CN109586048A - 包括带近场和非近场通信的共享结构的多天线的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明题为“包括带近场和非近场通信的共享结构的多天线的电子设备”。本发明提供了一种电子设备,其可包括外围导电壁。该壁中的间隙可将该壁分成第一区段和第二区段。该设备可包括具有由第一区段形成的第一谐振元件臂的第一天线以及具有由第二区段形成的第二谐振元件臂的第二天线。非近场通信收发器可使用第一天线和第二天线执行多输入多输出(MIMO)操作。该间隙可在第一天线与第二天线之间提供令人满意的隔离,同时第一天线和第二天线执行MIMO操作。近场通信电路可通过包括第一区段和第二区段的部分以及该天线接地部的导电环路输送近场通信信号。该导电环路的体积可跨该电子设备的基本上整个宽度延伸。
Description
本专利申请要求于2017年9月28日提交的美国专利申请15/719,317的优先权,该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
背景技术
本发明涉及电子设备,并且更具体地,涉及用于具有无线通信电路的电子设备的天线。
诸如便携式计算机和蜂窝电话的电子设备通常具有无线通信能力。例如,电子设备可使用远程无线通信电路(诸如蜂窝电话电路)来利用蜂窝电话频带进行通信。电子设备可使用短程无线通信电路(诸如无线局域网通信电路)来处理与附近装置的通信。电子设备也可具有卫星导航系统接收器和其他无线电路诸如近场通信电路。近场通信方案涉及在短距离(通常为20厘米或更小)内进行电磁耦合的通信。
为了满足消费者对小外形无线设备的需求,制造商一直不懈努力地来实现使用紧凑结构的无线通信电路,诸如天线部件。同时,期望无线设备覆盖越来越多的通信频带。例如,可能期望无线设备覆盖近场通信频带,同时覆盖附加的非近场(远场)频带,诸如蜂窝电话频带、无线局域网频带和卫星导航系统频带。
由于天线可能会彼此干扰以及干扰无线设备中的部件,因此在将天线结合到电子设备中时必须多加小心。此外,必须小心确保设备中的天线和无线电路能够在一系列工作频率范围内表现出令人满意的性能。此外,通常难以用令人满意的数据速率(数据吞吐量)进行无线通信,尤其是在无线设备所执行的软件应用程序的数据需求越来越大时。
因此,希望能够为无线电子设备提供改善的无线通信电路。
发明内容
电子设备可设置有无线电路以及具有外围导电壁的外壳。外围导电壁中的电介质填充间隙可将外围导电壁分成第一区段和第二区段。无线电路可包括天线结构。例如,无线电路可包括第一天线,该第一天线具有由第一区段形成的第一谐振元件臂以及耦接在第一区段与天线接地部之间的第一天线馈电部。无线电路可包括第二天线,该第二天线具有由第二区段形成的第二谐振元件臂以及耦接在第二区段与天线接地部之间的第二天线馈电部。
无线电路可包括非近场通信收发器电路,该非近场通信收发器电路耦接到第一天线馈电部和第二天线馈电部,并且被配置为使用第一天线和第二天线输送非近场通信信号。根据多输入多输出(MIMO)方案,非近场通信收发器电路可通过第一天线和第二天线使用相同的非近场通信频率同时输送非近场通信信号。外围导电壁中的电介质填充开口可确保第一天线和第二天线在这些频率下电磁分离。
无线电路可包括近场通信收发器电路,该近场通信收发器电路通过第一电感器耦接到第二区段,并且被配置为通过导电环路输送近场通信信号,该导电环路形成用于近场通信环形天线的环形天线谐振元件。第二电感器可跨电介质填充开口耦接在第一区段与第二区段之间。感应返回路径可耦接在第一区段与天线接地部之间。电容器电路可用于防止非近场通信信号干扰近场通信收发器电路。第一电感器和第二电感器可在非近场通信频率下隔离第一天线和第二天线。近场通信环形天线的导电环路可包括外围导电外壳壁的第一区段和第二区段、第一电感器和第二电感器、感应返回路径、和天线接地部的部分。这样,相同的天线结构可用于执行MIMO方案下的非近场通信(例如,以最大数据吞吐量)和执行近场通信,同时最大化近场通信环路的体积。
附图说明
图1是根据实施方案的例示性电子设备的透视图。
图2是根据实施方案的电子设备的例示性电路的示意图。
图3是根据实施方案的例示性无线通信电路的示意图。
图4是根据实施方案的包括用于执行多输入多输出(MIMO)通信的多个天线的例示性无线电路的图示。
图5是根据实施方案的例示性倒F形天线的示意图。
图6是根据实施方案的例示性隙缝天线的示意图。
图7是根据实施方案的电子设备中的例示性天线结构的顶视图,该电子设备可用于处理MIMO方案下的非近场通信和处理近场通信。
图8是根据实施方案的电子设备中的例示性天线结构的顶视图,该电子设备可用于跨设备的整个宽度处理MIMO非近场通信以及近场通信。
图9是根据实施方案的图7和图8所示类型的天线结构的非近场通信频带中的天线性能(天线效率)的曲线图。
图10是根据实施方案的可用于调谐图7和图8所示类型的天线结构中的非近场通信的例示性可切换电感器电路的电路图。
具体实施方式
电子设备(诸如图1的电子设备10)可具有无线通信电路。该无线通信电路可用于支撑多个无线通信频带中的无线通信。
无线通信电路可包括天线结构。天线结构可包括用于蜂窝电话通信和/或其他远场(非近场)通信的天线。天线结构中的电路可允许天线结构形成近场通信环形天线以处理近场通信。天线结构可包括环形天线结构、倒F形天线结构、带状天线结构、平面倒F形天线结构、隙缝天线结构、包括多于一种类型的天线结构的混合天线结构或其他合适的天线结构。如果需要,天线结构的导电结构可由导电电子设备结构形成。
该导电电子设备结构可包括导电外壳结构。该外壳结构可包括围绕电子设备的周边延伸的外围结构诸如外围导电结构。该外围导电结构可用作平面结构诸如显示器的框,可用作设备外壳的侧壁结构,可具有从一体平坦后部外壳向上延伸的部分(例如,以形成竖直的平坦侧壁或弯曲侧壁),和/或可形成其他外壳结构。
可在外围导电结构中形成将外围导电结构分成外围区段的间隙。区段中的一个或多个区段可用于形成电子设备10的一个或多个天线。天线也可使用天线接地层和/或由导电外壳结构(例如,内部和/或外部结构、支撑板结构等)形成的天线谐振元件形成。
电子设备10可为便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如,电子设备10可为膝上型计算机、平板电脑、稍小的设备(诸如腕表设备、挂式设备、耳机设备、听筒设备或其他可佩带或微型设备)、手持设备(诸如蜂窝电话)、媒体播放器或其他小型便携式设备。设备10还可以是机顶盒、台式计算机、集成有计算机或其他处理电路的显示器、没有集成计算机的显示器、无线接入点、无线基站、结合至信息亭、建筑物或车辆的电子设备,或者其他合适的电子装置。
设备10可包括外壳诸如外壳12。外壳12(有时可被称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(如,不锈钢、铝等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下,外壳12的部分可由电介质或其他低导电率材料(例如,玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下,外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。
如果需要,设备10可具有显示器诸如显示器14。显示器14可被安装在设备10的正面上。显示器14可为结合电容式触摸电极或者可能对触摸不敏感的触摸屏。外壳12的背面(即,设备10的与设备10的正面相对的面)可具有后部外壳壁(例如,平坦外壳壁)。后部外壳壁可具有完全穿过后部外壳壁的隙缝,并且因此将外壳12的外壳壁部分(后部外壳壁部分和/或侧壁部分)彼此分开。后部外壳壁可包括导电部分和/或电介质部分。如果需要,后部外壳壁可包括由电介质(例如,玻璃、塑料、蓝宝石或陶瓷)薄层或涂层覆盖的平坦金属层。外壳12(例如,后部外壳壁、侧壁等)也可具有不完全穿过外壳12的浅槽。隙缝或槽可被填充有塑料或其他电介质。如果需要,可通过内部导电结构(例如,桥接隙缝的金属片或其他金属构件)来将外壳12的(例如,通过通槽)彼此分开的部分接合。
显示器14可包括由发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、等离子体单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(LCD)部件、或其他合适的像素结构形成的像素。显示器覆盖层诸如透明玻璃或塑料层可覆盖显示器14的表面,或者显示器14的最外层可由滤色器层、薄膜晶体管层、或其他显示层形成。如果需要,按钮诸如按钮24可穿过覆盖层中的开口。如果需要,可省略按钮24。该覆盖层还可具有其他开口,诸如用于扬声器端口26的开口。
外壳12可包括外围外壳结构诸如结构16。结构16可围绕设备10和显示器14的周边延伸。在设备10和显示器14具有带有四条边的矩形形状的构型中,结构16可使用具有带有四条对应边的矩形环形状(作为示例)的外围外壳结构来实现。外围结构16或外围结构16的一部分可用作显示器14的框(例如,围绕显示器14的所有四个侧面和/或有助于保持至设备10的显示器14的整形装饰)。如果需要,外围结构16可形成设备10的侧壁结构(例如,通过形成具有竖直侧壁、弯曲侧壁的金属带等)。
外围外壳结构16可由导电材料诸如金属形成,并且因此有时可被称为外围导电外壳结构、导电外壳结构、外围金属结构、外围导电外壳侧壁结构、外围导电外壳侧壁、外围导电侧壁或外围导电外壳构件(作为示例)。外围导电外壳结构16可由金属诸如不锈钢、铝或其他合适材料形成。一种、两种或多于两种单独结构可用于形成外围导电外壳结构16。
外围导电外壳结构16不一定具有均匀横截面。例如,如果需要,外围导电外壳结构16的顶部可具有有助于将显示器14保持在适当位置的向内突起的唇缘。外围导电外壳结构16的底部还可具有加大的唇缘(例如,在设备10的背面的平面中)。外围导电外壳结构16可具有基本上笔直的竖直侧壁,可具有弯曲的侧壁,或者可具有其他合适的形状。在一些构型中(例如,在外围导电外壳结构16用作显示器14的框的情况下),外围导电外壳结构16可围绕外壳12的唇缘延伸(即,外围导电外壳结构16可仅覆盖外壳12的围绕显示器14而非外壳12的侧壁的其余部分的边缘)。
如果需要,外壳12可具有导电背面或壁。例如,外壳12可由金属诸如不锈钢或铝形成。外壳12的背面可位于与显示器14平行的平面中。在外壳12的背面由金属形成的设备10的构型中,可能期望将外围导电外壳结构16的部分形成为形成外壳12的背面的外壳结构的一体部分。例如,设备10的导电后部外壳壁可由平面金属结构形成,并且外壳12的侧面上的外围导电外壳结构16的部分可被形成为平面金属结构的平坦的或弯曲的竖直延伸的一体金属部分。如果需要,外壳结构诸如这些外壳结构可由金属块加工而成,和/或可包括被组装在一起以形成外壳12的多个金属件。外壳12的导电后壁可具有一个或多个、两个或更多个或者三个或更多个部分。外围导电外壳结构16和/或外壳12的导电后壁可形成设备10的一个或多个外表面(例如,对于设备10的用户可见的表面)和/或可使用不形成设备10的外表面的内部结构来实现(例如,对于设备10的用户不可见的导电外壳结构,诸如覆盖有层诸如薄装饰性层、保护涂层和/或可包含电介质材料如玻璃、陶瓷、塑料的其他涂层的导电结构,或者形成设备10的外表面和/或用于隐藏结构16和/或外壳12的导电后壁使得用户不可见的其他结构)。
显示器14可具有形成有效区域AA的像素阵列,该有效区域AA显示设备10的用户的图像。无效边界区域如无效区域IA可沿有效区域AA的一个或多个外围边缘延伸。
显示器14可包括导电结构,诸如用于触摸传感器的电容性电极阵列、用于寻址像素的导电线、驱动器电路等。外壳12可包括内部导电结构,诸如金属框架构件和跨越外壳12的壁的平面导电外壳构件(有时被称为背板)(即,由在构件16的相对侧之间焊接或以其他方式连接的一个或多个金属部件形成的大致矩形的片材)。背板可形成设备10的外背面,或者可以覆盖层诸如薄装饰性层、保护涂层和/或可包含电介质材料如玻璃、陶瓷、塑料的其他涂层,或者形成设备10的外表面和/或用于隐藏背板使得用户不可见的其他结构。设备10还可包括导电结构,诸如印刷电路板、被安装在印刷电路板上的部件、以及其他内部导电结构。例如,可用于形成设备10中的接地层的这些导电结构可以在显示器14的有效区域AA下方延伸。
在区域22和20中,开口可在设备10的导电结构内形成(例如,在外围导电外壳结构16与相对的导电接地结构诸如外壳12的后壁的导电部分、印刷电路板上的导电迹线、显示器14中的导电电气部件等之间)。有时可被称为间隙的这些开口可填充有空气、塑料和/或其他电介质,并且如果需要,可用于形成设备10中的一个或多个天线的隙缝天线谐振元件。
设备10中的导电外壳结构和其他导电结构可以用作设备10中的天线的接地层。区域20和22中的开口可用作开放式或封闭式隙缝天线中的隙缝,可用作环形天线中的由材料的导电路径围绕的中心电介质区域,可用作将天线谐振元件(例如带状天线谐振元件或倒F形天线谐振元件)与接地层分开的空间,可有助于寄生天线谐振元件的性能,或可以其他方式用作被形成在区域20和22中的天线结构的一部分。如果需要,在设备10中的显示器14和/或其他金属结构的有效区域AA下方的接地层可具有延伸到设备10的端部的部分中的部分(例如,接地部可朝向区域20和22中的电介质填充开口延伸),从而缩小区域20和22中的隙缝。
一般来讲,设备10可包括任何适当数量的天线(例如,一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个,等等)。设备10中的天线可沿设备外壳的一个或多个边缘而位于细长设备外壳的相对的第一端部和第二端部处(例如,位于图1的设备10的端部20和22处)、位于设备外壳的中心、位于其他合适位置或位于这些位置中的一个或多个位置。图1的布置仅为例示性的。
外围导电外壳结构16的部分可设置有外围间隙结构。例如,外围导电外壳结构16可设置有一个或多个间隙,诸如图1所示的间隙18。外围导电外壳结构16中的间隙可利用电介质诸如聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其他电介质材料或这些材料的组合来填充。间隙18可将外围导电外壳结构16分成一个或多个外围导电区段。例如,在外围导电外壳结构16中可存在两个外围导电区段(例如,以具有两个间隙18的布置)、三个外围导电区段(例如,以具有三个间隙18的布置)、四个外围导电区段(例如,以具有四个间隙18的布置)、六个外围导电区段(例如,以具有六个间隙18的布置)等。以这种方式形成的外围导电外壳结构16的区段可形成设备10中的天线的部分。
如果需要,外壳12中的开口(诸如,延伸到中间或完全穿过外壳12的槽)可以跨外壳12的后壁的宽度延伸,并且可穿透外壳12的后壁以将后壁分成不同的部分。这些槽也可延伸到外围导电外壳结构16中,并且可形成天线隙缝、间隙18和设备10中的其他结构。聚合物或其他电介质可填充这些槽和其他外壳开口。在一些情况下,形成天线隙缝的外壳开口和其他结构可填充有电介质如空气。
在典型的场景中,设备10可具有一个或多个上部天线和一个或多个下部天线(作为示例)。例如,上部天线可在区域22中的设备10的上端形成。例如,下部天线可在区域20中的设备10的下端形成。天线可单独用于覆盖相同的通信频带、重叠的通信频带或单独的通信频带。该天线可用于实现天线分集方案或多输入多输出(MIMO)天线方案。
设备10中的天线可用于支持所关注的任何通信频带。例如,设备10可包括用于支持局域网通信、语音和数据蜂窝电话通信、全球定位系统(GPS)通信或其他卫星导航系统通信、通信、近场通信等的天线结构。
图2中示出了例示可用于图1的设备10的例示性部件的示意图。如图2所示,设备10可包括控制电路诸如存储和处理电路28。存储和处理电路28可包括存储装置,诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(如,被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(如,静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等等。存储和处理电路28中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路等。
存储和处理电路28可用于运行设备10上的软件,诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装置进行交互,存储和处理电路28可用于实现通信协议。可使用存储和处理电路28来实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如,IEEE 802.11协议-有时被称为)、用于其他近程无线通信链路的协议诸如协议、蜂窝电话协议、多输入多输出(MIMO)协议、天线分集协议、近场通信(NFC)协议等。
输入输出电路30可包括输入输出设备32。输入输出设备32可用于允许将数据提供到设备10并且允许将数据从设备10提供到外部设备。输入输出设备32可包括用户接口设备、数据端口设备、和其他输入输出部件。例如,输入输出设备32可包括触摸屏、没有触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、光源、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、光传感器、位置和取向传感器(例如,传感器诸如加速度计、陀螺仪和罗盘)、电容传感器、接近传感器(例如,电容式接近传感器、基于光的接近传感器等等)、指纹传感器(例如,集成有按钮诸如图1的按钮24的指纹传感器或代替按钮24的指纹传感器)等等。
输入输出电路30可包括用于与外部装置进行无线通信的无线通信电路34。无线通信电路34可包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源射频(RF)部件、一个或多个天线、传输线、和用于处理射频(RF)无线信号的其他电路形成的射频(RF)收发器电路。也可使用光(例如,使用红外通信)来发送无线信号。
无线通信电路34可包括用于处理各种射频通信频带的射频收发器电路90。例如,电路34可包括收发器电路36、38和42。收发器电路36可针对(IEEE 802.11)通信处理2.4GHz和5GHz频带,并且可处理2.4GHz通信频带。电路34可使用蜂窝电话收发器电路38处理频率范围中的无线通信,诸如700至960MHz的低通信频带、960至1710MHz的低中频带、1710至2170MHz的中频带、2300至2700MHz的高频带、3400至3700MHz的超高频带或介于600MHz和4000MHz之间的其他通信频带,或者其他合适的频率(作为示例)。
电路38可处理语音数据和非语音数据。如果需要,无线通信电路34可包括用于其他近程和远程无线链路的电路。例如,无线通信电路34可包括60GHz收发器电路、用于接收电视信号和无线电信号的电路、寻呼系统收发器等。无线通信电路34可包括全球定位系统(GPS)接收器装置,诸如用于接收1575MHz下的GPS信号或用于处理其他卫星定位数据的GPS接收器电路42。在和链路以及其他近程无线链路中,无线信号通常用于在几十或几百英尺范围内输送数据。在蜂窝电话链路和其他远程链路中,无线信号通常用于在几千英尺或英里范围内传送数据。
无线电路34可包括近场通信电路44(有时被称为近场通信收发器电路44、近场通信收发器电路44、近场通信收发器44、近场电路44、近场收发器电路44或近场收发器44)。近场通信收发器电路44可产生和接收近场通信信号以支持设备10与近场通信阅读器或其他外部近场通信装置之间的通信。可使用环形天线支持近场通信(例如,以支持感应近场通信,其中设备10中的环形天线电磁近场耦接到近场通信阅读器中的对应环形天线)。近场通信链路通常在20cm或更小的距离上形成(即,设备10必须放置在近场通信阅读器附近以便进行有效通信)。
无线通信电路34可包括天线40。可使用任何合适的天线类型来形成天线40。例如,天线40可包括具有谐振元件的天线,该天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、隙缝天线结构、平面倒F形天线结构、螺旋天线结构、偶极天线结构、单极天线结构、这些设计的混合等形成。不同类型的天线可用于不同的频带和频带组合。例如,在形成本地无线链路天线时可使用一种类型的天线,并且在形成远程无线链路天线时可使用另一种类型的天线。除了支持蜂窝电话通信、无线局域网通信和其他远场无线通信之外,天线40的结构可用于支持近场通信。天线40的结构还可用于收集接近传感器信号(例如,电容式接近传感器信号)。
射频收发器电路90不处理近场通信信号,因此有时被称为远场通信电路、非近场通信电路、非近场电路或非近场通信收发器电路。近场通信收发器电路44用于处理近场通信。在一种合适的布置中,可使用在13.56MHz的频率或低于600MHz的其他频率下的信号支持近场通信。如果需要,可使用天线40的结构来支持其他近场通信频带。近场通信收发器电路44在使用近场通信信号执行近场通信时处理的频率在本文中有时可被称为近场通信频率。收发器电路90可处理非近场通信频率(例如,高于600MHz的频率或其他合适频率)。
形成天线40的结构在本文中有时可统称为天线结构40。如图3所示,天线结构40可耦接到近场通信电路诸如近场通信收发器电路44和非近场通信电路诸如非近场通信收发器电路90。
无线电路34中的非近场通信收发器电路90可使用路径诸如路径92耦接到天线结构40。近场通信收发器电路44可使用路径诸如路径104耦接到天线结构40。路径诸如路径104可用于允许控制电路28传输近场通信数据,并使用由结构40形成的近场通信天线接收近场通信数据。
控制电路28可耦接到输入输出设备32。输入输出设备32可从设备10提供输出并且可接收来自位于设备10外部的来源的输入。
为了提供能够覆盖感兴趣的通信频率的天线结构诸如一个或多个天线40,一个或多个天线40可设置有电路诸如滤波器电路(例如,一个或多个无源滤波器和/或一个或多个可调谐滤波器电路)。可将离散部件诸如电容器、电感器和电阻器结合到滤波器电路中。电容结构、电感结构和电阻结构也可由图案化的金属结构(例如,天线的一部分)形成。如果需要,一个或多个天线40可设置有可调节电路诸如可调谐部件102,以在感兴趣的通信频带上对天线进行调谐。可调谐部件102可以是可调谐滤波器或可调谐阻抗匹配网络的一部分,可以是天线谐振元件的一部分,可跨越天线谐振元件与天线接地部之间的间隙等。
可调谐部件102可包括可调谐电感器、可调谐电容器、或者其他可调谐部件。可调谐部件诸如这些部件可基于以下各项的开关和网络:固定部件、产生相关联的分布式电容和电感的分布式金属结构、用于产生可变电容值和电感值的可变固态设备、可调谐滤波器或者其他合适的可调谐结构。在设备10的操作期间,控制电路28可在一个或多个路径诸如路径108上发布调节电感值、电容值或与可调谐部件102相关联的其他参数的控制信号,从而对天线结构40进行调谐以覆盖期望的通信频带。
在设备10的操作期间,控制电路28可在一个或多个路径诸如路径108上发布调节电感值、电容值或与可调谐部件102相关联的其他参数的控制信号,从而对天线结构40进行调谐以覆盖期望的通信频带。有源和/或无源部件也可用于允许在非近场通信收发器电路90与近场通信收发器电路44之间共享天线结构40。如果需要,还可使用两个或更多个单独的天线处理近场通信和非近场通信。
路径92可包括一个或多个传输线。例如,图3的信号路径92可为具有正信号导体诸如线94和接地信号导体诸如线96的射频传输线。用于形成路径92的传输线结构(有时在本文被称为传输线92)可包括同轴电缆、带状线传输线、微带传输线、由金属化通孔实现的同轴探针、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、波导结构、由这些类型的传输线的组合形成的传输线等的部分。设备10中的传输线可以集成到刚性和/或柔性印刷电路板。在一种合适的布置中,设备10中的传输线还可包括集成在多层层压结构(例如,导电材料(诸如铜)层和电介质材料(诸如树脂)层,被层压在一起,而没有介入粘合剂)内的传输线导体(例如,信号和接地导体),该多层层压结构可以在多个维度(例如,二维或三维)上折叠或弯曲,并且在弯曲之后保持弯曲或折叠形状(例如,多层层压结构可以折叠成特定的三维形状以围绕其他设备部件布线,并且可具有足够刚性以在折叠后保持其形状,而无需用加强片或其他结构保持在适当位置)。层压结构的所有多个层可以在没有粘合剂的情况下分批层压在一起(例如,在单个压制过程中)(例如,与进行多个压制过程以将多个层用粘合剂层压在一起相反)。
匹配网络(例如,使用可调谐部件102形成的可调节匹配网络)可包括用于将一个或多个天线40的阻抗与传输线92的阻抗匹配的部件,诸如电感器、电阻器和电容器。匹配网络部件可被提供作为离散部件(例如,表面安装技术部件)或者可由外壳结构、印刷电路板结构、塑料支架上的迹线等形成。部件诸如这些部件还可被用于形成一个或多个天线40中的滤波器电路并且可以是可调谐部件和/或固定部件。
传输线92可耦接到与天线结构40相关联的天线馈电结构。例如,天线结构40可形成倒F形天线、隙缝天线、混合倒F形隙缝天线或者具有带有正天线馈电端子诸如端子98和接地天线馈电端子诸如接地天线馈电端子100的天线馈电部112的其他天线。正传输线导体94可耦接到正天线馈电端子98,并且接地传输线导体96可耦接到接地天线馈电端子100。如果需要,可使用其他类型的天线馈电布置。例如,天线结构40可使用多个馈电部馈电。图3的例示性馈电配置仅是例示性的。
如果需要,控制电路28可使用阻抗测量电路收集天线阻抗信息。控制电路28可使用来自接近传感器(参见例如图2的传感器32)的信息、接收的信号强度信息、来自取向传感器的设备取向信息、关于设备10的使用场景的信息、关于音频是否正在通过扬声器26播放的信息、来自一个或多个天线阻抗传感器的信息或者确定天线40何时受到附近外部物体的存在影响或换句话讲何时需要调谐的其他信息。作为响应,控制电路28可以调节可调节电感器、可调节电容器、开关或其他可调谐部件102以确保天线40根据需要工作。还可对部件102进行调节以扩展天线40的覆盖范围(例如,以覆盖期望的通信频带,该频带在比天线40在不调谐的情况下会覆盖的范围更大的频率范围内延伸)。
天线结构40可包括谐振元件结构(在本文中有时被称为辐射元件结构)、天线接地层结构(在本文中有时被称为接地层结构、接地结构或天线接地结构)、天线馈电部诸如馈电部112和其他部件(例如,可调谐部件102)。天线结构40可被配置为形成任何合适类型的天线。利用一种合适的布置,在本文中有时被作为示例描述的天线结构40用于实现包括倒F形天线和隙缝天线谐振元件的混合倒F形隙缝天线。
如果需要,可在设备10中形成多个天线40。每个天线40可通过相应传输线92耦接到收发器电路,诸如非近场通信收发器电路90。如果需要,两个或更多个天线40可共享同一传输线92。图4是示出设备10可如何包括用于执行无线通信的多个天线40的图示。
如图4所示,设备10可包括两个或更多个天线40,诸如第一天线40-1、第二天线40-2、第三天线40-3和第四天线40-4。天线40可设置在设备10的外壳12内的不同位置处。例如,天线40-1和40-2可形成在外壳12的第一(上)端部处的区域22内,而天线40-3和40-4形成在外壳12的相对的第二(下)端部处的区域20内。在图3的示例中,外壳12具有矩形周边(例如,具有四个拐角的周边),并且每个天线40形成在外壳12的相应拐角处。该示例仅仅是例示性的,并且一般来讲,天线40可形成在外壳12内的任何期望位置处。
无线电路34可包括输入输出端口,诸如用于与存储和处理电路(例如,图1的存储和处理电路28)中的数字数据电路对接的端口122。无线电路34可包括基带电路诸如基带(BB)处理器120和射频收发器电路诸如非近场通信收发器电路90。
端口122可接收来自存储和处理电路的数字数据,所述数字数据将由非近场通信收发器电路90传输。由非近场通信收发器电路90和基带处理器120接收的传入数据可经由端口122提供到存储和处理电路。
非近场通信收发器电路90可包括一个或多个发射器和一个或多个接收器。例如,收发器电路90可包括多个远程无线收发器38,诸如第一收发器38-1、第二收发器38-2、第三收发器38-3和第四收发器38-4(例如,用于处理蜂窝电话通信频带中的语音和非语音蜂窝电话通信的收发器电路)。每个收发器38可通过对应的传输线92(例如,第一传输线92-1、第二传输线92-2、第三传输线92-3和第四传输线92-4)耦接到相应天线40。例如,第一收发器38-1可通过传输线92-1耦接到天线40-1,第二收发器38-2可通过传输线92-2耦接到天线40-2,第三收发器38-3可通过传输线92-3耦接到天线40-3,并且第四收发器38-4可通过传输线92-4耦接到天线40-4。
射频前端电路128可插置在每个传输线92上(例如,第一前端电路128-1可插置在线92-1上,第二前端电路128-2可插置在线92-2上,第三前端电路128-3可插置在线92-3上等等)。前端电路128可各自包括切换电路、滤波器电路(例如双工器和/或双工器电路、陷波滤波器电路、低通滤波器电路、高通滤波器电路、带通滤波器电路等)、用于将传输线92的阻抗与对应的天线40匹配的阻抗匹配电路、有源和/或无源部件诸如图3的部件102的网络、用于收集天线阻抗测量值的射频耦合器电路或任何其他期望的射频电路。如果需要,前端电路128可包括被配置为将天线40-1、40-2、40-3和40-4选择性地耦接到不同的相应收发器38-1、38-2、38-3和38-4的切换电路(例如,使得每个天线可基于前端电路128中的交换电路的状态随时间处理不同收发器38的通信)。
如果需要,前端电路128可包括允许对应天线40(例如,使用频域双工(FDD)方案)同时发射和接收射频信号的滤波电路(例如,双工器和/或双迅器)。天线40-1、40-2、40-3和40-4可在相应的时隙中发射和/或接收射频信号,或者天线40-1、40-2、40-3和40-4中的两个或更多个可同时发射和/或接收射频信号。一般来讲,收发器38-1、38-2、38-3和38-4的任何期望组合可在给定时间使用对应天线40发射和/或接收射频信号。在一种合适的布置中,收发器38-1、38-2、38-3和38-4中的每一个可接收射频信号,而收发器38-1、38-2、38-3和38-4中给定的一个在给定时间发射射频信号。
放大器电路诸如一个或多个功率放大器可插置在传输线92上和/或形成在非近场通信收发器电路90内,以便在通过天线40传输之前放大收发器38所输出的射频信号。放大器电路诸如一个或多个低噪声放大器可插置在传输线92上和/或形成在非近场通信收发器电路90内,以便在将天线40所接收的射频信号输送到收发器38之前放大所接收的信号。
在图3的示例中,在每个传输线92上形成单独的前端电路128。这仅仅是例示性的。如果需要,两个或更多个传输线92可共享同一前端电路128(例如,前端电路128可形成在同一基板、模块或集成电路上)。
收发器38中的每一个可例如包括用于将通过路径124从基带处理器120接收的基带信号转换为对应的射频信号的电路。例如,收发器38可各自包括用于在通过天线40传输之前将基带信号升压转换为射频的混频器电路。收发器38可包括用于在数字域与模拟域之间转换信号的数模转换器(DAC)和/或模数转换器(ADC)电路。收发器38中的每一个可包括用于将通过路径92从天线40接收的射频信号转换为对应的基带信号的电路。例如,收发器38可各自包括用于在将基带信号通过路径124输送到基带处理器120之前将射频信号降压转换为基带频率的混频器电路。
每个收发器38可形成在同一基板、集成电路或模块上(例如,非近场通信收发器电路90可以是具有基板或集成电路的收发器模块,收发器38中的每一个形成在所述基板或集成电路上),或者两个或更多个收发器38可形成在单独的基板、集成电路或模块上。基带电路120和前端电路128可形成在与收发器38相同的基板、集成电路或模块上,或者可形成在与收发器38分开的基板、集成电路或模块上。在另一种合适的布置中,如果需要,非近场通信收发器电路90可包括具有四个端口的单个收发器38,每个端口耦接到相应的传输线92。每个收发器38可包括用于发射和接收射频信号的发射器和接收器电路。在另一种合适的布置中,一个或多个收发器38可以仅执行信号发射或信号接收(例如,电路38中的一个或多个可以是专用发射器或专用接收器)。
在图4的示例中,天线40-1和40-4可占据比天线40-2和40-3更大的空间(例如,设备10内的更大面积或体积)。这可允许天线40-1和40-4以比天线40-2和40-3更长的波长(即,较低的频率)支持通信。这仅仅是例示性的,并且如果需要,天线40-1、40-2、40-3和40-4中的每一个可占据相同的体积或者可占据不同的体积。天线40-1、40-2、40-3和40-4可被配置为在至少一个公共频带中输送射频信号。如果需要,天线40-1、40-2、40-3和40-4中的一个或多个可在设备10中的一个或多个其他天线未覆盖的至少一个频带中处理射频信号。
如果需要,每个天线40和每个收发器38可在多个频带(例如,多个蜂窝电话通信频带)中处理射频通信。例如,收发器38-1、天线40-1、收发器38-4和天线40-4可在第一频带诸如介于700和960MHz之间的低频带、第二频带诸如介于1700和2200MHz之间的中频带和第三频带诸如介于2300和2700MHz之间的高频带中处理射频信号。收发器38-2、天线40-2、收发器38-3和天线40-3可在介于1700和2200MHz之间的第二频带和介于2300和2700MHz之间的第三频带中处理射频信号(例如,天线40-2和40-3可能未占据足够支持低频带内的信号的体积)。
图4的示例仅仅是例示性的。一般来讲,天线40可覆盖任何期望的频带。非近场通信收发器电路90可包括其他收发器电路,诸如耦接到一个或多个天线40的图2的一个或多个电路36或42。外壳12可具有任何期望的形状。在外壳12的不同拐角处形成天线40-1至40-4中的每一个可例如最大化由天线40输送的无线数据的多路径传播,以优化无线电路34的总体数据吞吐量。
当使用单个天线40操作时,可在设备10与外部通信装置(例如,一个或多个其他无线设备,诸如无线基站、接入点、蜂窝电话、计算机等)之间输送单个无线数据流。这可对与外部通信装置通信的无线通信电路34可获得的数据速率(数据吞吐量)施加上限。随着软件应用程序和其他设备操作的复杂性随时间推移而增加,需要在设备10与外部通信装置之间输送的数据量通常也会增加,使得单个天线40可能无法提供足够的数据吞吐量来处理期望的设备操作。
为了增加无线电路34的总体数据吞吐量,可使用多输入多输出(MIMO)方案来操作多个天线40。当使用MIMO方案操作时,设备10上的两个或更多个天线40可用于以相同频率输送多个独立的无线数据流。相对于仅使用单个天线40的场景,这样可显著增加设备10与外部通信装置之间的总体数据吞吐量。一般来讲,用于根据MIMO方案输送无线数据的天线40的数量越大,则电路34的总体吞吐量越大。
然而,如果不多加小心,则由多个天线40在相同频带中输送的射频信号可能会相互干扰,从而使电路34的总体无线性能劣化。确保以相同频率工作的天线彼此电磁隔离对于相邻天线40(例如,天线40-1和40-2,天线40-3和40-4等)和具有共同(共享)结构(例如,具有由外壳12的相邻或共享导电部分形成的谐振元件)的天线40而言尤其具有挑战性。
为了根据MIMO方案执行无线通信,天线40需要以相同频率输送数据。如果需要,无线电路34可执行所谓的双流(2X)MIMO操作(在本文中有时被称为2X MIMO通信或使用2XMIMO方案的通信),其中两个天线40用于以相同的频率输送两个独立的射频信号流。无线电路34可执行所谓的四流(4X)MIMO操作(在本文中有时被称为4X MIMO通信或使用4X MIMO方案的通信),其中四个天线40用于以相同的频率输送四个独立的射频信号流。执行4X MIMO操作可以支持比2X MIMO操作更高的总体数据吞吐量,因为4X MIMO操作涉及四个独立的无线数据流,而2X MIMO操作仅涉及两个独立的无线数据流。如果需要,天线40-1、40-2、40-3和40-4可在一些频带中执行2X MIMO操作,并且可在其他频带中执行4X MIMO操作(例如,根据哪些频带由哪个天线来处理)。例如,天线40-1、40-2、40-3和40-4可在一些频带中执行2XMIMO操作,同时在其他频带中执行4X MIMO操作。
作为一个示例,天线40-1和40-4(以及对应的收发器38-1和38-4)可通过以介于600MHz和960MHz之间的低频带(LB)中的相同频率输送射频信号来执行2X MIMO操作。同时,天线40-1、40-2、40-3和40-4可通过以介于1700和2200MHz之间的中频带(MB)中的相同频率和/或以介于2300和2700MHz之间的高频带(HB)中的相同频率输送射频信号来共同执行4XMIMO操作(例如,天线40-1和40-4可以在低频带中执行2X MIMO操作,同时在中频带和/或高频带中执行4X MIMO操作)。
如果需要,天线40-1和40-2可包括由控制电路(例如,图3的控制电路28)调节的切换电路。控制电路28可控制天线40-1和40-2中的切换电路以配置天线40-1和40-2中的天线结构,从而在设备10的区域66中形成单个天线40U。类似地,天线40-3和40-4可包括由控制电路28调节的切换电路。控制电路28可控制天线40-3和40-4中的切换电路以在设备10的区域68中形成单个天线40L(例如,包括来自天线40-3和40-4的天线结构的天线40L)。天线40U可以例如形成在外壳12的上端处,因此在本文中有时可被称为上部天线40U。天线40L可以形成在外壳12的相对下端处,因此在本文中有时可被称为下部天线40L。例如,当天线40-1和40-2被配置为形成上部天线40U,并且天线40-3和40-4被配置为形成下部天线40L时,无线电路34可在低频带、中频带和高频带中的一者、两者或每一者中使用天线40U和40L执行2X MIMO操作。如果需要,控制电路28可随时间将切换电路进行来回切换,以在第一模式与第二模式之间切换无线电路34,在第一模式中,天线40-1、40-2、40-3和40-4在低频带中执行2X MIMO操作并且在中频带和/或高频带中执行4X MIMO操作,在第二模式中,天线40-1、40-2、40-3和40-4被配置为形成在低频带、中频带和/或高频带中执行2X MIMO操作的天线40U和40L。
如果需要,在有时称为载波聚合的方案中,无线通信电路34可利用一个或多个外部设备(例如,多个无线基站)上的多个天线输送无线数据。当使用载波聚合方案操作时,相同的天线40可以不同的相应频率(在本文中有时被称为载波频率、信道、载波信道或载波)利用多个天线(例如,不同无线基站上的天线)输送射频信号。例如,天线40-1可以第一频率(例如,低频带LB中的频率)从第一无线基站、以第二频率(例如,中频带MB中的频率)从第二无线基站以及以第三频率(例如,高频带HB中的频率)从第三基站接收射频信号。以不同频率接收的信号可以同时处理(例如,通过收发器38-1)以增加收发信机38-1的通信带宽,从而增加收发信机38-1的数据速率。如果需要,天线40-1可输送多于三个基站的射频信号(例如,使用低频带LB、中频带MB和/或高频带HB中的多于一个频率)。类似地,天线40-4可以频带LB、MB和/或HB内的两个、三个或多于三个频率执行载波聚合,并且天线40-2和40-3可以频带MB和/或HB内的两个或更多个频率执行载波聚合。相对于不执行载波聚合的场景,这可以用于进一步增加无线电路34的总体数据吞吐量。例如,电路34的数据吞吐量可以针对所使用的每个载波频率(例如,频带LB、MB和HB内的每个载波频率)而增加(例如,对于与天线40-1、40-2、40-3和40-4中的每一者通信的每个无线基站)。
通过使用MIMO方案和载波聚合方案执行通信,无线电路34的数据吞吐量甚至可以比使用MIMO方案或载波聚合方案的情况更大。电路34的数据吞吐量可以例如针对天线40使用的每个载波频率而增加(例如,每个载波频率可为电路34的总吞吐量贡献40兆/秒(Mb/s)或一些其他吞吐量)。作为一个示例,天线40-1和40-4可以在频带LB、MB和HB中的每个频带内的三个频率上执行载波聚合,并且天线40-3和40-4可以在频带MB和HB中的每个频带内的三个频率上执行载波聚合。同时,天线40-1和40-4可以在低频带LB中执行2X MIMO操作,并且天线40-1、40-2、40-3和40-4可以在频带MB和HB中的一者中执行4X MIMO操作。在这种情况下,利用每载波频率40Mb/s的示例性吞吐量,无线电路34可以表现出大约960Mb/s的吞吐量。如果通过天线40-1、40-2、40-3和40-4在两个频带MB和HB中执行4X MIMO操作,则电路34可以表现出大约1200Mb/s的甚至更大的吞吐量。换句话讲,通过根据MIMO和载波聚合方案使用四个天线40-1、40-2、40-3和40-4执行通信,无线电路34的数据吞吐量可以从与使用单个天线以单个频率输送信号相关联的40Mb/s增加到大约1千兆/秒(Gb/s)。
这些示例仅仅是例示性的,并且如果需要,载波聚合可以在每个频带少于三个载波中执行,可以在不同频带上执行,或者可以针对天线40-1到40-4中的一个或多个而省略。图4的示例仅仅是例示性的。如果需要,天线40可以任何期望频率覆盖任何期望数量的频带。如果需要,多于四个天线40或少于四个天线40可在非近场通信频率下执行MIMO和/或载波聚合操作。
天线40可包括隙缝天线结构、倒F形天线结构(例如,平面和非平面倒F形天线结构)、环形天线结构、这些天线结构的组合或其他天线结构。
例示性倒F形天线结构示于图5中。图5的倒F形天线结构40具有天线谐振元件130(在本文中有时被称为天线辐射元件130)和天线接地部136(在本文中有时被称为接地层136或接地部136)。天线谐振元件130可具有主谐振元件臂,诸如臂132。臂132的长度可被选择为使得天线结构40以期望的工作频率谐振。例如,臂132(或臂132的分支)的长度可以是天线40的期望工作频率下的波长的四分之一。天线结构40还可在谐振频率下表现出谐振。如果需要,可将隙缝天线结构或其他天线结构结合到倒F形天线,诸如图5的天线40(例如,以增强一个或多个通信频带中的天线响应)。
主谐振元件臂132可通过返回路径134耦接到接地部136。天线馈电部112可包括正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100,并且可平行于臂132与接地部136之间的返回路径134延伸。如果需要,倒F形天线结构诸如图5的例示性天线结构40可具有多于一个谐振臂分支(例如,以产生多个频率谐振,以支持多个通信频带中的操作),或者可具有其他天线结构(例如,寄生天线谐振元件、可调谐部件,用以支持天线调谐等)。例如,臂132可具有从馈电部112和返回路径134向外延伸的左分支和右分支。多个馈电部可用于为天线诸如天线40馈电。臂132可沿循具有任何期望形状的任何期望路径(例如,弯曲和/或笔直路径、曲折路径等)。如果需要,天线诸如图5的倒F形天线40可包括可调谐部件诸如图3的部件102(例如,耦接在臂132的不同部分之间、臂132与接地部136之间等)。
天线40可以是包括一个或多个隙缝元件的混合天线。如图6所示,例如,天线40可基于具有开口(例如,形成在导电结构如天线接地部136内的隙缝140)的隙缝天线构型。隙缝140可以用空气、塑料和其他电介质填充。隙缝140的形状可以是笔直的,或者可具有一个或多个弯曲部(即,隙缝140可具有沿循曲折路径的细长形状)。馈电端子98和100可例如位于隙缝140的相对侧上(例如,相对的长边上)。隙缝140在本文中有时可被称为隙缝元件140、隙缝天线谐振元件140、隙缝天线辐射元件140或隙缝140。基于隙缝的天线谐振元件诸如图7的隙缝元件140可在天线信号的波长等于隙缝的周长的频率下产生天线谐振。在窄隙缝中,隙缝天线谐振元件的谐振频率与其中隙缝长度大约等于操作波长的一半的信号频率相关联。
隙缝天线频率响应可使用一个或多个调谐部件(例如,图3的部件102)进行调谐。这些部件可具有耦接到隙缝的相对侧的端子(即,可调谐部件可桥接隙缝)。如果需要,可调谐部件可具有沿隙缝140的一侧的长度耦接到相应位置的端子。也可使用这些布置的组合。如果需要,天线40可以是混合隙缝倒F形天线,其包括图5和图6所示类型的谐振元件(例如,具有由谐振元件臂诸如图5的臂132和隙缝诸如图6的隙缝140所产生的谐振)。
图6的示例仅仅是例示性的。通常,隙缝140可具有任何期望的形状(例如,具有笔直和/或弯曲边缘的形状),可沿循曲折路径等。如果需要,隙缝140可以是具有不含导电材料的一个或多个端部的开口隙缝(例如,其中隙缝140延伸穿过接地部136的一个或多个边)。隙缝140可以例如具有大约等于这些情况下的操作波长的四分之一的长度。
虽然图5和图6的示例仅示出了单个天线40,但可以从设备10内的这些结构形成多个天线40。包括天线40-1和40-2的设备10的例示性部分的顶视内部图示于图7中。如图7所示,设备10可具有外围导电外壳结构,诸如外围导电外壳结构16。外围导电外壳结构16可通过电介质填充间隙(例如,塑料间隙)18进行分段,所述电介质填充间隙诸如第一间隙18-1、第二间隙18-2和第三间隙18-3。间隙18-1、18-2和18-3中的每一个可沿设备10的相应侧面在外围结构16内形成。
如图7所示,天线40-1和40-2可包括倒F形天线结构(例如,如图5所示的倒F形天线结构)。天线40-1可包括通过返回路径134-1耦接到接地部136的谐振元件臂132-1。天线40-1可使用第一天线馈电部112-1进行馈电。天线馈电部112-1可具有耦接到谐振元件臂132-1上的点192的正天线馈电端子98-1以及耦接到接地部136的接地天线馈电端子100-1。天线40-2可包括通过返回路径134-2耦接到接地部136的谐振元件臂132-2。天线40-2可使用第二天线馈电部112-2进行馈电,该第二天线馈电部具有耦接到谐振元件臂132-2的正天线馈电端子98-2以及耦接到接地部136的接地天线馈电端子100-2。
在图8的示例中,天线40-1的返回路径134-1可以耦接在谐振元件臂132-1上的点190与接地部136上的点198之间。点190可插置在点192与间隙18-1之间。点192可插置在点190与间隙18-3之间。接地部136上的点198可插置在接地馈电端子100-1与间隙18-1之间。类似地,天线40-2的馈电端子98-2可在间隙18-3与18-2之间的某一位置处耦接到天线40-2的谐振元件臂132-2。天线40-2的返回路径134-2可形成在间隙18-3处,或者可耦接到沿臂132-2的位置,其中该位置插置在间隙18-3与馈电端子98-1之间。返回路径134-2可耦接到接地部136上的点196。接地馈电端子100-2可插置在接地部136上的点196与间隙18-2之间。
射频信号可通过馈电部112-1从天线40-1输送或输送至该天线。馈电部112-1可通过传输线92-1耦接到非近场通信收发器(TX/RX)电路90。例如,传输线92-1的正导体94-1可耦接到馈电端子98-1,而传输线92-1的接地导体96-1可耦接到馈电端子100-1。如果需要,可将匹配电路(例如,前端电路诸如图4的前端电路128-1中的阻抗匹配电路)插置在传输线92-1上。
射频信号可通过馈电部112-2从天线40-2输送或输送至该天线。馈电部112-2可通过传输线92-2耦接到非近场通信收发器(TX/RX)电路90(例如,传输线92-1和92-2可以耦接到收发器电路90上的相应端口,或者可以耦接到单独的收发器,诸如如图4所示的收发器38-1和38-2)。例如,传输线92-2的正导体94-2可耦接到馈电端子98-2,而传输线92-2的接地导体96-2可耦接到馈电端子100-2。如果需要,可将匹配电路(例如,前端电路诸如图4的前端电路128-2中的阻抗匹配电路)插置在传输线92-2上。
开口诸如隙缝140可将臂132-1和132-2与接地部136分开。如果需要,隙缝140可为天线40-1和/或40-2贡献隙缝天线谐振(例如,天线40-1和40-2可以是混合隙缝倒F形天线,其包括图5和图6所示类型的谐振元件)。
隙缝140可由从间隙18-1延伸至间隙18-2的细长开口形成(例如,隙缝140的端部(有时可被称为开口端)可由间隙18-1和18-2形成)。隙缝140可具有细长形状,所述细长形状具有任何合适的长度(例如,约4-20cm、大于2cm、大于4cm、大于8cm、大于12cm、小于25cm、小于10cm等)和任何合适的宽度(例如,大约2mm、小于2mm、小于3mm、小于4mm、1-3mm等)。间隙18-3可以沿隙缝140的纵向轴线与隙缝140的一部分是连续的,并且垂直于该部分延伸。隙缝140可以用电介质诸如空气、塑料、陶瓷或玻璃填充。例如,可将塑料插入隙缝140的部分中,并且该塑料可与外壳12的外部齐平。如果需要,隙缝140中的电介质材料可在外壳12外部处与间隙18-1、18-2和18-3中的电介质材料齐平。图7的示例仅为例示性的。如果需要,隙缝140可具有任何其他期望的形状(例如,具有沿设备10的三个侧面延伸并围绕接地部136的延伸部分的区段的U形、具有弯曲和/或笔直边缘的形状等)。
如图7所示,天线40-1的谐振元件臂132-1和天线40-2的谐振元件臂132-2可由外围导电外壳结构16的相应区段形成。外围导电外壳结构16的形成谐振元件臂132-1的区段可在设备10的第一(左)侧面处的电介质间隙18-1与设备10的第二(上)侧面处的第三电介质间隙18-3之间延伸。外围导电外壳结构16的形成谐振元件臂132-2的区段可在电介质间隙18-3与设备10的第三(右)侧面处的电介质间隙18-2之间延伸。
天线接地部136可由导电外壳结构、设备10中的电气设备部件、印刷电路板迹线、导体条带诸如电线和金属箔的条带、显示器14的导电部分(例如,用于显示器14的导电框架或用于显示器14的导电背板)和/或其他导电结构形成。在一种合适的布置中,接地部136由外壳12的导电部分形成,诸如导电外壳层150以及外围导电外壳结构16的通过外围间隙18-1与臂132-1分开并且通过外围间隙18-2与臂132-2分开的区段。例如,导电外壳层150可形成设备10的导电后壁。导电外壳层150可形成设备10的外表面,或者可覆盖有(或形成于其上)薄电介质层诸如玻璃、蓝宝石、塑料或陶瓷层,该薄电介质层覆盖导电外壳层150并用于隐藏层150使其不可见(例如,其中电介质层形成设备10的外表面)。
导电外壳层150(在本文中有时被称为接地层150或导电层150)可在设备10内具有任何期望的形状。例如,接地层150可与外围导电外壳结构16中的间隙18-1和18-2对准(例如,间隙18-1的下边缘可与接地层150的限定与间隙18-1相邻的隙缝140的边缘对准,使得间隙18-1的下边缘与在接地层150和外围导电结构16的与间隙18-1相邻的部分之间的界面处的接地层150的边缘大约共线)。该示例仅仅是例示性的,并且在另一种合适的布置中,接地层150可具有与间隙18-1相邻的附加竖直隙缝,该竖直隙缝在间隙18-1下方延伸(例如,沿图7的Y轴)。类似地,如果需要,接地层150可包括与间隙18-2相邻的竖直隙缝,该竖直隙缝延伸超出间隙18-2的下边缘(例如,在图7的Y轴的方向上)。此类竖直隙缝可例如具有由接地层150限定的两个边缘以及由外围导电结构16限定的一个边缘。竖直隙缝可具有在间隙18-2和18-1处由隙缝140的开口端限定的开口端。竖直隙缝可具有沿图7的Y轴延伸超出间隙18-1和18-2的任何期望的长度(例如,10-15mm、大于5mm、大于10mm、大于15mm、大于30mm、小于30mm、小于20mm、小于15mm、小于10mm、介于5和20mm之间等),并且可具有任何期望的垂直宽度(例如,约2mm、小于4mm、小于3mm、小于2mm、小于1mm、大于0.5mm、大于1.5mm、大于2.5mm、1-3mm等)。
天线谐振元件臂132-1和132-2的长度可被选择为使得天线40-1和40-2以期望频率谐振,诸如低频带LB(例如,介于约600MHz和960MHz之间的频带)、中频带MB(例如,介于约1700MHz和2200MHz之间的频带)和高频带HB(例如,介于约2300MHz和2700MHz之间的频带)中的频率。
在一种合适的布置中,天线40-1在中频带MB中的频率响应可与沿臂132-1在返回路径134-1与馈电部112-1之间的距离相关联。例如,天线40-1在低频带LB中的频率响应可与沿臂132-1在馈电部112-1与间隙18-3之间的距离相关联。例如,天线40-2在中频带MB中的频率响应可与沿臂132-2在返回路径134-2与间隙18-2之间的距离相关联。隙缝140的介于臂132-1与接地部136之间的一部分和/或臂132-1的谐波可有助于天线40-1在高频带HB中的频率响应。隙缝140的介于臂132-2与接地部136之间的一部分和/或臂132-2的谐波可有助于天线40-2在高频带HB中的频率响应。
天线调谐部件(例如,图3的部件102)可耦接到天线40-1。例如,感应部件诸如可调节电感器172可插置在臂132-1与接地部136之间的返回路径134-1中。可调节电感器172可例如被控制以调节天线40-1在中频带MB和/或高频带HB中的频率响应(例如,使用由控制电路28提供的控制信号,如图3所示)。在该示例中,可调节电感器172可包括通过切换电路耦接到接地部136的一组固定电感器。例如,可调节电感器172可包括通过单刀单掷(SPST)开关耦接到接地部136的单个固定电感器,或者可包括通过单刀双掷(SP2T)开关耦接到接地部136的多个固定电感器。该示例仅仅是例示性的,并且如果需要,电感器172可以是固定的。
天线40-1可具有耦接在臂132-1上的点200与接地部136上的点202之间的附加返回路径134-3。点200可例如插置在点192与间隙18-3之间。点202可插置在接地端子100-1与点196之间。滤波器诸如基于电容器204(例如,电容为约20-30pF的电容器)的频率相关电路可插置在返回路径134-3上。感应电路诸如可调节电感器206可插置在电容器204与接地部136之间的返回路径134-3上。可调节电感器206可例如包括通过切换电路诸如单刀四掷(SP4T)开关耦接在电容器204与点202之间的一组固定电感器。开关可被调节为改变耦接在点200与202之间的电感,以调谐天线40-1在低频带LB中的频率响应。
如果需要,天线调谐部件(例如,图3的部件102)可耦接在臂132-2与接地部136之间,以便调节天线40-2在中频带MB和/或高频带HB中的频率响应。例如,可调节电感器电路或其他电路可插置在返回路径134-2中。
图7的示例仅为例示性的。一般来讲,可在天线40-1和40-2中包括具有任何期望的切换电路、电阻式、电容式和/或感应部件的任何期望的可调节调谐部件。
当以这种方式配置时,两个天线40-1和40-2均可支持中频带MB和高频带HB中的通信,而天线40-1还支持低频带LB中的通信。因此,如果需要,天线40-1和40-2可以在中频带MB和/或高频带HB中使用MIMO方案执行通信(例如,图3的中频带MB和/或高频带HB中仅使用天线40-1和40-2的2X MIMO方案,或者中频带MB和/或高频带HB中一起使用天线40-3和40-4的4X MIMO方案)。当在相同频带内(例如,在中频带MB或高频带HB内)执行MIMO操作(例如,4X MIMO操作)时,如果不多加小心,来自天线40-1的天线电流可能会与来自天线40-2的天线电流进行电磁交互,从而使两个天线的射频性能劣化。
然而,如图7所示,由间隙18-3提供的臂132-1与132-2之间的机械间距可用于在天线40以相同频率工作时(例如,在使用MIMO方案执行通信时)使天线40-1与天线40-2电磁隔离。邻近间隙18-3形成返回路径134-2可用于进一步隔离臂132-1和132-2。这样,尽管两个天线以相同频率工作,但天线40-1可与天线40-2充分隔离。同时,如果需要,天线40-1可在低频带LB中与设备10中的其他天线(例如,与图3所示的天线40-4)一起执行2X MIMO操作。虽然图7的示例描述了相邻的天线40-1和40-2,但类似的天线结构也可用于在如图4所示的设备10的下端形成天线40-3和40-4(例如,在图7中的天线40-4代替天线40-1并且天线40-3代替天线40-2的情况下)。
为了支持设备10中的近场通信,设备10优选地包括近场通信天线。通过使用天线40-1和/或40-2中的一些或全部作为蜂窝电话天线或其他非近场通信天线和近场通信天线,可以节省空间。作为示例,可以使用图7的天线40-1的部分(诸如,谐振元件臂132-1、返回路径134-1和接地部136的部分)来形成设备10的近场通信天线(例如,近场通信收发器电路44所使用的天线)。通过在近场与非近场天线之间共享导电天线结构,可以最小化重复的导电结构并且可以节省设备10内的天线体积。
如图7所示,设备10的近场通信天线可以由天线40-1例如倒F形天线谐振元件臂132-1、返回路径134-1和接地部136的部分形成。由天线40-1形成的非近场通信天线可使用天线馈电部诸如馈电部112-1进行馈电。非近场通信收发器电路90可在诸如低频带LB、中频带MB、高频带HB、960至1710MHz的低中频带、3400至3700MHz的超高频带、用于(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带、用于GPS信号的1575MHz频带和/或其他非近场通信频带的频带中使用馈电部112-1处理无线通信。
为了使用天线40-1支持近场通信,近场通信收发器电路44(NFC TX/RX)可以发射和/或接收近场通信信号(例如,近场通信频带诸如13.56MHz近场通信频带中的信号)。近场通信收发器电路44可使用导电路径诸如路径154耦接到天线40-1。路径154可耦接到臂132-1上的点194。点194可插置在点192与间隙18-3之间。路径154可以例如是用于输送单端近场通信信号的单端传输线信号路径。在这种情况下,近场通信收发器电路44可包括用于将单端信号转换为差分信号以及将差分信号转换为单端信号的平衡-不平衡转换器电路或其他电路。
滤波器诸如基于电感器156(例如,具有80nH至200nH的值的电感器)的频率相关电路或其他合适的频率相关电路可以将天线40-1的臂132-1耦接到近场通信收发器电路44。如果需要,阻抗匹配电路可插置在电感器156与电路44中的平衡-不平衡转换器之间,或者电路44中的平衡-不平衡转换器可插置在电感器156与阻抗匹配电路之间。
滤波器诸如基于电容器152(例如,电容为约20-30pF的电容器)的频率相关电路可耦接在馈电端子98-1与臂132-1上的点192之间。与非近场通信收发器电路90相关联的信号的频率通常为600MHz或更大。在这些频率下,电感器156形成将臂132-1和天线40-1与近场通信收发器电路44电隔离的开路。电容器152可在这些频率下形成短路,使得馈电端子98-1耦接到臂132-1,并且天线40-1用作非近场通信收发器电路90的倒F形天线。电容器204也可在这些频率下形成短路,使得点200耦接到点202并且可调节电感器206可对低频带LB中的天线40-1进行频率调节。
近场通信收发器电路44可以在较低频率(例如,13.56MHz)下操作。在近场通信频率下,电容器152形成开路,从而将包含电容器152的路径(即,馈电端子98-1)与近场通信信号电流隔离。类似地,电容器204在这些频率下形成开路,以将点202与点200隔离。电感器156可以在近场通信频率下形成短路,因此近场通信信号电流诸如例示性近场通信电流170可流过由天线40-1的部分形成的导电路径(例如,形成近场通信环形天线的环形天线谐振元件的导电环路)。电流170可以例如在穿过路径154、臂132-1的介于点194和190之间的部分、返回路径134-1和接地部136的环路中流动。电流170可通过外围导电结构16中的间隙18-3与天线40的臂132-2和返回路径134-2隔离。例如,电流170可产生由设备10传输的对应无线近场通信信号,并且/或者可响应于由设备10接收的无线近场通信信号而产生。
如该示例所示,图7的天线40-1的天线结构可用作非近场通信天线结构(即,倒F形天线)和近场通信天线结构(即,由天线结构40-1的部分形成的环形天线)。在近场与非近场功能之间共享天线结构的能力允许设备10中的天线的尺寸最小化并避免天线部件的重复。
图7的示例仅为例示性的。如果需要,近场通信收发器电路44可耦接到天线40-2,并且天线40-2的部分可形成近场通信环形天线。然而,一般来讲,可能期望近场通信环形天线占据尽可能多的空间(例如,沿图7的X轴的设备10的尽可能多的宽度)。这可以例如有利于正在使用设备10的用户将设备10用于与外部近场通信装置诸如RFID阅读器进行通信(例如,使得用户不必专注于将设备10精确地放置在RFID阅读器上以使天线体积与RFID阅读器对准)。因为天线40-2占据的体积小于天线40-1(例如,因为天线40-2不覆盖低频带LB),所以形成天线40-2的近场通信环路可能会不期望地增加用户操作设备10的难度。如果需要,通过使用天线40-1和40-2的部分形成近场通信环形天线,可以利用设备10的甚至更多宽度来形成近场通信环形天线。
图8是具有由两个天线40-1和40-2的部分形成的近场通信天线的设备10的俯视图。如图8所示,馈电部112-2的馈电端子98-2可耦接到臂132-2上的点222。点222可插置在间隙18-3与18-2之间。滤波器诸如基于电容器220(例如,电容为约20-30pF的电容器)的频率相关电路可插置在馈电端子98-2与臂132-2上的点222之间。如果需要,可将阻抗匹配电路诸如匹配(M)电路223插置在馈电端子98-2与电容器220之间。匹配电路223可用于将天线40-2的传输线的阻抗(例如,如图4和图7所示的传输线92-2)与非近场通信频率下的天线40-2的阻抗相匹配。
滤波器诸如基于电容器216(例如,电容为约20-30pF的电容器)的频率相关电路可插置在天线40-2的返回路径134-2上。电容器216可通过电路节点221耦接到臂132-2上的点210。点210可位于间隙18-3的边缘处,可以与间隙18-3相邻,或者可位于间隙18-3与点222之间的任何其他期望位置。
近场通信收发器电路44可使用导电路径诸如路径226耦接到外围导电结构16。路径226可耦接到臂132-1上的点222。这仅仅是例示性的,并且在其他合适的布置中,路径226可耦接到臂132-2上的其他期望位置(例如,馈电部112-1和路径226不必耦接到臂132-2上的同一点)。路径226可以例如是用于输送单端近场通信信号的单端传输线信号路径。在这种情况下,近场通信收发器电路44可包括用于将单端信号转换为差分信号以及将差分信号转换为单端信号的平衡-不平衡转换器电路或其他电路。
滤波器诸如基于电感器224(例如,具有80nH至200nH的值的电感器)的频率相关电路或其他合适的频率相关电路可以将天线40-2的臂132-2耦接到近场通信收发器电路44。如果需要,阻抗匹配电路诸如阻抗匹配电路225可插置在电感器224与电路44中的平衡-不平衡转换器之间。在另一种合适的布置中,电路44中的平衡-不平衡转换器可插置在电感器224与阻抗匹配电路225之间。阻抗匹配电路225可确保路径226和电路44在近场通信频率下与天线40-2阻抗匹配。
如果需要,任选的滤波器诸如基于电容器248(例如,电容值为20-30pF的电容器)的频率相关电路或其他合适的频率相关电路可将路径226耦接到接地部136上的点246。电容器248可例如耦接到路径226上的点,其中该点插置在电感器224与近场通信收发器电路44之间(例如,电容器248可耦接到电感器224的耦接到近场通信收发器电路44的一侧)。
为了最大化设备10的近场通信环形天线的体积,天线40-1的臂132-1可通过导电路径桥接间隙18-3耦接到天线40-2的臂132-2。例如,滤波器诸如基于电感器212(例如,具有80nH至200nH的值的电感器)的频率相关电路或其他合适的频率相关电路可将天线40-1的臂132-1耦接到天线40-2的臂132-2(例如,电感器212可以桥接间隙18-3,并且可以将臂132-1的与间隙18-3相邻的端部耦接到臂132-2的与间隙18-3相邻的端部)。在一种合适的布置中,电感器212可耦接在臂132-1上的点208与电路节点221之间。点208可位于由间隙18-3限定的臂132-1的边缘处,可邻近间隙18-3定位,或者可位于介于点200与间隙18-3之间的任何期望点处。在其他合适的布置中,电感器212可直接耦接到节点210或臂132-2上的介于点210与边缘18-3之间的点。如果需要,可在返回路径134-2上点210与电路节点221之间插置附加电感器(例如,以确保在近场通信频率下为天线40-1和40-2提供期望的阻抗匹配)。
在与天线馈电部112-1和112-2相关联的信号的频率(例如,与图7的非近场通信收发器电路90输送的非近场信号相关联的大于600MHz的非近场频率)下,电感器224形成将臂132-2和天线40-2与近场通信收发器电路44电隔离的开路,并且电感器212形成将天线40-2的臂132-2与天线401的臂132-1电隔离的开路。以这种方式,天线40-1和40-2可以在非近场通信频率下通过间隙18-3电磁隔离。
电容器152、204、216和220可以在这些频率下形成短路,使得馈电端子98-2耦接到臂132-2,并且天线40-2用作非近场通信收发器电路的倒F形天线,并且使得馈电端子98-1耦接到臂132-1,并且天线40-1用作非近场通信收发器电路的倒F形天线。在这些频率下,电容器204可以将臂132-1上的点200电耦合到接地部136上的点202(例如,形成返回路径134-3并且使得电感器206能够影响天线40-1的非近场频率响应)。可调节电感器206中的切换电路可被调节以调谐天线40-1在低频带LB中的频率响应。如果需要,可调节电感器172中的切换电路可被调节以调谐天线40-1在中频带MB和/或高频带HB内的频率响应。在这些非近场通信频率下,电容器216可使臂132-2上的点210短接到接地部136上的点196,从而使非近场通信频率下的天线电流通过返回路径134-2短接到接地部136。如果需要,天线40-2中的切换电路可被调节以调谐天线40-2在中频带MB和/或高频带HB内的频率响应。
在任选的电容器248耦接在路径226与接地部136之间的情况下,电感器224可具有足够小的电感以传递非近场通信信号。电容器248可用作并联电容,该并联电容将非近场通信信号从点222短接到接地部136上的点246,从而将近场通信收发器电路44与非近场通信信号隔离。在这种情况下,天线40-2可具有由电容器248形成的附加返回路径134-4,并且电感器224可在非近场通信频率下执行天线40-2的阻抗匹配。在另一种合适的布置中,电感器224可包括可调节电感器电路,其被调节以调谐天线40-2在中频带MB和/或高频带HB中的频率响应。
在近场通信频率下,电容器152、204、216、220和248形成开路。这可用于将馈电端子98-1、低频带调谐电感器206和馈电端子98-2与近场通信收发器电路44所输送的近场通信信号电流隔离。类似地,可防止近场通信频率下的信号通过路径134-3短路到接地点202,通过返回路径134-2短接到接地点196,以及通过返回路径134-4短接到接地点246。电感器172、212和224可在近场通信频率下形成短路。这样,近场通信信号电流诸如例示性近场通信电流250可流过由两个天线40-1和40-2的部分形成的导电路径(例如,形成设备10的近场通信环形天线的环形天线谐振元件的导电环路)。电流250可以例如在穿过导电路径224、臂132-2的介于点222与210之间的部分、跨越穿过电感器212的间隙18-3、臂132-1的介于点208和190之间的部分、穿过返回路径134-1并且穿过接地部136的环路中流动。例如,电流250可产生由设备10传输的对应无线近场通信信号,并且/或者可响应于由设备10接收的无线近场通信信号而产生。
这样,由电流250的导电环路形成的近场通信环形天线可跨设备10的基本上所有宽度(例如,跨两个天线40-1和40-2的长度)延伸。这可以例如有利于正在使用设备10的用户将设备10用于与外部近场通信装置诸如RFID阅读器进行通信(例如,使得用户不必专注于将设备10精确地放置在RFID阅读器上以使天线体积与RFID阅读器对准)。同时,天线40-1和40-2可处理多个频带中非近场通信频率下的射频通信(例如,非近场通信信号不干扰近场通信收发器电路44或近场通信信号)。天线40-1和40-2可以例如在一个或多个相同频率下执行MIMO通信,同时保持天线之间的令人满意的隔离,以最大化无线通信电路34的数据吞吐量。
图7和图8的示例仅仅是例示性的。如果需要,路径224可耦接到沿臂132-1的任何期望位置,而不是沿臂132-2的位置。臂132-1和132-2可具有任何期望的形状(例如,沿循笔直和/或弯曲路径),并且如果需要,可具有附加的分支。隙缝140可具有任何其他期望的形状(例如,具有沿设备10的三个侧面延伸并围绕接地部136的延伸部分的区段的U形、具有弯曲和/或笔直边缘的形状等)。如果需要,点190可插置在点192与200之间或点200与208之间。如果需要,导电路径226可以在点222与210之间的位置处耦接到臂132-2。如果需要,点222可插置在间隙18-3与点210之间。虽然图8的示例描述了天线40-1和40-2,但如果需要,可使用类似的结构实现设备10中的其他天线(例如,图4的天线40-3和40-4)。天线40-1和40-2可覆盖任何期望的频带。在另一种合适的布置中,外围外壳结构16的形成臂132-1的区段可以与外围外壳结构16的形成臂132-2的区段是连续的(例如,可省略间隙18-3)。在这种情况下,天线40-1的附加返回路径可耦接在点208与接地部136之间,以在需要时优化天线40-1与40-2之间的隔离。
图9为曲线图,其中非近场通信天线性能(天线效率)被绘制为图7和图8的天线40-1和40-2的工作频率F的函数。如图9所示,曲线267绘制了当在非近场通信频率下工作时天线40-1的天线效率。当在非近场通信频率下工作时,天线40-1可以在低频带LB、中频带MB和高频带HB中表现出峰值效率(例如,大约-3dB的峰值效率)。曲线269绘制了当在非近场通信频率下工作时天线40-2的天线效率。当在非近场通信频率下工作时,天线40-2可以在中频带MB和高频带HB中表现出峰值效率。天线40-1和40-2都可以在整个中频带MB和高频带HB上表现出令人满意的天线效率,即使天线40-1和40-2还在近场通信频率下形成近场通信的一部分(例如,至少部分地由于图8的间隙18-3提供的隔离)。如果需要,除了执行近场通信之外,天线40-1和40-2还可以在中频带MB和/或高频带HB中的一个或多个频率下执行MIMO操作。
图10是可用于调谐天线40-1和/或40-2的非近场频率响应的一种可能的可调节电路的电路图。如图10所示,无线通信电路34可包括耦接在端子272与286之间的可调节电路270。电路节点276可耦接到端子272。电感器诸如电感器274可耦接在节点276与端子286之间。固定电感器诸如电感器280和282可经由切换电路诸如开关284(例如,SP2T开关或其他期望的开关)耦接到端子286。电容器278可耦接到节点276。电感器280和282可以并联耦接在电容器278与开关284之间。开关284可被调节为将电感器280和282中的没有一者、一者或两者选择性地耦接在电容器278与端子286之间。
在近场通信频率下,电容器278可形成开路。电感器274可以在近场通信频率下将端子272短接到端子286。如果需要,电感器274可以在非近场通信频率下对耦接到端子272的天线谐振元件臂执行阻抗匹配。
在非近场通信频率下,电容器278可以在节点276与电感器280和282之间形成短路。电感器274可被配置为在非近场通信频率下形成开路或短路。电容器278可因此用于通过电感器280和282中的一者或两者(例如,根据开关284的状态)将非近场通信信号短接到端子286。开关284可被调节为改变端子272与286之间的电感,并且因此调谐耦接到端子272的天线谐振元件臂在非近场通信频率下的频率响应。这样,可调节部件诸如部件270可用作用于近场通信信号的短路路径和用于非近场通信天线的调谐部件。
例如,图10的部件270可用于代替图7和图8的可调节电感器172(例如,在部件270的端子272耦接到臂132-1上的点190并且部件270的端子286耦接到接地点198的情况下,如图7所示),代替图7的返回路径134-2(例如,在端子272耦接到天线40-2的臂132-2并且端子286耦接到接地点196的情况下,如图7所示),代替图8的返回路径134-3(例如,在端子272耦接到臂132-1上的点200并且端子286耦接到接地点202的情况下,如图8所示),代替图8的电感器224(例如,在端子272耦接到臂132-2上的点222并且端子286耦接到接地部136的情况下),或者在天线40-1和/或40-2中的任何其他期望位置处。图10的示例仅仅是例示性的。如果需要,部件270可包括耦接到开关284的多于两个电感器。一般来讲,部件270可包括以任何期望的方式耦接在端子272与286之间的任何期望的开关、电感器和电容器。
根据一个实施方案,提供了一种电子设备,该电子设备包括具有外围导电壁的外壳;在外围导电壁中的电介质填充间隙,其将外围导电壁分成第一区段和第二区段;天线接地部;第一天线,其具有由第一区段形成的第一谐振元件臂以及耦接在第一区段与天线接地部之间的第一天线馈电部;第二天线,其具有由第二区段形成的第二谐振元件臂以及耦接在第二区段与天线接地部之间的第二天线馈电部;非近场通信收发器电路,其耦接到第一天线馈电部和第二天线馈电部并被配置为使用第一天线和第二天线输送非近场通信信号;以及近场通信收发器电路,其耦接到外围导电壁并被配置为通过包括外围导电壁的第一区段和第二区段中的至少一些的导电路径输送近场通信信号。
根据另一个实施方案,非近场通信收发器电路被配置为根据多输入多输出(MIMO)方案使用第一天线和第二天线以给定频率同时输送非近场通信信号。
根据另一个实施方案,电子设备包括耦接到非近场通信收发器电路的第三天线和耦接到非近场通信收发器电路的第四天线,该非近场通信收发器电路被配置为根据MIMO方案使用第一天线、第二天线、第三天线和第四天线以给定频率同时输送非近场通信信号。
根据另一个实施方案,近场通信收发器电路经由第一电感器耦接到外围导电壁的第二区段,并且导电路径包括第一电感器。
根据另一个实施方案,电子设备包括跨电介质填充间隙耦接在外围导电壁的第一区段与第二区段之间的第二电感器,导电路径包括该第二电感器。
根据另一个实施方案,电子设备包括耦接在外围导电壁的第一区段与天线接地部之间的第三电感器,导电路径包括该第三电感器。
根据另一个实施方案,第三电感器包括可调节电感器,该可调节电感器被配置为调谐第一天线的非近场通信频率响应。
根据另一个实施方案,电子设备包括耦接在外围导电壁的第一区段与天线接地部之间的第四电感器,以及串联耦接在第四电感器与外围导电壁的第一区段之间的第一电容器。
根据另一个实施方案,第一天线馈电部包括耦接到外围导电壁的第一区段的第一正馈电端子,并且第二天线馈电部包括耦接到外围导电壁的第二区段的第二正馈电端子,电子设备包括耦接在第一正馈电端子与外围导电壁的第一区段之间的第二电容器,以及耦接在第二正馈电端子与外围导电壁的第二区段之间的第三电容器。
根据另一个实施方案,电子设备包括耦接在外围导电壁的第二区段与天线接地部之间的第四电容器,该第四电容器被配置为在大于或等于600MHz的频率下形成用于第二天线的返回路径。
根据另一个实施方案,第一电感器具有耦接到外围导电壁的第二区段的第一侧和耦接到近场通信收发器电路的第二侧,电子设备包括耦接在第一电感器的第二侧与天线接地部之间的第四电容器,该第四电容器被配置为在近场通信频率下形成开路并且在非近场通信频率下形成短路。
根据另一个实施方案,第一电感器和第二电感器被配置为传递近场通信信号,并且第二电感器被配置为阻挡非近场通信信号。
根据另一个实施方案,电子设备包括被配置为调谐第一天线的非近场通信频率响应的可调节电路,该可调节电路包括耦接到外围导电壁的第一区段的第一端子、耦接到天线接地部的第二端子、耦接在第一端子与第二端子之间的第一电感器、耦接到第一端子的电容器、耦接到第二端子的开关以及并联耦接在电容器与开关之间的第二电感器和第三电感器。
根据一个实施方案,提供了一种电子设备,该电子设备包括具有外围导电结构的外壳;在外围导电结构中的第一电介质填充间隙、第二电介质填充间隙和第三电介质填充间隙,外围导电结构的第一区段在第一电介质填充间隙与第三电介质填充间隙之间延伸,并且外围导电结构的第二区段在第三电介质填充间隙与第二电介质填充间隙之间延伸;天线接地部,第一电介质填充间隙将第一区段与天线接地部分开,并且第二电介质填充间隙将第二区段与天线接地部分开;电感器,其跨第三电介质填充间隙耦接在第一区段与第二区段之间;以及近场通信收发器电路,其被配置为通过包括第一区段和第二区段、电感器以及天线接地部的一部分的导电环路输送近场通信信号。
根据另一个实施方案,电子设备包括第一天线馈电部,其具有耦接到第一区段的第一馈电端子和耦接到天线接地部的第二馈电端子;第二天线馈电部,其具有耦接到第二区段的第三馈电端子和耦接到天线接地部的第四馈电端子;以及非近场通信电路,其耦接到第一天线馈电部和第二天线馈电部并被配置为通过第一天线馈电部和第二天线馈电部以给定频率同时输送非近场通信信号。
根据另一个实施方案,给定频率在第一非近场通信频带中,附加频率在高于第一非近场通信频带的第二非近场通信频带中,并且非近场通信电路被配置为通过第一天线馈电部和第二天线馈电部以给定频率和附加频率同时输送非近场通信信号。
根据另一个实施方案,电子设备包括耦接在第一区段与天线接地部之间的第一附加电感器和耦接在近场通信收发器电路与第二区段之间的第二附加电感器,导电环路包括所述第一附加电感器和第二附加电感器。
根据另一个实施方案,第一附加电感器耦接到第一区段上的第一点,电子设备包括耦接到第一区段上的第二点的第一天线馈电部、耦接在第一区段上的第三点与天线接地部之间的第一返回路径、耦接在第二区段上的第一点和天线接地部之间的第二返回路径以及耦接到第二区段上的第二点和天线接地部的第二天线馈电部,第一区段上的第二点插置在第一区段上的第一点与第三点之间,第一区段上的第三点插置在第一区段上的第二点与第三电介质填充间隙之间,并且第二区段上的第一点插置在第三电介质填充间隙与第三区段上的第二点之间。
根据另一个实施方案,第二附加电感器耦接到第二区段上的第二点,电子设备包括耦接在第一天线馈电部与第一区段上的第二点之间的第一电容器、插置在第一返回路径上的第二电容器、插置在第二返回路径上的第三电容器以及耦接在第二天线馈电部与第二区段上的第二点之间的第四电容器,第一电容器、第二电容器、第三电容器和第四电容器被配置为在非近场通信频率下形成短路并且在近场通信频率下形成开路。
根据一个实施方案,提供了一种电子设备,该电子设备包括具有外围导电壁的外壳;在外围导电壁中的电介质填充间隙,其将外围导电壁分成第一区段和第二区段;天线接地部;第一天线,其具有由第一区段形成的第一谐振元件臂,耦接到第一区段的第一天线馈电端子,耦接到天线接地部的第二天线馈电端子以及耦接在第一区段与天线接地部之间的第一返回路径;第二天线,其具有由第二区段形成的第二谐振元件臂、耦接到第二区段的第三天线馈电端子、耦接到天线接地部的第四天线馈电端子以及耦接在天线接地部与第二区段上的位置之间的第二返回路径,其中该位置插置在电介质填充间隙与第三天线馈电端子之间;非近场通信收发器电路,其耦接到第一天线馈电部和第二天线馈电部并被配置为使用第一天线和第二天线同时输送非近场通信信号;以及通过电感器耦接到外围导电壁的第一区段的近场通信收发器电路,该近场通信收发器电路被配置为通过包括电感器、第一区段的一部分、第一返回路径和天线接地部的一部分的导电环路输送近场通信信号。
前述内容仅为例示性的,并且本领域的技术人员可在不脱离所述实施方案的范围和实质的情况下作出各种修改。前述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。
Claims (20)
1.一种电子设备,包括:
外壳,所述外壳具有外围导电壁;
在所述外围导电壁中的电介质填充间隙,所述电介质填充间隙将所述外围导电壁分成第一区段和第二区段;
天线接地部;
第一天线,所述第一天线具有由所述第一区段形成的第一谐振元件臂以及耦接在所述第一区段与所述天线接地部之间的第一天线馈电部;
第二天线,所述第二天线具有由所述第二区段形成的第二谐振元件臂以及耦接在所述第二区段与所述天线接地部之间的第二天线馈电部;
非近场通信收发器电路,所述非近场通信收发器电路耦接到所述第一天线馈电部和所述第二天线馈电部,并且被配置为使用所述第一天线和所述第二天线输送非近场通信信号;和
近场通信收发器电路,所述近场通信收发器电路耦接到所述外围导电壁,并且被配置为通过导电路径输送近场通信信号,所述导电路径包括所述外围导电壁的所述第一区段和所述第二区段中的至少一些。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其中所述非近场通信收发器电路被配置为根据多输入多输出(MIMO)方案使用所述第一天线和所述第二天线以给定频率同时输送所述非近场通信信号。
3.根据权利要求2所述的电子设备,还包括:
第三天线,所述第三天线耦接到所述非近场通信收发器电路;和
第四天线,所述第四天线耦接到所述非近场通信收发器电路,其中所述非近场通信收发器电路被配置为根据所述MIMO方案使用所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线和所述第四天线以所述给定频率同时输送所述非近场通信信号。
4.根据权利要求1所述的电子设备,其中所述近场通信收发器电路经由第一电感器耦接到所述外围导电壁的所述第二区段,并且所述导电路径包括所述第一电感器。
5.根据权利要求4所述的电子设备,还包括:
第二电感器,所述第二电感器跨所述电介质填充间隙耦接在所述外围导电壁的所述第一区段与所述第二区段之间,其中所述导电路径包括所述第二电感器。
6.根据权利要求5所述的电子设备,还包括:
第三电感器,所述第三电感器耦接在所述外围导电壁的所述第一区段与所述天线接地部之间,其中所述导电路径包括所述第三电感器。
7.根据权利要求6所述的电子设备,其中所述第三电感器包括可调节电感器,所述可调节电感器被配置为调谐所述第一天线的非近场通信频率响应。
8.根据权利要求6所述的电子设备,还包括:
第四电感器,所述第四电感器耦接在所述外围导电壁的所述第一区段与所述天线接地部之间;和
第一电容器,所述第一电容器串联耦接在所述第四电感器与所述外围导电壁的所述第一区段之间。
9.根据权利要求8所述的电子设备,其中所述第一天线馈电部包括耦接到所述外围导电壁的所述第一区段的第一正馈电端子,并且所述第二天线馈电部包括耦接到所述外围导电壁的所述第二区段的第二正馈电端子,所述电子设备还包括:
第二电容器,所述第二电容器耦接在所述第一正馈电端子与所述外围导电壁的所述第一区段之间;和
第三电容器,所述第三电容器耦接在所述第二正馈电端子与所述外围导电壁的所述第二区段之间。
10.根据权利要求9所述的电子设备,还包括:
第四电容器,所述第四电容器耦接在所述外围导电壁的所述第二区段与所述天线接地部之间,其中所述第四电容器被配置为在大于或等于600MHz的频率下形成用于所述第二天线的返回路径。
11.根据权利要求9所述的电子设备,其中所述第一电感器具有耦接到所述外围导电壁的所述第二区段的第一侧和耦接到所述近场通信收发器电路的第二侧,所述电子设备还包括:
第四电容器,所述第四电容器耦接在所述第一电感器的所述第二侧与所述天线接地部之间,其中所述第四电容器被配置为在近场通信频率下形成开路,并且在非近场通信频率下形成短路。
12.根据权利要求5所述的电子设备,其中所述第一电感器和所述第二电感器被配置为传递所述近场通信信号,并且所述第二电感器被配置为阻挡所述非近场通信信号。
13.根据权利要求1所述的电子设备,还包括可调节电路,所述可调节电路被配置为调谐所述第一天线的非近场通信频率响应,其中所述可调节电路包括:
第一端子,所述第一端子耦接到所述外围导电壁的所述第一区段;
第二端子,所述第二端子耦接到所述天线接地部;
第一电感器,所述第一电感器耦接在所述第一端子与所述第二端子之间;
电容器,所述电容器耦接到所述第一端子;
开关,所述开关耦接到所述第二端子;以及
第二电感器和第三电感器,所述第二电感器和所述第三电感器并联耦接在所述电容器与所述开关之间。
14.一种电子设备,包括:
外壳,所述外壳具有外围导电结构;
在所述外围导电结构中的第一电介质填充间隙、第二电介质填充间隙和第三电介质填充间隙,其中所述外围导电结构的所述第一区段在所述第一电介质填充间隙与所述第三电介质填充间隙之间延伸,并且所述外围导电结构的第二区段在所述第三电介质填充间隙与所述第二电介质填充间隙之间延伸;
天线接地部,其中所述第一电介质填充间隙将所述第一区段与所述天线接地部分开,并且所述第二电介质填充间隙将所述第二区段与所述天线接地部分开;
电感器,所述电感器跨所述第三电介质填充间隙耦接在所述第一区段与所述第二区段之间;以及
近场通信收发器电路,所述近场通信收发器电路被配置为通过包括所述第一区段和所述第二区段、所述电感器以及所述天线接地部的一部分的导电环路输送近场通信信号。
15.根据权利要求14所述的电子设备,还包括:
第一天线馈电部,所述第一天线馈电部具有耦接到所述第一区段的第一馈电端子和耦接到所述天线接地部的第二馈电端子;
第二天线馈电部,所述第二天线馈电部具有耦接到所述第二区段的第三馈电端子和耦接到所述天线接地部的第四馈电端子;和
非近场通信电路,所述非近场通信电路耦接到所述第一天线馈电部和所述第二天线馈电部,并且被配置为通过所述第一天线馈电部和所述第二天线馈电部以给定频率同时输送非近场通信信号。
16.根据权利要求15所述的电子设备,其中所述给定频率在第一非近场通信频带中,附加频率在高于所述第一非近场通信频带的第二非近场通信频带中,并且所述非近场通信电路被配置为通过所述第一天线馈电部和所述第二天线馈电部以所述给定频率和所述附加频率同时输送所述非近场通信信号。
17.根据权利要求14所述的电子设备,还包括:
第一附加电感器,所述第一附加电感器耦接在所述第一区段与所述天线接地部之间;和
第二附加电感器,所述第二附加电感器耦接在所述近场通信收发器电路与所述第二区段之间,其中所述导电环路包括所述第一附加电感器和所述第二附加电感器。
18.根据权利要求17所述的电子设备,其中所述第一附加电感器耦接到所述第一区段上的第一点,所述电子设备还包括:
第一天线馈电部,所述第一天线馈电部耦接到所述第一区段上的第二点;
第一返回路径,所述第一返回路径耦接在所述第一区段上的第三点与所述天线接地部之间;
第二返回路径,所述第二返回路径耦接在所述第二区段上的第一点与所述天线接地部之间;和
第二天线馈电部,所述第二天线馈电部耦接到所述第二区段上的第二点和所述天线接地部,其中所述第一区段上的所述第二点插置在所述第一区段上的所述第一点与所述第三点之间,所述第一区段上的所述第三点插置在所述第一区段上的所述第二点与所述第三电介质填充间隙之间,并且所述第二区段上的所述第一点插置在所述第三电介质填充间隙与所述第三区段上的第二点之间。
19.根据权利要求18所述的电子设备,其中所述第二附加电感器耦接到所述第二区段上的所述第二点,所述电子设备还包括:
第一电容器,所述第一电容器耦接在所述第一天线馈电部与所述第一区段上的所述第二点之间;
第二电容器,所述第二电容器插置在所述第一返回路径上;
第三电容器,所述第三电容器插置在所述第二返回路径上;和
第四电容器,所述第四电容器耦接在所述第二天线馈电部与所述第二区段上的所述第二点之间,其中所述第一电容器、所述第二电容器、所述第三电容器和所述第四电容器被配置为在非近场通信频率下形成短路,并且在近场通信频率下形成开路。
20.一种电子设备,包括:
外壳,所述外壳具有外围导电壁;
在所述外围导电壁中的电介质填充间隙,所述电介质填充间隙将所述外围导电壁分成第一区段和第二区段;
天线接地部;
第一天线,所述第一天线具有由所述第一区段形成的第一谐振元件臂、耦接到所述第一区段的第一天线馈电端子、耦接到所述天线接地部的第二天线馈电端子,以及耦接在所述第一区段与所述天线接地部之间的第一返回路径;
第二天线,所述第二天线具有由所述第二区段形成的第二谐振元件臂、耦接到所述第二区段的第三天线馈电端子、耦接到所述天线接地部的第四天线馈电端子,以及耦接在所述天线接地部与所述第二区段上的位置之间的第二返回路径,其中该位置插置在所述电介质填充间隙与所述第三天线馈电端子之间;
非近场通信收发器电路,所述非近场通信收发器电路耦接到所述第一天线馈电部和所述第二天线馈电部,并且被配置为使用所述第一天线和所述第二天线同时输送非近场通信信号;和
近场通信收发器电路,所述近场通信收发器电路通过电感器耦接到所述外围导电壁的所述第一区段,其中所述近场通信收发器电路被配置为通过包括所述电感器、所述第一区段的一部分、所述第一返回路径和所述天线接地部的一部分的导电环路输送近场通信信号。
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