天線20可安裝在設備10中以使得天線20所產生的射頻信號的電場被定向為穿過元件觀的窄維度。通過使電場線60被定向為平行于元件觀的窄維度(例如圖4中的縱向)， 相對于在電場線60被定向為垂直于元件觀的窄維度的情況下天線20的效率而言，天線20 的效率可被提高。
元件觀可在天線20和設備10的外部之間傳送射頻信號。當設備10是以蛤殼式運動打開和閉合的膝上型計算機時，當膝上型計算機打開時(圖1)和當膝上型計算機閉合時(例如圖4所示)，元件觀都在天線20和設備10的外部之間傳送射頻信號。
如圖5所示，設備10可以是具有兩個外殼部分——諸如外殼30和32——的膝上型計算機。外殼30和32可被鉸接在一起并且可通過蛤殼式運動打開或閉合。在外殼30 和32中都可以有諸如元件觀和64之類的元件。諸如元件觀和64之類的元件可被稱為裝飾條。
外殼部分32可包含諸如顯示器16之類的至少部分地由元件66保持在適當位置的顯示器。元件66可由類似于外殼部分30的材料形成，或者利用其它適當的導電材料形成。可考慮將元件66作為外殼部分30的一部分。元件66可被稱為顯示器框(frame)(例如，在其中元件66至少部分地圍繞諸如顯示器16之類的顯示器的布置中)。
元件66和外殼部分30的各部分可一起將元件64保持在適當位置。元件64可類似于元件觀。例如，元件64可充當用于幫助防止外殼30和32在膝上型計算機(例如設備 10)閉合時彼此接觸的間隔物。元件64可由任何適當的材料形成，所述材料諸如是用于形成元件觀的電介質材料或其它適當的材料。
外殼部分32的頂面(例如平面外殼元件68)可由元件62支撐。平面外殼元件68 也可被稱為外殼的子頂部(sub-top)。元件62可由類似于外殼部分30的材料形成，或者可利用其它適當的導電材料形成。元件62和外殼部分32的其他部分可用于將元件觀保持在適當位置。例如，元件62和外殼部分32的其它部分可基本上圍繞元件觀以使得該元件不能輕易移動，如圖5所示。
諸如元件62和66之類的元件可分別沿外殼32和30的周邊排放。可替換地，元件62和66可以只位于沿外殼32和30的周邊的某些點處。例如，元件62和66可以以離散的間隔沿外殼30和32的周邊放置，或者可位于外殼30和32的角上。
圖5中所示的元件，諸如元件28和64，僅僅是示意性的例子。如果希望，元件28 和64可以具有類似的形狀和外觀，或者可在外殼30和32合上時(例如圖5所示的)彼此相配。
如圖6所示，天線20可位于外殼部分30中，而不是外殼部分32中。例如，天線20 可位于上外殼部分30的元件64的后面，而不是如圖5所示的在元件28的下面(或后面)。 在這種類型的布置中，元件64可以以與元件觀(例如，如圖4所示)基本相同的方式在天線20和設備10的外部之間傳送射頻信號。例如，元件64可將天線20產生的射頻信號通過外殼30和32之間的間隙70而傳送到設備10的外部(例如，當設備10是處于閉合位置的膝上型計算機時)。
如圖6所示，元件64為來自天線20的射頻信號限定類似于波導的路徑。由該路徑所限定的通道具有諸如維度61之類的窄的橫向維度，和諸如維度63之類的長的縱向維度。上外殼的內表面(即，上外殼部分30的內表面65和框元件66的相對表面67)大致平坦并形成波導路徑。通過適當定向天線20以使得平行板位于位置71和73，來自天線20的射頻信號的電場極化將處于低損耗配置中(如圖6所示)，其中電場60被定向為平行于橫向維度61。
諸如元件62和66之類的元件以及諸如外殼部分30和32之類的外殼部分可利用任何適當的材料形成。利用一種適當的配置，諸如元件62和66之類的元件以及諸如外殼部分30和32之類的外殼部分可由導電材料形成，從而形成所述類似于波導的路徑的內表面(即表面65和67)是導電的，而且射頻信號以最小衰減通過所述類似于波導的路徑。利用另一種適當的配置，諸如元件62和66之類的元件以及諸如外殼部分30和32之類的外殼部分可由諸如塑料之類的非導電材料形成，其中所述非導電材料至少沿形成所述類似于波導的路徑的內表面(即表面65和67)被鍍上導電材料(例如金屬)。
圖7示出天線20的透視圖。天線20可由接地板52和輻射板M形成。可用電介質56填充板52和M之間的空間。
圖7示出接地板52可被分成主接地板部分(線52所示)和諸如接地條53之類的接地條。可設置接地條53以提高天線20的效率。例如，接地條53可通過提高天線20 所產生的射頻信號中在箭頭72所示的方向上行進(而不是以相反方向行進)的射頻信號的比例，來增進天線20的效率。接地條53可用作為近場反射器，其反射沿與箭頭72相反的方向行進的信號從而使它們沿箭頭72的方向行進。具有諸如條53之類的接地條的接地板僅僅是示意性的。如果希望的話，可使用其它反射器結構(例如平面反射器)，并且可使用多于兩個的接地板52分支(例如可使用多個接地條)。
可調節諸如接地條53之類的接地條的長度以增進天線20的性能。例如，可調節接地條53的長度，以使得被反射離開接地條的射頻信號具有適合于將這些信號引導到箭頭72的方向上并使之進入諸如元件觀和64之類的元件中的相位。
利用一種適當的配置，天線20可安裝到諸如元件28或元件64之類的電介質元件，以使得電介質元件位于天線20的跟圖7中的箭頭72相同的一側上。當元件28(或元件64)位于天線20的跟箭頭72相同的一側上時，因為接地條53將射頻信號引導到箭頭72 的方向上，所以天線20的效率將被提高。
圖8示出圖7中的天線20的側視圖。如圖8所示，天線20的形狀可基本上為矩形。輻射板M被示出為其長度比接地板52的要短。這僅僅是一個例子。天線20可被配置為使得天線所產生的射頻信號的電場被定向為平行于線60。
作為例子，天線20的厚度(例如在板52和M之間的距離)可大約為3毫米。
傳輸線22可在諸如饋電端子74和76之類的饋電端子處被耦接到天線20。饋電端子74可被稱為地或負饋電端子，并且可短接到傳輸線22的外(地)導體。饋電端子76 可被稱為正天線端子。傳輸線22的中心導體可連接到正饋電端子76。如果希望的話，可使用其它類型的天線耦合布置(例如基于近場耦合，使用阻抗匹配網絡等)。圖8的示意性饋電布置僅僅是示意性的。
饋電通孔80可在正饋電端子76 (其自身被耦接到線22的中心導體)和輻射板M 之間傳送信號。導電短路通孔78和饋電通孔80可分別電耦接到饋電端子74和76。通孔 78和80可以是填充以焊料的通孔(例如，在電介質56中填充以焊料的孔)。
當天線20在被用于發射或接收射頻通信信號時，電流可流經通孔78和80。圖8 中用線82示出在給定時間點在通孔78和80中的示意性電流。利用一種適當的配置，線82 所示出的電流可以是天線20產生射頻信號所借助的主要機制。
圖9中示出天線20的頂視圖(例如向下看接地板52)。從圖9的視角，電場被定向為縱向，如線60所示。圖9從直接俯視視角(straight-on perspective)示出(圖7中的)接地條53。如圖9所示，多個通孔78可分布在接地板52的寬度上，以減小該路徑的阻抗。作為例子，天線20的寬度(近似于板52的寬度)可以是4毫米。
圖10示出天線20的底視圖。如圖10所示，輻射板M的形狀可基本上為矩形，其具有延伸了天線20的大部分長度的窄的細長部分和圍繞通孔78并連接到通孔78的寬的縮短的部分。
輻射板M的窄的細長部分(例如板M中從通孔80到板M中與通孔78相對的部分的部分)的長度可與天線20的諧振頻率有關。例如，板M的細長部分的長度可大約為在天線20的諧振頻率處的波長的四分之一，其中考慮了電介質56的影響。
輻射板M的窄的細長部分的寬度可與天線20的帶寬有關。利用一種適當的配置， 通過增加輻射板M的寬度，特別是通過增加輻射板M的窄的細長部分的寬度，可提高天線 20的帶寬。
任何適當的電介質材料都可用于形成設備10的諸如電介質56和元件觀、64之類的電介質部分。例如，設備10的電介質部分可利用以下材料形成固態電介質、多孔電介質、泡沫電介質、凝膠狀電介質(例如凝固的或粘性的液體)、帶有凹槽(groove)、孔隙 (pore)、具有方陣(matrix)結構的電介質、具有蜂窩結構或晶格結構或具有其它結構空隙 (void)的電介質、這些電介質的組合，等等。諸如電介質56之類的電介質還可利用氣體電介質而形成。在一個實施例中，設備10的電介質部分是利用非氣體電介質(例如不是空氣或其它氣體的電介質)形成的。如果希望的話，用在設備10的電介質部分中的電介質(例如電介質56和元件觀、64)可形成蜂窩結構、具有凹槽空隙、球形空隙和其它中空形狀的結構。如果希望的話，設備10的電介質部分可由環氧樹脂、具有中空微球體或其它由空隙形成的結構的環氧樹脂等形成。用在設備10中的多孔電介質材料可用閉孔(closed cell)結構(例如具有孤立的空隙)或開孔(open cell)結構(例如具有互連的空隙的纖維結構) 而形成。在設備10中也可使用泡沫材料，諸如發泡膠(例如聚氨酯粘合劑)、膨脹聚苯乙烯泡沫塊、模壓聚苯乙烯泡沫、泡沫橡膠、或其它人造泡沫材料。如果希望的話，設備10中的電介質材料可包括多層不同物質或不同物質的混合物，諸如包括小塊低密度材料的混合物。
根據一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其包括具有第一外殼部分和第二外殼部分的設備外殼，所述第一外殼部分具有第一表面，而所述第二外殼部分具有第二表面， 其中所述第一外殼部分和所述第二外殼部分被鉸接在一起；在所述第一表面上的電介質元件，所述電介質元件具有用于限定從所述第一外殼部分的內部部分到所述設備外殼的外部邊緣的射頻信號的路徑的部分；以及天線，所述天線被安裝在所述第一外殼部分中靠近所述電介質元件處，以使得所述天線的射頻信號經過所述路徑。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其中所述便攜式電子設備包括膝上型計算機，其中當所述第一表面和所述第二表面彼此平行并且彼此面對時，所述膝上型計算機處于閉合位置，并且當所述膝上型計算機處于所述閉合位置以及當所述膝上型計算機處于打開位置時，所述天線的所述射頻信號經過在所述設備外殼的所述外部邊緣和所述天線之間的所述路徑。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其中所述電介質元件在所述第一表面和所述第二表面之間形成所述射頻信號通過的通道。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其中所述電介質元件包括附加在所述第一外殼部分上的間隔物，所述間隔物延伸高于所述第一表面，并且防止所述第一表面和所述第二表面在所述膝上型計算機處于所述閉合位置時彼此直接接觸。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其中所述間隔物包括沿所述第一表面的周邊排放的彈性材料條。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其中所述電介質元件包括由至少一個彈性材料條形成的第一間隔物，并且所述至少一個彈性材料條沿所述第一表面的周邊的至少一部分排放。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，所述便攜式電子設備還包括另一間隔物，所述另一間隔物由沿所述第二表面的周邊的至少一部分排放的至少一個彈性材料條形成，并且在所述膝上型計算機處于閉合位置時與所述第一間隔物配對。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其中所述天線包括具有輻射板和接地板的平行板波導天線。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其中所述接地板包括接地條，所述接地條反射由所述天線產生的、遠離所述電介質元件行進的射頻信號。
根據另一個實施例，提供一種便攜式電子設備，其中所述電介質元件形成通道，所述通道具有所述射頻信號以工作頻率沿其傳播的給定維度，并且具有與所述給定維度垂直的、大于所述電介質元件中具有所述工作頻率的波長的一半的橫向維度。
根據一個實施例，提供一種平行板波導天線，包括輻射板；接地板，其中所述接地板包括接地條，所述接地條反射由所述天線產生的射頻信號；以及在所述輻射板和所述接地板之間的固態電介質。
根據另一個實施例，提供一種平行板波導天線，其中所述平行板波導天線安裝在膝上型計算機的導電機箱之內，并且所述固態電介質包括環氧玻璃纖維。
根據另一個實施例，提供一種平行板波導天線，其中所述膝上型計算機包括安裝在所述導電機箱中的電介質元件，其中所述平行板波導天線被安裝在所述導電機箱中靠近所述電介質元件處，并且所述電介質元件包括用于限定所述導電機箱的外部邊緣和所述導電機箱的內部之間的天線信號的路徑的部分。
根據另一個實施例，提供一種平行板波導天線，其中所述輻射板包括印刷電路板的第一側，并且所述接地板包括所述印刷電路板的第二側。
根據另一個實施例，提供一種平行板波導天線，所述平行板波導天線還包括通過所述印刷電路板傳送射頻信號至所述輻射板的第一通孔；以及每個都具有比所述第一通孔小的直徑的多個通孔，所述多個通孔將所述輻射板電耦合至所述接地板。
根據另一個實施例，提供一種平行板波導天線，所述平行板波導天線還包括平面反射器，所述平面反射器垂直于所述輻射板和所述接地板，并且沿所述路徑反射射頻信號。
根據一個實施例，提供一種膝上型計算機，其包括導電外殼，所述導電外殼具有被鉸接在一起的頂部導電外殼部分和底部導電外殼部分；電介質元件，其中所述電介質元件的各部分在所述頂部導電外殼部分上限定天線信號在所述頂部導電外殼部分的內部區域和外部區域之間所經過的天線窗；處理射頻天線信號的天線，其中所述天線被包含在所述頂部導電外殼部分中靠近所述電介質元件處，當所述頂部導電外殼部分和所述底部導電外殼部分彼此平行并且彼此面對時，所述膝上型計算機處于閉合位置，并且當所述膝上型計算機處于閉合位置以及當所述膝上型計算機處于打開位置時，所述天線相對于所述電介質元件被定向以使得所述天線信號經過所述電介質元件至所述頂部導電外殼部分的外部區域。
根據另一個實施例，提供一種膝上型計算機，其中所述電介質元件包括在所述頂部導電外殼部分上的彈性元件，所述彈性元件防止所述頂部導電外殼部分和所述底部導電外殼部分彼此直接接觸。
根據另一個實施例，提供一種膝上型計算機，其中所述天線窗包括所述天線信號從所述頂部導電外殼部分的內部區域到所述頂部導電外殼部分的外部區域的路徑，并且所述彈性元件包括沿所述頂部導電外殼部分的周邊的至少一部分排放的彈性材料條。
根據另一個實施例，提供一種膝上型計算機，其中所述頂部導電外殼部分具有限定所述路徑的橫向維度的相對表面，并且所述天線相對于所述頂部導電外殼部分被定向以使得所述射頻天線信號中的電場分量平行于所述橫向維度。
根據另一個實施例，提供一種膝上型計算機，其中所述頂部導電外殼部分包括外部外殼結構，所述外部外殼結構至少部分地包圍所述頂部導電外殼部分的所述內部區域， 并且具有面向所述內部區域的第一表面，其中所述頂部導電外殼部分包括在所述頂部導電外殼部分的所述內部區域中的外殼元件，所述外殼元件具有靠近所述電介質元件的第二表面，所述電介質元件位于所述外殼元件和所述外部外殼結構之間，并且所述頂部導電外殼部分的所述相對表面包括所述第一表面和所述第二表面。
前面所述僅僅示意出本發明的原理，并且本領域技術人員可作出各種修改而不背離本發明的范圍和精神。
權利要求
1.一種平行板波導天線，包括 輻射板；接地板，其中所述接地板包括接地條，所述接地條反射由所述天線生成的射頻信號；以及在所述輻射板和所述接地板之間的固態電介質。
2.如權利要求1所述的平行板波導天線，其中所述平行板波導天線安裝在膝上型計算機的導電殼之內，并且所述固態電介質包括環氧玻璃纖維。
3.如權利要求2所述的平行板波導天線，其中所述膝上型計算機包括安裝在所述導電殼中的電介質元件，其中所述平行板波導天線被安裝在所述導電殼中靠近所述電介質元件處，并且所述電介質元件包括用于限定所述導電殼的外部邊緣和所述導電殼的內部之間的天線信號的路徑的部分。
4.如權利要求3所述的平行板波導天線，其中所述輻射板包括印刷電路板的第一面， 并且所述接地板包括所述印刷電路板的第二面。
5.如權利要求4所述的平行板波導天線，還包括承載射頻信號通過所述印刷電路板至所述輻射板的第一通孔；以及每個都具有比所述第一通孔小的直徑的多個通孔，所述多個通孔將所述輻射板電耦合至所述接地板。
6.如權利要求5所述的平行板波導天線，還包括平面反射器，所述平面反射器垂直于所述輻射板和所述接地板，并且沿所述路徑反射射頻信號。
全文摘要
本發明涉及用于無線電子設備的天線，提供了用于電子設備的天線窗結構和天線。所述電子設備可以是膝上型計算機或其它具有導電外殼的設備。天線窗可由電介質元件形成。電介質元件可具有彈性性質。天線可安裝在導電外殼中并位于電介質元件下面。所述天線可由平行板波導結構形成。所述平行板波導結構可具有接地板和輻射板，并且在所述接地板和輻射板之間可具有電介質材料。所述接地板可具有主接地板部分和接地條。所述接地條可反射射頻信號以使其行進通過所述電介質元件。所述天線可處理一個或多個通信頻帶中的射頻天線信號。所述射頻天線信號通過所述電介質元件。
文檔編號H01Q1/48GK102522623SQ201210001398
公開日2012年6月27日 申請日期2009年4月16日 優先權日2008年4月16日
發明者B·基昂, D·B·基奧, E·A·瓦茲奎茲, E·L·卡馬喬, G·A·斯普林格 申請人:蘋果公司