電子設備殼體上使用設計元件的可重構天線的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本申請一般地涉及無線通信設備。特別地，本申請涉及用于在無線通信設備中提 供可重構天線的平臺和技術。
【背景技術】
[0002] 包括移動電話及其它便攜式無線電通信設備的現代無線通信設備提供擴展的特 征集，其越來越依賴于帶寬并要求復雜的電路以便執行使得能夠實現那些特征的大量功 能。一個此類特征是在多個通信標準下和/或跨多個操作波段進行操作以使得能夠實現現 有和新興無線電接入技術(RAT)之間的互操作性和/或適應國際商務和休閑旅行者的靈活 性。另一特征是提供高速度高數據速率無線通信以便滿足越來越移動性的世界中對連接的 增長的需求的能力。
[0003] 為了提供至少這些特征，移動通信設備現在具有越來越多數目的天線，覆蓋多個 頻帶及蜂窩式RAT和非蜂窩式RAT兩者。蜂窩式RAT可包括例如GSM(全球移動通信系統）、 EDGE(GSM增強數據速率演進）、UMTS(通用移動電信系統）以及LTE(長期演進）。請注意，可將 這些RAT中的每一個視為同一平臺的演進，并且分別通俗地稱為2G、2.5G、3G以及4G技術。 CDMA(碼分多址）是另一蜂窩式RAT，并且可以視為混合到LTE的4G技術中的競爭性3G技術。 非蜂窩式RAT可包括例如Bluetooth?、近場通信(NFC)、無線局域網(WLAN，也稱WiFi )、無線 城域網(WMAN，也稱WiMax )、射頻識別(RF ID )、全球定位系統(GPS)等。越來越多數目的天線 已產生與隔離、效率、帶寬、阻抗匹配、插入損耗及其它相關因素有關的越來越多數目的天 線設計挑戰。
[0004] 此外，由于每個RAT可支持一個或多個頻帶，并且可將特定頻帶分配給世界上不同 地區中的不同RAT和/或不同無線通信載波，所以全球的移動設備制造商常常創建其移動設 備的多個載波、地區和/或RAT特定版本或變體，以便出現在全球的各種市場中。這些變體中 的每一個可包括天線和伴隨的無線通信電路(例如，交換機、功率放大器、濾波器、雙工機、 信號路徑、收發機等），其被針對變體所支持的特定RAT和/或頻帶而具體地調諧或優化，因 此增加成本和制造復雜性。例如，某些移動設備制造商可基于與載波相關聯的特定RAI^P/ 或頻帶而針對每個無線通信載波設計不同的天線。
[0005] 與對移動設備的無線電部分的增加的需求競爭一直是使移動設備的尺寸、重量、 耗電以及成本最小化的推動力。用于使這些特性最小化的技術包括減少設備內的部件和/ 或連接的數目并使用相同的部件執行多個功能。為此，某些市售移動設備包括能夠每次選 擇性地在多個頻帶中的一個中操作的一個或多個多波段天線。此布置在針對每個具有固定 且較窄的帶寬的更多數量的天線的替換方案相比較時減小了要求的總天線體積。
[0006] 然而，多波段天線也增加無線電部分的設計復雜性。例如，每個多波段天線通常要 求天線匹配電路或天線開關模塊作為天線與無線通信電路之間的接口以便在每個操作頻 率上提供適當的阻抗匹配。被移動設備覆蓋的頻帶越多，天線匹配電路越復雜。鑒于這些天 線設計挑戰，大多數市售移動設備包括只能在預置的一組頻帶中操作和/或具體地針對預 置的一組頻帶優化的無線電部分。
【附圖說明】
[0007] 其中相同附圖標記遍及單獨的視圖指代相同或功能上類似元素的附圖連同以下
【具體實施方式】一起被結合在本說明書中并構成其一部分，并且用于進一步舉例說明包括要 求保護的實施例的概念的實施例，并解釋那些實施例的各種原理和優點。
[0008] 圖IA圖示出根據某些實施例的包括背殼體的示例電子設備的后透視圖。
[0009] 圖IB圖示出圖IA中所示的背殼體的下部的詳細視圖。
[0010] 圖2A圖示出根據某些實施例的包括背殼體的示例電子設備的后透視圖。
[0011] 圖2B圖示出圖2A中所示的背殼體的下部的詳細視圖。
[0012] 圖3A圖示出根據某些實施例的包括背殼體的示例電子設備的后透視圖。
[0013] 圖3B圖示出圖3A中所示的背殼體的下部的詳細視圖。
[0014]圖4A、4B和4C圖示出根據某些實施例的電子設備的示例背殼體的下部中的示例天 線配置。
[0015] 圖5圖示出根據某些實施例的電子設備的示例背殼體的框圖。
[0016] 圖6圖示出根據某些實施例的電子設備的示例背殼體的框圖。
[0017] 圖7圖示出根據某些實施例的電子設備的示例電路的橫截面視圖的示意圖。
[0018] 圖8圖示出根據某些實施例的電子設備中的示例電路的示意圖。
[0019] 圖9是根據某些實施例的包括天線模塊和無線通信電路的示例電子設備的框圖。
[0020] 圖10是根據某些實施例的描繪可重構天線的控制的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 提出的一個用于提供多波段多模式天線的技術是可重構天線，其包括天線元件陣 列和用于將天線元件選擇性地耦合在一起以形成天線的開關。該天線是"可重構的"，因為 可以通過改變被耦合在一起的天線元件的數目和放置來調整天線的天線輻射圖、天線類型 和/或諧振頻率。然而，這種技術的現有實施方式受到多個因素的困擾，包括天線低效、不期 望的天線耦合以及超高的制造成本和復雜性水平(例如，要求單片集成）。
[0022] 本文公開的系統和方法提供了通過將在電子設備的外表面上美觀地布置的分立 導電元件耦合而形成的可重構天線。在實施例中，導電元件可以是在電子設備的背殼體上 以馬賽克圖案布置的小的三維島。可使用位于在背殼體內和/或其附近的多個開關將該導 電元件選擇性地連接到相鄰導電元件或與其斷開連接。在實施例中，取決于期望的操作頻 率和/或期望的天線類型將導電元件的某些組合耦合以形成天線。在本文中公開的系統以 及方法通過提供用于將開關激活的技術來克服上述天線設計約束，包括通過耦合在背殼體 與位于電子設備內的印刷電路板之間的電柱向開關施加偏壓。在實施例中，每個電柱在印 刷電路板與背部殼體之間垂直對準，并且在每個電柱與開關之間耦合射頻扼流圈，從而減 少不期望的天線耦合并改善電線效率。
[0023] 圖IA和IB描繪了與某些實施例一致的示例電子設備100。應認識到的是如所描繪 的電子設備100僅僅是示例且可以包括硬件和/或軟件部件的各種組合。根據某些實施例， 電子設備100可以是移動計算設備，諸如例如，智能電話或任何其它類型的移動通信設備、 平板電腦、電子閱讀器、便攜式游戲設備、便攜式媒體播放器、個人數字助理、膝上型計算 機、臺式計算機或包括一個或多個無線通信設備的任何其它移動或電子設備。在圖IA和IB 中，將電子設備100描繪成移動設備。
[0024] 具體地，圖IA描繪了電子設備100的后透視圖。如所示，電子設備100包括后殼體 102(在本文中也稱為背殼體102)。后殼體102可親合到電子設備100的主殼體(未不出）的背 面。該主殼體可容納包括在設備100中的大多數電子部件。在某些實施例中，后殼體102可使 用許多已知附接機制中的任何一個可拆卸地耦合到主殼體，包括但不限于機械部件(例如， 卡扣式、旋入式）、磁體、基于摩擦的部件(例如，推進式）、粘合劑等。
[0025] 如圖IA中且更清楚地圖IB的詳細視圖中所示，后殼體102包括具有以一定圖案布 置的多個美觀元件106的設計部件104。美觀元件106可以以任何類型的圖案布置，并且可在 物理特性(例如，形狀、設計、色彩、尺寸、維度(例如，二維或三維)等)方面變化。以下段落提 供了在本文中設想的變化的某些示例，但絕不會使本公開局限于此類示例。
[0026] 在所示實施例中，將美觀元件106成形為菱形，并以將元件106并排定位的馬賽克 式圖案布置。在此圖案中，每個元件106具有至少兩個與相鄰元件106的側邊平行的側邊。用 本文公開的技術還可設想具有其它馬賽克式圖案或非馬賽克圖案的設計部件。例如，圖4A 描繪了示例設計部件404,其具有以將元件406角對角定位的馬賽克式圖案布置的多個菱形 美觀元件406。在圖4A的此圖案中，每個元件406不具有與相鄰元件406平行的側邊。
[0027] 在某些實施例中，作為菱形美觀元件106的替代或除此之外，設計部件104可具有 其它形狀或設計的元件106,包括例如三角形、矩形、圓形、正方形、六邊形、星形、心形、馬蹄 形等。例如，圖2A和2B描繪了具有六邊形美觀元件206的示例設計部件204。作為另一示例， 圖3A和3B描繪了具有多邊形美觀元件306的示例設計部件304。作為另一示例，圖5描繪了具 有正方形美觀元件506的示例背殼體502。在某些實施例中，設計部件104可以包括具有超過 一種類型的形狀(例如，星形和三角形、六邊形和五邊形）的美觀元件106。
[0028]在某些實施例中，美觀元件在尺寸和形狀方面是基本上統一的（例如，如圖4A和5 中所示）。在其它實施例中，美觀元件在形狀方面是基本上統一的但在尺寸方面是不統一的 (例如，如圖1A、2A和3A中所示）。在實施例中，可以按美觀元件在形狀和/或尺寸方面的統一 性或其缺失以及用來布置元件的圖案類型來確定設計圖案內的鄰近元件之間的距離或間 距。此外，元件之間的空間尺寸可取決于元件的形狀和/或美觀元件106被相對于彼此如何 布置而變化。例如，在圖4A中，由于美觀元件406是形狀和尺寸統一的并以點對點馬賽克圖 案布置，所以元件406之間的間距414也是統一的。
[0029] 作為另一示例，在圖IA中，美觀元件106具有基本上相同的形狀，但是在背殼體102 的上邊緣130和下邊緣132附近在尺寸方面逐漸改變。例如，在圖IA中，美觀元件106在背殼 體102的大部分中（例如，中間段)是尺寸基本上相同的。隨著元件106接近上邊緣130或下邊 緣132,其在尺寸方面逐漸減小，例如從最大尺寸元件108(例如，在中間段中）到中等尺寸元 件11〇(例如，在中間段與邊緣之間）并最后到最小尺寸元件112(例如，在上邊緣130和/或下 邊緣132處）。雖然在圖IA和IB中未示出，但除所示的垂直改變之外，尺寸改變還可在橫向方 向（即，并排)上發生。當然，可使用美觀元件106及其尺寸、間距以及放置方面的變化來開發 其它總體圖案。
[0030] 在圖IA中，由于美觀元件106是以并排圖案布置的，所以具有不統一尺寸的元件 106之間的間距114也是不統一的。在實施例中，尺寸方面的此逐漸減小相應地引起鄰近的 不同尺寸元件106之間的間距的逐漸增加。如圖IB中所示，例如，鄰近最大尺寸元件108之間 的間距114小于鄰近中等尺寸元件110之間的間距114，后者小于鄰近最小尺寸元件112之間 的間距1