CN101958454A - 具有减少近场辐射的寄生天线谐振元件的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有减少近场辐射的寄生天线谐振元件的电子设备。提供了用于电子设备例如便携式计算机的天线。电子设备可以具有其中安装天线的壳体。该壳体可以由导电材料制成。在壳体中可以安装电介质天线窗口，以允许射频信号从天线传输，并允许天线接收射频信号。当检测到在电介质天线窗口和天线附近存在外部物体时，可以通过减少传输功率来满足近场辐射限制。可以使用接近传感器检测外部物体。在天线谐振元件和电介质天线窗口之间可以插入寄生天线谐振元件，以最小化近场辐射热区。可以使用用于接近传感器的电容器电极形成寄生天线谐振元件。铁氧体层可被介于寄生元件和天线窗口之间。

Description

具有减少近场辐射的寄生天线谐振元件的电子设备
本申请要求于2009年7月17日提交的美国临时专利申请No.61/226,684，以及于2009年12月7日提交的美国专利申请No.12/632,697的优先权，通过引用将其完整结合在此。
技术领域
本发明涉及天线，并且更具体地，涉及用于电子设备的天线。
背景技术
电子设备例如便携式计算机和手持电子设备越来越流行了。诸如这些的设备通常具有无线通信能力。例如，一些电子设备可以使用长距离无线通信电路例如蜂窝电话电路，以利用850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的蜂窝电话频带(例如，主要的全球移动通信系统或GSM蜂窝电话的频带)通信。也可以使用长距离无线通信电路处理2100MHZ频带和其它频带。电子设备可以使用短距离无线通信链路来处理与附近设备的通信。例如，电子设备可以使用2.4GHz和5GHz的Wi-
Figure BSA00000194935400011
(IEEE 802.11)频带(有时叫做局域网频带)和2.4GHz的
Figure BSA00000194935400012
(蓝牙)频带进行通信。
把天线成功地结合到电子设备中可能是困难的。一些电子设备被制造成具有小的形状因数，因此用于天线的空间受到限制。在许多电子设备中，在天线附近存在的电子部件成为可能的电磁干扰源。天线的操作还可能受到导电结构的阻挡。这使得在包含导电壳体壁或其它可能阻挡射频信号的导电结构的电子设备中难于实现天线。
因此需要提供用于无线电子设备的改进的天线。
发明内容
可以使用电子设备中的天线结构发送和接收射频信号。例如，可以制成单频带和多频带天线。每个天线可以具有天线谐振元件。天线谐振元件可以基于倒F设计、隙缝配置或其它天线谐振元件布置。每个天线还具有由一个或多个导电部件形成的寄生天线谐振元件。
电子设备可以具有导电壳体。每个设备中的导电壳体的一部分可用做天线接地(antenna ground)。可以使用被耦接到天线谐振元件的正天线馈电端子和被耦接到导电壳体的接地天线馈电端子对天线馈电。
天线谐振元件可被安装在导电壳体内的天线窗口附近。在操作期间，天线可能在导电壳体内感应局部化的电流。这些电流可呈现出一些和周围环境中相对集中数量的可能的电磁辐射有关的热区(hotspot)。
为了减少在电子设备的近邻中传输的射频信号的强度，电子设备可以具有接近传感器。当人体部分或其它外部物体出现在电子设备和天线的给定距离内时，接近传感器可以检测到。当检测到天线附近存在外部物体时，可以减少设备的传输功率，从而确保辐射传输水平足够低，以满足对近场辐射功率规定的限制。当不再存在外部物体时，可以增加传输功率。
从附图和对优选实施例的下列详细描述中，将会更加明了本发明的其它特征、其属性和各种优点。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的具有包括寄生天线谐振元件的天线的说明性电子设备的前透视图；
图2是根据本发明的实施例的具有包括寄生天线谐振元件的天线的说明性电子设备的后透视图；
图3是具有根据本发明的实施例的天线结构的说明性电子设备的示意图；
图4是具有根据本发明的实施例的天线的说明性电子设备的截面侧视图；
图5是根据本发明的实施例的具有天线和无线电路的说明性电子设备的示意图，当接近传感器检测到在天线和电子设备的给定范围内的外部物体时，无线电路可以减少通过天线传输的功率的量；
图6是根据本发明的实施例的具有和电介质天线窗口重叠的天线谐振元件和寄生天线谐振元件的说明性的天线的透视图；
图7表示在根据本发明的实施例的电子设备中寄生天线谐振元件的存在如何帮助减少射频信号热区并由此减少由天线产生的近场辐射热区；
图8是根据本发明的实施例的已经通过电容器被耦接到用作天线接地的导电设备壳体的一部分的寄生天线谐振元件的顶视图；
图9是根据本发明的实施例的已经通过电容器被耦接到用作天线接地的导电设备壳体的一部分的有凹口的寄生天线谐振元件的顶视图；
图10是根据本发明的实施例的已经通过电容器被耦接到用作天线接地的导电设备壳体的一部分的另一个有凹口的寄生天线谐振元件的顶视图；
图11是根据本发明的实施例的具有已经通过电容器被耦接到用作天线接地的导电设备壳体的一部分的矩形导体和细长弯曲导体的寄生天线谐振元件结构的顶视图；
图12是根据本发明的实施例的包括已经通过寄生电容被耦接到用作天线接地的导电设备壳体的一部分的矩形导体和细长弯曲导体的寄生天线谐振元件的顶视图；以及
图13是根据本发明的实施例由和电介质天线窗口重叠或者凸出进入电介质天线窗口的细长的壳体结构形成的说明性的天线谐振元件的顶视图。
具体实施方式
电子设备可以具有无线通信电路。无线通信电路可用于支持一个或多个无线通信频带中的无线通信。例如，无线通信电路可以在蜂窝电话频带中发送和接收信号。
为了满足用户对小的形状因数的无线设备的需求，制造者在提供增强的功能性的同时，不断地致力于减小在这些设备中使用的部件的尺寸。尤其是在其中电子设备被用于在蜂窝电话频带和其它相对宽的带宽的通信频带中发送和接收射频信号的配置中，在紧凑的设备内满足所需的天线性能标准是一种挑战。为了在通信期间确保足够的信号强度，需要高的传输功率和宽的天线带宽，但是这些属性可能对于控制发射的辐射级别构成挑战。
完全屏蔽电子设备的用户免受传输的射频信号的影响是不实际的。例如，常规的蜂窝电话手机一般在电话呼叫期间在用户的头部附近发射信号。政府的法规限制射频信号的功率。与此同时，无线通信公司(wireless carriers)要求在其网络中使用的用户设备能够产生一定的最小射频功率，以确保该设备满意地操作。
在许多权限管理(jurisdiction)方面，对手机制造者要求强制实施最大能量吸收限制的比吸收率(specific absorption rate，SAR)标准。这些标准对在天线的给定距离内的任何特定点可被发射的辐射的量提出了限制。对于离开设备大约1-20mm的距离的辐射限制给予了特别的注意，而用户在天线附近的身体部位可能处于这个范围。
通过使用不呈现局部“热区”的天线可以确保满意的天线性能和对法规的遵守，在热区中发射的功率超出了所需的功率级别。接近传感器还可用于检测在天线附近存在的外部物体例如用户的身体。当检测到外部物体的存在时，可以减少传输的功率级别。
通过合适的天线设计可以把热区减到最小。如果需要，可以把寄生天线谐振元件置于设备天线附近，以帮助消除近场发射的辐射图案。使用铁氧体带或其它高导磁率材料也可以实现电磁屏蔽结构。
任何合适的电子设备可以具备使用这些配置的天线。作为例子，可以在电子设备例如桌上型计算机、便携式计算机例如膝上计算机和平板计算机、手提电子设备例如蜂窝电话等内形成天线。具有一种合适的布置，其有时在本说明中作为例子被描述，在内部空间是宝贵的相当紧凑的电子设备内形成天线。这些紧凑的设备可以是便携式电子设备。
可以配备有天线的便携式电子设备包括膝上计算机和小的便携式计算机，例如超便携式计算机、笔记本计算机和平板计算机。便携式电子设备也可以是稍小一些的设备。可以配备有天线的较小的便携式电子设备的例子包括蜂窝电话、手表设备、悬饰设备、头带式受话器和耳机设备以及其它可佩带的微型设备。
在便携式电子设备中空间是非常珍贵的，并且这些设备的壳体有时由阻挡天线信号的导电材料构成。其中天线结构形成在天线窗口后面的布置可以帮助应对这些挑战。通过由导电壳体壁内的开口形成电介质天线窗口结构可以在导电壳体壁中形成天线窗口。如果需要，可以在导电壳体壁中形成基于隙缝的天线窗口。在基于隙缝的天线窗口内，窗口区域由窗口隙缝的图案限定。在本说明中有时作为例子描述其中使用电介质天线窗口的布置。
在天线窗口的下方可以形成天线谐振元件。导电壳体或其它导电结构的部分可作为天线接地。可以使用被耦接于天线谐振元件的正天线馈电端子并使用被耦接于导电壳体的接地天线馈电端子对天线馈电。在操作期间，天线的射频信号可以通过天线窗口。寄生天线谐振元件和铁氧体带可以帮助减少近场热区。也可以使用基于接近度的天线功率控制电路，用于当检测到天线附近存在外部物体时减少近场电磁辐射强度。基于接近度的天线功率控制电路可以基于电容性接近传感器。电容性接近传感器的传感器电极可被置于天线附近。如果需要，例如传感器电极的导电结构可用作电容传感器的部分和寄生天线谐振元件的部分。利用这种布置，传感器电极在用作接近检测器的用于检测附近存在外部物体的电容器电极的时候，可同时用于减少近场辐射热区。
具有例如上述的这些配置的天线结构可被安装在便携式电子设备的任何合适的暴露的部分上。例如，可以把天线设置在设备的前表面或顶表面上。在平板计算机、蜂窝电话或其它其中设备的前面被导电结构例如触摸屏显示器全部或几乎全部占据的设备中，可能需要在设备的后表面上形成天线窗口的至少一部分。其它的配置也是可能的(例如把天线安装在更受限的位置、安装在设备的侧壁上等)。在本说明中有时作为示例描述这样使用天线安装位置，其中在导电壳体的后表面形成电介质天线窗口的至少一部分，不过，一般地说，如果需要，可以使用任何合适的天线安装位置。
图1示出了可以包括天线的说明性的便携式设备。如图1所示，设备10可以是相当薄的设备例如平板计算机。设备10可以具有显示器，例如安装在其前(顶)表面上的显示器50。壳体12可以具有一些弯曲的部分和相对平坦的部分，弯曲的部分形成设备10的边缘，平坦的部分形成设备10的后表面(作为例子)。在壳体12内可以形成天线窗口例如天线窗口58。在天线窗口58附近可以形成用于设备10的天线结构。
设备10可以具有用户输入输出装置例如按钮59。显示器50可以是触摸屏显示器，其被用于收集用户的触摸输入。可以使用电介质部件例如平的覆盖玻璃部件覆盖显示器50的表面。显示器50的中央部分(图1中表示为区域56)可以是对触摸输入敏感的活动区域(activeregion)。显示器50的周边区域例如区域54可以是没有触摸传感器电极的非活动区域。在周边区域54内在显示器50的下侧上(例如在覆盖玻璃的下侧上)可以设置一层材料例如不透明的油墨。这一层可以是对射频信号透明的。在区域56内的导电触摸传感器电极往往阻挡射频信号。不过，射频信号可以通过覆盖玻璃和非活动的显示器区域54的不透明油墨(作为例子)。射频信号还可以通过天线窗口58。
壳体12可以由一个或多个结构形成。例如，壳体12可以包括内部框架和安装在该框架上的平的壳体壁。壳体12还可以由单一材料块形成，例如铸造的或机加工的铝块。如果需要，也可以使用利用这两种方法的装置。
壳体12可以由任何合适的材料形成，包括塑料、木材、玻璃、陶瓷、金属或其它合适的材料，或者这些材料的组合。在一些情况下，壳体12的一些部分可以由电介质或其它低导电率的材料形成，从而不干扰位于壳体12附近的导电天线元件的操作。在另一些情况下，壳体12可以由金属元件形成。由金属或其它结构上坚固的导电材料形成壳体12的优点是，这可以改善设备的美感性并且帮助提高耐用性和便携性。
利用一种合适的布置，壳体12可以由金属例如铝形成。在天线窗口58附近的壳体12的一些部分可被用作天线接地。天线窗口58可以由电介质材料例如聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、PC/ABS混合物或其它塑料(作为例子)形成。可以使用粘合剂、紧固件或其它合适的连附机构把窗口58连附到壳体12上。为确保设备10具有好的外观，需要这样形成窗口58，使得窗口58的外表面与设备10的其它部分中壳体12呈现的边缘轮廓一致。例如，如果壳体12具有直的边缘12A和平的底表面，则窗口58可被形成有直角的弯曲部和垂直的侧壁。如果壳体12具有弯曲的边缘12A，则窗口58可以具有同样弯曲的表面。
图2是图1的设备10的后透视图，示出了设备10具有怎样的相对平的后表面12B，并示出了天线窗口58可以是怎样的矩形的、具有和弯曲的壳体边缘12A的形状匹配的弯曲部分的形状。
图3示出了设备10的示意图，表示设备10可以包括怎样的一个或多个天线26以及和天线26通信的收发器电路。图3的电子设备10可以是便携式计算机例如膝上计算机、便携式平板计算机、移动电话、具有多媒体播放器功能的移动电话、手持计算机、遥控器、游戏机、全球定位系统(GPS)设备、桌上型计算机、这些设备的组合或任何合适的其它电子设备。
如图3所示，电子设备10可以包括存储和处理电路16。存储和处理电路16可以包括一种或多种不同类型的存储设备，诸如硬盘驱动存储设备、非易失存储器(例如，闪存或其它电可编程只读存储器)、易失存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。在存储和处理电路16中的处理电路可用于控制设备10的操作。处理电路16可以基于诸如微处理器的处理器和其它适合的集成电路。采用一种适合的布置，存储和处理电路16可被用于运行设备10上的软件，诸如Internet浏览应用、网际协议上的语音(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、用于控制射频功率放大器和其它射频收发器电路的控制功能等。存储和处理电路16可被用于实现适合的通信协议。可以使用存储和处理电路16实现的通信协议包括Internet协议、蜂窝电话协议、无线局域网协议(例如，IEEE802.11协议-有时称为Wi-
Figure BSA00000194935400081
)、用于其它短程无线通信链路的协议诸如
Figure BSA00000194935400082
协议等。
输入输出电路14可被用于允许将数据提供给设备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18例如触摸屏和其它用户输入接口是输入输出电路14的例子。输入输出设备18还可以包括用户输入输出设备，诸如按钮、游戏棒、点击轮、滚轮、触摸垫、小键盘、键盘、麦克风、照相机等。用户可以通过这些用户输入设备提供命令来控制设备10的操作。在设备18中可以包括显示和音频设备，例如液晶显示器(LCD)屏幕、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)和呈现视觉信息和状态数据的其它组件。在输入输出设备18中的显示和音频组件还可以包括音频设备，诸如扬声器和用于创建声音的其它设备。如果需要，输入输出设备18可以包括音频视频接口设备，诸如插座和用于外部耳机和监视器的其它连接器。
无线通信电路20可以包括由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路23、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源RF组件、一个或多个天线以及用于处理RF无线信号的其它电路。还可以使用光发送无线信号(例如，使用红外线通信)。
无线通信电路20可以包括用于处理多个射频通信频带的射频收发器电路。例如，电路20可以包括处理用于WiFi(IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带以及2.4GHz蓝牙通信频带的收发器电路22。电路20还可以包括蜂窝电话收发器电路24，用于处理蜂窝电话频带的无线通信，例如850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的GSM频带以及2100MHz的数据频带(作为例子)。如果需要，无线通信电路20可以包括用于其它短距离和长距离无线链路的电路。例如无线通信电路20可以包括全球定位系统(GPS)接收机设备、用于接收射频和电视信号的无线电路、呼叫电路等。在WiFi以及蓝牙链路和其它短距离无线链路中，一般使用无线信号在几十或几百英尺的范围内传送数据。在蜂窝电话链路或其它长距离链路中，一般使用无线信号在几千英尺或数英里的范围内传送数据。
无线通信电路20可以包括天线26，例如位于图1和图2的天线窗口58附近的天线。天线26可以是单频带天线，每个单频带天线覆盖一个特定的所需通信频带，或者天线26可以是多频带天线。多频带天线例如可用于覆盖多个蜂窝电话通信频带。如果需要，可以使用双频带天线，用于覆盖两个WiFi频带(例如2.4GHz和5GHz)。不同类型的天线可用于不同的频带或者这些频带的组合。例如，可能需要形成用于形成局部无线链路天线的双频带天线、用于处理蜂窝电话通信频带的多频带天线以及用于形成全球定位系统天线的单频带天线(作为例子)。
可以使用传输线路径44在收发器22、24以及天线26之间传送射频信号。可以使用一个或多个集成电路以及相关的组件(例如开关电路、匹配网络元件例如离散的电感器、电容器和电阻，以及集成电路滤波网络等)实现射频收发器例如射频收发器22和24。这些器件被安装在任何合适的安装结构上。通过一种合适的布置，收发器集成电路可被安装在印刷电路板上。路径44可用于使印刷电路板上的收发器集成电路和其它元件与设备10中的天线结构互连。路径44可以包括任何合适的导电路径，包括传输线路经结构例如同轴电缆、微带传输线等，可以通过这些导电路径传送射频信号。
一般可通过使用任何合适天线类型形成天线26。用于天线26的合适天线类型的例子包括具有谐振元件的天线，这些天线由补片天线结构、倒F天线结构、封闭和开口的隙缝天线结构、环形天线结构、单极、双极、平面倒F天线结构、这些设计的混合结构等形成。在本说明中有时作为例子描述的一种合适的布置中，壳体12的部分(例如在天线窗口58附近的壳体12的部分)可以形成和窗口58相关的天线的接地结构。
图4表示天线窗口58附近的设备10的截面图。如图4所示，天线26可以具有天线谐振元件68(例如补片天线谐振元件、单臂倒F天线结构、双臂倒F天线结构、或其它合适的多臂或单臂倒F天线结构、封闭的或开口的隙缝天线结构、环形天线结构、单极、双极、平面倒F天线结构、这些设计的混合结构等)。壳体12可以作为天线26的天线接地。
天线26还可以具有由一个或多个导电结构例如结构66形成的寄生天线谐振元件。如果需要，铁氧体材料层例如铁氧体带74可被置于天线谐振元件68和窗口58之间，用于帮助减少近场信号强度而不过多衰减近场信号。在图4的例子中，铁氧体带74已被置于寄生天线谐振元件66的下方。
如图4所示，可以使用正天线馈电端子例如正天线馈电端子76和接地天线馈电端子例如接地天线馈电端子78对天线26馈电，正天线馈电端子被耦接于天线谐振元件68，接地天线馈电端子被耦接于壳体12。
如图4所示，天线谐振元件68可被置于电介质天线窗口58附近，从而通过窗口58可以传送射频信号(例如沿着方向72和71)。射频信号还可以通过透明的显示器盖部件例如覆盖玻璃60被传送。显示器50可以具有活动区域例如区域56，其中覆盖玻璃60具有底层导电结构，例如显示板模块64。显示板64中的结构例如触摸传感器电极和有源显示像素电路可以是导电的，并因此可能衰减射频信号。不过，在区域54中，显示器50可以是非活动的(即可以没有板64)。在区域54中的透明覆盖玻璃60的下侧上可以形成不透明的油墨例如油墨62，以挡住天线谐振元件68不被看到。区域54中的油墨62以及覆盖件60的电介质材料对射频信号是足够透明的，使得可以通过这些结构沿方向70传送射频信号。
可以使用任何合适的导电材料形成天线26的天线结构。具有一种合适的布置，其中用于天线谐振元件68和寄生天线谐振元件66的导电结构可分别由电介质支撑上的导电迹线形成。导电迹线可以由铜或其他金属形成(作为例子)，以帮助确保射频下低的损耗和良好的性能。用于这些结构的电介质支撑可以是印刷电路板或者是塑料部件。也可以使用塑料支撑结构支撑印刷电路板。一般地说，印刷电路板可以是刚性的或柔性的。刚性印刷电路板可以由环氧树脂(例如FR4)或其它电介质衬底形成。柔性印刷电路板(柔性电路)可以由柔性聚合物板例如聚酰亚胺板或其它柔性电介质材料形成。当天线结构由柔性电路衬底片材形成时，如果需要，柔性电路可被弯曲以形成弯曲的表面(例如，为了适应于弯曲的塑料支撑结构)。至于刚性衬底结构，印刷电路板一般是平的。
这些天线结构例如导电结构66具有多种功能。例如，因为结构66位于天线谐振元件68附近，结构66影响天线26的电磁行为，并因此可用作寄生天线谐振元件。与此同时，如果需要，导电结构66可用作接近传感器的传感器电极。
收发器电路23可被安装到印刷电路板79上，并通过连接器81和电路板79内的迹线被连接到传输线44中的导线。传输线44可以具有正导体和接地导体，并可在收发器23和天线26的馈电端子76、78之间传送射频天线信号。
设备10和天线窗口58可以具有任何合适的尺寸。例如，设备10可以具有大约10-50cm的横向尺寸。设备10的厚度可以大于2cm、小于2cm、小于1.5cm或小于0.5cm。
在薄的设备配置中，除去天线谐振元件68紧邻的导电壳体部分有助于确保天线26具有满意的效率和带宽(例如用于支持宽带宽例如蜂窝电话通信频带的长距离通信)。
图5是表示如何利用接近传感器信号控制天线26传输的功率的量的电路图。如图5所示，设备10可以包括存储和处理电路16(例如见图3)。设备10还可以包括接近传感器例如接近传感器80。可以使用任何合适类型的接近传感器技术(例如电容的、光学的等)实现接近传感器80。电容性接近感测技术的优点是，它们对于外部物体87的反射率的改变相对灵敏。
如图5的例子中所示，接近传感器80可以含有由导电部件例如导电部件66(图4)形成的电容器电极。如果需要，导电部件66可以作为天线26的寄生天线谐振元件。
接近传感器80可被安装在壳体12内在天线26附近(如图4所示)，以确保来自接近传感器80的信号表示外部物体87在天线26附近的存在(例如在离开天线26和/或设备10的距离D内)。
利用路径86把接近传感器80的输出信号传送到存储和处理电路16。来自接近传感器80的信号可以是模拟信号或数字信号，其向存储和处理电路16提供接近度数据。接近度数据可以是布尔数据，其表示物体87是否位于天线26的给定预定距离内，或者接近度数据可以是连续数据，其表示D的当前估计距离值。
存储和处理电路16可被耦接到收发器电路23以及功率放大器电路82。虚线83表示接收到的射频信号如何从天线26传送到收发器电路23。在数据传输操作期间，可以使用控制线84从存储和处理电路16向收发器电路23以及功率放大器电路82传送控制信号，以实时地调节输出功率。例如，当数据正被传送时，收发器23及其相关的输出放大器82被命令增加或减少正在通过传输线44提供给天线26的射频信号的功率值，以确保满足规定的电磁辐射发射的限制。例如，如果接近传感器80未检测到外部物体87的存在，则以相对高的(不受限制的)值提供功率。不过，如果接近传感器80确定用户的腿或身体的其它部位或其它外部物体87与天线26紧邻(例如在20mm或以下、15mm或以下、10mm或以下等)，存储和处理电路通过命令收发器电路23和/或功率放大器82以减少的功率通过天线26传输射频信号来做出相应的响应。
图6表示说明性的天线26的透视图。如图6所示，天线谐振元件68可以含有一个或多个导电迹线例如导电迹线96。在图6的例子中，天线谐振元件68具有倒F配置。在这种配置下，天线谐振元件68可以具有电介质衬底，例如刚性或柔性印刷电路衬底90，其上已经形成有导电图案例如导电迹线94。导电迹线94可以具有主谐振元件臂92、短路分支例如把臂92短路到地的分支96(例如被耦接到图4的天线馈电端子78的路径)、以及正天线馈电端子被耦接到其上的分支98。如果需要，臂92可以具有不同的形状(例如多个分支)，以支持在具有所需带宽的所需通信频带内的操作。图6所示的天线谐振元件68的迹线图案只是说明性的。一般地说，如果需要，天线谐振元件68可以使用任何合适类型的天线谐振元件图案。
天线谐振元件68可被这样安装，使得和天线窗口58重叠，并处于显示器50的非活动区域54的下方(图4)。导电结构66可介于天线谐振元件68和窗口58之间。
在天线26的操作期间，由天线谐振元件68产生的电磁场可以在导电壳体12中感应电流，例如窗口58附近的电流95。如果不加注意，天线26的部件的相对形状和尺寸可能引起有害的电流集中。当感应的电流通过天线窗口58再次辐射电磁能量时，所述的电流集中又导致天线26的近场辐射图案中的不希望的热区。
图7说明天线信号如何引起不需要的热区。在图7中，示出了根据位置(例如沿着天线窗口58的内边缘的位置)的变化，和近场传送的射频信号(例如通过天线窗口58沿方向72或71已被发射的天线26的信号)相关的功率。实线120对应于在没有合适的天线结构以减少电流95中的热区以及发射的射频信号功率中的相关热区时，可能的近场辐射图案。虚线122表示如何通过包括合适的热区减少结构，把热区减到最少或者消除。因为虚线122比线120平滑并具有较低的峰值功率，虚线122反映了减少空间集中的射频信号功率。平滑的辐射特性帮助天线26在和远程基站通信时传输所需数量的信号功率，而不超过发射的辐射级别的规定的限制。
近场辐射图案平滑结构可以包括诸如寄生天线谐振元件66的结构。铁氧体带74还可以帮助减少热区和/或近场信号强度，同时允许满足所需的远场天线效率标准。如果需要，可以和这些技术结合使用基于接近传感器的调节。
寄生天线谐振元件66可以由一个或多个导电结构形成。在图8-13中示出的设备10的内部的顶视图中示出了寄生天线谐振元件66的导电结构的说明性配置。
图8是寄生天线谐振元件66的顶视图，其中寄生天线谐振元件由基本上矩形的导电部件(例如矩形补片)形成。该补片可以具有横向尺寸LP、WP。如果需要，可以使用任何合适的尺寸作为尺寸LP、WP。作为例子，LP可以大约为40mm(例如10-70mm)，WP可以大约为15mm(例如大约5-25mm)。天线窗口58的轮廓也可以是矩形的，并且可以具有任何合适的尺寸。例如，天线窗口58的轮廓可以具有横向尺寸L、W。作为一种合适的布置，L可以大约为80mm(例如50-110mm)，W可以大约为15mm(例如大约5-25mm)。
电容器124可利用电容器端子126、128被耦接在壳体12(例如天线接地)和寄生天线谐振元件66之间。可选择电容器124的电容以在天线26的工作频率下(例如850-2100MHZ)、在端子126和端子128之间以及因此在壳体12和元件66之间，提供足够的耦合。例如，诸如电容器124的电容器的电容可以大约为1-5pF(即小于100pF)。
端子126、128的位置以及电容器124提供的耦合产生沿着壳体12中的感应电流路径(即电流95，其在壳体12中沿着和天线窗口58相邻的壳体12的边缘流动，如图6所示)的阻抗间断性(impedancediscontinuity)。可以对电容器124的位置和尺寸以及寄生天线谐振元件结构66的导电结构的尺寸和形状进行调整，以确保这些阻抗间断性使天线26呈现较为不明显的热区，并因此表现出对发射辐射的法规限制的改进的符合性。
在图9的例子中，寄生天线谐振元件66具有凹口130。对于寄生天线谐振元件66的特征例如凹口130的位置和形状、弯曲、开口或其它特征的调整可被用于调谐寄生天线谐振元件在感兴趣的工作频率下的性能。
图10示出一种说明性的配置，其中寄生天线谐振元件66已在其较窄的一个端部具有凹口130。图10的例子还示出凹口130具有怎样的细长的内部，例如部分132。
在图11的说明性的布置中，寄生天线谐振元件66具有第一导电部件(矩形导电部件66A)和第二导电部件(弯曲的细长导电部件66B)。电容器124可被耦接于导电部件66A或66B，或者可以使用两个电容器，其中的第一个被连接在壳体12和导电部件66A之间，第二个被连接在壳体12和导电部件66B之间(作为例子)。
一般地说，在寄生天线谐振元件66中可以具有任何合适数量的导电部件(例如一个导电部件、两个导电部件、两个以上的导电部件等)。图11只是说明性地示出了使用两个导电部件的寄生天线谐振元件66。
图12示出了寄生天线谐振元件66如何可以具有一个或多个导电部件，这些导电部件利用寄生电容而不是离散电容器被耦接于壳体12。在图12的布置下，在导电部件66A和壳体12之间具有由相对的导电边缘134、136之间的间隙产生的第一寄生电容。类似地，在导电部件66B和壳体12之间具有由相对的导电边缘138、140之间的间隙产生的第二寄生电容。
如果需要，寄生天线谐振元件66可以由壳体12的一部分形成。这种类型的布置示于图13。如图13所示，天线窗口58可以具有矩形轮廓(当以图13的顶视图看时)。虚线146可以把天线窗口58的最长侧和壳体12的导电材料分开。寄生天线谐振元件66可以由被整体地连接于壳体12并沿方向144向线146的右方凸出进入天线窗口58的壳体12的细长的部分形成。可以使用其它的布置。例如，可以具有两个或更多个构成寄生天线谐振元件66的凸出的壳体部分。这些壳体部分不必是图13所示的细长的或弯曲的。例如，这些壳体部分可以是直的、蜿蜒的、弯曲的、矩形的等。如果需要，这些壳体部分可以从天线窗口58的较短(上面和下面)侧凸出进入天线窗口58。也可以使用这些方法的混合(例如具有一个或多个不同类型的壳体凸起和图8-11的一个或多个寄生天线谐振元件结构组合)。
图8-13所示类型的寄生天线谐振元件可由下列构成：柔性电路或刚性印刷电路板衬底上的导电迹线、直接形成在塑料支撑结构上的金属或其他导体、形成图案化的金属箔或使用其它合适的天线结构。在给定的寄生天线谐振元件66中的一个或多个导电部件可作为接近传感器电极和寄生天线谐振元件。
按照一个实施例，提供一种具有前表面和后表面的电子设备，所述设备包括：导电壳体；所述导电壳体中的电介质天线窗口；安装在所述导电壳体中使得通过所述电介质天线窗口传输射频信号的天线谐振元件；和位于所述天线谐振元件和所述电介质天线窗口之间的寄生天线谐振元件。
按照另一个实施例，所述电子设备还包括所述电子设备的前表面上的显示器，以及所述显示器具有非活动区域，通过该非活动区域从所述天线谐振元件传输射频信号。
按照另一个实施例，所述电子设备还包括具有显示板电路的显示器，所述显示板电路由透明的电介质盖部件覆盖，并且所述天线谐振元件发射通过所述透明的电介质盖部件而不通过所述显示板电路的射频信号。
按照另一个实施例，所述电介质天线窗口包括安装在所述导电壳体中的塑料部件，并且所述寄生天线谐振元件包括电容性接近传感器电极。
按照另一个实施例，所述电子设备还包括接近传感器，所述接近传感器检测所述天线谐振元件以及所述电介质天线窗口附近的外部物体，以及所述寄生天线谐振元件包括用于所述接近传感器的电容器电极。
按照另一个实施例，所述天线谐振元件包括在柔性电路上形成的倒F天线谐振元件。
按照另一个实施例，所述寄生天线谐振元件包括矩形的导电部件。
按照另一个实施例，所述电子设备还包括电容器，所述电容器具有连接到所述导电壳体的第一端以及连接到寄生天线谐振元件的第二端。
按照一个实施例，提供一种平板计算机，所述平板计算机包括：导电壳体；所述导电壳体中的电介质天线窗口；射频收发器电路；天线，所述射频收发器电路利用所述天线在至少一个蜂窝电话频带中传输射频信号，以及所述天线包括：由所述导电壳体的至少一部分形成的天线接地；与所述电介质天线窗口相邻地安装的天线谐振元件；以及由介于所述天线谐振元件和所述电介质天线窗口之间的平面金属部件形成的寄生天线谐振元件。
按照另一个实施例，所述平板计算机还包括连接在所述导电壳体和所述寄生天线谐振元件之间的电容器。
按照另一个实施例，所述平板计算机还包括电容性接近传感器，所述电容性接近传感器检测何时外部物体处于天线附近，以及所述寄生天线谐振元件包括所述电容性接近传感器中的电容器电极。
按照另一个实施例，所述平板计算机还包括安装到所述导电壳体的显示器，所述导电壳体形成平板计算机的平面后表面，并且所述显示器具有覆盖玻璃，覆盖玻璃具有非活动区域，通过该非活动区域传输射频信号。
按照另一个实施例，所述平板计算机还包括介于所述寄生天线谐振元件和所述电介质天线窗口之间的铁氧体层。
按照另一个实施例，所述寄生天线谐振元件包括至少两个单独的金属结构。
按照一个实施例，提供一种便携式计算机，其包括：至少一个导电壳体结构，接地天线馈电端子连接到所述导电壳体结构；在所述导电壳体结构中的天线窗口；由导电迹线在柔性电路上形成的天线谐振元件，正天线馈电端子连接到所述天线谐振元件；射频收发器电路，其耦接到所述正天线馈电端子和所述接地天线馈电端子，并且使用所述天线谐振元件通过所述天线窗口传输射频信号；以及介于所述天线谐振元件和所述天线窗口之间的寄生天线谐振元件。
按照另一个实施例，所述寄生天线谐振元件包括在电容性接近传感器中的电容器电极。
按照另一个实施例，所述便携式计算机还包括在所述寄生天线谐振元件和所述天线窗口之间的铁氧体带层。
按照另一个实施例，所述便携式计算机还包括连接在所述导电壳体结构和所述寄生天线谐振元件之间的电容器。
按照另一个实施例，所述电子设备包括显示器，并且通过显示器的非活动部分传输至少一些射频信号。
按照另一个实施例，所述寄生天线谐振元件包括所述导电壳体结构的、与所述电介质天线窗口重叠的部分。
前面仅是对本发明的原理的说明，本领域的技术人员可以做出各种修改而不脱离本发明的范围和精神。前面的实施例可单独地或者以任意组合被实现。

Claims (20)

1.一种具有前表面和后表面的电子设备，包括：
导电壳体；
所述导电壳体中的电介质天线窗口；
安装在所述导电壳体中使得通过所述电介质天线窗口传输射频信号的天线谐振元件；和
位于所述天线谐振元件和所述电介质天线窗口之间的寄生天线谐振元件。
2.如权利要求1所述的电子设备，还包括所述电子设备的前表面上的显示器，其中所述显示器具有非活动区域，通过该非活动区域从所述天线谐振元件传输射频信号。
3.如权利要求1所述的电子设备，还包括具有显示板电路的显示器，所述显示板电路由透明的电介质盖部件覆盖，其中所述天线谐振元件发射通过所述透明的电介质盖部件而不通过所述显示板电路的射频信号。
4.如权利要求1所述的电子设备，其中所述电介质天线窗口包括安装在所述导电壳体中的塑料部件，并且其中所述寄生天线谐振元件包括电容性接近传感器电极。
5.如权利要求1所述的电子设备，还包括接近传感器，所述接近传感器检测所述天线谐振元件以及所述电介质天线窗口附近的外部物体，其中所述寄生天线谐振元件包括用于所述接近传感器的电容器电极。
6.如权利要求5所述的电子设备，其中所述天线谐振元件包括在柔性电路上形成的倒F天线谐振元件。
7.如权利要求6所述的电子设备，其中所述寄生天线谐振元件包括矩形的导电部件。
8.如权利要求7所述的电子设备，还包括电容器，所述电容器具有连接到所述导电壳体的第一端以及连接到寄生天线谐振元件的第二端。
9.一种平板计算机，包括：
导电壳体；
所述导电壳体中的电介质天线窗口；
射频收发器电路；
天线，所述射频收发器电路利用所述天线在至少一个蜂窝电话频带中传输射频信号，其中所述天线包括：
由所述导电壳体的至少一部分形成的天线接地；
与所述电介质天线窗口相邻地安装的天线谐振元件；以及
由介于所述天线谐振元件和所述电介质天线窗口之间的平面金属部件形成的寄生天线谐振元件。
10.如权利要求9所述的平板计算机，还包括连接在所述导电壳体和所述寄生天线谐振元件之间的电容器。
11.如权利要求9所述的平板计算机，还包括电容性接近传感器，所述电容性接近传感器检测何时外部物体处于天线附近，其中所述寄生天线谐振元件包括所述电容性接近传感器中的电容器电极。
12.如权利要求11所述的平板计算机，还包括安装到所述导电壳体的显示器，其中所述导电壳体形成平板计算机的平面后表面，并且其中所述显示器具有覆盖玻璃，覆盖玻璃具有非活动区域，通过该非活动区域传输射频信号。
13.如权利要求12所述的平板计算机，还包括连接在所述导电壳体和所述寄生天线谐振元件之间的电容器。
14.如权利要求13所述的平板计算机，还包括介于所述寄生天线谐振元件和所述电介质天线窗口之间的铁氧体层。
15.一种便携式电子设备，包括：
至少一个导电壳体结构，接地天线馈电端子连接到所述导电壳体结构；
在所述导电壳体结构中的天线窗口；
由导电迹线在柔性电路上形成的天线谐振元件，正天线馈电端子连接到所述天线谐振元件；
射频收发器电路，其耦接到所述正天线馈电端子和所述接地天线馈电端子，并且使用所述天线谐振元件通过所述天线窗口传输射频信号；以及
介于所述天线谐振元件和所述天线窗口之间的寄生天线谐振元件。
16.如权利要求15所述的便携式电子设备，其中所述寄生天线谐振元件包括在电容性接近传感器中的电容器电极。
17.如权利要求16所述的便携式电子设备，还包括在所述寄生天线谐振元件和所述天线窗口之间的铁氧体带层。
18.如权利要求17所述的便携式电子设备，还包括连接在所述导电壳体结构和所述寄生天线谐振元件之间的电容器。
19.如权利要求18所述的便携式电子设备，其中所述电子设备包括显示器，并且其中通过显示器的非活动部分传输至少一些射频信号。
20.如权利要求15所述的便携式电子设备，其中所述寄生天线谐振元件包括所述导电壳体结构的、与所述电介质天线窗口重叠的部分。
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