CN101364663A - 用于手持型电子设备的天线 - Google Patents

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Abstract

提供含有无线通信电路的手持型电子设备。所述无线通信电路可包含天线结构。在纵向模式中操作所述手持型设备时，天线可设置于所述手持型设备的右上拐角中。当所述手持型设备逆时针旋转且在横向模式中操作时，所述天线位于所述设备的无遮挡的左上拐角中。所述天线可由导体条带形成。所述导体条带的近端可连接到传输线。所述导体条带的远端可通过所述条带中形成的弯曲部而布设成远离外壳表面。所述手持型电子设备中的印刷电路板可具有孔。所述导体条带的所述远端可邻近于所述孔而设置。

Description

用于手持型电子设备的天线
技术领域
本发明通常涉及无线通信电路，更具体地，涉及用于手持型电子设备的无线通信电路。
背景技术
手持型电子设备正变得越来越普及。手持型设备的示例包含手持型计算机、蜂窝式电话、媒体播放器和包含多个这种类型的设备的功能的混合设备。
部分由于手持型电子设备的移动本质，手持型电子设备通常具备无线通信能力。手持型电子设备可使用长程无线通信与无线基站通信。举例来说，蜂窝式电话可使用850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的蜂窝式电话频带进行通信。手持型电子设备还可使用短程无线通信链路。举例来说，手持型电子设备可使用2.4GHz的
Figure A200810145351D00081
(IEE E802.11)频带和2.4GHz的
Figure A200810145351D00082
频带进行通信。在数据服务频带中，通信也是可能的，所述数据服务频带例如是2170MHz频带处的3G数据通信频带(通常称为UMTS或通用移动电信系统)。
为了满足消费者对较小形状因数无线设备的需求，制造商不断致力于减小这些设备中所使用的组件的大小。举例来说，制造商已经尝试使手持型电子设备中所使用的天线小型化。
可通过在电路板衬底上图案化金属层来制造典型天线，或可使用箔压印工艺(foil stamping process)由薄金属片形成典型天线。可以此方式制造例如平面倒F天线(planar inverted-F antenna，PIFA)和基于L形谐振元件的天线等天线。例如PIFA天线和具有L形谐振元件的天线等天线可在手持型设备中使用。
尽管现代手持型电子设备通常需要在许多不同通信频带上工作，但是难以设计一种覆盖所有所关注频带的紧凑型天线。
因此，希望能够提供经改进的天线和无线手持型电子设备。
发明内容
提供手持型电子设备和用于手持型电子设备的天线。手持型电子设备可具有显示器。所述手持型电子设备可具有导电外壳，例如金属外壳。所述显示器可安装到所述外壳的前表面。
所述设备中的天线可由接地面元件和谐振元件形成。天线谐振元件可安装到介电天线谐振元件支撑结构。介电天线谐振元件支撑结构可具有邻近于天线谐振元件的充气孔。
所述手持型电子设备可含有带充气孔的印刷电路板。收发器电路可安装到所述印刷电路板。可使用传输线来将收发器电路连接到天线。
天线谐振元件可由导体条带形成。所述导体条带的一端可连接到传输线。可邻近于所述印刷电路板中的孔而设置所述导体条带的另一端。
手持型电子设备可在纵向模式下操作，且当在逆时针方向上旋转四分之一圈时，所述手持型电子设备可在横向模式下操作。当手持型电子设备在纵向模式方向上时，可在手持型设备的导电外壳的右上拐角中形成开口。天线谐振元件可位于所述开口内。介电盖可覆盖天线谐振元件。介电盖可置放成与外壳的导电表面齐平。
如在纵向模式下操作手持型设备时所观看的那样，天线可位于手持型设备的右上拐角中。当手持型设备逆时针旋转且在横向模式下操作时，天线将位于设备的无遮挡的左上拐角中。
从附图和下文对优选实施例的详细描述，本发明的进一步特征、本发明的性质以及各种优点将会更明显。
附图说明
图1是具有根据本发明实施例的天线的举例说明性手持型电子设备的透视图。
图2是具有根据本发明实施例的天线的举例说明性手持型电子设备的示意图。
图3A是具有根据本发明实施例的天线结构和额外天线的举例说明性手持型电子设备的横截面侧视图。
图3B是具有根据本发明实施例的天线结构的举例说明性手持型电子设备的横截面侧视图。
图4A是具有根据本发明实施例的天线的举例说明性手持型电子设备的后视透视图。
图4B是具有根据本发明实施例的天线的举例说明性手持型电子设备的后视透视图。
图5A是具有根据本发明实施例的天线的举例说明性手持型电子设备的前视透视图。
图5B是具有根据本发明实施例的天线的举例说明性手持型电子设备的前视透视图。
图6是根据本发明实施例的举例说明性手持型电子设备的前视图，其示出当手持型电子设备保持在其正常纵向方向上时的举例说明性天线位置。
图7是根据本发明实施例的举例说明性手持型电子设备的前视图，其示出当手持型电子设备保持在其正常横向方向上时的举例说明性天线位置。
图8是具有根据本发明实施例的天线的举例说明性手持型电子设备的拐角部分的透视图。
图9是根据本发明实施例的举例说明性手持型电子设备的拐角部分的内部侧视图。
图10是根据本发明实施例的、被示出为不具有支撑介电底盘的举例说明性天线的一部分的透视图。
图11是与根据本发明实施例的天线相关联的举例说明性天线谐振元件和印刷电路板结构的横截面图。
图12、图13、图14及图15是可用于根据本发明实施例的手持型电子设备中的天线的举例说明性天线阻抗匹配网的电路图。
图16是用于根据本发明的手持型电子设备中的天线的天线底盘和天线谐振元件的俯视图。
图17是用于根据本发明实施例的手持型电子设备中的天线的举例说明性天线底盘和天线谐振元件的分解透视图。
图18是用于根据本发明实施例的手持型电子设备中的天线的举例说明性印刷电路板部分、天线底盘和天线谐振元件的分解透视图。
具体实施方式
本发明通常涉及无线通信，更具体地，涉及无线电子设备和用于无线电子设备的天线。
所述无线电子设备可以是便携式电子设备，例如膝上型计算机或有时被称为超便携式类型的小型便携式计算机。便携式电子设备还可以是更小一些的设备。较小便携式电子设备的示例包含手表式设备、吊坠式设备、头戴受话器与耳机设备以及其它可佩戴且小型的设备。有关一种合适的布置(其在本文中有时被描述为示例)，便携式电子设备为手持型电子设备。
手持型设备可为(例如)蜂窝式电话、具有无线通信能力的媒体播放器、手持型计算机(有时也称为个人数字助理)、远程控制器、全球定位系统(GPS)设备和手持型游戏设备。手持型设备还可以是组合了多个常规设备的功能的混合设备。混合手持型设备的示例包含具有媒体播放器功能的蜂窝式电话、具有无线通信能力的游戏设备、具有游戏和电子邮件功能的蜂窝式电话，以及接收电子邮件、支持移动电话呼叫、具有音乐播放器功能且支持网页浏览的手持型设备。这些设备只是举例说明性示例。
图1中示出根据本发明实施例的举例说明性手持型电子设备。设备10可以是任何合适的便携式或手持型电子设备。
设备10可具有外壳12。设备10可包含用于处理无线通信的一个或一个以上天线。含有两个天线的设备10的实施例在本文中有时被描述为示例。
设备10可处理多个通信频带上的通信。举例来说，设备10中的无线通信电路可用于处理一个或一个以上频带中的蜂窝式电话通信以及一个或一个以上通信频带中的数据通信。对于一种合适的布置(其在本文中有时被描述为示例)中，设备10的无线通信电路使用被配置成处理至少第一通信频带中的通信的第一天线，以及被配置成处理至少第二通信频带中的通信的第二天线。第一天线可(例如)处理以2.4GHz或5GHz(例如，WiFi和/或蓝牙频率)为中心的通信频带中的通信，或者可处理1550MHz的全球定位系统(GPS)通信或2170MHz的通用移动电信系统(UMTS)3G数据通信频带(作为示例)。第二天线可(例如)处理蜂窝式电话通信频带。
外壳12(其有时被称为机壳)可由任何合适材料形成，该材料包含塑料、玻璃、陶瓷、金属或其它合适材料，或这些材料的组合。在一些情形下，外壳12或外壳12的多个部分可由介电材料或其它低导电性材料形成，使得接近外壳12而设置的导电天线元件的操作不受干扰。外壳12或外壳12的多个部分还可由例如金属的导电材料形成。可使用的举例说明性外壳材料为阳极氧化铝。铝的重量相对较轻，且当经阳极氧化处理时，具有美观的绝缘且抗擦伤表面。如果需要的话，可将其它金属用于设备10的外壳，例如不锈钢、镁、钛、这些金属与其它金属的合金等。在外壳12由金属元件形成的情况下，可将所述金属元件中的一者或一者以上用作设备10中的天线的一部分。举例来说，外壳12的金属部分可短接到设备10中的内部接地面，以为所述设备10创建较大的接地面元件。为了便利阳极氧化铝外壳与设备10中的其它金属组件之间的电接触，可在制造过程期间(例如，通过激光蚀刻)选择性地去除阳极氧化铝外壳的阳极氧化表面层的多个部分。
外壳12可具有框(bezel)14。框14可由导电材料形成。导电材料可以是金属(例如，元素金属或合金)或其它合适的导电材料。对于一种合适的布置(其有时在本文中被描述为示例)中，框14可由不锈钢形成。不锈钢可经制造以使得其具有美观的光泽外观，在结构上较坚固，且不会轻易腐蚀。如果需要的话，可使用其它结构来形成框14。举例来说，框14可由涂覆有金属或其它合适物质的光泽涂层的塑料形成。
框14可用于将显示器或其它具有平坦表面的设备固定在设备10上的合适位置。如图1中所示，例如，可使用框14，通过使显示器16附接到外壳12而将显示器16固定在合适位置。设备10可具有前平坦表面和后平坦表面。在图1的示例中，将显示器16示出为形成为设备10的平坦前表面的一部分。前表面的外围可由框14环绕。如果需要的话，后表面的外围可由框环绕(例如，在具有前显示器和后显示器两者的设备中)。
显示器16可以是液晶二极管(LCD)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器或任何其它合适的显示器。显示器16的最外表面可由一个或一个以上塑料或玻璃层形成。如果需要的话，可将触摸屏功能集成到显示器16中，或可使用单独的触摸板设备来提供触摸屏功能。将触摸屏集成到显示器16中以使显示器16对触摸敏感的优点在于这种类型的布置可节省空间，且减少视觉杂波。
在典型布置中，框14可具有叉尖，所述叉尖用于将框14固定到外壳12，且所述叉尖用于将框14电连接到外壳12和设备10中的其它导电元件。外壳和其它导电元件为手持型电子设备中的天线形成接地面。垫圈(例如，由硅酮树脂或其它顺应材料形成的O形环、聚酯膜垫圈等)可放置在框14的下侧与显示器16的最外表面之间。垫圈可有助于减轻来自局部压力点的压力，否则所述压力可能对显示器16的玻璃或塑料盖造成应力。垫圈还可有助于在视觉上隐藏设备10的内部的多个部分，且可有助于防止碎屑进入设备10。
除充当用于显示器16固持结构之外，框14还可充当用于设备10的刚性框架。在有此能力下，框14可增强设备10的结构完整性。举例来说，框14可使得设备10沿其长度的刚性大于不使用框时可能产生的刚性。还可使用框14来改进设备10的外观。在例如图1所示的其中框14形成于设备10的表面的外围(例如，设备10的前表面的外围)周围的配置中，框14可有助于防止对显示器16的损害(例如，通过保护显示器16免受设备10被摔落的情况下的冲击，等等)。
显示屏16(例如，触摸屏)仅仅是可与手持型电子设备10一起使用的输入-输出设备的一个示例。如果需要的话，手持型电子设备10可具有其它输入-输出设备。举例来说，手持型电子设备10可具有用户输入控制设备(例如按钮19)，以及例如端口20和一个或一个以上输入-输出插座(例如，用于音频和/或视频)的输入-输出组件。按钮19可以是例如菜单按钮。端口20可含有30插针数据连接器(作为示例)。开口24和22可形成麦克风和扬声器端口，如果需要的话。显示屏16可以是例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、等离子显示器或使用一种或一种以上不同显示技术的多个显示器。在图1的示例中，将显示屏16示出为安装在手持型电子设备10的前表面上，但显示屏16可在需要时安装在手持型电子设备10的后表面上、设备10的侧面上、设备10的通过(例如)铰链或使用任何其它合适的安装布置附接到设备10的主体部分的掀起式部分(flip-up portion)上。
手持型设备10的用户可使用用户输入界面设备(例如按钮19和触摸屏16)来提供输入命令。适用于手持型电子设备10的用户输入界面设备包含按钮(例如，字母数字键、通断电、通电、断电和其它专用按钮等)、触摸板、指向棒或其它光标控制设备、用于提供语音命令的麦克风，或任何其它用于控制设备10的合适界面。尽管在图1的示例中示意性地示出为形成于手持型电子设备10的顶面上，但例如按钮19的按钮和其它用户输入界面设备通常可形成于手持型电子设备10的任何合适部分上。举例来说，例如按钮19的按钮或其它用户界面控制可形成于手持型电子设备10的侧面上。按钮和其它用户界面控制还可位于设备10的顶面、后表面或其它部分上。如果需要的话，可远程控制(例如，使用红外线远程控制、例如蓝牙远程控制的射频远程控制等)设备10。
手持型设备10可具有端口，例如端口20。端口20(有时可被称为对接连接器、30插针数据端口连接器、输入-输出端口或总线连接器)可用作输入-输出端口(例如，当将设备10连接到匹配对接处(mating dock)时，其中所述匹配对接处连接到计算机或其它电子设备)。设备10还可具有允许设备10与外部组件接口的音频和视频插座。典型端口包含：电源插座，用以对设备10内的电池进行再充电，或从直流(DC)电源操作设备10；数据端口，用以与例如个人计算机或外围装备的外部组件交换数据；视听插座，用以驱动头戴受话器、监视器或其它外部音频-视频装备；订户身份模块(SIM)卡端口，用以授权蜂窝式电话服务；存储卡插槽等。可使用输入界面设备(例如触摸屏显示器16)来控制一些或所有这些设备以及手持型电子设备10的内部电路的功能。
例如显示器16以及其它用户输入界面设备的组件可覆盖设备10的前表面上的可用表面区域的大部分(如图1的示例中所示)，或可只占用设备10的前表面的一小部分。因为例如显示器16的电子组件通常含有较大量的金属(例如，用作射频屏蔽)，所以通常应考虑这些组件相对于设备10中的天线元件的位置。为设备的天线元件和电子组件合适地选择的位置，将允许手持型电子设备10的天线在不受电子组件干扰的情况下正常工作。
对于一种合适的布置(其在本文中有时被描述为示例)，手持型电子设备具有两个天线。第一天线可位于区域21中的设备10的右上拐角中。第二天线可位于区域18中的设备10下端。
第一天线可以是(例如)WiFi天线、GPS天线、UMTS天线等。区域21中的第一天线的位置可有助于在设备10的用户在横向方向(例如，按钮19放置在用户的右侧且天线区域21放置在设备10的顶部处的情况下的横向方向)上使用设备10的情况下确保足够的天线性能。
第二天线可以是(例如)蜂窝式电话天线。将用于第二天线的天线谐振元件结构定位在外壳12和设备10的下部中(即，区域18中)的优点在于：这在设备10被举到头部时(例如，当对如同蜂窝式电话的手持型设备中的麦克风讲话和听扬声器时)，可将天线结构的辐射部分放置在远离用户头部的地方。这减少了在用户附近发射的射频辐射的量。将第二天线放置在区域18中还可有助于减小邻近效应(即，由于第二天线接近用户身体部位而导致的对第二天线性能的影响)。
还可能令人希望的是使对第一天线的邻近效应减到最小，尤其在第一天线用于具有导电外壳的手持型电子设备中时。当手持型电子设备10具有导电外壳壁时，可能有必要将用于第一天线的天线谐振元件定位在导电外壳壁的几毫米以内。这减小了天线带宽。当天线具有较窄带宽时，其可能对由于邻近效应而导致的失谐特别敏感。
为了使对第一天线的邻近效应减到最小，用于第一天线的谐振元件可被配置成使得其可能对邻近效应特别敏感的尾部(其远端)不直接邻近外壳12的表面。以此方式布设天线谐振元件的尾部使其远离外壳12的表面有助于防止用户的身体(例如，用户的手指、手或脸部)与所述尾部接近的情形，可借此减少或消除邻近效应。
图2示出举例说明性手持型电子设备的实施例的示意图。手持型设备10可以是移动电话、具有媒体播放器能力的移动电话、手持型计算机、远程控制装置、游戏机、全球定位系统(GPS)设备、这些设备的组合，或任何其它合适的便携式电子设备。
如图2中所示，手持型设备10可包含存储装置34。存储装置34可包含一种或一种以上不同类型的存储装置，例如硬盘驱动存储装置、非易失性存储器(例如，快闪存储器或其它电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，基于电池的静态或动态随机存取存储器)等。
可使用处理电路36来控制设备10的操作。处理电路36可基于例如微处理器的处理器以及其它合适的集成电路。对于一种合适的布置，使用处理电路36和存储装置34在设备10上运行软件，例如因特网浏览应用、因特网语音协议(VOIP)电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体回放应用、操作系统功能等。处理电路36和存储装置34可用于实施合适的通信协议。可使用处理电路36和存储装置34来实施的通信协议包含因特网协议、无线局域网协议(例如，IEEE802.11协议，有时被称为
Figure A200810145351D0017112657QIETU
)、用于其它短程无线通信链路的协议(例如
Figure A200810145351D0017112707QIETU
协议)、用于处理3G数据服务的协议(例如UMTS)、蜂窝式电话通信协议等。
输入-输出设备38可用于允许数据提供到设备10，且允许数据从设备10提供到外部设备。显示屏16、按钮19、麦克风端口24、扬声器端口22和对接连接器端口20是输入-输出设备38的示例。
输入-输出设备38可包含用户输入-输出设备40，例如按钮、触摸屏、操纵杆、点击式触摸转盘、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机等。用户可通过经由用户输入设备40提供命令来控制设备10的操作。显示与音频设备42可包含液晶显示器(LCD)屏幕或其它屏幕、发光二极管(LED)和其它呈现视觉信息和状态数据的组件。显示与音频设备42还可包含音频装备，例如扬声器和用于产生声音的其它设备。显示与音频设备42可含有音频-视频接口装备，例如插座和用于外部头戴受话器和监视器的其它连接器。
无线通信设备44可包含通信电路，例如射频(RF)收发器电路，它是由一个或一个以上集成电路、功率放大器电路、有源RF组件、一个或一个以上天线以及其它用于处理RF无线信号的电路形成。还可使用光(例如，使用红外线通信)来发送无线信号。
设备10可与例如配件46和计算装置48的外部设备通信，如由路径50所示。路径50可包含有线和无线路径。配件46可包含头戴受话器(例如，无线蜂窝式头戴耳机或音频头戴受话器)和音频-视频装备(例如，无线扬声器、游戏控制器或其它接收并播放音频和视频内容的装备)。
计算装置48可以是任何合适的计算机。对于一种合适的布置，计算装置48是具有与设备10建立无线连接的相关联无线接入点(路由器)或者内部或外部无线卡的计算机。所述计算机可以是服务器(例如，因特网服务器)、具有或不具有因特网接入的局域网计算机、用户自己的个人计算机、对等设备(例如，另一手持型电子设备10)或任何其它合适的计算装置。
设备10的天线结构和无线通信设备可支持任何合适无线通信频带上的通信。举例来说，无线通信设备44可用于覆盖例如以下通信频带的通信频带：850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的蜂窝式电话频带、例如2170MHz频带处的3G数据通信频带(通常被称为UMTS或通用移动电信系统)的数据服务频带、2.4GHz和5.0GHz的
Figure A200810145351D00181
(IEEE802.11)频带(有时也被称为无线局域网或WLAN频带)、2.4GHz的
Figure A200810145351D00182
频带，以及1550MHz的全球定位系统(GPS)频带。850MHz频带有时被称为全球移动通信系统(GSM)频带。900MHz通信频带有时被称为扩展GSM(EGSM)频带。1800MHz频带有时被称为数字蜂窝式系统(DCS)频带。1900MHz频带有时被称为个人通信服务(PCS)频带。
设备10可通过无线通信电路44中的天线结构的适当配置来覆盖这些通信频带和/或其它合适的通信频带。
图3A中示出举例说明性手持型电子设备的横截面图。在图3A的示例中，设备10具有外壳，所述外壳由导电部分12-1以及介电部分12-2A和12-2B(例如，由塑料形成的部分12-2A和12-2B)组成。导电部分12-1可为任何合适的导体，例如铝、镁、不锈钢、这些金属与其它金属的合金等。导电部分12-1可包含大体上为矩形的导电后部外壳表面和外壳侧壁。介电部分12-2A和12-2B可充当覆盖安装于外壳12内的天线的盖。对于一种合适的布置，介电部分12-2A和12-2B可置放成与外壳12的外表面齐平(即，与导电外壳部分12-1的后表面和侧壁表面齐平)。
图3A的示例中存在两个天线。所述两个天线中的第一者由天线谐振元件54-1B和天线接地面54-2形成。所述两个天线中的第二者由天线谐振元件54-1A和接地面54-2形成。第一天线(在图3A中描绘为天线54)可由细长谐振元件(例如冲压导体条带或柔性电路上的迹线)形成。第一天线的谐振元件可具有第一(近)端和第二(远)端。第一天线的谐振元件的第一端可由接地面54-2附近的天线馈电端子馈电。第一天线的谐振元件的第二端(有时被称为其尾部)可位于对邻近效应相对不敏感的位置中。举例来说，第一天线的谐振元件的尾部可安装在设备10内部中的位置中，使得所述尾部不直接邻近于外壳部分12-2B的表面。这有助于通过确保第一天线的谐振元件的尾部无法由用户身体部位接触而使邻近效应减到最小。
外壳部分12-2A和12-2B可由介电材料形成。将介电材料用于外壳部分12-2A和12-2B的优点在于：这允许设备10的天线54的谐振元件部分54-1在不受外壳12的金属侧壁干扰的情况下操作。对于一种合适的布置，外壳部分12-2A和12-2B是由基于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的塑料(有时被称为ABS塑料)形成的塑料盖。这些材料仅仅是用于设备10的举例说明性外壳材料。举例来说，设备10的外壳可大体上由塑料或其它介电材料形成、大体上由金属或其它导体形成、或由任何其它合适材料或材料组合形成。
例如组件52的组件可安装在设备10中的电路板上。设备10中的电路板结构可由任何合适的材料形成。合适的电路板材料包含以苯酚树脂浸渍的纸、以玻璃纤维加固的树脂(例如以环氧树脂浸渍的纤维玻璃毡片，有时被称为FR-4)、塑料、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺和陶瓷。由例如FR-4的材料制造的电路板是普遍可得到的，成本不是过高，且可与多个金属层(例如，四层)一起制造。还可在设备10中使用所谓的柔性电路，其为例如聚酰亚胺的柔性电路板材料。
设备10中的典型组件包含集成电路、LCD屏幕和用户输入界面按钮。设备10通常还包含电池，其可沿外壳12的后表面安装(作为示例)。
由于例如这些组件的组件和其上安装有这些组件的印刷电路板的导电性质，设备10的组件、电路板和导电外壳部分(包含框14)可共同接地，以形成天线接地面54-2。对于一个举例说明性布置，接地面54-2可符合外壳12和设备10的大体上矩形形状，且可与外壳12的矩形横向尺寸匹配。
接地面元件54-2和天线谐振元件54-1B可形成设备10的第一天线54。例如由天线谐振元件54-1A和接地面54-2形成的天线的可选额外天线，可(如果需要的话)被配置成为所关注的重叠频带(即，天线54操作的频带)提供额外增益，或可用于提供所关注的不同频带(即，天线54的范围外的频带)中的覆盖。
可使用任何合适的导电材料来形成接地面元件54-2和谐振元件54-1A和54-1B。用于设备10中的天线结构的合适导电材料的示例包含元素金属(例如铜、银和金)以及金属合金(例如，铍铜)。如果需要的话，还可使用除金属以外的导体。在典型情况下，谐振元件54-1A的导电结构由柔性电路或其它合适衬底上的铜迹线形成，且谐振元件54-1B的导电结构由铍铜箔条带形成。
组件52包含收发器电路(见例如图2的设备44)。可以一个或一个以上集成电路和相关联离散组件(例如，滤波组件)的形式提供收发器电路。收发器电路可包含一个或一个以上发射器集成电路、一个或一个以上接收器集成电路、切换电路、放大器等。收发器电路中的每一收发器可具有相关联的同轴电缆、微带传输线或其它连接到相关联天线且在其上传送射频信号的传输线。在图3A的示例中，传输线由虚线56描绘。
如图3A中所示，可使用传输线56来分配将从发射器集成电路52经由天线传输的射频信号。还可使用路径56来将已经由天线接收的射频信号传送到组件52。组件52可包含用于处理传入射频信号的一个或一个以上接收器集成电路。
如图3A的横截面图中所示，将设备10中的天线定位在设备10的末端附近(即，在设备10的任一端处)可能是有利的。如果需要的话，可省略由天线谐振元件54-1A和接地面54-2形成的可选额外天线。图3B的横截面图中示出这种类型的布置。如图3B中所示，当可选额外天线从设备10中省略时，存在可用于组件52的额外区域。
图4A中示出多个天线位于设备10末端附近的实施例中的手持型电子设备10的举例说明性布置。在图4A的布置中，天线可位于位置18和21中。图4A是手持型电子设备10的透视图。在图4A的方向上，示出外壳12-1的后表面。第一天线谐振元件可位于介电外壳部分12-2B下方的区域21中。第二天线谐振元件可位于介电外壳部分12-2A下方的区域18中。介电外壳部分12-2A和12-2B可以是由合适的材料(例如ABS塑料)形成的塑料盖(作为示例)。在图4A的举例说明性布置中，盖12-2A延伸越过设备10的整个宽度，而盖12-2B位于设备10的拐角中。这种类型的布置可能尤其适合于使用盖12-2A来封闭用于蜂窝式电话通信的天线的情形，以及使用盖12-2B来封闭用于较高频率数据通信(例如，2.4GHz的WiFi通信)的天线的情形。较高频率通信频带(例如，2.4GHz和5GHz频带)与具有较短波长的射频信号相关联，所以可使用略微更加紧凑的天线布置。
在外壳12-1由导电材料(例如，如铝或不锈钢的金属)形成的情形中，可能希望将天线盖12-2B放置在设备10的拐角中(如图4A中所示)，而不是将天线盖12-2B放置在沿设备10的侧面中的一侧的中间位置。这是因为位于拐角位置的天线谐振元件与沿设备10的边缘中的一个边缘而设置的天线谐振元件相比，受到其与导电外壳部分的接近所带来的不利影响的可能性较小。在中心边缘位置中，天线谐振元件在三个侧面上由金属有效环绕，而当天线谐振元件和盖12-2B位于设备10的拐角上(如图4A中所示)时，天线谐振元件只在两个侧面上由金属环绕。
如果需要的话，设备10在区域18中可不含有天线。图4B中示出区域18中不存在天线的实施例中的手持型电子设备10的透视后视图。
图5A中示出当从设备的前侧观看时，图4A的举例说明性手持型电子设备的透视图。如图5A中所示，当设备10保持在正常的纵向方向上时，第一天线和介电盖12-2B可位于设备10的右上拐角中。
图5B中示出当从设备的前侧观看时，图4B的举例说明性手持型电子设备的透视图。如同图3A、图4A和图5A的多天线实施例一样，图3B、图4B和图5B的单天线实施例可使用如下配置：当设备10保持在正常的纵向方向上时，天线54和介电盖12-2B位于设备10的右上拐角中。
如果需要的话，可在纵向和横向方向两个方向上操作手持型电子设备10。举例来说，设备10可含有位置传感器(例如，运动传感器)。设备10中的处理电路可监视来自位置传感器的信号，以确定何时在纵向模式下使用设备10且何时在横向模式下使用设备10。用户还可手动地在纵向模式与横向模式之间进行切换。纵向模式方向可用于一些应用(例如，网页浏览)，而横向模式方向可用于其它应用(例如，视频观看)。
在可在横向或纵向方向上操作的设备10中，将天线54和其相关联介电盖12-2B放置在设备的右上拐角中可能尤其有利。结合图6和图7来说明此点。
在图6中，示出设备10处于其正常的纵向模式方向上。在此方向上，按钮19位于设备10的底部。显示在显示器16上的图像可被定向以使得所述图像的上部位于显示器16的顶部，且所述图像的下部位于显示器16的底部。以此方式显示的图像可包含文本、静止图像、视频等。用户通常使用手和手指来在区域56中握住设备10。区域56通常位于设备10的下半部或下三分之一部分中。因为在区域56中用户与设备10之间的接触可能导致邻近效应，所以希望将天线54置于设备10的除区域56以外的区域中(例如，设备10的右上拐角中)。
当希望在设备10的横向模式下使用设备10时，用户可使设备10在逆时针方向上旋转四分之一圈(90°)，如图7中所示。在此方向上，显示在显示器16上的图像的上部沿设备10的右边缘58(在设备10的横向方向上是设备10的顶部边缘)而放置，且所述图像的下部沿设备10的左边缘60(其在设备10的横向方向上是设备10的底部边缘)而放置。因为设备10已经相对于其正常的纵向方向而向侧面转动，所以天线54位于设备10的左上拐角中(在横向方向上观看时)。在使用期间，用户的手指可在例如区域62和64的区域中握住设备10。用于握持设备的正常区域(例如区域62和64)通常位于设备10的下半部或下三分之一部分中(在横向方向上观看时)。
如图6和图7中所示，在正常操作期间，当握持设备10时，用户将不太可能将手指直接放置在天线54上，这是因为用于在纵向与横向模式下握持设备10的一般区域(即，图6的区域56以及图7的区域62和64)不会与天线54重叠。因此，大体上避免了可能不利地影响天线54的性能的邻近效应。天线放置在设备的右上拐角中(如图6中所示)的天线配置可与任何合适类型的天线一起使用。在天线对邻近效应敏感的情形下，尤其需要右上拐角配置。举例来说，右上拐角配置在金属机壳非常靠近天线谐振元件的布置中可能有利，这是因为此布置往往使天线带宽减小且使天线对邻近效应更敏感。
图8中示出与设备10的右上拐角中的天线相关联的结构的透视图。如图8中所示，可使用介电盖12-2B来覆盖导电外壳壁12-1的开口(去除部分)。在图8的方向中，设备10的前部面向下，且设备10的后部面向上。电路板或其它安装结构66可位于设备10的前侧附近。电路板66可例如安装在外壳12内的金属框架上。框14可围绕设备10的外周边而延伸。孔(例如孔74)可形成于电路板66中。框14可围绕孔74而延伸。
用于天线54的天线谐振元件(即，天线谐振元件54-1B)可位于由侧壁12-1的去除部分形成的区域内以及由电路板66的去除部分形成的充气开口中。天线谐振元件54-1B(图8中未示出)可由导体条带形成。所述导体条带的一端可与接触片68电接触。可将所述条带的另一端(其有时被称为谐振元件的尾部)放置在开口72的中间部分内的位置中。天线谐振元件54-1B的尾部通常是天线54的对邻近效应最敏感的部分。因此，希望将天线的尾部放置成远离外壳12的表面(即，介电外壳部件12-2B的外表面)。在这些外表面位置中，如果用户触摸介电盖12-2B，那么可能使天线54失谐。
收发器52可通过传输线电连接到接触片68(且因此电连接到天线谐振元件54-1B)。传输线可由同轴电缆或任何其它合适的传输线结构形成。在图8所示的举例说明性布置中，用于将收发器52连接到天线谐振元件54-1B的传输线是微带传输线。微带传输线具有两个导体。微带传输线中的一个导体是接地面导体(例如，由如图8所视的印刷电路板66下表面上的金属层形成的导体)。微带传输线中的另一导体是信号导体，例如信号导体70。
图9中示出天线54附近的设备10的侧视图。如图9中所示，接地导体82可形成微带传输线的一部分，且信号导体70可形成微带传输线的另一部分。可使用微带传输线来电连接收发器52与天线谐振元件54-1B。
收发器52可安装到印刷电路板66。可经由接地端子86和正馈电端子88发送和接收与天线54相关联的天线信号。可使用微带传输线信号导体70将馈电端子88连接到片68。接地端子86可使用导电通道84与接地导体82电连接。接地导体82可以是例如由板66上的铜层或其它导体形成的迹线。
天线谐振元件54-1B可具有第一(近)端76和第二(远)端80。第二端80通常被称为天线谐振元件54-1B的尾部，且优选地，远离设备10的表面而设置以避免邻近效应。举例来说，第二端80可位于设备10的内部内，远离外壳12的表面(即，外壳部分12-1的导电表面和外壳部分12-2B的介电表面)。可使用任何合适的接触结构布置来将第一端76电连接到接触片68。对于一种合适的布置，可使用弹簧接针(pogo pin)(例如弹簧接针78)来在天线谐振元件端76与接触片68之间形成电接触。这仅仅是举例说明性的。如果需要的话，可使用任何合适的结构(例如弹簧或夹片)来在天线谐振元件54-1B与接触片68之间形成电接触。例如，可通过使端76弯曲以由接触片68附近的谐振元件54-1B形成弹簧，来形成弹簧布置。
天线谐振元件54-1B可由金属条带形成(作为示例)。天线谐振元件54-1B可以是独立结构、在衬底(例如柔性电路)的表面上图案化的迹线，或可附接到其它合适的安装结构。对于一种举例说明性布置(其在本文中有时被描述为示例)，天线54由安装到例如支撑结构90的介电支撑结构(有时被称为底盘或载体)的金属条带形成。
天线谐振元件介电支撑结构90可由塑料或任何其它合适的介电材料形成。可通过在支撑结构90内形成充气区域来减小支撑结构90的有效介电常数。通过在支撑结构90内形成充气开口(例如孔和脊)，天线谐振元件54-1B附近的支撑结构的介电常数减小。对于给定的所需操作频率(例如，2.4GHz)，支撑结构90的相对较低的介电常数是有利的，这是因为其允许天线谐振元件54-1B的长度增加，从而改进天线效率。在典型情况(例如，具有塑料支撑结构的2.4GHz操作)下，天线谐振元件54-1B的长度可约为2cm。谐振元件54-1B的长度大体上约为5mm至30mm，视需要覆盖的通信频带而定。天线谐振元件54-1B的长度大约等于其操作频率下的波长的四分之一。
图10中示出不存在图9的介电天线谐振元件支撑结构90的天线54的透视图。如图10中所示，天线谐振元件54-1B的远尖端80可位于印刷电路板66中的孔74内且邻近孔74，处于距孔74的侧壁大约等距的位置处。在此位置中，端80距导电外壳壁12-1和导电框14的附近边缘也大约等距。
可通过确保端80(和天线谐振元件54-1B)不过于靠近导电结构(例如框14和外壳壁12-1)，来改进天线效率和带宽。因此，天线谐振元件54-1B可具有许多有助于将端80置于合适位置中的弯曲部。如图9中所示，天线谐振元件54-1B(例如部分81)的长度可平行于外壳12的壁(即，在本示例中，外壳12的前表面和后表面)而延伸。部分83平行于部分81而延伸。例如部分85和87的部分与部分81和83成直角而延伸。部分85垂直于部分83和81从天线接地面向上延伸。部分87垂直于部分81和83朝接地面向下延伸。弯曲部89(其可以是单个弯曲部，或由两个或两个以上单个弯曲部形成的复合弯曲部)确保了天线谐振元件54-1B的远端位于外壳12的内部内，远离外壳表面(例如设备10的前外壳表面和后外壳表面)。
图11中示出在方向96上沿图10的虚线94截取的天线54的横截面图。如图11中所示，天线谐振元件54-1B的端80可放置于孔74内位于印刷电路板66的上表面98下方，如果需要的话。印刷电路板66可以是多层电路板(例如，支持2到8个金属层的电路板)。为了确保天线谐振元件54-1B不受其附近的导电材料不利地影响，可对印刷电路板66的导电层进行图案化，使得邻近于孔74的位置处(例如，区域100中)不存在金属。
为了确保收发器52与天线54之间的足够阻抗匹配，收发器52与天线54之间的路径可含有阻抗匹配网，例如图10的可选阻抗匹配网92。可针对阻抗匹配网92使用任何合适的电路。图12、图13、图14和图15中示出合适的阻抗匹配网的举例说明性示例。
在图12的示例中，阻抗匹配网92由沿信号路径70串联连接的电感器形成。图13的阻抗匹配网92(其可是优选的)含有分路到接地的电感器，例如1.1nH电感器。图14的阻抗匹配网92具有串联连接在收发器52与接触片68之间的路径70中的电容器。在图15的布置中，阻抗匹配网92含有在信号线70与接地之间形成分路(shunting)信号路径的电容器。
图16示出介电天线谐振元件支撑结构90和天线谐振元件54-1B的举例说明性实施例的俯视图。如图16中所示，介电天线谐振元件支撑结构90可具有被切除的充气区域102(孔)，所述充气区域102有助于减小介电天线谐振元件支撑结构的有效介电常数。介电天线谐振元件支撑结构90还可具有例如充气通道106的被切除的充气区域。介电天线谐振元件支撑结构90可由ABS塑料或其它合适的介电材料形成。ABS塑料或其它介电材料的介电常数可近似为2.8到3.0。空气的介电常数为1.0。通过配置介电谐振元件支撑结构90以形成充气开口(例如孔102和106)，可使天线谐振元件的有效介电常数减小到低于2.8到3.0的值。这在支撑结构90中的至少一些充气孔直接邻近于天线谐振元件54-1B(如图16中所示)时可能是有利的。支撑结构90的介电常数减小允许天线谐振元件54-1B的长度增加，且因此使天线的效率增加。
介电天线谐振元件支撑结构90可具有螺钉孔，例如孔104。这些孔可用于将介电天线谐振元件支撑结构90附接到外壳12(例如，用螺钉、塑料支柱或其它扣件)。例如支柱110的介电支柱(例如，由天线谐振元件支撑结构90的一部分形成的塑料支柱)可与天线谐振元件54-1B中的匹配孔配合。在组装期间，支柱110和天线谐振元件54-1B中的对应孔可有助于使天线谐振元件54-1B相对于天线谐振元件支撑结构90适当地对准，且可有助于将天线谐振元件54-1B附接到天线谐振元件支撑结构90。如果需要的话，可稍微增大支柱110的尖端(例如，使用热处理)，以使天线谐振元件54-1B保持在合适位置。
天线谐振元件支撑结构90的边缘108可弯曲(作为示例)。这可帮助天线谐振元件支撑结构90符合外壳12的弯曲拐角。当安装在外壳12中时，介电盖12-2B(图4A和图4B)可用于覆盖介电天线谐振元件支撑结构90和天线谐振元件54-1B。
当组装在设备10中时，介电天线谐振元件支撑结构90可与印刷电路板66配合以形成组合件，例如图17的分解透视图中的组合件112。可将天线谐振元件54-1B的端76弯曲以形成弹簧或夹片，如图17中所示。当将介电天线谐振元件支撑结构90安装到印刷电路板66时，以此方式形成的弹簧可以抵靠接触片68而偏置。如果需要的话，可在端76处形成弹簧接针(即，在接针外壳内作往复运动的弹簧加载接针)或其它合适的电接触结构来代替图17中所示的举例说明性弹簧结构。图18是图17的组合件112的分解透视图，其更详细地示出天线谐振元件54-1B的举例说明性形状。如图18中所示，介电天线谐振元件支撑结构90可具有孔114或其它开口，天线谐振元件54-1B的端76在组装期间会穿过这些孔或其它开口。天线谐振元件54-1B中的孔116可与支柱110或天线谐振元件支撑结构90上的其它合适的配准结构配合。
如图18中所示，天线谐振元件54-1B可由导体条带形成。导体的厚度(最小横向尺寸)可以是(例如)0.05mm到1mm。导体条带的宽度(第二最小横向尺寸)可以是(例如)0.5mm到5mm。导体条带的长度可以是(例如)5mm到30mm。
前述内容仅仅说明本发明的原理，且所属领域的技术人员可在不脱离本发明的范围和精神的情况下作出各种修改。

Claims (20)

1.一种手持型电子设备中的手持型电子设备天线，所述手持型电子设备具有外壳表面及位于所述手持型电子设备的拐角中的介电外壳部分，所述手持型电子设备天线包含：
接地面天线元件；及
条带天线谐振元件，其中所述谐振元件具有由传输线馈送的近端及远端，所述远端位于所述手持型电子设备内的、远离所述外壳表面的内部位置处且在所述手持型电子设备的所述拐角中的所述介电外壳部分下方。
2.根据权利要求1所述的手持型电子设备天线，进一步包含：安装有所述条带天线谐振元件的介电天线谐振元件支撑结构。
3.根据权利要求1所述的手持型电子设备天线，进一步包含：安装有所述条带天线谐振元件的介电天线谐振元件支撑结构，其中所述介电天线谐振元件支撑结构包含邻近于所述条带天线谐振元件的充气孔。
4.根据权利要求1所述的手持型电子设备天线，进一步包含：安装有所述条带天线谐振元件的介电天线谐振元件支撑结构，其中所述条带天线谐振元件包含孔，且其中所述介电天线谐振元件支撑结构包含延伸穿过所述条带天线谐振元件中的所述孔的支柱。
5.根据权利要求1所述的手持型电子设备天线，其中所述条带天线谐振元件的所述近端包含弯曲弹簧部分。
6.根据权利要求1所述的手持型电子设备天线，其中所述条带天线谐振元件的所述远端具有平行于所述外壳表面中的至少一个延伸的部分。
7.根据权利要求1所述的手持型电子设备天线，进一步包含：连接到所述条带天线谐振元件的所述近端的接触片，其中所述条带天线谐振元件包含多个弯曲部，并且具有彼此成直角延伸的部分。
8.一种手持型电子设备，所述手持型电子设备具有前部及后部，并且在纵向方向上操作所述手持型电子设备，而当被逆时针方向旋转时，在横向方向上操作所述手持型电子设置，所述手持型电子设备包含：
导电外壳，具有至少一个大体上矩形的导电外壳表面，其中所述矩形导电外壳表面具有开口，其中当从所述手持型电子设备的、在纵向方向上操作的所述前部观看所述手持型电子设备时，所述开口位于所述导电外壳表面的右上拐角中；
收发器及控制电路，安装于所述导电外壳内；
至少一个天线，其中所述天线包含接地面元件及天线谐振元件，且其中所述天线谐振元件安装于所述导电外壳的所述右上拐角中的所述开口内；及
介电盖，覆盖所述天线谐振元件。
9.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含显示器，当所述手持型电子设备在所述纵向方向上操作时，所述显示器以所述纵向方向显示图像，而当所述手持型电子设备在所述横向方向上操作时，所述显示器以所述横向方向显示图像，其中所述介电盖包含与所述矩形导电外壳表面齐平的部分。
10.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含至少一个具有孔的印刷电路板，其中所述天线谐振元件的至少一部分位于所述孔内。
11.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含：
至少一个印刷电路板，具有传输线导体及孔，其中所述天线谐振元件包括具有第一端及第二端的导电条带，其中所述第一端电连接到所述印刷电路板上的所述传输线导体，且其中邻近所述孔设置所述第二端；及
导电框，围绕所述孔的至少一部分延伸。
12.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含：
至少一个印刷电路板；
传输线，位于所述电路板上，其中所述传输线具有信号导体及接地导体；
接触片，位于所述电路板上且连接到所述信号导体；及
收发器，电连接到所述传输线，其中所述天线谐振元件电连接到所述接触片。
13.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含：
至少一个印刷电路板，其具有孔；
传输线，位于所述电路板上，其中所述传输线具有信号导体及接地导体；
接触片，位于所述电路板上且连接到所述信号导体；及
收发器，电连接到所述传输线，其中所述天线谐振元件电连接到所述接触片，且其中所述天线谐振元件的一部分位于所述印刷电路板中的所述孔内。
14.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含：
至少一个印刷电路板，所述至少一个印刷电路板环绕充气开口；
传输线，位于所述电路板上，其中所述传输线具有信号导体及接地导体；及
收发器，电连接到所述传输线，其中所述天线谐振元件具有第一端及第二端以及在所述第一端与所述第二端之间的多个弯曲部，其中所述天线谐振元件的所述第一端电连接到所述传输线，且其中所述天线谐振元件的所述第二端位于所述充气开口中。
15.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含：
至少一个印刷电路板，所述至少一个印刷电路板环绕充气区域；
传输线，位于所述电路板上，其中所述传输线具有信号导体及接地导体；
收发器，电连接到所述传输线，其中所述天线谐振元件具有第一端及第二端，其中所述天线谐振元件的所述第一端电连接到所述传输线，其中邻近所述充气区域内设置所述天线谐振元件的所述第二端，且其中所述天线谐振元件包含条带天线谐振元件；及
介电天线谐振元件支撑结构，安装有所述条带天线谐振元件。
16.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含：
至少一个印刷电路板，所述至少一个印刷电路板环绕充气区域；
传输线，位于所述电路板上，其中所述传输线具有信号导体及接地导体；
收发器，电连接到所述传输线，其中所述天线谐振元件具有第一端及第二端，其中所述天线谐振元件的所述第一端电连接到所述传输线，其中邻近所述充气区域内设置所述天线谐振元件的所述第二端，且其中所述天线谐振元件包含条带天线谐振元件；及
介电天线谐振元件支撑结构，安装有所述条带天线谐振元件，其中所述介电天线谐振元件支撑结构含有邻近于所述条带天线谐振元件的至少一个充气孔。
17.根据权利要求8所述的手持型电子设备，进一步包含额外天线谐振元件，其中所述矩形导电外壳表面具有额外开口，其中当从所述手持型电子设备的、在纵向方向上操作的前部观看所述手持型电子设备时，所述额外开口位于所述导电外壳表面的下端处，且其中所述额外天线谐振元件在所述手持型电子设备内被安装于所述额外开口内。
18.一种手持型电子设备，包含：
外壳，具有包括导电后表面的外壳表面且具有安装到前表面的至少一部分的显示器；
介电外壳部分，形成于所述导电后表面的拐角内的开口中；
至少一个印刷电路板；
收发器电路，安装于所述印刷电路板；
传输线，连接到所述收发器电路；
天线，安装于所述外壳内，其中所述天线包含：
接地面；及
天线谐振元件，所述天线谐振元件是由邻近于所述介电外壳部分设置的导体条带形成，其中所述介电外壳部分的至少一部分与所述外壳的所述导电后表面齐平，其中所述天线谐振元件具有多个弯曲部且具有第一端及第二端，其中所述天线谐振元件的所述第一端耦接到邻近于所述印刷电路板的所述传输线，且其中所述天线谐振元件中的所述弯曲部引导所述导体条带，以使所述天线谐振元件的所述第二端不邻近所述外壳的所述表面。
19.根据权利要求18所述的手持型电子设备，进一步包含附接有所述导体条带的介电天线谐振元件支撑结构，其中所述导体条带包含平行于所述外壳表面中的至少一个的第一部分及垂直于所述第一部分的第二部分，且其中所述介电天线谐振元件支撑结构包含界定至少一个邻近于所述导体条带的孔的部分。
20.根据权利要求18所述的手持型电子设备，其中所述收发器电路被配置成在2.4GHz通信频带中经由所述天线而发送及接收信号，所述手持型电子设备进一步包含耦接于所述收发器电路与所述天线之间的所述传输线中的阻抗匹配网。
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