CN206076482U

CN206076482U - 电子设备

Info

Publication number: CN206076482U
Application number: CN201621122875.XU
Authority: CN
Inventors: 欧阳月辉; 蒋奕; M·A·莫; M·帕斯科里尼; R·卡巴勒罗; B·努里
Original assignee: Apple Computer Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2026-10-14
Also published as: US20170110787A1; US20210083367A1; US20190214708A1; AU2016101775B4; US10862195B2; US11799193B2; AU2016101775A4; DE202016006358U1

Abstract

本实用新型涉及一种电子设备，该电子设备包括：金属外壳、非毫米波天线和至少一个毫米波天线，其中非毫米波天线具有将导电非毫米波天线结构彼此分开的电介质间隙，非毫米波天线的该电介质间隙形成毫米波天线窗，其中该至少一个毫米波天线安装于金属外壳内并通过毫米波天线窗发射和接收天线信号。

Description

电子设备

技术领域

本实用新型整体涉及电子设备，并且更具体地，涉及具有无线通信电路系统的电子设备。

背景技术

电子设备常常包括无线通信电路。例如，蜂窝电话、计算机和其他设备经常包含用于支持无线通信的天线和无线收发器。

可能希望在毫米波通信频带中支持无线通信。毫米波通信有时称为极高频(EHF)通信，涉及在大约10-400GHz频率下通信。在这些频率下工作可以支持高带宽，但可能带来很大的挑战。例如，毫米波通信通常是视线通信，可能以信号传播期间有显著衰减为特征。在尝试在电子设备内放置毫米波天线时，带来了额外的挑战。电子设备中的外壳结构和其他部件可能对天线性能产生不利影响。如果不仔细的话，诸如金属外壳部件的部件可能会阻止天线有效地工作。

因此希望能够为电子设备提供改进的无线通信电路，诸如支持毫米波通信的通信电路。

实用新型内容

电子设备可提供有无线电路。无线电路可以包括一个或多个天线。该天线可以包括毫米波天线阵列。

诸如蜂窝电话天线的非毫米波天线可以具有通过电介质间隙分开的导电结构。在具有金属外壳的设备中，金属外壳中的塑料填充的缝隙或其他塑料填充的开口可以与电介质间隙相关联。

非毫米波天线可以是缝隙天线、倒F形天线或其他天线。用于非毫米波天线的导电结构可以包括包含塑料填充的缝隙的接地平面的部分，可以包括通过塑料填充的缝隙与天线接地平面分开的倒F形天线谐振元件，或可以包括其他天线结构。

与非毫米波天线相关联的塑料填充的缝隙可以充当毫米波天线窗。毫米波天线阵列可以与毫米波天线窗对准安装，并可以通过窗口发射和接收天线信号。金属设备外壳中的毫米波天线窗还可以具有徽标、导电外壳周边结构中的间隙的形状和其他形状。

毫米波天线窗可以由金属外壳中的空气填充的开口形成，诸如音频端口开口、连接器端口开口或电子设备金属壁中的其他孔。毫米波天线可以由缝隙天线、贴片天线、偶极或其他天线形成。

一些实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括金属外壳、非毫米波天线和至少一个毫米波天线，其中非毫米波天线具有将导电非毫米波天线结构彼此分开的电介质间隙，其中非毫米波天线的电介质间隙形成毫米波天线窗，该至少一个毫米波天线安装于金属外壳内并通过毫米波天线窗发射和接收天线信号。

在一些实施例中，毫米波天线窗包括金属外壳中的塑料填充的开口。

在一些实施例中，毫米波天线窗具有缝隙形状，并且非毫米波天线包括缝隙天线。

在一些实施例中，导电非毫米波天线结构包括金属外壳的部分。

在一些实施例中，非毫米波天线包括倒F形天线，倒F形天线具有倒F形天线谐振元件和通过电介质间隙与倒F形天线谐振元件分开的接地平面。

在一些实施例中，非毫米波天线包括蜂窝电话天线，并且通过毫米波天线窗发射和接收天线信号的该至少一个毫米波天线包括通过毫米波天线窗发射和接收天线信号的毫米波天线阵列。

在一些实施例中，毫米波天线阵列包括贴片天线。

在一些实施例中，毫米波天线阵列包括缝隙天线。

在一些实施例中，毫米波天线阵列包括偶极天线。

在一些实施例中，毫米波天线阵列至少包括不同极化的第一毫米波天线和第二毫米波天线。

在一些实施例中，电介质间隙包括金属外壳中的缝隙。

在一些实施例中，该缝隙具有纵向轴线，并且毫米波天线阵列沿该纵向轴线延伸。

在一些实施例中，毫米波天线阵列堆叠在彼此的顶部上并与该缝隙重叠。

另一些实施例提供一种电子设备，该电子设备包括具有多个开口的金属外壳和多个毫米波天线，其中该多个毫米波天线中的每个毫米波天线与该多个开口中的相应一个开口对准。

在另一些实施例中，该多个开口包括空气填充的音频端口开口。

在另一些实施例中，该多个毫米波天线包括缝隙天线，其中缝隙天线各自具有与音频端口开口的相应一个音频端口开口对准的缝隙。

又一些实施例提供一种电子设备，该电子设备具有前表面和后表面，该电子设备包括金属外壳、显示器、蜂窝电话天线和天线阵列，其中金属外壳具有形成后表面的后壁，显示器安装在形成前表面的金属外壳中，蜂窝电话天线具有通过后壁中形成的缝隙与天线接地分开的谐振元件，其中该缝隙填充有塑料并且形成毫米波天线窗，天线阵列通过毫米波天线窗发射和接收射频天线信号。

在又一些实施例中，天线阵列包括毫米波缝隙天线的阵列。

在又一些实施例中，每个毫米波缝隙天线具有导电结构中的细长缝隙，并且第一组细长缝隙正交于第二组细长缝隙取向。

附图说明

图1是根据实施方案的具有无线通信电路的示例性电子设备的透视图。

图2是根据实施方案的具有无线通信电路的示例性电子设备的示意图。

图3、4、5、6、7和8是示例性电子设备的透视图，示出了根据实施方案的用于毫米波通信的天线可以所处的例示性位置。

图9、10、11和12是根据实施方案的例示性缝隙天线馈送结构的透视图。

图13、14、15和16是根据实施方案的例示性缝隙天线的顶视图。

图17是根据实施方案的例示性电子设备的透视图，该电子设备具有与金属电子设备外壳中的电介质缝隙对准的缝隙天线。

图18是根据实施方案的与图17中所示类型的电介质缝隙对准的例示性贴片天线的截面侧视图。

图19是根据实施方案的与图17中所示类型的电介质缝隙对准的例示性缝隙天线的截面侧视图。

图20是根据实施方案的例示性电子设备的透视图，该电子设备具有金属外壳，该金属外壳具有电介质缝隙，并且电子设备具有与电介质缝隙对准的缝隙天线阵列。

图21是根据实施方案的金属外壳中的例示性电介质窗的顶视图，在金属外壳中，已经安装了诸如缝隙天线阵列的天线阵列。

图22是根据实施方案的电子设备的透视图，该电子设备具有开口，诸如扬声器孔或已经安装了缝隙天线的其他空气填充的音频端口开口。

图23是根据实施方案的金属设备外壳的一部分的透视图，该金属设备外壳已经具备了开口阵列和关联的缝隙天线。

图24是根据实施方案的金属电子设备外壳的一部分的透视图，该金属电子设备外壳具有可容纳天线的电介质网格中的金属结构阵列。

图25是根据实施方案的金属外壳中例示性十字形电介质区域的顶视图，该电介质区域可用于容纳毫米波天线。

图26是根据实施方案的例示性贴片天线的透视图。

图27是根据实施方案的耦合了馈线的例示性贴片天线的透视图。

图28是根据实施方案的具有寄生贴片元件的例示性贴片天线的透视图。

图29是根据实施方案的包括细长开口的例示性贴片天线的透视图。

图30是根据实施方案的例示性贴片谐振元件的顶视图。

图31是根据实施方案的具有多根馈线的例示性贴片天线的透视图。

图32是根据实施方案的例示性倒F形天线的透视图。

图33是根据实施方案的例示性平面倒F形天线的透视图。

图34是根据实施方案的金属电子设备外壳中电介质窗中的例示性贴片天线阵列的透视图。

图35、36、37、38、39和40示出了根据实施方案的例示性偶极型天线结构。

图41是根据实施方案的与诸如金属电子设备外壳中的缝隙的电介质开口对准的例示性偶极天线阵列的截面侧视图。

图42、43、44和45是根据实施方案的可以容纳毫米波天线类型的金属电子设备外壳中的例示性电介质开口的示意图。

具体实施方式

本申请要求提交于2015年10月14日的美国专利申请14/883,495的优先权，该美国专利申请以引用的方式全文并入本文。

诸如图1的电子设备10的电子设备可以包含无线电路。无线电路可以包括一个或多个天线。天线可以包括一个或多个天线并可以包括相控天线阵列。天线可以包括用于处理毫米波通信的毫米波天线。毫米波通信有时称为极高频(EHF)通信，涉及在60GHz或大约10GHz和400GHz之间其他频率的信号。如果需要，设备10还可以包含无线通信电路，用于处理卫星导航系统信号、蜂窝电话信号、无线局域网信号、近场通信、基于光的无线通信或其他无线通信。

电子设备10可以是诸如膝上型计算机的计算设备、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板计算机、蜂窝电话、媒体播放器或其他手持式或便携式电子设备，较小的设备，诸如手腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入眼镜或用户头上穿戴的其他设备的设备，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统诸如其中具有显示器的电子设备安装在信息亭或汽车中的系统、实现两种或更多种这些设备的功能的设备，或其他电子设备。在图1的例示性配置中，设备10是诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板计算机或其他便携式计算设备的便携式设备。如果需要，其他配置可以用于设备10。图1的示例仅仅是示例性的。

如图1所示，设备10可包括显示器，例如显示器14。显示器14可以安装在诸如外壳12的外壳中。外壳12，有时可称为壳或壳体，可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可使用一体式构造形成，在该一体式构造中，外壳12的一些或全部被加工或模制成单一结构，或者可使用多个结构(例如，内框架结构、形成外部外壳表面的一种或多种结构等)形成。

显示器14可以是结合了一层导电电容性触摸传感器电极或其他触摸传感器部件(例如，电阻性触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或可以是非触敏的显示器。电容性触摸屏电极可以由氧化铟锡焊盘或其他透明导电结构的阵列形成。

显示器14可以包括由液晶显示器(LCD)部件形成的显示器像素阵列、电泳显示器像素阵列、等离子体显示器像素阵列、有机发光二极管显示器像素阵列、电润湿显示器像素阵列或基于其他显示技术的显示器像素。

显示器14可以利用显示器覆盖层来保护，显示器覆盖层诸如是一层透明玻璃、透光塑料、蓝宝石或其他透明电介质。可以在显示器覆盖层中形成开口。例如，可以在显示器覆盖层中形成开口以容纳诸如按钮16的按钮。也可以在显示器覆盖层中形成开口以容纳诸如扬声器端口的端口。可以在外壳12中形成开口以形成通信端口(例如，音频插孔端口、数字数据端口等)。也可以为诸如扬声器和麦克风的音频部件形成外壳12中的开口。音频端口可以由外壳12中的单个开口或小开口的阵列(有时称为微孔开口)形成。

可以在外壳12中安装天线。为了防止诸如人的手或用户其他身体部分遮挡一个或多个天线时妨碍通信，可以在外壳12中的多个位置安装天线。在确定天线(或天线集)何时因为外壳12的取向，被用户手部或其他外部物体遮挡或其他环境因素而受到不利影响时，可以使用传感器数据，诸如接近传感器数据、实时天线阻抗测量结果、诸如接收信号强度信息的信号质量测量结果和其他数据。设备10然后可以切换天线(或天线集)进入使用，替代正受到不利影响的天线。在一些配置中，可以将设备10中的天线布置成相控阵列。天线阵列可以使用波束引导技术帮助增强天线性能。极高频通信常常是视线通信，因此能够受益于波束引导技术，该技术有助于将射频信号与期望目标对准。

天线可以沿着外壳12的周边边缘安装，在外壳12后部(即，图1示例中外壳12的后表面上的平面后外壳壁12W)安装，在显示器盖玻璃或在设备10前表面上覆盖并保护显示器14时使用的其他电介质显示器覆盖层下方安装，在外壳12后面上的电介质窗下方(例如，在电介质徽标、天线窗或后壁12W上的蜂窝电话电介质缝隙下方)或外壳12边缘下方(例如，在外壳侧壁12W之一中的开口或塑料填充的窗口中)安装，在外壳12中空气填充的开口下方(例如，在外壳12中的音频端口开口或可以空气填充类型的其他开口下方)安装，或在设备10中的别处安装。

图2中示出了可以在设备10中使用的例示性部件的示意图。如图2所示，设备10可以包括诸如存储和处理电路30的控制电路。存储和处理电路30可包括存储器，诸如硬盘驱动器存储器、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，静态或动态随机存取存储器)，等等。存储和处理电路30中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路等。

存储和处理电路30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。为了支撑与外部装置进行交互，存储和处理电路30可用于实现通信协议。可使用存储和处理电路30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—有时称为)、用于其他诸如协议、蜂窝电话协议、MIMO协议、天线分集协议、卫星导航系统协议等用于其他短程无线通信链路的协议。

设备10可以包括输入-输出电路44。输入-输出电路44可以包括输入-输出设备32。输入-输出设备32可以用于允许将数据提供至设备10以及允许将数据从设备10提供至外部设备。输入-输出设备32可以包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入-输出部件。例如，输入-输出设备可以包括触摸屏、没有触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触控板、小键盘、键盘、麦克风、相机、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、加速度计或能够检测运动和设备相对于地球的取向的其他部件、电容传感器、接近传感器(例如，电容性接近传感器和/或红外接近传感器)、磁传感器、连接器端口传感器或判断设备10是否安装于坞站中的其他传感器，以及其他传感器和输入-输出部件。

输入-输出电路44可以包括用于与外部设备无线通信的无线通信电路34。无线通信电路系统34可以包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路系统、低噪声输入放大器、无源射频(RF)部件、一个或多个天线40、传输线和其他用于处理射频(RF)无线信号的电路系统形成的射频(RF)收发器电路系统。无线信号也可使用光(如，使用红外通信)发送。

无线通信电路34可以包括用于处理各射频通信频带的射频收发器电路90。例如，电路34可以包括收发器电路36、38、42和46。

收发器电路36可以是无线局域网收发器电路，其可处理用于(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带，并且可处理2.4GHz通信频带。

电路34可以使用蜂窝电话收发器电路38，用于处理诸如从700到960MHz的低通信频带，从1710到2170MHz的中频带，以及从2300到2700MHz的高频带或介于700MHz和2700MHz之间的其他通信频带或(例如)其他适当频率的频率范围中的无线通信。电路38可以处理语音数据和非语音数据。

毫米波收发器电路46可以支持极高频(例如，10GHz到400GHz的毫米波频率或其他毫米波频率)的通信。

无线通信电路34可以包括卫星导航系统电路，诸如，用于在1575MHz接收GPS信号或用于处理其他卫星定位数据(例如，1609MHz处的GLONASS信号)的全球定位系统(GPS)接收器电路42。针对接收器42的卫星导航系统信号是从绕地球的轨道运行的卫星系统接收的。

在卫星导航系统链路、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。在和链路以及其他短程无线链路中，无线信号通常用于在几十或几百英尺范围内传送数据。极高频(EHF)无线收发器电路46可以通过这些在视线路径上行进于发射器和接收器之间的短距离传送信号。为了增强毫米波通信的信号接收，可以使用相控天线阵列和波束引导技术。也可以使用天线分集方案来确保由于设备10的工作环境而变得被遮挡或劣化的天线能够被切换成不使用，并使用更高性能的天线取代。

如果需要，无线通信电路34可包括用于其他短程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可以包括用于接收电视和无线电信号的电路、寻呼系统收发器、近场通信(NFC)电路等。

可以使用任何适当的天线类型来形成无线通信电路34中的天线40。例如，天线40可以包括具有谐振元件的天线，由环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、缝隙天线结构、平面倒F形天线结构、螺旋形天线结构、这些设计的混合等形成。如果需要，天线40中的一个或多个可以是背腔天线。可以为不同频带和频带组合使用不同类型的天线。例如，在形成本地无线链路天线时可以使用一种类型的天线，并且在形成远程无线链路天线时可以使用另一种类型的天线。可以使用专用天线接收卫星导航系统信号，或者如果需要，可以配置天线40以接收卫星导航系统信号和用于其他通信频带的信号(例如，无线局域网信号和/或蜂窝电话信号)两者。天线40可以包括相控天线阵列和用于处理毫米波通信的其他天线结构。

传输线路径可以用于在设备10内路由天线信号。例如，传输线路径可以用于将天线结构40耦合到收发器电路90。设备10中的传输线可以包括同轴电缆路径、微带传输线、条线传输线、边缘耦合的微带传输线、边缘耦合的条线传输线、这些类型的传输线组合形成的传输线等。如果需要，可以在传输线内插置滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路和其他电路。在一些布置中，可以通过将射频收发器电路与天线40放在一起，使传输线的使用最小化。

设备10可以包含多个天线40。天线可以一起使用，或者可以将天线之一切换成使用中，而将其他天线切换成不使用。如果需要，控制电路30可以用于实时选择要在设备10中使用的最优天线和/或选择用于和一个或多个天线40相关联的可调节无线电路的最优设置。可以进行天线调节以调谐天线在期望频率范围中工作，利用相控天线阵列进行波束引导，以及通过其他方式优化天线性能。传感器可以并入天线40中，以实时收集用于调节天线40的传感器数据。

在一些配置中，天线40可以包括天线阵列(例如，相控天线阵列，以实施波束引导功能)。例如，可以将处理用于极高频无线收发器电路46的毫米波信号使用的天线实现为相控天线阵列。相控天线阵列中用于支持毫米波通信的辐射元件可以是缝隙天线、贴片天线、偶极天线或其他适当的天线元件。收发器电路可以与相控天线阵列集成，以形成集成相控天线阵列和收发器电路模块。

在诸如手持设备的设备内，存在诸如用户手的外部物体或设备停靠的桌子或其他表面有可能遮挡诸如毫米波信号的无线信号。因此，可能希望向设备10中并入多个相控天线阵列，其每个都放在设备10内的不同位置。利用这种布置，可以将不被遮挡的相控天线阵列切换成使用，一旦切换成使用，该相控天线阵列就可以使用波束引导来优化无线性能。也可以使用一起操作来自设备10中一个或多个不同位置的天线的配置(例如，形成相控天线阵列等)。

设备10中的导电结构，例如显示器14的部分、印刷电路迹线、金属内部外壳特征(例如，安装支架)、电气部件中诸如集成电路的金属、扬声器线圈、按钮导体和其他电气部件结构以及外壳12中的金属外壳壁可能会影响天线性能。为了在结合了诸如这些导电结构(诸如，金属外壳结构)的设备中容纳天线，可能希望在金属外壳中形成电介质开口。本文有时可以描述外壳12由金属形成并具有一个或多个电介质开口以容纳天线40和/或天线40的部分的配置作为示例。如果需要，外壳12的全部或部分可以由玻璃、塑料或不会显著干扰下方天线工作的其他电介质材料形成。使用金属外壳12仅为例示性的。

金属外壳12中的天线窗可以由金属外壳12中填充了电介质的开口形成。电介质可以是气态(例如，空气)或可以是固态(例如，塑料、玻璃、陶瓷等)。塑料填充的天线窗可以用于希望形成防止诸如粉尘和水分的环境污染物侵入的外壳结构的配置中。空气填充的天线窗可以用于希望允许声音通过天线窗(例如，在诸如扬声器端口或麦克风端口的音频端口的语境中)的配置中或用于希望允许空气流动(例如，在通风端口中，例如，用于膝上型计算机或其他设备的通风系统中的进气和排气端口中)的配置中。

常常希望提供具有天线的设备10来覆盖不同的通信频带。处理某些类型信号时使用的天线可以具有与使用其他类型的信号的天线不同的尺寸。例如，蜂窝电话和无线局域网天线，例如天线，可以具有厘米量级的尺度(例如，1-5cm，超过1cm，小于10cm等)，而毫米波天线可以具有更小尺度(例如，毫米的分数部分，超过0.05mm，0.1mm到2mm，小于2mm，小于1mm等)。在具有金属外壳的电子设备内集成毫米波天线时，可以利用这些不同类型天线之间尺度的差异。

例如，金属外壳12中的蜂窝电话天线可以具有倒F形天线构造。天线可以使用金属外壳12中细长的塑料填充的缝隙以将倒F形天线谐振元件(例如，外壳12的周边导电部分，例如侧壁12W的一段)与充当天线接地部的更大矩形外壳结构(例如，后壁12R)分开。塑料填充的缝隙可以具有几厘米或更大的长度，以及0.5-2mm的宽度(或大于0.5mm、大于1mm、小于8mm的其他尺寸等等)。蜂窝电话缝隙的尺寸可以足以既充当蜂窝电话天线中天线的接地平面和倒F形谐振元件之间的电介质间隙，又充当用于毫米波天线阵列的塑料填充的毫米波天线窗。类似地，蜂窝电话缝隙天线可以具有金属外壳壁中填充塑料的缝隙。这种情况中塑料填充的缝隙还可以充当用于毫米波天线阵列的毫米波天线窗口。毫米波天线窗也可以由混合缝隙-倒F形天线中的电介质间隙形成。

图3、4、5、6、7和8示出了用于毫米波通信的天线在设备10中可以所处的例示性位置。外壳12可以由诸如金属的导电材料形成。可以在外壳12的金属中形成开口。这些开口可以用塑料填充和/或可以向空气开放。这些开口可以用于将蜂窝电话天线或其他更大波长天线中导电结构彼此分开，并可以充当用于一个或多个毫米波天线的天线窗。

在图3的例示性配置中，蜂窝电话缝隙天线(和/或天线)是倒F形天线，是利用金属外壳壁12R中的塑料填充的缝隙(开口114)形成的。缝隙114跨过金属外壳后壁12R并向壁12W的左右边缘向下延伸，由此将设备10的导电外壳结构沿外壳12上边缘的周边部分与后壁12W的主要部分分开。周边导电外壳结构的分开部分形成沿设备10的周边边缘的至少一些延伸的导电金属段并充当倒F形天线谐振元件106(在本示例中)。缝隙114将元件106与后金属壁12W分开，其充当倒F形天线的天线接地部。返回路径110可以将元件106在沿平行于倒F形天线天线馈线的缝隙114长度的位置电耦合到接地104。

非毫米波收发器电路，例如收发器电路102，可以耦合到倒F形天线(和/或其他非毫米波天线)。收发器电路102可以包括诸如蜂窝电话收发器电路38、卫星导航系统电路42和/或无线局域网收发器电路36(作为示例)的非极高频收发器电路。传输线92可以将收发器电路102耦合到用于倒F形天线的馈线。传输线92可以包括耦合到正天线馈电端子98的正传输线导体94和耦合到接地天线馈电端子100的接地传输线导体96。

图3的开口114的尺寸可以足以允许开口114充当金属外壳12中的毫米波天线窗。如果需要，毫米波天线窗114可以由其他类型的塑料填充的开口形成(如果需要，其任一个都可以用于形成倒F形天线、缝隙天线或耦合到收发器电路102的其他类型天线)。图4的示例示出了毫米波天线窗114如何可以由金属外壳后壁12R中的弯曲缝隙(例如，用于缝隙天线的弯曲缝隙等)形成。图5是例示性示例，其中具有直缝隙形状的塑料填充的开口形成毫米波天线窗114。在图6的示例中，毫米波天线窗114具有后壁12R中的徽标的形状。如果需要，毫米波天线窗114可以利用塑料填充的开口形成，该开口在后壁12R的一部分和侧壁12W之一的相邻部分上方延伸，如图7中所示。如果需要，天线窗(例如，透明玻璃或塑料盘)可以形成于外壳后壁12R中，音频端口开口可以形成于外壳12的侧壁12W上或其他壁上，连接器端口开口可以形成于外壳12的侧壁12W或其他壁上，或者其他空气填充的开口可以形成于外壳12中。这些空气填充的开口可以充当毫米波天线窗114(例如，参见图8)。

图9、10、11和12是用于设备10的例示性缝隙天线的示意图。图9、10、11和12的缝隙天线116可以是例如毫米波缝隙天线(例如，通过设备10的电介质部分，例如毫米波天线窗114发射和/或接收天线信号的毫米波缝隙天线)。

如图9所示，毫米波天线116可以具有诸如接地平面120中的缝隙118的缝隙。缝隙118可以利用诸如空气的气态电介质和/或诸如塑料或玻璃的固态电介质填充。接地平面120可以由外壳12的金属部分形成，例如金属外壳壁的一部分，例如壁12R或侧壁12W、印刷电路或其他电介质基板上的金属迹线或设备10中的其他导电结构。缝隙天线116可以使用传输线92’馈电。传输线92’可以包括诸如耦接到正天线馈线98’的导体94’的正信号导体和诸如接地天线馈线100’的导体96’的接地信号导体。毫米波收发器电路46可以耦合到用于缝隙天线116的天线馈线，该天线馈线是利用传输线92’由端子98’和100’形成的。

如图10所示，可以利用耦合的馈线布置(例如，诸如部分94P的传输线导体一部分与接地120中的缝隙118重叠的布置)为缝隙天线116馈电。图11示出了如何可以由中空波导形成传输线92’，并示出了如何可以通过将缝隙118并入充当天线空腔的中空地结构的金属侧之一中来形成缝隙天线116。

图12中示出了用于缝隙天线116的另一个背腔天线配置。在图12的示例中，利用探针为腔120馈电，探针由导体94’从腔120内部中的传输线92’(例如，同轴电缆)内突出的延伸部分形成。

图13、14、15和16是用于缝隙天线116的例示性配置的顶视图，其中缝隙118具有不同的形状。在图3的示例中，缝隙118具有杠铃形状。图14示出了缝隙118如何可以具有带放大三角形开口的相对末端。在图15的示例中，缝隙118具有蜿蜒的形状。在图16的示例中，缝隙118具有“H”形状。其他形状和尺寸可以用于缝隙天线116中的缝隙118。图13、图14、图15和图16的示例仅是示例性的。

图17是具有缝隙天线的例示性电子设备的透视图。如图17所示，一个或多个缝隙天线，例如缝隙天线116可以被安装成与金属外壳12中的毫米波天线窗114对准。图18和19中示出了金属外壳壁12R中，诸如窗114的毫米波天线窗的截面侧视图。在图18的示例中，贴片天线谐振元件122已经与窗114对准。在图19的示例中，缝隙天线116已经与窗114对准，使得可以通过窗114发射和接收信号。如图19所示，缝隙118的宽度(例如，大约0.2mm)可以小于窗114的宽度(例如，大约0.8mm)，这样允许图19的毫米波缝隙天线116有效率地工作。

图20是金属外壳12具有后壁12R和侧壁12W的例示性电子设备的透视图。毫米波天线窗114跨越外壳后壁12R延伸。天线窗114与缝隙天线116的阵列重叠。缝隙天线16可以具有一个或多个不同取向(例如，正交取向)。例如，天线16可以包括水平和垂直缝隙118，以提供具有两种不同正交极化天线16的天线阵列。在图21的示例中，徽标形状的毫米波天线窗114与具有两种不同正交极化的缝隙天线116重叠。

图22示出了如何可以利用金属外壳12中的开口(例如，空气填充的音频端口开口、空气填充的连接器端口开口等)形成天线窗114。一个或多个缝隙天线116可以与每个开口114对准。开口114可以形成于膝上型计算机中基础外壳的上表面上，沿着蜂窝电话的下边缘，或在电子设备外壳12的任何其他部分上。

图23是金属外壳12的一部分的透视图。在图23的示例中，外壳12具有开口阵列，该开口阵列包括毫米波天线窗开口，诸如与缝隙天线116重叠的天线窗114。如果需要，外壳12可以具有由塑料或其他电介质支撑的导电岛。例如，如图24所示，外壳12可以具有由电介质(例如塑料12D)网格支撑的金属结构(焊盘)12M。缝隙天线116可以被电介质部分12D(即，相应焊盘12M之间间隙中的电介质)重叠。图25示出了毫米波天线窗114如何可以具有十字形状。在图25的示例中，窗114具有垂直和水平部分，每个部分都包含缝隙天线116。图25中缝隙天线的缝隙118具有彼此正交的纵向轴，以增强天线极化分集。

如果需要，可以利用贴片天线谐振元件形成用于设备10的毫米波天线。图26中示出了例示性贴片天线。图26的贴片天线130具有接地132和贴片天线谐振元件134。贴片天线谐振元件134可以与接地132分开距离H。贴片元件134可以是平面金属结构，并且接地132可以是平行的平面金属结构。可以利用馈电端子98’和100’为天线130馈电。图27示出了如何可以利用耦合的馈线布置(例如，这样的布置：传输线92’的正信号线94’在贴片天线谐振元件134重叠的位置处与接地平面132中的开口136重叠)为贴片天线130馈电。如图28所示，贴片天线130可以具有寄生贴片元件，诸如寄生贴片138，以增强天线130的带宽。图29示出了贴片谐振元件134如何可以包含一个或多个开口，诸如缝隙140，以改变元件134中的电流流动并由此优化天线性能。如果需要，贴片天线可以具有非正方形形状。例如，如图30所示，元件134可以具有端部增大的形状。如果需要，可以使用其他适当的形状(椭圆形、圆形、正方形、矩形、三角形、具有弯曲边缘的其他形状、具有直边的其他形状、具有弯曲和直边组合的形状和其他形状)。如图31所示，贴片天线可以具有多个馈线(例如，以加宽带宽和/或引入多种极化)。

如果需要，设备10中的毫米波天线可以是倒F形天线。图32的例示性倒F形天线142具有倒F形天线谐振元件144和天线接地平面146。可以使用正天线馈电端子98’和接地天线馈电端子100为图32的天线142馈电。谐振元件144可以包括主谐振元件臂，例如，具有一个或多个分支的臂150。臂150可以是直的，或者可以如图32所示，具有蜿蜒的形状。返回路径148可以将臂150耦合到与天线142的天线馈线平行的接地。

图33示出了可以如何由平面倒F形天线结构形成设备10中的毫米波天线。平面倒F形天线160具有通过返回路径162耦合到接地平面166的平面倒F形天线谐振元件(元件164)。在与返回路径162平行的端子98’和100处为天线160馈电。

如图34所示，可以与毫米波天线窗114对准安装两个或更多毫米波贴片天线，例如天线130的阵列。用于天线130的贴片谐振元件134的天线馈线的位置可以对于不同天线而不同，使得不同的天线130呈现不同的极化。例如，天线130的一半可以在一个方向上极化，并且天线130的另一半可以在正交方向上极化。这种布置可以用于缝隙天线、偶极天线或其他毫米波天线。

图35、36、37、38、39和40示出了可以用于在设备10中实现毫米波天线的例示性偶极型天线结构。如图35所示，偶极天线170可以具有一对诸如臂170A和170B的相等长度的臂。图36示出了如何可以由导电材料片形成天线170的臂(例如，以增强天线带宽)。图37为例示性单极天线的示意图。如图37所示，单极天线180可以包括从接地平面184向外延伸的臂，例如臂182。

如果需要，可以对一对偶极天线进行取向，使得每个天线的臂都彼此正交地延伸(图38)。这样提供了极化分集。图39示出了如何可以利用巴伦186将单端射频收发器(例示性收发器46)耦合到偶极天线170。如果需要，偶极天线170可以包括诸如图40的路径长度差异结构170C的结构，其向偶极的臂(例如，向图40的例示性示例中的臂170B)中赋予期望的相位延迟。作为一个示例，路径长度差异结构170C可以带来四分之一波长的路径长度距离，使得臂170A和179B相位相差90°。

图41是设备10一部分的截面侧视图，其中毫米波天线窗114具有向页面中延伸的缝隙形状。窗114例如可以是金属外壳后壁12R中塑料填充的开口。如图41所示，可以与天线窗114对准，一个接一个地堆叠一组一个或多个偶极天线170。如果需要，偶极天线170的臂可以平行于缝隙114延伸。图41中的配置仅是例示性的。如果需要，与偶极天线170(或其他毫米波天线，例如贴片或偶极天线)相关联的天线信号中的一些可以通过显示器14的部分(例如，相对缺少导电结构的显示器14的无源区域中显示器盖玻璃的部分)。

图42示出了如何可以为偶极天线170形成平行于外壳12中缝隙形毫米波天线窗(即，天线窗114)延伸的臂。在图43的示例中，偶极天线170相对于天线窗114的纵向轴180倾斜非零角度(例如，45°或0和90°之间的其他角度)。在图44的示例中，偶极天线170具有沿垂直于轴180的维度延伸的臂。也可以使用具有图42、43和44的偶极天线配置混合的配置。

如图45的设备10的例示性端视图所示，可以沿着设备10的边缘形成天线窗114(例如，矩形设备的下或上侧壁或左或右侧壁等)。天线170可以形成阵列并可以具有沿窗114长度延伸或以其他取向位于窗114中的臂。

通常，天线窗114可以是实心的或填充有空气。窗114可以具有徽标的形状或其他形状。窗114可以形成更大(非毫米波)天线中的电介质结构的部分，所述更大天线诸如蜂窝电话和/或无线局域网天线，并充当一个或多个毫米波天线的窗口。毫米波天线可以是倒F形天线、平面倒F形天线、贴片天线、偶极天线、单极天线、缝隙天线或其他适当天线。毫米波天线可以形成于一个或多个窗114下方并可以具有多种不同取向(例如，多种不同极化)。毫米波天线可以形成水平线、垂直堆栈、二维阵列或其他适当图案。

根据实施方案，提供了一种电子设备，其包括金属外壳，具有将导电非毫米波天线结构彼此分开的电介质间隙的非毫米波天线，该非毫米波天线的电介质间隙形成毫米波天线窗，以及至少一个毫米波天线，该毫米波天线安装于外壳内并通过毫米波天线窗发射和接收信号。

根据另一实施方案，毫米波天线窗包括金属外壳中塑料填充的开口。

根据另一实施方案，该毫米波天线窗具有缝隙形状，并且非毫米波天线包括缝隙天线。

根据另一实施方案，导电非毫米波天线结构包括金属外壳的部分。

根据另一实施方案，非毫米波天线包括倒F形天线，倒F形天线具有倒F形天线谐振元件和通过电介质间隙与倒F形天线谐振元件分开的接地平面。

根据另一实施方案，该非毫米波天线包括蜂窝电话天线和至少一个毫米波天线，该毫米波天线通过毫米波天线窗发射和接收天线信号，包括通过毫米波天线窗发射和接收天线信号的毫米波天线阵列。

根据另一实施方案，毫米波天线包括贴片天线。

根据另一实施方案，毫米波天线包括缝隙天线。

根据另一实施方案，毫米波天线包括偶极天线。

根据另一实施方案，毫米波天线至少包括不同极化的第一和第二毫米波天线。

根据另一实施方案，电介质间隙包括金属外壳中的缝隙。

根据另一实施方案，该缝隙具有纵向轴线，且毫米波天线沿纵向轴线延伸。

根据另一实施方案，毫米波天线叠堆在彼此的顶部上并与缝隙重叠。

根据实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括具有多个开口的金属外壳以及多个毫米波天线，多个毫米波天线的每个与开口的相应一个对准。

根据另一实施方案，开口包括装满空气的音频端口开口。

根据另一实施方案，毫米波天线包括缝隙天线，缝隙天线各自具有与音频端口开口的相应一个对准的缝隙。

根据实施方案，提供了一种具有前后表面的电子设备，该电子设备包括具有形成后表面的后壁的金属外壳，安装于形成前表面的金属外壳中的显示器，具有谐振元件的蜂窝电话天线，谐振元件通过后壁中形成的缝隙与天线接地部分开，缝隙填充有塑料并形成毫米波天线窗，以及通过毫米波天线窗发射和接收射频天线信号的天线阵列。

根据另一实施方案，该天线阵列包括毫米波缝隙天线的阵列。

根据另一实施方案，每个缝隙天线都具有导电结构中的细长缝隙，并且第一组缝隙正交于第二组缝隙取向。

以上内容仅仅是说明性的，本领域的技术人员可以在不脱离所述实施例的范围和实质的情况下做出各种修改。上述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。

Claims

1.一种电子设备，其特征在于包括：

金属外壳；

非毫米波天线，所述非毫米波天线具有将导电非毫米波天线结构彼此分开的电介质间隙，其中所述非毫米波天线的所述电介质间隙形成毫米波天线窗；和

至少一个毫米波天线，所述至少一个毫米波天线安装于所述金属外壳内并通过所述毫米波天线窗发射和接收天线信号。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于所述毫米波天线窗包括所述金属外壳中的塑料填充的开口。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于所述毫米波天线窗具有缝隙形状，并且在于所述非毫米波天线包括缝隙天线。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于所述导电非毫米波天线结构包括所述金属外壳的部分。

5.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于所述非毫米波天线包括倒F形天线，所述倒F形天线具有倒F形天线谐振元件和通过所述电介质间隙与所述倒F形天线谐振元件分开的接地平面。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于所述导电非毫米波天线结构包括所述金属外壳的部分。

7.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于所述非毫米波天线包括蜂窝电话天线，并且在于通过所述毫米波天线窗发射和接收天线信号的所述至少一个毫米波天线包括通过所述毫米波天线窗发射和接收天线信号的毫米波天线阵列。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于所述毫米波天线阵列包括贴片天线。

9.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于所述毫米波天线阵列包括缝隙天线。

10.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于所述毫米波天线阵列包括偶极天线。

11.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于所述毫米波天线阵列至少包括不同极化的第一毫米波天线和第二毫米波天线。

12.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于所述电介质间隙包括所述金属外壳中的缝隙。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于所述缝隙具有纵向轴线，并且在于所述毫米波天线阵列沿所述纵向轴线延伸。

14.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于所述毫米波天线阵列堆叠在彼此的顶部上并与所述缝隙重叠。

15.一种电子设备，其特征在于包括：

具有多个开口的金属外壳；和

多个毫米波天线，所述多个毫米波天线中的每个毫米波天线与所述多个开口中的相应一个开口对准。

16.根据权利要求15所述的电子设备，其特征在于所述多个开口包括空气填充的音频端口开口。

17.根据权利要求16所述的电子设备，其特征在于所述多个毫米波天线包括缝隙天线，所述缝隙天线各自具有与所述音频端口开口的相应一个音频端口开口对准的缝隙。

18.一种电子设备，所述电子设备具有前表面和后表面，其特征在于包括：

金属外壳，所述金属外壳具有形成所述后表面的后壁；

显示器，所述显示器安装在形成所述前表面的所述金属外壳中；

蜂窝电话天线，所述蜂窝电话天线具有通过所述后壁中形成的缝隙与天线接地分开的谐振元件，其中所述缝隙填充有塑料并且形成毫米波天线窗；和

天线阵列，所述天线阵列通过所述毫米波天线窗发射和接收射频天线信号。

19.根据权利要求18所述的电子设备，其特征在于所述天线阵列包括毫米波缝隙天线的阵列。

20.根据权利要求19所述的电子设备，其特征在于每个毫米波缝隙天线具有导电结构中的细长缝隙，并且在于第一组所述细长缝隙正交于第二组所述细长缝隙取向。