CN101958456B - 用于电子设备的谐振腔天线 - Google Patents

Abstract

提供了用于诸如便携式计算机的电子设备的天线。电子设备可具有将天线安装于其中的壳体。所述壳体可具有用于天线的天线窗。所述天线窗可由电介质形成，或者由诸如所述电子设备的壳体的导电壁的导电件中的天线窗缝隙形成。天线可具有由导电天线谐振腔支持的天线谐振元件。所述天线谐振元件可具有天线谐振元件缝隙，或者可使用诸如倒置F形的配置的其它天线配置形成。所述天线谐振腔可具有导电垂直侧壁和导电后壁。所述天线谐振腔壁可由电介质天线支撑结构上的导电层形成。

Description

用于电子设备的谐振腔天线

本申请要求2009年7月9日提交的第12/500,570号美国专利申请的优先权，特此通过引用的方式将其整体并入本文中。

技术领域

本申请总体上涉及天线，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)正变得越来越流行。诸如这些的设备通常具有无线通信能力。例如，电子设备可使用远距离无线通信电路(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蜂窝电话频带)进行通信。远距离无线通信电路也可用来处理2100MHz的频带和其他频带。电子设备可使用短距离无线通信链路来处理与附近设备的通信。例如，电子设备可使用2.4GHz和5GHz(有时被称作局域网频带)的(IEEE802.11)频带以及2.4GHz的频带通信。

将天线成功地并入到电子设备中是非常困难的。一些电子设备被制造为具有小的形状因数，所以用于天线的空间有限。在许多电子设备中，存在于天线附近的电子元件成为可能的电磁干扰源。导电结构也会妨碍天线的操作。这使得难以在包含导电壳体壁或其他能够潜在地阻挡射频信号的导电结构的电子设备中实现天线。

因此，希望能够提供用于无线电子设备的改进的天线。

发明内容

提供了用于电子设备的天线。该电子设备可以是便携式设备，例如，便携式计算机或者蜂窝电话。

电子设备可具有壳体。该壳体可具有导电部分，例如，导电壁体。用于该电子设备的天线可安装在该壳体中。该天线可具有天线谐振腔。该天线谐振腔可由塑料支撑结构上具有导电材料的层而形成。该导电谐振腔可具有垂直的侧壁和平的后壁。该导电材料可为金属，例如铜。

该天线可具有天线谐振元件。该天线谐据元件可被配置为覆盖多个所关注的通信频带。例如，该天线谐振元件可被配置为覆盖2.4GHz和5GHz的通信频带。

该天线谐振元件可位于天线谐振腔中。该谐振元件可由在基板上的导电材料(例如，金属)的层形成。该基板可为印刷电路板，例如，柔性或刚性印刷电路板。印刷电路板上的导电材料的层可被配置为形成一个或多个天线谐振元件天线缝隙，该天线谐振元件缝隙可包括开口的或闭合的缝隙。该印刷电路板上的导电材料的层还可被配置为形成倒置F形的天线谐振元件。利用这种类型的配置，可将印刷电路板上的导电迹线构图为形成主要的谐振元件臂和多个天线谐振元件分支。

该天线可具有天线窗。该天线窗可由该电子设备的壳体上的开口中的电介质形成。该天线窗还可由壳体的导电壁中的多个缝隙形成。诸如这些的基于缝隙的天线窗可形成于便携式计算机盖的弯曲部分或其他适合的壳体结构上。

通过附图和下面对优选实施方式的详细描述，本发明的进一步的特征、其本质和各种优点将更加显见。

附图说明

图1A是具有根据本发明实施例的天线的示例性电子设备的前视立体图。

图1B是具有根据本发明实施例的天线的图1A所示类型的示例性电子设备的后视立体图。

图2A是具有根据本发明实施例的天线的另一示例性电子设备的前视立体图。

图2B是根据本发明实施例的图2A所示类型的示例性电子设备的后视立体图。

图3是具有根据本发明实施例的天线结构的示例性电子设备的示意图。

图4是具有根据本发明实施例的天线的示例性电子设备的截面侧视图。

图5是根据本发明实施例的示例性天线谐振腔的立体图。

图6是根据本发明实施例的基于倒置F形的天线谐振元件的示例性天线的示意图。

图7是根据本发明实施例的基于具有多个分支的倒置F形的天线谐振元件的示例性天线的示意图。

图8是根据本发明实施例的基于缝隙天线谐振元件的示例性天线的图示。

图9是根据本发明实施例的基于具有多个缝隙的缝隙天线谐振元件的示例性天线的图示。

图10是根据本发明实施例的示例性的基于缝隙的天线窗的立体图。

图11是根据本发明实施例的示例性天线谐振腔的立体图，该天线谐振腔由塑料支撑物形成，在该塑料支撑物上已形成了导电谐振腔壁。

图12是根据本发明实施例的示例性天线的截面侧视图，该天线由具有塑料支撑物的天线谐振腔形成，该塑料支撑物具有导电谐振腔壁。

图13是根据本发明实施例的可用于谐振腔天线中的示例性天线谐振元件的顶视图。

图14是根据本发明实施例的可由具有图13所示类型的天线谐振元件的谐振腔天线展现的示例性天线频率响应曲线图。

图15是根据本发明实施例的由电子设备中的倒置F形的谐振元件馈电的谐振腔天线的分解立体图。

图16是根据本发明实施例的用于电子设备的基于缝隙的谐振腔天线的立体图。

图17是根据本发明实施例的谐据腔天线和相关的基于缝隙的天线窗的截面侧视图，该天线窗允许射频天线信号通过电子设备的弯曲部分。

图18是根据本发明实施例的谐振腔天线和相关的基于缝隙的天线窗的截面侧视图，该天线窗允许射频天线信号通过电子设备的平表面。

图19是根据本发明实施例的谐振腔天线的截面侧视图，该谐振腔天线通过电子设备的平的电介质部分发送和接收射频天线信号。

具体实施方式

电子设备可具有无线通信电路。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。电子设备中的天线结构可用于发送和接收射频信号。例如，可形成单频带和多频带天线。每个天线可具有天线谐振元件。天线谐振元件可基于倒置F形的设计、缝隙配置或其他天线谐振元件布置。天线可具有天线谐振腔。天线谐振腔可有助于将电子设备中的天线与附近的电子元件隔离开，并且可有助于提高天线效率。天线可安装在天线窗的后面。天线窗可由导电结构中的缝隙形成。

任何适合的电子设备均可具有天线。作为例子，天线可形成于电子设备中，例如，台式计算机、便携式计算机(例如，膝上型计算机和平板计算机)、手持电子设备(例如，蜂窝电话)等。利用一种适合的配置(本文中有时将该配置描述为例子)，天线形成于相对紧凑的电子设备中，在这种电子设备中内部空间非常宝贵。这些紧凑型设备可为便携式电子设备。

可具有天线的便携式电子设备包括膝上型计算机和小型便携式计算机，例如，超便携式计算机、上网本(netbook)计算机和平板计算机。便携式电子设备还可为更加小巧的设备。可具有天线的更加小巧的便携式电子设备的例子包括腕表设备、挂件设备、头戴式受话器和听筒设备，以及其他可佩戴的微型设备。利用一种适合的布置，便携式电子设备可为手持电子设备，例如，蜂窝电话。

在便携式电子设备中，空间非常宝贵，并且，这些设备的壳体有时由阻挡天线信号的导电材料构造。天线结构形成于天线窗后面的布置可有助于解决这些难题。期望在便携式电子设备的导电壳体中形成天线窗。通过在导电壳体壁中形成电介质天线窗结构，天线窗可形成于导电壳体壁中。如果希望的话，基于缝隙的天线窗可形成于导电壳体壁中。在基于缝隙的天线窗中，通过窗口缝隙的图案限定了窗口区域。

天线谐振元件以及如果希望的话还有天线谐振腔可形成于天线窗的下面。在工作期间，用于天线的射频信号能够通过天线窗。天线谐振腔可有助于将天线与周围的电子元件隔离开。

可将具有诸如这些的配置的天线安装在便携式电子设备的任何适合的露出部分。例如，可将天线设置于设备的正面或顶面上。在手持设备或者设备的背面在工作期间可能是露出的其他设备中，在设备的背面形成天线窗是可以接受的。其他的配置也是可能的(例如，将天线安装在更加狭窄的位置，在设备的侧壁上等)。有时，本文中作为示例描述了使用诸如顶面或背面的天线安装位置，但是，通常而言如果希望的话可在电子设备中使用任何适合的天线安装位置。

可具有天线的手持设备包括蜂窝电话、具有无线通信能力的媒体播放器、手持计算机(有时也称为个人数字助理)、远程控制器、全球定位系统(GPS)设备和手持游戏设备。手持设备和其他便携式设备可包括多个传统设备的功能。作为例子，具有蜂窝电话功能的手持设备可包括允许手持设备运行游戏、媒体播放器应用、网络浏览器、生产率软件(productivity software)和其他代码的计算设备资源。

图1示出了可包括天线的诸如便携式计算机的示例性便携式设备。如图1所示，设备10可为具有壳体(例如，壳体12)的便携式计算机。壳体12可具有上部(例如，上壳体12A)，其有时被称为盖子或顶盖。壳体12还可具有下部(例如，下壳体12B)，其有时被称为壳体基体或者主单元。壳体部分12A和12B可利用铰链结构(例如，铰链52(有时被称为离合器桶(clutch barrel)铰链))而可枢转地彼此连接。显示器(例如，显示器14)可安装在上壳体12A的内表面。其他部件(例如，键盘50和触摸板54)可安装在下壳体12B中。

有时也被称为外壳的壳体12可由任何适合的材料形成，包括塑料、木材、玻璃、陶瓷、金属或其他适合的材料，或者这些材料的组合。在某些情况下，壳体12的部分可由电介质或其他低导电性材料形成，以避免干扰位于壳体12附近的导电天线元件的工作。在其他情况下，壳体12可由金属元件形成。由金属或其他结构可靠的导电材料形成壳体12的优点在于：这可改进设备的美观性以及可有助于改进耐用性和便携性。

特别的，在壳体12的部分或全部由导电材料形成的设备10的配置中，为具有天线窗的设备10形成天线可能是有利的。利用这种类型的配置，用于设备10的一个或多个天线可隐藏于作为天线窗的电介质元件的后面而不可见。天线窗还可由导电壳体壁中的缝隙图案形成。当缝隙完全隐藏时(例如，通过形成狭窄缝隙或者通过用不透明的电介质覆盖缝隙以使缝隙隐藏不可见)，天线窗将会被隐藏而不可见，由此提升电子设备的美观性。

图1的设备10中的天线的适合位置包括区域58和区域56。区域58位于显示器14的边缘。区域56位于下壳体部分12B的右前侧。如图1B所示，天线也可位于诸如区域60和区域62的区域中。区域60位于设备10的盖子顶面的中间。区域62位于盖子的角落处。如果希望的话，也可使用其他的天线位置(例如，在设备10的背部，在设备10的前部，在外表面(例如，盖子的顶部)上，在内表面上(例如，临近键盘50的表面)，等)。

图2A和2B示出了另外的示例性电子设备。在图2A和2B的例子中，设备10是手持电子设备，例如，具有蜂窝电话能力的手持设备。如图2A所示，设备10可具有壳体12。壳体12可由塑料、金属、其他适合的电介质材料、其他适合的导电材料或这些材料的组合形成。显示器(例如，显示器14)可安置在设备10的前面上。图2A中的显示器14可为触摸屏显示器(作为例子)。设备10可具有扬声器端口40和其他输入-输出端口。一个或多个按钮(例如，按钮38)和其他用户输入设备可用来收集用户输入。如图2B所示，可将天线安装在区域66中。其他适合的位置包括区域65和67。这些仅是示例性的例子。通常，天线可安装在电子设备内的任何适合的位置。

图3示出了设备10的示意图，该示意图示出了设备10如何可包括一个或多个天线26以及与天线26通信的收发器电路。图3中的电子设备10可为便携式计算机，例如，膝上型计算机、便携式平板计算机、移动电话、具有媒体播放器能力的移动电话、手持计算机、远程控制器、游戏机、全球定位系统(GPS)设备、台式计算机、这些设备的组合或者任何其他适合的电子设备。

如图3所示，电子设备10可包括存储器和处理电路16。存储器和处理电路16可包括一个或多个不同类型的存储器，例如，硬盘驱动存储器、非易失性存储器(例如，闪存或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)，等等。存储器和处理电路16中的处理电路可用来控制设备10的操作。处理电路16可基于处理器，例如，微处理器或其他适合的集成电路。利用一个适合的布置，存储器和处理电路16可用于运行设备10上的软件，例如，因特网浏览应用程序、网际协议话音(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体重放应用程序、操作系统功能等。存储器和处理电路16可用于执行适合的通信协议。使用存储器和处理电路16可执行的通信协议包括因特网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议，其有时也被称为)、用于其他短距离无线通信链路的协议(例如，协议)等。

输入-输出电路15可用来允许将数据提供给设备10以及允许将数据由设备10提供给外部设备。输入-输出设备18(例如，触摸屏和其他用户输入接口)是输入-输出电路15的例子。输入-输出设备18还可包括用户输入-输出设备，例如，按钮、操纵杆、点击轮、滚轮、触摸板、键区、键盘、传声器、照相机等。通过由这样的用户输入设备提供命令，用户能够控制设备10的操作。设备18可包括显示和音频设备，例如，液晶显示(LCD)屏、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、以及其他呈现视频信息和状态数据的部件。输入-输出设备18中的显示和音频部件还可包括音频设备，例如，扬声器和其他用于产生声音的设备。如果希望的话，输入-输出设备18可包括音频-视频接口设备，例如，用于外部的头戴式受话器和监控器的插孔和其他连接器。

无线通信电路20可包括射频(RF)收发器电路23，该射频(RF)收发器电路23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RF部件、一个或多个天线以及其他用于处理RF无线信号的电路形成。无线信号也能使用光(例如，使用红外通信)来发送。

无线通信电路20可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可包括处理用于WiFi(IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带以及2.4GHz的Bluetooth(蓝牙)通信频带的收发器电路22。电路20还可包括蜂窝电话收发器电路24，该蜂窝电话收发器电路24用于处理蜂窝电话频带(例如，850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的GSM频带，以及2100MHz的数据频带(作为例子))中的无线通信。如果希望的话，无线通信电路20可包括用于其他短距离和远距离无线链路的电路。例如，无线通信电路20可包括全球定位系统(GPS)接收器设备、用于接收无线电和电视信号的无线电路、寻呼电路等。在WiFi和Bluetooth链路以及其他短距离无线链路中，无线信号通常用于在数千英尺或英里上传输数据。

无线通信电路20可包括天线26。天线26的部分或全部可以为背腔天线。背腔天线包括天线谐振腔和相关联的天线谐据元件。例如，谐振腔可为具有垂直导电侧壁和平的背面的大体呈矩形的谐振腔(作为例子)。如果希望的话，天线26可包括天线窗。用于天线26的天线窗可包括电介质天线窗结构和基于缝隙的天线窗。

天线26可为单频带天线或者可为多频带天线，每个所述单频带天线覆盖特定期望的通信频带。例如，多频带天线可用于覆盖多个蜂窝电话通信频带。如果希望的话，双频带天线可用于覆盖两个WiFi频带(例如，2.4GHz和5GHz)。不同类型的天线可用于不同频带和频带的组合。例如，可能期望形成用于形成局域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)。

传送线路径44可用于传输收发器22和24与天线26之间的射频信号。射频收发器(例如，射频收发器22和24)可使用一个或多个集成电路和相关联的部件(例如，开关电路，诸如离散电感器、电容器和电阻器的匹配网络部件，以及集成电路滤波器网络，等等)来实现。这些设备可安装在任何适合的装架结构上。利用一种合适的布置，收发器集成电路可安装在印刷电路板上。路径44可用于使收发器集成电路和印刷电路板上的其他部件与设备10中的天线结构互连。路径44可包括可通过其传输射频信号的任何适合的导电通路，该导电通路包括传送线路径结构，例如，同轴线缆、微带传送线等。

通常，可使用任何适合的天线类型形成天线26。用于天线26的适合的天线类型的例子包括具有由如下形成的谐振元件的天线：贴片(patch)天线结构，倒置F形的天线结构，闭合的和开口的缝隙天线结构，环形天线结构，单极，偶极，平的倒置F形天线结构，这些设计的混合等。每个天线的全部或部分可由壳体12的导电部分形成。例如，壳体12或者壳体12的一部分可作为天线的导电地平面。由壳体12的一部分形成的导电天线谐振腔、相关联的壳体结构、或者分离的谐振腔结构可对导电地平面短路。

图4示出了包括背腔天线的示例性电子设备的截面图，该背腔天线位于基于缝隙的天线窗下面。如图4所示，天线26可具有天线谐振腔72和天线谐振元件70。天线26可通过经由天线窗68发送和接收射频天线信号来工作。

天线谐振腔72可由导电谐振腔表面形成，例如，导电垂直谐振腔壁74和平的导电谐振腔壁76。例如，在谐振腔72中可有5个导电谐振腔壁。4个导电垂直壁可与平的后壁76相连。天线谐振元件70可位于谐振腔72的开口侧。天线谐振元件70可包括导电天线结构。这些导电天线结构可由导线、金属箔、壳体12的一部分、导电支撑件、或其他导电材料形成。

利用一个合适的布置，用于天线谐振元件70的导电结构可由电介质支撑物上的导电迹线形成。导电迹线可由铜或其他金属形成(作为例子)。电介质支撑物可为印刷电路板或者塑料件。印刷电路板可为刚性的或者柔性的。刚性印刷电路板可由环氧树脂(例如，FR4)或其他电介质基板形成。柔性印刷电路板(“柔性电路”)可由柔性聚合物片(例如，聚酰亚胺板)或其他柔性电介质形成。

天线26可以在正天线馈电端80和接地天线馈电端78处被馈电。可将馈电端80耦接到天线谐振元件70的支撑结构上的迹线。天线馈电终端78可对导电天线谐振腔72和其他天线接地结构(例如，壳体12的一部分、天线谐振元件70上的接地结构等)短路。

如图4所示，天线26可通过传送线44连接到印刷电路板84上的诸如身频连接器88的连接器。收发器电路23可安装在印刷电路板84上，并可通过连接器88和电路板84上的迹线连接到传送线44中的导线。传送线44可具有正导体和接地导体，并可用于在收发器23和天线26之间传输射频天线信号。

通过在壳体12的开口处放置电介质天线窗口可形成天线窗68。利用图4所示的示例性的布置，通过形成穿过导电壳体结构(例如，壳体12中的上导电壳体壁)的缝隙82，形成了天线窗68。在图4的方位中，每个缝隙82的纵轴可进入到页面中(作为例子)。

电子部件86和天线26可相互紧邻地安装在设备10的壳体12内。这带来了部件86和天线26之间的电磁干扰的潜在风险。天线谐振腔72的存在可有助于降低电磁干扰，并且通过帮助将射频天线信号引导通过天线窗68中的缝隙82，可提高天线的效率。

图5示出了用于天线谐振腔72的示例性的配置。如图5所示，天线谐振腔72可具有大体呈矩形的形状，其具有4个导电垂直侧壁74和平的下导电表面76。天线谐振腔72可具有矩形开口形状，其长度LG比它的宽度WD长(作为例子)。如果希望的话，天线谐振腔72的一部分可由导电壳体结构(例如，经机加工的金属壳体12的一部分)形成。天线谐振腔还可由电介质支撑结构上的金属迹线、箔片、压印的或铸造的金属部件等形成。

可用于形成天线(例如，图4中的天线26)的谐振元件70的示例性天线结构包括倒置F形的天线结构，例如图6中的倒置F形的天线结构。图6中的天线26可由射频源90(收发器23)在正天线馈电端80和接地天线馈电端78处被馈电。可将正天线馈电端80耦接到天线谐振元件70。可将接地天线馈电端78耦接到接地元件92。谐振元件70可具有主臂94和将主臂94连接到地92的短路分支96。地92可对谐振腔72短路。

图7示出了可用于天线26的天线结构的示例性配置，其中，谐振元件70具有多个臂。在图7的例子中，天线谐振元件70具有短臂94A和长臂94B。因为臂94A短于臂94B，所以与臂94B相比，臂94A与较高的工作频率相关联。通过使用两个或更多个不同大小的分离的谐振元件结构，天线谐振元件70可被配置为覆盖较宽的带宽或多于感兴趣的单个通信频带。

在图8的例子中，导电天线结构98被配置为限定闭合的缝隙100和开口的缝隙102。由图8的结构98所形成的天线可使用正天线馈电端80和接地天线馈电端78来馈电。在这种类型的布置中，缝隙100和102用作天线26的天线谐振元件结构。天线谐振元件缝隙的尺寸以及它们的开口和闭合的形状是可选择的，以使天线26工作在期望的通信频带(例如，2.4GHz和5GHz等)下。

图9示出了用于天线26的另一可能的配置。在图9的布置中，天线26具有单个缝隙104。图9的天线26可使用正天线馈电端80和接地天线馈电端78来馈电。地78可与壳体12或设备10中的其他适合的接地平面元件(例如，导电谐振腔72的壁)相关联。

天线窗(例如，图4中的天线窗68)可由覆盖天线谐振振元件70的导电表面中的缝隙形成。图10示出了示例性的基于缝隙的天线窗。如图10所示，基于缝隙的天线窗68可由导电表面106中的开口82形成。

导电表面106可为与电子设备(例如，电子设备10)相关联的任何导电表面(例如，手柄表面、与基体或其他支撑结构相关联的表面、盖板、电子部件的一部分等)。在典型的情况下，导电表面106是大体平的外部导电壳体表面。这种导电结构有时被称为设备壳体、设备外壳、壳体或外壳壁、壳体或外壳表面等。

开口82可填充有气态电介质(例如，空气)或固态电介质(例如，塑料或环氧树脂)。将开口82填充以固态电介质材料的优点是：这可帮助阻止灰尘、液体、或其他异物进入到设备10的内部。

有时被称为缝隙或者微小缝隙的开口82可具有任何适合的形状(例如，具有弯曲侧边的形状、具有转弯的形状、圆形或椭圆形状、非矩形多边形形状、这些形状的组合等)。在典型的布置(本文中将其描述为示例)中，缝隙82可为大体矩形形状，且可具有较窄的尺寸(例如，平行于横向尺寸108测量的宽度W)和较长的尺寸(例如，平行于纵向的缝隙尺寸110测量的长度L)。这仅是示例性的。缝隙82可具有任何适合的非矩形形状(例如，具有非垂直边缘的形状、具有弯曲边缘的形状、具有转弯的形状等)。在此，作为示例仅描述使用大体矩形的缝隙配置。

无论是直的、弯曲的、或者具有转弯的形状，缝隙82的宽度(例如，最窄的横向尺寸)通常远小于它们的长度。例如，缝隙82的宽度一般在微米级、数十微米级、或者数百微米级(例如，5至200微米、10至30微米、小于100微米、小于50微米、小于30微米等)，而缝隙82的长度一般在毫米级或者厘米级(例如，5mm或更多、10mm或更多、15mm或更多，等等)。利用一种适合的布置，缝隙82的长度可被选择为使得缝隙比在期望的天线工作频率(例如，与正在使用的通信频带相关联的最低频率)下的波长的一半长。这有助于防止缝隙82在天线工作频率下谐振，由此允许缝隙82形成用于天线窗68的结构，该天线窗68对于在天线的工作频率下的射频天线信号是透明的。如果希望的话，缝隙82的长度可被选择为使得缝隙的频率响应允许缝隙用作调谐元件(例如，在低频带中的依赖于长度的调谐元件)。

具有特别小的宽度(例如，数十微米)的缝隙82在正常的观察下通常是肉眼看不见的。具有稍微较大的宽度(例如，数百微米)的缝隙82可能勉强可见，但是在正常的观察下通常会不明显。例如，在膝上型计算机的光滑的金属表面上，当从倾斜的角度观看时，窗68可能以表面光泽的轻微改变的形式勉强可见。因此使用窄缝隙82形成天线窗68使得窗68能够位于显著的设备位置处，而不会变得突兀。例如，天线窗68可形成于壳体12的正常露出的部分。正常露出的壳体部分的例子包括膝上型计算机或其他设备10的外部表面，膝上型计算机的表面例如是邻近键盘或显示器的壳体表面(例如，当膝上型计算机的顶盖已经被打开使用)，或者壳体侧壁(参见，例如图1A中的天线位置56和58，图1B中的天线位置60和62，图2B中的天线位置65、66和67)。

在图10的例子中，在天线窗68中有7个天线窗缝隙82。这仅仅是示例性的。天线窗68可具有任何适合数量的缝隙。例如，窗68可具有大约7至13个缝隙、4至20个缝隙、多于5个缝隙、多于10个缝隙、多于15个缝隙等。如果希望的话，天线窗68可具有较小数量的缝隙(例如，1至3个缝隙)。不过总的来说，较大数量的缝隙有助于增加天线窗对于射频天线信号的透明度，而因此可能是优选的。

缝隙82可以间隔开任何适合的量。作为例子，在相邻的一对缝隙之间横向间隔可为大约1到1.5mm、0.5到2mm、或者0.25到3mm。这些仅仅是示例性的例子。缝隙82可以间隔开任何适合的距离(例如，小于0.5mm、小于1mm、小于2mm、大于2mm等)。在相邻的缝隙之间提供适当的间隔(例如，大约1mm)的优点在于：这有助于天线窗结构免于由于缝隙的过高的密度而变得容易损坏。

给定的天线窗中的缝隙之间的间距不需要是一致的。例如，某些缝隙可以间隔开1mm的横向间隔，而其他缝隙可以间隔开1.5mm的横向间隔。在其他适合的配置中，每对相邻的缝隙可以间隔开不同的距离。还可使用这些缝隙间隔方案的组合。

如果希望的话，天线窗68中的缝隙可具有不一致的长度L。例如，每个缝隙82可具有不同的长度。作为选择，某些缝隙可具有相同的长度，而其他缝隙可具有不同的长度。缝隙82还可以具有不同的宽度。当围绕给定的电子设备的导电表面的干扰物形成天线窗时，或者当形成特定的缝隙图案时，使用缝隙宽度、缝隙长度、缝隙间距和缝隙形状的不同组合可能是有益的。如果希望的话，可使天线窗68中的缝隙宽度足够大，以在设备10的表面上形成可见的图案(例如，形成图标或其他期望的天线窗图案)。不过总的来说，保证窗68中的缝隙窄到足以在正常的观察下肉眼看不到或不明显是有利的。

可使用任何适合的技术形成缝隙68。例如，使用激光切割、等离子电弧切割、微机加工(例如，使用研磨工具)、或其他适合的技术来在壳体12的金属壁或其他导电壁结构上对缝隙进行机加工。

天线谐振腔(例如，图4中的天线谐振腔72)可由壳体12的一部分，设备10的其他导电部分，压印的、铸造的或经机加工的谐振腔结构，或者任何其他适合的导电结构形成。利用一种合适的布置(本文中有时将其描述为示例)，天线谐振腔72的形状可至少部分地由下面的电介质支撑结构的形状决定。材料的导电层可形成在电介质支撑结构上，以形成天线谐振腔72。图11示出了这种类型的布置的一个例子。

如图11所示，天线谐振腔72可具有电介质支撑结构112。支撑结构112可由塑料或其他适合的电介质材料形成。可用于形成支撑结构112的塑料材料的例子包括聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料、塑料混合物(例如，PC/ABS塑料)等。支撑结构112可为实心的或中空的，或具有实心部分和中空部分两者。在图11的例子中，支撑结构112具有大体实心的矩形形状。这仅是示例性的。支撑结构112可具有弯曲的形状、包括弯曲的和平的表面的形状、闭合的形状(例如，对内部的中空部分没有开口的形状)、开口的形状(例如，具有使内部的中空谐振腔区域露出的上开口的形状)等。

在图11的例子中，支撑结构112为具有4个垂直侧壁以及上平面和下平面的矩形形状。导电材料(例如，铜或其他金属)层形成于支撑结构112的4个垂直侧壁的表面上和支撑结构112的下平面上。这些导电层形成天线谐振腔72的垂直谐振腔侧壁74和下平面壁76。天线谐振元件(例如，图4中的天线谐振元件70)可安装在支撑结构112的露出的上表面上。在支撑结构112具有代替其上表面的开口的配置中，天线谐振元件70可安装在开口内或谐振腔72的其他地方。

任何适合的制造技术都可用于在天线谐振腔支撑结构(例如，图11中的支撑结构112)上形成导电天线谐振腔表面。作为例子，可通过蒸发、溅射、或其他物理蒸发淀积技术对金属进行淀积。也可使用电化学淀积技术(例如，铜电镀)。导电层的不希望的部分可通过蚀刻或其他适合的技术来去除。支撑结构112上的导体也可通过选择性的生长技术(例如，通过在利用电镀将金属积聚到期望的厚度之前，淀积期望图案的种子金属层)来构图。

图12示出了示例性的天线26的截面侧视图，该天线具有形成在电介质支撑物(例如，图11中的支撑物112)上的谐振腔。如图12所示，天线谐振元件70可形成于支撑结构112的上表面上。天线谐振腔72可由支撑物112上的导电层(例如，侧壁层74和平的背面层76)形成。天线谐振元件70可由支撑物112的表面上的导电迹线(例如，直接形成于塑料支撑表面上的铜迹线)形成，或者通过将经构图的刚性或柔性印刷电路板安装到支撑物112而形成(作为例子)。

图13示出了可用于在天线26中形成天线谐振元件70的示例性的导电迹线的图案。在图13的例子中，天线谐振元件70已由印刷电路板基板116上的导电迹线114形成。基板116由天线接地结构(例如，天线谐振腔72的垂直壁的上部)围绕。天线26可由源90(收发器电路23)利用正天线馈电端80和接地天线馈电端78来馈电。可将正天线馈电端80耦接到天线谐振元件迹线114。可将接地天线馈电端78耦接到天线接地件(例如，谐振腔72)。

图13中的天线谐振元件70具有倒置F形的配置，其中，馈电端80和78位于天线谐振元件的主臂下面从短路分支SC的通路中。迹线114的主臂具有形成相关联的段L1、L2、L3和L4的分支，其中每一个都有助于天线26的频率响应。因此，能够调整天线谐振元件70和天线26的频率响应，以覆盖所关注的通信频带，以及通过适当地选择迹线114的尺寸和形状(例如，段L1、L2|、L3和L4)来提供期望的带宽。

图14示出了使用天线谐振元件(例如，图13中的元件70)形成的天线的天线响应曲线图。在图14的曲线图中，天线响应(电压驻波比-VSWR)被绘制为工作频率f的函数。在这个例子中，天线26已经被配置为覆盖两个通信频带。下通信频带覆盖频率f1，并且与长的迹线段L1相关联。上通信频带覆盖频率f1。上通信频带的带宽受天线谐振元件70的不同的臂段L2、L3和L4(图13)的影响，并且已经被配置为使得上通信频带具有相对较宽的带宽。下通信频带和上通信频带可对应于2.4GHz和5GHz的频带(例如，用于WiFi)或者任何其他适合的通信频带。天线26还可被配置为仅处理单个频带，或者如果希望的话处理多于两个的通信频带。图13和图14的例子仅是示例性的。

如果希望的话，天线26可安装在上壳体12A的外围区域(例如，图1A的区域58)。图15示出了当安装在这个位置时可用于天线26的示例性配置。如图15所示，天线谐振腔72可具有弯曲的下表面76，该下表面76与凹部120中的对应的弯曲表面相配合。例如，凹部120可为上壳体12A的外围壳体区域118的凹陷部分。使用框架件和其他内部壳体件、使用部分壳体、使用单独的支撑结构(例如，电介质嵌件或框架件)、使用其他适合的设备结构、或使用这些结构的组合，凹部120可形成于塑料边框的开口、金属壳体壁或其他壳体结构中的开口中。

一旦安转在壳体12A的区域58中或设备10中的其他适合的部分中，天线26可用电介质(例如，显示屏玻璃面板的一部分、塑料边框件、电介质天线窗、导电壳体件或其他导电结构中的基于缝隙的天线窗等)覆盖。

图16示出了弯曲的天线谐振腔(例如，谐振腔72)如何可设置有基于缝隙的天线谐振元件。在图16的例子中，天线谐振元件70具有开口缝隙OS和闭合缝隙CS。一般来说，天线谐振元件70可具有任何适合数量的闭合缝隙、任何适合数量的开口缝隙，并且如果希望的话，还可具有附加的谐振元件结构(例如，形成关于图13中所描述的类型的谐振元件臂分支的导电迹线等)。图16中的两缝隙配置仅是示例性的。

如图17所示，设备10可具有上壳体12A，该上壳体12A具有弯曲的边缘部分(例如，部分124)。基于缝隙的天线窗68可由缝隙82形成于区域124中。天线26的天线谐振元件70和天线谐振腔72可邻近窗68形成。元件122可为用于显示器14的盖玻璃、塑料盖、导电壳体件、或其他用于设备10和壳体12的适合的结构。例如，图17中的壳体12A的弯曲的边缘部分和壳体12A的其余部分可为经机加工的铝。

如图18所示，天线26可被定向为使得天线窗68形成于壳体部分12A的平的内部表面上，而非区域124中的壳体部分12A的弯曲的外部表面上。

天线26具有基于缝隙的天线窗不是必需的。如图19所示，例如，设备10可具有壳体(例如，上壳体12A)，其中安装有电介质件(例如，电介质件122)。例如，电介质件122可为平的电介质件，例如，用于覆盖显示器14(图1)的露出表面的盖玻璃或者塑料片。天线26可被定向为使得与天线谐振元件70和天线谐振腔72相关联的射频信号可以穿过部分电介质件122，如由箭头126示意性所示。图19中的天线26可安装于壳体部分12A或设备10的其他适合的部分的弯曲的外围区域124中。

根据一个实施例，提供了如下电子设备，该电子设备包括壳体和安装于该壳体中的背腔天线，所述背腔天线包括天线谐振腔和天线谐振元件，所述天线谐振腔由覆盖有导电材料的层的电介质支撑结构形成。

根据另一实施例，所述电介质支撑结构包括塑料支撑结构，并且所述导电材料的层包括金属。

根据另一实施例，所述天线谐振元件包括由印刷电路板上的导电天线迹线形成的多分支倒置F形的天线谐振元件。

根据另一实施例，所述导电天线迹线形成具有至少两个分支的倒置F形的天线谐振元件臂。

根据另一实施例，所述电子设备还包括射频收发器电路，和将所述射频收发器电路耦接到所述背腔天线的传送线。

根据另一实施例，所述背腔天线包括连接到导电天线迹线的正天线馈电端，并且包括连接到所述导电材料的层的接地天线馈电端，并且所述天线谐振腔具有弯曲的壁。

根据另一实施例，所述印刷电路板包括柔性电路，并且所述导电天线迹线和所述导电材料的层包括铜。

根据另一实施例，所述壳体包括具有天线窗缝隙的导电壳体壁，所述天线窗缝隙形成用于所述谐振腔天线的基于缝隙的天线窗。

根据另一实施例，所述导电壳体壁包括便携式计算机盖的弯曲部分。

根据另一实施例，所述天线窗缝隙在宽度上小于100微米，而在长度上多于5mm。

根据另一实施例，所述天线窗缝隙填充以固态电介质。

根据另一实施例，所述背腔天线包括背腔缝隙天线，并且所述天线谐振元件包括导电件，所述导电件具有限定至少一个天线谐振元件缝隙的部分。

根据另一实施例，所述天线谐振元件包括导电件，所述导电件具有限定多个天线谐振元件缝隙的部分。

根据另一实施例，所述多个天线谐振元件缝隙包括开口的缝隙和闭合的缝隙。

根据一个实施例，提供了一种背腔天线，该背腔天线包括具有导电层的天线谐振元件和导电天线谐振腔，所述导电层限定了天线谐振元件缝隙。

根据另一实施例，所述天线谐振元件包括印刷电路板，所述导电层形成于该印刷电路板上。

根据另一实施例，所述导电层具有至少两个天线谐振元件缝隙。

根据另一实施例，所述天线谐振腔包括被金属层覆盖的塑料支撑物。

根据另一实施例，所述塑料支撑物具有垂直侧壁，所述金属层形成于该垂直侧壁上。

根据另一实施例，所述天线谐振元件具有两个缝隙，并且被配置为在第一和第二通信频带中谐振。

根据另一实施例，所述背腔天线还包括基于缝隙的天线窗，所述基于缝隙的天线窗覆盖所述导电天线谐振腔和所述天线谐振元件。

根据另一实施例，所述基于缝隙的天线窗包括具有天线窗缝隙的导电壳体结构，来自所述天线的射频信号穿过该天线窗缝隙。

根据另一实施例，所述天线窗缝隙在宽度上小于100微米，而在长度上多于5mm。

根据一个实施例，提供了一种天线，该天线包括电介质支撑结构、在所述电介质支撑结构上的形成导电天线谐振腔的金属层、和具有印刷电路板的天线谐振元件，所述印刷电路板具有倒置F形的天线谐振元件迹线。

根据另一实施例，所述天线还包括基于缝隙的天线窗，所述基于缝隙的天线窗邻近所述导电天线谐振腔和所述天线谐振元件定位。

根据另一实施例，所述基于缝隙的天线窗包括具有多个天线窗缝隙的金属壳体结构，每个天线窗缝隙的宽度小于100微米，而每个天线窗缝隙的长度至少为5毫米。

根据另一实施例，所述倒置F形的天线谐振元件迹线具有多个分支，并且在至少两个通信频带中谐振。

根据另一实施例，所述导电天线谐振腔具有由部分金属层形成的弯曲的导电壁。

根据一个实施例，提供了一种便携式计算机，该便携式计算机包括具有金属壳体结构的上壳体部分、由金属壳体结构中的多个天线窗缝隙形成的天线窗、可枢转地附接到上壳体部分的下壳体部分、射频收发器电路、被耦接到射频收发器电路的传送线、以及位于天线窗下面的背腔天线，该背腔天线耦接到传送线并且具有由塑料支撑物形成的天线谐振腔，所述塑料支撑物具有垂直金属侧壁和背面的金属层。

根据另一实施例，所述上壳体部分具有弯曲的边缘区域，天线窗缝隙形成于该弯曲的边缘区域中。

前述说明仅仅例示了本发明的原则，并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员可进行各种修改。前述实施例可单独实施，也可以任意组合的方式实施。

Claims (15)

1.一种电子设备，包括：

壳体，具有弯曲的壳体表面；和

安装于所述壳体内部的背腔天线，该背腔天线包括天线谐振腔和天线谐振元件，所述天线谐振腔由覆盖有导电材料层的电介质支撑结构形成，其中所述导电材料层包括弯曲的导电壁，所述弯曲的导电壁相对于所述天线谐振元件而形成，所述弯曲的导电壁平行于所述弯曲的壳体表面而延伸，所述电介质支撑结构是与所述壳体分离的结构，所述天线谐振元件包括由印刷电路板上的导电天线迹线形成的多分支倒置F形的天线谐振元件，并且所述壳体包括一体件，所述一体件将背腔天线和电子设备的其它电子部件包围在其中。

2.如权利要求1所限定的电子设备，其中，所述电介质支撑结构包括塑料支撑结构，并且其中，所述导电材料层包括金属。

3.如权利要求1所限定的电子设备，其中，所述导电天线迹线形成具有至少两个分支的倒置F形的天线谐振元件臂。

4.如权利要求1所限定的电子设备，进一步包括：

射频收发器电路；和

将所述射频收发器电路耦接到所述背腔天线的传送线。

5.如权利要求4所限定的电子设备，其中，所述背腔天线包括连接到所述导电天线迹线的正天线馈电端，并且包括连接到所述导电材料层的接地天线馈电端，并且其中，所述天线谐振腔具有弯曲的壁。

6.如权利要求1所限定的电子设备，其中，所述印刷电路板包括柔性电路，并且其中，所述导电天线迹线和所述导电材料层包括铜。

7.如权利要求1所限定的电子设备，其中，所述壳体包括具有天线窗缝隙的导电壳体壁，所述天线窗缝隙形成用于谐振腔天线的基于缝隙的天线窗。

8.如权利要求7所限定的电子设备，其中，所述导电壳体壁包括便携式计算机盖的弯曲部分。

9.如权利要求7所限定的电子设备，其中，所述天线窗缝隙在宽度上小于100微米，而在长度上多于5mm。

10.如权利要求7所限定的电子设备，其中，所述天线窗缝隙填充有固态电介质。

11.一种装在具有弯曲壳体表面的电子设备外壳内部的背腔天线，包括：

具有导电层的天线谐振元件，所述导电层限定了至少两个天线谐振元件缝隙；和

导电天线谐振腔，其中所述导电天线谐振腔包括覆盖有金属层的塑料支撑物，与所述天线谐振元件相对的所述塑料支撑物的至少一个表面包括弯曲表面，所述塑料支撑物的弯曲表面与所述弯曲壳体表面相平行地延伸，并且所述电子设备外壳包括一体件，所述一体件将导电天线谐振腔和电子设备的其它电子部件包围在其中。

12.如权利要求11所限定的背腔天线，其中，所述天线谐振元件包括印刷电路板，所述导电层形成于该印刷电路板上。

13.如权利要求11所限定的背腔天线，其中，所述塑料支撑物具有垂直侧壁，所述金属层形成于该垂直侧壁上。

14.如权利要求11所限定的背腔天线，其中，所述天线谐振元件被配置为在第一通信频带和第二通信频带中谐振。

15.如权利要求11所限定的背腔天线，进一步包括基于缝隙的天线窗，所述基于缝隙的天线窗覆盖所述导电天线谐振腔和所述天线谐振元件。