電子設備和天線的制作方法

電子設備和天線的制作方法
【專利摘要】本公開的一個方面涉及電子設備和天線，具體公開了一種電子設備，包括外殼，具有形成地平面的金屬外殼壁；金屬外殼壁中的隙縫，所述隙縫形成用于混合天線的隙縫天線諧振元件；用于所述混合天線的平面倒F天線諧振元件；和至少一個可調諧部件，調諧所述混合天線。
【專利說明】
電子設備和天線
技術領域
[0001] 本實用新型涉及電子設備，更特別地，涉及用于具有無線通信電路的電子設備的 天線。
【背景技術】
[0002] 諸如便攜式計算機和蜂窩電話的電子設備常常具有無線通信能力。為了滿足對小 形狀因子無線設備的消費者需求，制造商一直致力于實現諸如利用緊湊結構的天線部件的 無線通信電路。同時，希望無線設備覆蓋越來越多的通信頻帶。
[0003] 由于天線可能相互干涉以及與無線設備中的部件干涉，因此，當將天線加入到電 子設備中時，必須加以小心。并且，必須加以小心以確保天線和設備中的無線電路能夠在一 個范圍的操作頻率上表現令人滿意的性能。
[0004] 因此，希望能夠提供改進的用于無線電子設備的無線通信電路。 【實用新型內容】
[0005] 電子設備可具有形成地平面的金屬外殼。地平面可例如由后外殼壁和側壁形成。 電子設備中的地平面和其它結構可用于形成天線。
[0006] 電子設備可包含一個或多個混合天線。混合天線可分別包含由地平面中的隙縫形 成的隙縫天線諧振元件和平面倒F天線諧振元件。平面倒F天線諧振元件可用作用于隙縫天 線諧振元件的間接饋送結構。
[0007] 平面倒F天線諧振元件可具有與隙縫天線諧振元件中的一個重疊的平面金屬部 件。隙縫天線諧振元件的隙縫可將地平面分成第一部分和第二部分。返回路徑和饋送可被 平行耦合于平面金屬部件與地平面的第一部分之間。
[0008] 諸如可調諧電感器的可調諧部件可被用于調諧混合天線。可調諧電感器可橋接混 合天線中的隙縫，可耦合于平面倒F天線諧振元件的平面金屬部件與地平面之間，或者，多 個可調諧電感器可在平面倒F天線諧振元件的相對側橋接隙縫。
[0009] 根據實施例，提供一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括:外殼，具有形成 地平面的金屬外殼壁;金屬外殼壁中的隙縫，所述隙縫形成用于混合天線的隙縫天線諧振 元件；用于所述混合天線的平面倒F天線諧振元件;和至少一個可調諧部件，調諧所述混合 天線。
[0010] 根據優選的實施例，所述平面倒F天線諧振元件具有平面金屬元件、耦合于平面金 屬元件與地平面之間的返回路徑、和與返回路徑平行的天線饋送，所述天線饋送具有耦合 于平面金屬元件與地平面之間的正天線饋送端子和地天線饋送端子。
[0011] 根據優選的實施例，隙縫將地平面分成在隙縫的相對側的第一地平面部分和第二 地平面部分，并且其中，返回路徑和地天線饋送端子均與第一地平面部分耦合。
[0012] 根據優選的實施例，所述至少一個可調諧部件包含可調諧電感器。
[0013] 根據優選的實施例，可調諧電感器具有與平面金屬元件耦合的第一端子和與第一 地平面部分耦合的第二端子。
[0014] 根據優選的實施例，可調諧電感器具有分別與第一端子和第二端子之間的不同電 感相關的三種狀態。
[0015] 根據優選的實施例，可調諧電感器橋接隙縫并且耦合于第一地平面部分與第二地 平面部分之間。
[0016] 根據優選的實施例，所述至少一個可調諧部件包含橋接隙縫且耦合于第一地平面 部分與第二地平面部分之間的附加的可調諧電感器。
[0017] 根據優選的實施例，隙縫具有開放端和閉合端，并且其中，可調諧電感器在平面倒 F天線諧振元件與閉合端之間的位置上橋接隙縫。
[0018] 根據優選的實施例，所述附加的可調諧電感器在平面倒F天線諧振元件與開放端 之間的位置上橋接隙縫。
[0019] 根據優選的實施例，可調諧電感器和所述附加的可調諧電感器能夠在打開狀態與 閉合狀態之間切換，以將天線調諧到至少三種不同的低頻帶諧振。
[0020] 根據優選的實施例，可調諧電感器具有三種不同的相關電感，以將天線調諧到三 種不同的低頻帶諧振。
[0021 ]根據優選的實施例，金屬外殼壁包含外殼的后壁。
[0022]根據優選的實施例，所述電子設備還包括在外殼的前面的顯示器。
[0023] 根據另一實施例，提供一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括:具有四個 邊緣的金屬外殼;沿四個邊緣中的一個定位的第一天線和第二天線，其中，第一天線和第二 天線中的每一個是混合天線，所述混合天線包含：由金屬外殼的一部分形成的地平面;地平 面中的隙縫，所述隙縫形成用于所述混合天線的隙縫天線諧振元件；用于所述混合天線的 平面倒F天線諧振元件，間接饋送隙縫天線諧振元件;和可調諧電感器，調諧所述混合天線。
[0024] 根據優選的實施例，可調諧電感器耦合于平面倒F天線諧振元件的一部分與地平 面之間。
[0025] 根據優選的實施例，可調諧電感器橋接所述隙縫。
[0026] 根據優選的實施例，金屬外殼具有金屬后外殼壁和金屬外殼側壁，其中，地平面由 金屬后外殼壁和金屬外殼側壁形成。
[0027] 根據另一實施例，提供一種天線，其特征在于，所述天線包括:金屬電子設備外殼 壁;金屬電子設備外殼壁中的隙縫，其中，金屬電子設備外殼壁的第一部分和第二部分位于 隙縫的相對的第一側和第二側;和平面倒F天線諧振元件，具有平面金屬元件、耦合于平面 金屬元件與隙縫的第一側的金屬電子設備外殼壁的第一部分之間的返回路徑、和具有分別 與平面金屬元件和隙縫的第一側的金屬電子設備外殼壁的第一部分耦合的正天線饋送端 子和地天線饋送端子的天線饋送。
[0028] 根據優選的實施例，所述天線還包括可調諧電感器，所述可調諧電感器具有與金 屬電子設備外殼壁的第一部分親合的端子。
【附圖說明】
[0029] 圖1是根據實施例的解釋性的電子設備的前透視圖。
[0030] 圖2是根據實施例的圖1的解釋性的電子設備的一部分的后透視圖。
[0031] 圖3是根據實施例的解釋性的電子設備的一部分的斷面側視圖。
[0032] 圖4是根據實施例的電子設備中的解釋性的電路的示意圖。
[0033]圖5是根據實施例的電子設備中的解釋性無線電路的示圖。
[0034] 圖6是根據實施例的用于混合平面倒F隙縫天線的解釋性的電子設備的內部透視 圖，該電子設備具有分成左隙縫和右隙縫的外殼隙縫。
[0035] 圖7是根據實施例的解釋性混合天線的頂視圖，該示圖表示天線可如何通過使用 橋接隙縫諧振元件的可調諧電感器被調諧。
[0036] 圖8是根據實施例的混合天線中的平面倒F天線諧振元件和相關隙縫的一部分的 透視圖，該示圖表示天線可如何通過使用耦合于平面倒F天線諧振元件與地之間的可調諧 電感器被調諧。
[0037] 圖9是根據實施例的混合天線中的解釋性平面倒F天線諧振元件和相關隙縫的一 部分的透視圖，該示圖表示天線可如何通過使用橋接平面倒F天線諧振元件的相對側的隙 縫的一對可調諧電感器被調諧。
[0038]圖10是根據實施例的基于開關和三個電感器的解釋性的可調諧電感器的示意圖。
[0039] 圖11是根據實施例的基于電感器和將電感器切換到使用或不使用的開關的解釋 性可調諧電感器的示意圖。
[0040] 圖12是根據實施例的按照操作頻率繪制天線性能(駐波比SWR)的示圖，該示圖表 示天線調諧操作可如何被用于覆蓋希望的通信頻率。
【具體實施方式】
[0041] 諸如圖1的電子設備10的電子設備可具有包含天線結構的無線電路。天線結構可 包含混合天線。混合天線可以是包含隙縫天線諧振元件和平面倒F天線諧振元件的混合平 面倒F隙縫天線。平面倒F天線諧振元件可間接地饋送隙縫天線諧振元件，并且可有助于天 線的頻率響應。用于隙縫天線諧振元件的隙縫可在諸如導電外殼結構的地結構中形成。 [0042]設備10的無線電路可處理一個或多個通信頻帶。例如，用于設置10的無線電路可 包含處理1575MHz的全球定位系統(GPS)衛星導航系統信號的GPS接收器或處理1609MHz的 GLONASS信號的GLONASS接收器。設備10還可容納在諸如蜂窩電話頻帶的通信頻帶中操作的 無線通信電路和在諸如2.4GHz:Bluet〇〇th?頻帶和2.4GHz和5GHzWiFi?無線局域網絡 頻帶(有時稱為IEEE 802.11頻帶或無線局域網絡通信頻帶）的通信頻帶中操作的無線電 路。設備10還可容納用于實現13.56MHz或其它近場通信頻率下的近場通信的無線通信電 話。如果希望的話，設備10可包含用于在60GHz下通信的無線通信電路、用于支持基于光的 無線通信或其它無線通信的電路。
[0043]電子設備10可以是諸如膝上型計算機的計算設備、包含嵌入計算機的計算機監視 器、平板計算機、蜂窩電話、媒體播放器或其它手持或便攜式電子設備、更小設備(諸如腕表 設備、吊墜設備、耳機或耳塞設備、嵌入眼鏡或穿戴于用戶頭上的其它裝備中的設備、或其 它可穿戴或小型化設備）、電視、不包含嵌入計算機的計算機顯示器、游戲設備、導航設備、 諸如具有顯示器的電子設備被安裝于售貨亭或汽車中的系統的嵌入系統、實現這些設備中 的兩種或更多種的功能的裝備或其它電子裝備。在圖1的解釋性構造中，設備10是諸如蜂窩 電話、媒體播放器、平板計算機或其它便攜式計算設備的便攜式設備。如果希望的話，可對 設備10使用其它構造。圖1的例子僅是解釋性的。
[0044] 在圖1的例子中，設備10包括諸如顯示器14的顯示器。顯示器14被安裝于諸如外殼 12的外殼中。有時可稱為外封殼或殼體的外殼12可由塑料、玻璃、陶瓷、纖維復合材料、金屬 (例如，不銹鋼、鋁等）、其它適當的材料或這些材料中的任意兩種或更多種材料的組合形 成。外殼12可通過使用外殼12的一些或全部被加工或成型成單個結構的單體構造形成，或 者可通過使用多個結構(例如，內部框架結構、形成外部外殼表面的一個或更多個結構等） 形成。
[0045] 顯示器14可以是加入了導電電容觸摸傳感器電極層或其它觸摸傳感器部件（例 如，電阻觸摸傳感器部件、聲學觸摸傳感器部件、基于力的觸摸傳感器部件、基于光的觸摸 傳感器部件等）的觸摸屏顯示器，或者可以是非觸摸敏感的顯示器。電容觸摸屏電極可由氧 化銦錫焊盤的陣列或其它透明導電結構形成。
[0046] 顯示器14可包含由液晶顯示器(IXD)部件形成的顯示器像素的陣列、電泳顯示器 像素的陣列、等離子顯示器像素的陣列、有機發光二極管顯示器像素的陣列、電潤濕顯示器 像素的陣列或基于其它顯示技術的顯示器像素。
[0047] 可通過使用諸如透明玻璃層或清透塑料層的顯示器蓋層保護顯示器14。可在顯示 器蓋層中形成開口。例如，可在顯示器蓋層中形成開口以容納諸如按鈕16的按鈕。也可在顯 示器蓋層中形成開口以容納諸如揚聲器端口的端口。可在外殼12中形成開口以形成通信端 口（例如，音頻插孔端口、數字數據端口等）。外殼12中也可形成用于諸如揚聲器和/或麥克 風的音頻部件的開口。
[0048] 天線可被安裝于外殼12中。例如，如圖1所示，外殼可具有四個周邊邊緣，并且，可 沿這些邊緣中的一個或多個定位一個或多個天線。如圖1的解釋性構造所示，如果希望的 話，天線可沿外殼12的相對的周邊邊緣(作為例子)被安裝于區域20中。天線可在諸如區域 20的區域中在外殼12的后面包含隙縫，并且可通過設備10的前面（即，通過顯示器14的失活 部分)和/或通過設備10的后面發射和接收信號。如果希望的話，天線也可被安裝于設備10 的其它部分中。圖1的構造僅是解釋性的。
[0049] 圖2是圖1的外殼12和設備10的上端的后部透視圖。如圖2所示，可在外殼12中形成 諸如隙縫122的一個或多個隙縫。外殼12可由諸如金屬的導電材料形成。隙縫122可以是外 殼12的金屬中的細長開口，并且可被諸如玻璃、陶瓷、塑料或其它絕緣體的電介質材料填 充。隙縫122的寬度可以為0· 1~1mm、小于1.3mm、小于1 · 1mm、小于0.9mm、小于0.7mm、小于 0 · 5mm、小于0 · 3mm、大于0 · 2mm、大于0 · 5mm、大于0 · lmm、0 · 2~0 · 9mm、0 · 2~0 · 7mm、0 · 3~ 0.7mm或其它適當的寬度。隙縫122的長度可以為大于4cm、大于6cm、大于10cm、5~20cm、4~ 15cm、小于15cm、小于25cm或其它適當的長度。
[0050]隙縫122可跨后外殼壁12R延伸，并且，如果希望的話，可跨諸如側壁12W的相關側 壁延伸。后外殼壁12R可以是平面的或者彎曲的。側壁12W可以是后壁12R的一體化部分，或 者可以是單獨的結構。外殼壁12R(以及，如果希望的話，諸如側壁12W的側壁)可由鋁、不銹 鋼或其它金屬形成，并且，可形成用于設備10的地平面。諸如隙縫122的地平面中的隙縫可 被用于形成天線諧振元件。
[0051]在圖2的例子中，隙縫122具有U形印跡（即，當沿尺寸Z觀看時，隙縫122的輪廓具有 U形狀）。如果希望的話，可以使用隙縫122的其它形狀(例如，直線形狀、具有彎曲的形狀、具 有彎曲段和直線段的形狀等）。通過圖2所示的類型的布局，隙縫122中的彎曲沿外殼12的左 邊緣和右邊緣為部件126創建空間。部件126可例如為揚聲器、麥克風、照相機、傳感器或其 它電氣部件。
[0052]隙縫122可通過使用諸如導電部件124的導電結構被分成兩個更短的隙縫。導電部 件124可由印刷電路上的金屬痕跡、金屬箱、外殼支架的金屬部分、導線、片材金屬結構或設 備I 〇中的其它導電結構形成。導電部件124可與隙縫122的相對側的金屬外殼壁12R短路。 [0053]在存在導電部件124的情況下，隙縫122可分成第一隙縫122L和第二隙縫122R。隙 縫122L和122R的端部122-1被空氣和與用于顯示器14的顯示器蓋層相關的諸如玻璃或其它 電介質的電介質結構包圍，并因此有時被稱為開放隙縫端部。隙縫122L和122R的端部122-2 在導電結構124上終止，并因此有時被稱為閉合隙縫端部。在圖2的例子中，隙縫122L是具有 開放端部122-1和相對的閉合端部122-2的開放隙縫。隙縫122R類似地是開放隙縫。如果希 望的話，設備10可包含閉合隙縫(例如，兩端均終止于導電結構的隙縫）。圖2的構造僅是解 釋性的。
[0054] 隙縫122可通過使用間接饋送配置被饋送。通過間接饋送，諸如平面倒F天線諧振 元件的結構可以與隙縫122近場耦合并且可用作間接饋送結構。平面倒F天線諧振元件也可 表現有助于由隙縫122形成的天線的頻率響應的諧振（即，天線可以是混合平面倒F隙縫天 線)。
[0055] 在圖3中表示隙縫122的附近的設備10的斷面側視圖。在圖3的例子中，導電結構36 可包含顯示器14、諸如金屬后外殼壁12R的導電外殼結構等。電介質層24可以是玻璃層的一 部分(例如，用于保護顯示器14的顯示器蓋層的一部分）。如果希望的話，層24的下側可被不 透明掩蓋層覆蓋以阻擋對設備10中的內部部件的視線。電介質支撐30可被用于支持諸如金 屬結構22的導電結構。金屬結構22可位于電介質層24下面，并且，如果希望的話，可被用于 形成天線饋送結構（例如，結構22可以是形成與外殼12中的隙縫122近場耦合的平面倒F天 線諧振元件結構的一部分的平面金屬部件）。在操作中，可通過設備10的前面(例如，通過電 介質層24)和/或設備10的后面傳送和接收與從隙縫122和/或金屬結構22形成的天線相關 的天線信號。
[0056] 在圖4中表示可用于設備10中的解釋性部件的示意圖。如圖4所示，設備10可包含 諸如存儲和處理電路28的控制電路。存儲和處理電路28可包含諸如硬盤驅動存儲器、非易 失性存儲器（例如，快擦寫存儲器或被配置為形成固態驅動的其它電氣可編程只讀存儲 器）、易失性存儲器(例如，靜態或動態隨機存取存儲器)等的存儲器。存儲和處理電路28中 的處理電路可被用于控制設備10的操作。該處理電路可基于一個或多個微處理器、微控制 器、數字信號處理器、應用特定集成電路等。
[0057]存儲和處理電路28可被用于運行設備10上的軟件，諸如因特網瀏覽應用、語音互 聯網協議(VOIP)電話呼叫應用、電子郵件應用、媒體回放應用、操作系統功能等。為了支持 與外部裝備的交互作用，存儲和處理電路28可被用于實現通信協議。可通過使用存儲和處 理電路28實現的通信協議包含因特網協議、無線局域網絡協議(例如，IEEE 802.11協議一 有時稱為1WiFi?)、諸如Bluetooth?協議的用于其它短程無線通信鏈路的協議、蜂窩 電話協議、MIMO協議、天線分集協議等。
[0058]輸入-輸出電路44可包含輸入-輸出設備32。輸入-輸出設備32可被用于允許向設 備10供給數據以及允許從設備10向外部設備提供數據。輸入-輸出設備32可包含用戶界面 設備、數據端口設備和其它輸入-輸出部件。例如，輸入-輸出設備可包含觸摸屏、沒有觸摸 傳感器能力的顯示器、按鈕、操縱桿、滾輪、觸摸墊、小鍵盤、鍵盤、麥克風、照相機、按鈕、揚 聲器、狀態指示器、光源、音頻插孔和其它音頻端口組件、數字數據端口設備、光傳感器、運 動傳感器(加速度計）、電容傳感器、接近傳感器等。
[0059]輸入輸出電路44可包括用于與外部裝備無線通信的無線通信電路34。無線通信電 路34可包括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、低噪聲 輸入放大器、無源RF組件、一個或多個天線、傳輸線和用于處理RF無線信號的其它電路。也 可通過使用光發送無線信號(例如，通過使用紅外通信）。
[0060]無線通信電路34可包含用于處理各種射頻通信頻帶的射頻收發器電路90。例如， 電路34可包含收發器電路36、38和42。收發器電路36可以是可處理用于IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz頻帶以及可處理2.4GHzB丨uetOOth?通信頻帶的無線局域 網絡收發器電路。電路34可使用用于處理諸如從700MHz到960MHz的低通信頻帶、從1500MHz 至Ij217OMHz的中間頻帶（例如，峰值在170OMHz的中間頻帶）和從217OMHz或230OMHz到 2700MHz的高頻帶(例如，峰值在2400MHz的高頻帶)或700MHz~2700MHz的其它通信頻帶或 其它適當頻率(作為例子)的頻率范圍中的無線通信的蜂窩電話收發器電路38。電路38可處 理語音數據和非語音數據。如果希望的話，無線通信電路34可包含用于其它短程和長程無 線鏈路的電路。例如，無線通信電路34可包含60GHz收發器電路、用于接收電視和無線電信 號的電路、分頁系統收發器、近場通信(NFC)電路等。無線通信電路34可包含諸如用于接收 1575MHz的GPS信號或者用于處理其它衛星定位數據的全球定位系統(GPS)接收器電路42的 衛星導航系統電路。在WiFi?和Bluetooth?鏈路和其它短程無線鏈路中，一般使用無 線信號以在幾十或幾百英尺的距離上傳輸數據。在蜂窩電話鏈路和其它長程鏈路中，一般 使用無線信號以在幾千英尺或英里的距離上傳輸數據。
[0061 ] 無線通信電路34可包含天線40。可通過使用任何適當的天線類型形成天線40。例 如，天線40可包含具有由環形天線結構、補片天線結構、倒F天線結構、隙縫天線結構、平面 倒F天線結構、螺旋天線結構、這些設計的混合等形成的諧振元件的天線。可對不同的頻帶 和頻帶的組合使用不同類型的天線。例如，可在形成局域無線鏈路天線時使用一種類型的 天線，并且，可在形成遠程無線鏈路天線時使用另一類型的天線。
[0062]如圖5所示，無線電路34中的收發器電路90可通過使用諸如路徑92的路徑與天線 結構40耦合。無線電路34可與控制電路28耦合。控制電路可與輸入-輸出設備32耦合。輸入-輸出設備32可從設備10供給輸出并且可從設備10外面的來源接收輸入。
[0063]為了使得天線結構40能夠覆蓋關注的通信頻率，天線結構40可具有諸如濾波器電 路（例如，一個或多個無源濾波器和/或一個或多個可調諧濾波器電路）的電路。諸如電容 器、電感器和電阻器的離散部件可被加入到濾波器電路中。電容結構、電感結構和電阻結構 也可由構圖的金屬結構(例如，天線的一部分)形成。如果希望的話，天線結構40可具有諸如 可調諧部件102的可調整電路，以在關注的通信頻帶上調諧天線。可調諧部件102可包含可 調諧電感器、可調諧電容器或其它可調諧部件。諸如這些的可調諧部件可基于固定部件的 開關和網絡、產生相關的分布電容和電感的分布金屬結構、用于產生可變電容和電感值的 可變固態設備、可調諧濾波器或其它適當的可調諧結構。
[0064]在設備10的操作中，控制電路28可在諸如調整電感值、電容值或與可調諧部件102 相關的其它參數的路徑104的一個或多個路徑上發出控制信號，由此調諧天線結構40以覆 蓋希望的通信頻帶。
[0065]路徑92可包含一個或多個傳送線。作為例子，圖5的信號路徑92可以是具有諸如線 94的正信號導體和諸如線96的地信號導體的傳送線。線94和96可形成共軸電纜或微帶傳送 線的多個部分(作為例子）。由諸如電感器、電阻器和電容器的部件形成的匹配網絡可被用 于匹配天線結構40的阻抗與傳送線92的阻抗。匹配網絡部件可作為離散部件(例如，表面安 裝技術部件)被提供，或者可由外殼結構、印刷電路板結構、塑料支撐上的印跡等形成。諸如 這些的部件也可被用于形成天線結構40中的濾波器電路。
[0066]傳送線92可直接與天線40的天線諧振元件和地耦合，或者可與用于間接地饋送天 線40的諧振元件的近場耦合天線饋送結構耦合。作為例子，天線結構40可形成倒F天線、隙 縫天線、混合倒F隙縫天線或具有的天線饋送的其它天線，所述天線饋送具有諸如端子98的 正天線饋送端子和諸如地天線饋送端子100的地天線饋送端子。正傳送線導體94可與正天 線饋送端子98耦合，并且，地傳送線導體96可與地天線饋送端子92耦合。天線結構40可包含 諸如隙縫天線諧振元件的天線諧振元件或通過使用近場耦合間接饋送的其它元件。在近場 耦合配置中，傳送線92通過近場電磁耦合與用于間接饋送諸如天線隙縫或其它元件的天線 結構的近場耦合天線饋送結構耦合。
[0067] 天線40可包含由倒F天線結構(例如，平面倒F天線結構)和隙縫天線結構兩者形成 的混合天線。在圖6中示出解釋性構成，其中，設備10具有由外殼12中的隙縫122的左部分和 右部分形成的兩個混合天線。圖6是外殼12的上端的設備10的內部透視圖。如圖6所示，隙縫 12 2可通過橋接隙縫12 2的中心的導電結構124分成左半隙縫12 2L和右半隙縫12 2R。后外殼 壁12R(例如，外殼12中的金屬外殼壁)可具有諸如部分12R-1的第一部分和諸如通過隙縫 122與部分12R-1分開的部分12R-2的第二部分。導電結構124可與隙縫122的一側的后外殼 壁部分12R-1短路，并且可與隙縫122的另一側的后外殼壁部分12R-2短路。由結構124跨隙 縫122形成的短路的存在產生用于左隙縫122L和右隙縫122R的閉合端部122-2。
[0068] 圖6的天線40包括左天線40L和右天線40R。設備10可實時地在天線40L和40R之間 切換以確保信號強度被最大化，可同時使用天線40L和40R，或者可以其它方式使用天線40L 和40R以增強設備10的無線性能。
[0069] 左天線40F和右天線40R可以是分別具有平面倒F天線諧振元件和隙縫天線諧振元 件的混合平面倒F隙縫天線。
[0070] 天線40L的隙縫天線諧振元件由隙縫122L形成。平面倒F諧振元件130L用作天線 40L的間接饋送結構，并且與由隙縫122L形成的隙縫諧振元件近場耦合。在操作中，隙縫 122L和元件130L可分別有助于天線40L的總體頻率響應。如圖6所示，天線40L可具有諸如饋 送136L的天線饋送。饋送136L與平面倒F天線諧振元件130L耦合。傳送線（例如，參見圖5的 傳送線92)可耦合于收發器電路90與天線饋送136L之間。饋送136L具有正天線饋送端子98L 和地天線饋送端子100L。地天線饋送端子100L可與地(例如，金屬壁12R-1)短路。正天線饋 送端子98L可通過從平面倒F天線諧振元件130L向由金屬壁12R-1形成的地向下延伸的支架 或其它導電路徑與平面金屬元件132L耦合。平面倒F天線諧振元件130L還可具有返回路徑， 諸如與饋送136L平行的耦合于平面元件132L與天線地（金屬外殼12R-1)之間的返回路徑 134L〇
[0071] 天線40R的隙縫天線諧振元件由隙縫122R形成。平面倒F諧振元件130R用作天線 40R的間接饋送結構，并且與由隙縫122R形成的隙縫諧振元件近場耦合。隙縫122R和元件 130R可均有助于混合平面倒F隙縫天線40R的總體頻率響應。天線40R可具有諸如饋送136R 的天線饋送。饋送136R與平面倒F天線諧振元件130R耦合。諸如傳送線92的傳送線可耦合于 收發器電路90與天線饋送136R之間。饋送136R可具有正天線饋送端子98R和地天線饋送端 子100R。地天線饋送端子100R可與地(例如，金屬壁12R-1)短路。正天線饋送端子98R可與平 面倒F天線諧振元件130R的平面金屬元件132R耦合。平面倒F天線諧振元件130R還可具有諸 如耦合于平面元件132R與天線地(金屬外殼12R-1)之間的返回路徑134R的返回路徑。
[0072]隙縫122L和122R可具有支持約I. IGHz或其它適當的頻率下的原生諧振的長度（四 分之一波長長度）。平面倒F元件130L和130R和其它部件（例如，調諧部件）的存在可降低隙 縫諧振的頻率以覆蓋低通信頻帶(例如，700~960MHz的頻率的低頻帶）。中頻帶覆蓋(例如， 中心為1700MHz的中頻帶）可由通過平面倒F天線諧振元件130L和130R表現的諧振提供。可 通過使用隙縫天線諧振元件諧振的諧波(例如，三階諧波等)支持高頻帶覆蓋(例如，中心為 2400MHz的高頻帶）。
[0073] -種降低隙縫諧振以覆蓋希望的低頻帶頻率的方式包括將電感部件加入到天線 40L和40R中（例如，諸如圖5的可調諧部件的固定和/或可調諧部件）。如圖7的左天線例子所 示，諸如用于天線40L的電感器140L的可調諧電感器可具有諸如與隙縫122L的一側的金屬 外殼壁(地）12R的部分12R-2耦合的端子142L的第一端子，并且可具有諸如與隙縫122L的相 對側的外殼(地）12R的部分12R-1耦合的端子144L的第二端子。可存在兩個或更多個電感 器，諸如橋接各隙縫的可調諧電感器140L。單個電感器140L在平面倒F天線諧振元件130L和 左隙縫122L的閉合隙縫端122-2之間的位置上橋接隙縫122L的圖7的例子僅是解釋性的。 [0074] 在圖8中表示用于天線40L和40R的另一潛在的調諧配置。在圖8的例子(表示用于 左天線40L的解釋性調諧配置）中，可調諧電感器146L已耦合于平面倒F天線諧振元件130L 的平面元件132L上的端子148L與天線地(金屬外殼部分12R-1)上的端子150L之間。在該配 置中，與饋送136L和返回路徑134L平行的可調諧電感器146L耦合于平面結構132L與地之 間。
[0075]如圖9的解釋性配置所示，一對可調諧電感器可被用于在兩個不同的位置上橋接 隙縫122L。可調諧電感器152L-1耦合于隙縫122L的一側的端子154L與隙縫122L的相對側的 端子156L之間。端子154L和156L分別與通過金屬外殼壁部分12R-2和12R-1形成的天線地親 合。可調諧電感器152L-2親合于金屬外殼壁部分12R-2上的端子158L與金屬外殼壁部分 12R-1上的端子160L之間。通過該配置，電感器152L-1在閉合隙縫端122-2與平面倒F天線諧 振元件130L之間的位置上橋接隙縫122L，并且，電感器152L-2在平面倒F天線諧振元件130L 與隙縫122L的開放端部122-1之間的位置上橋接隙縫122L。如果希望的話，電感器152L-1和 152L-2均可位于平面倒F天線諧振元件130L的同一側。并且，圖7、圖8和圖9所示的類型的配 置以及用于將可調諧電感器和其它可調諧部件102加入到天線40L(和40R)中的其它配置可 被相互組合。
[0076]用于天線40L和40R的電感器電路的調諧狀態的數量可基于隙縫122的帶寬和要覆 蓋的頻率范圍被選擇。具有可調諧電感器的低頻帶調諧優選不明顯影響中頻帶和高頻帶覆 蓋，因此，可調諧電感器可被調整以確保來自隙縫天線諧振元件結構的隙縫諧振覆蓋低頻 帶，而不干擾中頻帶和高頻帶操作。可以使用兩個或更多個調諧狀態、三個或更多個調諧狀 態或四個或更多個不同的調諧狀態，以用天線的隙縫諧振覆蓋低頻帶。
[0077] 作為例子，考慮圖7或圖8所示的類型的調諧配置。通過這些配置，可通過使用圖10 中的可調諧電感器186所示的類型的可調諧電感器電路實現可調諧電感器146L (圖8)或可 調諧電感器140L(圖7)。如圖10所示，可調諧電感器186可在端子182和184之間具有三個離 散電感器L1、L2和L3和將希望的離散電感器切換到使用的開關，諸如開關180。可調諧電感 器186可被調整，以將電感器Ll (例如，InH電感器）、電感器L2(例如，5nH電感器)或電感器L3 (例如，30nH電感器)切換到使用中（作為例子），因此，可調諧電感器186可產生天線的三個 不同的調諧狀態。如果希望的話，可通過斷開所有電感器以產生"無限"阻抗(無限電感），實 現電感器186的調諧狀態中的一個。圖10所示的類型的配置也可被用于通過使用并聯電感 器的組合形成希望的電感，并且/或者可與更少的電感器或更多的電感器一起使用。圖10的 配置僅是解釋性的。
[0078] 作為另一例子，考慮圖11的可調諧電感器190。通過該配置，可調諧電感器190具有 串聯耦合于端子192與194之間的離散的電感器L和開關196。諸如可調諧電感器190的可調 諧電感器可被用于實現圖9的電感器152L-1和152L-2(作為例子）。
[0079] 用于可調諧電感器部件的離散電感器可被加入到與切換電路相同的封裝或晶片 中，或者可作為單獨的部分被安裝于共享的印刷電路上(作為例子）。
[0080] 在圖12中表示可通過使用諸如電感器186和190的可調諧電感器實現的類型的天 線調諧結果。在圖12的示圖中，給出天線性能(駐波比SWR)與低頻帶LB、中頻帶MB和高頻帶 HB的操作頻率f的關系。可通過調整天線（例如，左天線40L或右天線40R)以覆蓋諧振200、 202和204,覆蓋低頻帶LB。
[0081] 通過使用諸如圖7的天線或圖8的天線的可調諧天線，諸如圖10的電感器186的三 狀態可調諧電感器可被置于第一狀態(例如，30nH的電感或其它適當的電感）以調諧天線， 使得天線表現低頻帶諧振200(例如，覆蓋頻帶B17)，可被置于第二狀態(例如，5nH的電感或 其它適當的電感）以調諧天線，使得天線表現低頻帶諧振202(例如，覆蓋頻帶B20)，以及，可 被置于第三狀態(例如，InH的電感或其它適當的電感）以調諧天線，使得天線表現低頻帶諧 振204(例如，覆蓋頻帶B8)。在這種類型的情景中，開關180可以是單極三投開關或其它適當 的開關。
[0082] 使用諸如圖9的天線的可調諧天線與用于電感器152L-1和152L-2的圖11的可調諧 (可切換）電感器190,可通過在可調諧電感器152L-1和可調諧電感器152L-2中打開開關來 實現諧振204。可通過閉合電感器152L-1使得其電感橋接隙縫122并且通過同時打開電感器 152L-2(即，通過打開該電感器中的開關196)以為電感器152L-2產生開路，實現諧振202(以 覆蓋頻帶B20)。可通過關閉電感器152L-2中的開關并且打開電感器152L-1中的開關，實現 諧振202(頻帶B8)。可調諧電感器152L-1和152L-2中的開關196可以是單極單投開關(作為 例子）。
[0083]以上僅是解釋性的，并且，本領域技術人員可在不背離描述的實施例的范圍和精 神的情況下提出各種修改。以上的實施例可被獨立地實現或者以任何組合被實現。
[0084] 本申請要求在2015年5月12日提交的美國專利申請No. 14/710377作為優先權，在 這里加入其全部內容作為參考。
【主權項】
1. 一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括： 外殼，具有形成地平面的金屬外殼壁； 金屬外殼壁中的隙縫，所述隙縫形成用于混合天線的隙縫天線諧振元件； 用于所述混合天線的平面倒F天線諧振元件;和 至少一個可調諧部件，調諧所述混合天線。2. 如權利要求1所述的電子設備，其特征在于，所述平面倒F天線諧振元件具有平面金 屬元件、耦合于平面金屬元件與地平面之間的返回路徑、和與返回路徑平行的天線饋送，所 述天線饋送具有耦合于平面金屬元件與地平面之間的正天線饋送端子和地天線饋送端子。3. 如權利要求2所述的電子設備，其特征在于，隙縫將地平面分成在隙縫的相對側的第 一地平面部分和第二地平面部分，并且其中，返回路徑和地天線饋送端子均與第一地平面 部分親合。4. 如權利要求3所述的電子設備，其特征在于，所述至少一個可調諧部件包含可調諧電 感器。5. 如權利要求4所述的電子設備，其特征在于，可調諧電感器具有與平面金屬元件耦合 的第一端子和與第一地平面部分耦合的第二端子。6. 如權利要求5所述的電子設備，其特征在于，可調諧電感器具有分別與第一端子和第 二端子之間的不同電感相關的三種狀態。7. 如權利要求4所述的電子設備，其特征在于，可調諧電感器橋接隙縫并且耦合于第一 地平面部分與第二地平面部分之間。8. 如權利要求7所述的電子設備，其特征在于，所述至少一個可調諧部件包含橋接隙縫 且耦合于第一地平面部分與第二地平面部分之間的附加的可調諧電感器。9. 如權利要求8所述的電子設備，其特征在于，隙縫具有開放端和閉合端，并且其中，可 調諧電感器在平面倒F天線諧振元件與閉合端之間的位置上橋接隙縫。10. 如權利要求9所述的電子設備，其特征在于，所述附加的可調諧電感器在平面倒F天 線諧振元件與開放端之間的位置上橋接隙縫。11. 如權利要求10所述的電子設備，其特征在于，可調諧電感器和所述附加的可調諧電 感器能夠在打開狀態與閉合狀態之間切換，以將天線調諧到至少三種不同的低頻帶諧振。12. 如權利要求7所述的電子設備，其特征在于，可調諧電感器具有三種不同的相關電 感，以將天線調諧到三種不同的低頻帶諧振。13. 如權利要求1所述的電子設備，其特征在于，金屬外殼壁包含外殼的后壁。14. 如權利要求13所述的電子設備，其特征在于，所述電子設備還包括在外殼的前面的 顯示器。15. -種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括： 具有四個邊緣的金屬外殼； 沿四個邊緣中的一個定位的第一天線和第二天線，其中，第一天線和第二天線中的每 一個是混合天線，所述混合天線包含： 由金屬外殼的一部分形成的地平面； 地平面中的隙縫，所述隙縫形成用于所述混合天線的隙縫天線諧振元件； 用于所述混合天線的平面倒F天線諧振元件，間接饋送隙縫天線諧振元件;和 可調諧電感器，調諧所述混合天線。16. 如權利要求15所述的電子設備，其特征在于，可調諧電感器耦合于平面倒F天線諧 振元件的一部分與地平面之間。17. 如權利要求15所述的電子設備，其特征在于，可調諧電感器橋接所述隙縫。18. 如權利要求15所述的電子設備，其特征在于，金屬外殼具有金屬后外殼壁和金屬外 殼側壁，其中，地平面由金屬后外殼壁和金屬外殼側壁形成。19. 一種天線，其特征在于，所述天線包括： 金屬電子設備外殼壁； 金屬電子設備外殼壁中的隙縫，其中，金屬電子設備外殼壁的第一部分和第二部分位 于隙縫的相對的第一側和第二側;和 平面倒F天線諧振元件，具有平面金屬元件、耦合于平面金屬元件與隙縫的第一側的金 屬電子設備外殼壁的第一部分之間的返回路徑、和具有分別與平面金屬元件和隙縫的第一 側的金屬電子設備外殼壁的第一部分耦合的正天線饋送端子和地天線饋送端子的天線饋 送。20. 如權利要求19所述的天線，其特征在于，所述天線還包括可調諧電感器，所述可調 諧電感器具有與金屬電子設備外殼壁的第一部分耦合的端子。
【文檔編號】H01Q1/24GK205543197SQ201620292998
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】M·帕斯科里尼, U·阿扎德, R·A·高梅茲·安古羅, E·厄西, 李青湘, M·A·莫, H·拉賈戈帕蘭, M·薩瑪爾德澤佳, 蔡明儒
【申請人】蘋果公司