CN102110887A - 倒f天线和手持电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种倒F天线和手持电子设备。无线通信电路可以包括射频收发器电路和天线结构。倒F天线可以具有第一和第二短路腿以及馈送腿。该第一和第二短路腿以及该馈送腿可以连接至折叠的天线谐振元件臂。该天线谐振元件臂和第一短路腿可以由导电的电子设备边框的部分构成。该折叠的天线谐振元件臂可以具有弯曲。弹簧可以用来将导电迹线连接至该天线谐振元件臂的电子设备边框部分。

Description

倒F天线和手持电子设备
由于2010年3月25日苹果公司一工程师的苹果iPhone 4样机被偷事件(据苹果公司所知)，本申请将要公开和保护的发明被过早地向公众公开并且没有得到苹果公司的授权。本申请基于的美国优先申请是在据苹果公司所知的偷窃事件后提交的。
技术领域
本发明一般地涉及无线通信电路，尤其涉及具有无线通信电路的电子设备。
背景技术
诸如计算机和手持电子设备等的电子设备正变得日益流行。诸如此类设备通常具备无线通信能力。例如，电子设备可以使用远程无线通信电路，例如蜂窝电话电路使用蜂窝电话频带进行通信。电子设备可以使用短程无线通信链路处理与附近装备的通信。例如，电子设备可以使用在2.4GHz和5GHz的
Figure BSA00000409219700011
(IEEE8 02.11)频带以及在2.4GHz的频带来通信。有些设备还并入了在1575MHz接收全球定位系统(GPS)信号的无线电路。
为了满足消费者对小型化无线设备的需求，制造商正不断努力用紧凑结构实现诸如天线组件等的无线通信电路。同时，电子设备中可能会需要包含导体结构，例如金属的设备外壳组件。因为导体组件会影响射频性能，所以当将天线并入含有导体结构的电子设备时必须多加留意。
因此，需要能够为无线电子设备提供改良的无线通信电路。
发明内容
提供了一种具有天线结构的电子设备。倒F天线可被配置为在第一和第二通信频带上工作。电子设备可以包括使用传输线耦接至天线的射频收发器电路。所述传输线可以具有正导体和接地导体。所述天线可以具有正天线馈送端子以及接地天线馈送端子，并与传输线的正导体和接地导体分别耦接。
电子设备可以具有矩形的外周。矩形的显示器可以安装于电子设备的前面。导电的侧壁结构可以围绕电子设备的外壳与显示器的外周。导电的侧壁结构可以当做显示器的边框。
边框可以包括至少一个缺口。该缺口可以充填有固体绝缘体，如塑料。天线可以具有一个主谐振元件臂。该谐振元件臂可以在弯曲处折叠。谐振元件臂的第一段可以由边框的一部分形成。谐振元件臂的第二部分可以由绝缘构件上的导电迹线形成。邻近弯曲处的弹簧可以用于连接谐振元件臂的第一和第二部分。弯曲可以位于边框的缺口处。
第一和第二平行短路腿可以将天线谐振元件臂连接至地。馈送腿可以连接在天线谐振元件与第一天线馈送端子之间。第二天线馈送端子可以接地。第一短路腿可以由边框的一部分形成。
根据一个实施例，提供一种在具有外周的电子设备中的倒F天线，包括：至少部分地由外周上的导电结构形成的谐振元件臂；连接至所述谐振元件臂的馈送腿；地；将所述谐振元件臂的一端连接至所述地的短路腿；连接至所述馈送腿的第一天线馈送端子；以及耦接至所述地的第二天线馈送端子。
根据一个实施例，提供一种在具有外围侧边的电子设备中的倒F天线，包括：至少部分地由沿着所述侧边中的一个侧边布置的导电外壳结构的段形成的谐振元件臂；地；以及将所述谐振元件臂连接至所述地的短路腿。
根据一个实施例，提供一种具有四个侧边的手持电子设备，包括：沿四个侧边中的每一个侧边延伸的导电边框，其中该导电边框具有至少一个缺口；具有天线谐振元件的倒F天线，该天线谐振元件由临近所述缺口的所述导电边框的段形成。
根据附图及其后优选实施例的详细说明，本发明其他的特征、特性和各个优点将更加显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的一种实施例的具有无线通信电路的示意性电子设备的透视图。
图2是根据本发明一个实施例的具有无线通信电路的示意性电子设备的示意图。
图3是根据本发明一个实施例的具有无线通信电路的示意性电子设备的横截面视图。
图4是根据本发明一个实施例的示意性倒F天线的图示。
图5是根据本发明一个实施例的示意性折叠的倒F天线的示意图。
图6是根据本发明一个实施例示出了电子设备如何设置有具有短路腿的折叠倒F天线的电子设备的顶视图。
图7是根据本发明一个实施例示出了图6中类型的天线的性能的史密斯圆图。
图8是根据本发明一个实施例示出了图6中类型的天线在没有短路腿时的性能的曲线图。
图9是根据本发明一个实施例示出了图6中类型的天线在存在短路腿时的性能的曲线图。
图10是根据本发明一个实施例的包括图6中示出的天线的示意性电子设备的顶视图，该天线是使用围绕该电子设备的外周的导电边框的部分形成的。
具体实施例
电子设备可以具有无线通信电路。该无线通信电路可以用于支持多种无线通信频带下的无线通信。该无线通信电路可以包括一个或多个天线。
上述天线可以包括倒F天线。电子设备中的倒F天线可以包括一个折叠臂。折叠臂的使用可以有助于天线尺寸的最小化。倒F天线中的短路结构可以通过允许天线在多种通信频带下高效地工作而提高天线的性能。
如果需要，用于倒F天线的导电结构可以由导电的电子设备结构构成。导电的电子设备结构可以包括导电的外壳结构。该外壳结构可以包括围绕设备外周的导电结构。该结构可以采用围绕设备全部四个侧边的导电金属带的形式。显示器和其他组件可以在金属带的限制下安装在设备上。在这方面，该金属带可以作为边框，因此有时这里叫做边框或导电边框结构。
边框内可以形成缺口结构。缺口的存在例如可以帮助限定折叠倒F天线谐振元件臂中折叠的位置。
任何适当的电子设备可以具有包括基于导电设备结构(诸如设备边框)的倒F天线结构的无线电路。作为一个例子，这种类型的倒F天线结构可以用于电子设备，例如台式计算机、游戏控制台、路由器、膝上型计算机等等。在一种合适的配置下，在内部空间相对宝贵的相对紧凑的电子设备(例如便携式电子设备)中使用基于边框的倒F天线结构。
图1示出了根据本发明一个实施例的示意性便携式电子设备。例如图1中的示意性便携式电子设备10的便携式电子设备可以是膝上型计算机或小型便携式计算机，例如超便携计算机、上网本计算机和平板计算机。便携式电子设备也可以是某些更小的设备。更小的便携式电子设备的例子包括手表设备、挂饰设备、耳机和耳塞(earpiece)设备、以及其他可佩带的和微型的设备。在一种适当的配置下，上述便携式电子设备是手持电子设备，例如蜂窝电话。
在便携式电子设备中，空间是非常宝贵的。较为典型地表现为，可以使天线工作高效的导电结构的挑战性。例如，导电的外壳结构可以围绕便携式电子设备外壳外周的部分或全部。
在诸如此类的便携式电子设备外壳的配置中，利用天线的一部分由导电外壳结构构成的倒F天线是尤其有益的。因此，本文使用所述的便携式设备例如手持设备为例，但是如果需要，任何适当的电子设备都可以具有倒F天线结构。
手持设备例如可以是蜂窝电话、具有无线通信能力的媒体播放器、手持计算机(有时也称作个人数字助理)、远程控制器、全球定位系统(GPS)设备、以及手持游戏设备。如果需要，手持设备和其他便携式设备可以包括多种传统设备的功能。多功能设备的例子包括具有媒体播放器功能的蜂窝电话、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电话、以及可以接受邮件、支持移动电话呼叫和支持网络浏览的手持设备。这些仅仅是示意性的例子。图1中的设备10可以是任何适当的便携式或手持电子设备。
设备10包括外壳12，并且包括至少一个处理无线通信的天线。外壳12，有时称作壳体，可以由任何适当的材料来形成，包括塑料、玻璃、陶瓷、碳纤维合成材料和其他合成材料、金属、其他适当的材料，或者这些材料的组合。在一些情况下，部分外壳12可以由绝缘体或其他低导电材料形成，使得位于外壳12内的导电天线元件的工作不受干扰。在其他情况中，外壳12可以由金属元件形成。
如果需要，设备10可以具有显示器，例如显示器14。显示器14可以是例如并入了电容性触摸电极的触摸屏。显示器14可以包括由发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、等离子体、电子墨水元件、液晶显示器(LCD)组件，或其他适当的图像像素结构形成的图像像素。盖体玻璃罩组件可以覆盖显示器14的表面。按钮(例如，按钮19)可以通过盖体玻璃罩内的开口。
外壳12可以包括侧壁结构，例如外壳侧壁结构16。结构16可以使用导电材料实现。例如，结构16可以通过使用一个充分地围绕显示器14的矩形外周的导电环形构件实现。有时上述这种结构形成一个围绕设备10外周的带状物，所以有时侧壁结构16可以称作带状结构、带状构件或带状物。
结构16可以由金属形成，例如不锈钢、铝或其他适当的材料。一个、两个或两个以上单独的结构可以用于形成结构16。结构16可以作为将显示器14固定在设备10前(顶)表面的边框。因此，结构16有时在这里称作边框结构16或边框16。
边框16围绕设备10和显示器14的矩形外周。边框16可以限制在设备10的上部(即，接近显示器14表面的外周区域)，或者可以覆盖设备10侧壁的整个纵向高度(例如，如图1中所示的例子)。其他配置也是可能的，例如边框16或其他侧壁结构部分或全部地与外壳12(例如在一体式机身配置中)的背壁集成在一起的配置。
边框(带状物)16可以具有大约0.1mm至3mm(作为示例)的厚度(尺寸TT)。边框16的侧壁部分可以是基本垂直(与竖轴V平行)或者弯曲的。在图1的例子中，边框16具有相对平坦的外表面。平行于轴V，边框16可以具有在1mm至2cm(作为示例)之间的尺寸TZ。边框16的宽高比R(即，T2与TT的比值R)较为典型地大于1(例如，R可以大于或等于1，大于或等于2，大于或等于4，大于或等于10等等)。
边框16没有必要具有一致的横截面。例如，如果需要，边框16的上部可以具有向内突起的唇缘以助于将显示器14保持在适当的位置。如果需要，边框16的底部也可以具有扩大的唇缘(例如，在设备10背表面的平面上)。在图1的例子中，边框16具有基本笔直的垂直侧壁。这仅仅是示意性的。边框16的内外表面可以是弯曲的也可以具有其他任何适当的形状。
显示器14包括导电结构。该导电结构可以包括电容电极阵列、用于寻址像素元件的导电线路、驱动器电路等等。这些导电结构倾向于阻断射频信号。因此，用绝缘体材料(例如玻璃或塑料)形成设备平坦背表面的部分或全部是可取的，这样天线信号就不会被阻断。如果需要，外壳12的背面可以由金属构成，设备10的其他部分可以由绝缘体构成。例如，天线结构可以位于显示器14的绝缘部分的下面，诸如显示器14的覆盖有盖体玻璃且不包含导电组件的部分。
边框16部分可以具有缺口结构。例如，边框16可以具有一个或多个缺口，如图1所示的缺口18。缺口18位于设备10的外壳和显示器12的外周，并且因此有时称作外周缺口。缺口18将边框16分隔开(即，在缺口18内一般没有边框16的导电部分)。因此，缺口18将围绕设备10外周的边框16阻断。由于缺口18这样介入边框16，边框16的电连续性被破坏(即，在边框16内有跨缺口18的开路)。
如图1所示，缺口18内可以填满绝缘体。例如，缺口18内可以充满空气。为了帮助给设备10提供平滑连续的外观，以及为了保证边框16美观上的要求，缺口18可以用固体(非空气)绝缘体如塑料填充。边框16和诸如缺口18的缺口(以及相关的塑料填充结构)可以构成设备10中的一个或更多天线的部分。例如，部分边框16和诸如缺口18的缺口可以与内部的导电结构一起，构成一个或更多倒F天线。内部的导电结构可以包括印刷电路板结构、框架组件或其他支撑结构、形成于塑料支撑表面上的导电迹线、诸如螺丝的固定装置、弹簧、金属条、导线、以及其他适当的导电结构。
在一种特定的情形下，设备10可以具有上部、下部天线(作为示例)。上部天线例如可以形成于设备10上端的区域22处。下部天线例如可以形成于设备10下端的区域20处。
上部天线例如可以部分地由临近缺口18的边框16的部分形成。下部天线可以类似方式由边框16的部分和相应的边框缺口形成。
设备10中的天线可以用于支持任何感兴趣的通信频带。例如，设备10可以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、
Figure BSA00000409219700061
通信等的天线结构。举例而言，设备10区域20处的下部天线可以用于处理一个或多个蜂窝电话频带上的语音和数据通信，而设备10区域22处的上部天线可以覆盖用于处理在1575MHz的全球定位系统(GPS)信号的第一频带，以及用于处理在2.4GHz(的
Figure BSA00000409219700071
和IEEE 802.11(无线局域网)信号的第二频带作为示例)。下部天线(在本例中)可以用环形天线设计实现，并且上部天线可以用倒F天线设计实现。
图2示出了示意性电子设备的示意图。图2中的设备10可以是便携式计算机，如便携式平板计算机、移动电话、具有媒体播放能力的移动电话、手持计算机、远程控制器、游戏机、全球定位系统(GPS)设备、这些设备的组合、或其他任何适当的电子设备。
如图2所示，设备10可以包括存储和处理电路28。存储和处理电路28可以包括存储器，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配置成的固态驱动器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存储器)等等。存储和处理电路28中的处理电路可以用于控制设备10的操作。该处理电路可以基于一个或更多微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路等等。
存储和处理电路28可以用于运行设备10上的软件，如互联网浏览应用、网络电话协议(VOIP)电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体重放应用、操作系统功能等等。为了支持与外部装备的交互，存储和处理电路28可以用于执行通信协议。可以由存储和处理电路28执行的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE802.11协议，有时称作
Figure BSA00000409219700072
)、用于其它短程无线通信链路的协议如
Figure BSA00000409219700073
协议、蜂窝电话协议等等。
输入输出电路30可以用于允许将数据提供至设备10，允许从设备10提供数据至外部设备。输入输出设备32如触摸屏和其他用户输入界面都是输入输出电路30的例子。输入输出设备32也可以包括用户输入输出设备如按钮、操纵杆、点击轮、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、摄像机等等。用户可以通过经由这些用户输入设备提供的命令来控制设备10的操作。在设备32中可以包括显示器以及音频设备，诸如显示器14(图1)和其他可以呈现可视信息和状态数据的组件。输入输出设备32中的显示器和音频组件也可以包括如扬声器的音频装置及其他用于产生声音的设备。如果需要，输入输出设备32可以包括如插孔的音频视频接口装置以及其他用于外部耳机和监视器的连接器。
无线通信电路34可以包括由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发机电路、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、以及其他用于处理RF无线信号的电路。无线信号也可以使用光(例如，使用红外通信)发送。无线通信电路34可以包括用于处理多种射频通信频带的射频收发器电路。例如，电路34可以包括收发器电路36和38。收发器电路36可以处理用于
Figure BSA00000409219700081
(IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带，以及处理2.4GHz的通信频带。电路34可以使用蜂窝电话收发器电路38处理在蜂窝电话频带的无线通信，如在850MHz、900MHZ、1800MHz和1900MHz的GSM频带，以及2100MHz的数据频带(作为示例)。如果需要，无线通信电路34可以包括用于其它短程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可以包括全球定位系统(GPS)接收器装置，诸如用于在1575MHz接收GPS信号或处理其它卫星定位数据的GPS接收器电路37、用于接收无线电广播和电视信号的无线电路、页面调度电路等等。在和
Figure BSA00000409219700084
链路和其他短程无线链路中，无线信号典型地用于在数十或数百英尺范围内传输数据。在蜂窝电话链路和其他远程链路中，无线信号典型地用于在数千英尺或几英里范围内传输数据。
无线通信电路34可以包括天线40。天线40可以使用任何适当类型的天线形成。例如，天线40可以包括具有由环形天线结构、贴片天线结构、倒F天线结构、缝隙天线结构、平面倒F天线结构、螺旋天线结构、这些设计的混合等等构成的谐振元件的天线。天线的不同型号可以用于不同的频带和混合的频带。例如，一种天线可以用于形成本地无线链路天线，另一种天线可以用于形成远程无线链路天线。
在一种适当的配置下，这里有时描述为一个例子，设备10中的上部天线(例如，图1中位于设备10的区域22的天线40)可以使用倒F天线设计，其中一些天线包括如边框16的部分的导电设备结构。缺口18可以帮助限定边框16的部分中作为部分天线的形状和大小。
图3示出了示意性设备10的横截面侧视图。如图3所示，通过使用边框16可以将显示器14安装至设备10的前表面。外壳12可以包括由边框16构成的侧壁以及由结构(诸如平面的背壳结构42的结构)构成的一个或多个背壁。结构42可以由绝缘体(诸如玻璃、陶瓷、合成物、塑料或其他适当的材料)构成。按扣、扣钩、螺丝、粘合剂、以及其他结构可以用于将显示器14、边框16和背壳壁结构42安装到设备10中。
设备10可以包含印刷电路板，诸如印刷电路板46。设备10中的印刷电路板46和其他的印刷电路板可以由刚性的印刷电路板材料(例如，填充玻璃纤维的环氧树脂)或诸如聚合物的柔性片材形成。柔性印刷电路板(“柔性电路”)例如可由柔性聚酰亚胺片形成。
印刷电路板46可以包括诸如互连48的互连。互连48可以由导电迹线(例如，镀金的铜或其他金属的迹线)构成。诸如连接器50的连接器可以使用焊接或导电的粘合剂(作为示例)与互连48相连接。集成电路、诸如电阻、电容和电感的分立元件、以及其他电子组件可以安装至印刷电路板46。
天线40可以具有天线馈送端子。例如，天线40可以具有诸如正天线馈送端子58的正天线馈送端子，以及如接地天线馈送端子54的接地天线馈送端子。在图3的示意性装置中，诸如同轴电缆52的传输线路可以经由连接器50和互连48耦接至由端子58和54形成的天线馈送与组件44中的收发器电路之间。这仅仅是示意性的。可以通过使用任意适当的配置(例如，由印刷电路板上的迹线构成的传输线等)在设备10上的天线40和收发器电路之间传送射频天线信号。
元件44可以包括一个或多个用于实现图2中的收发器(接收器)电路37和收发器电路36和38的集成电路。连接器50例如可以是连接至印刷电路板46的同轴电缆连接器。电缆52可以是同轴电缆或其他传输线。端子58可以耦接至传输线52中的正导体(例如，同轴电缆中心连接器56)。端子54可以连接至传输线52内的接地连接器(例如，同轴电缆内的导电的外部编织物导体)。如果需要，其他装置可以用于将设备10中的收发器与天线40耦接在一起(例如，使用印刷电路上形成的传输线)。图3中的装置仅仅是示意性的。
天线40(即，图1中位于区域22的设备10的上部天线)可以使用倒F的设计形成。图4示出了一种示意性的倒F天线配置。如图4所示，倒F天线40可以包括地(诸如地60)和天线谐振元件(诸如天线谐振元件66)。
地60，有时被称作地平面或地平面元件，可以由一个或多个导电结构形成(例如，印刷电路板46上的平面导电迹线、设备10中的内部结构构件、板46上的电子组件44、安装于板46上的射频屏蔽罐、诸如部分边框16的外壳结构等等)。
天线谐振元件66可以具有诸如臂62的主谐振元件臂、诸如腿F的馈送腿、以及诸如腿S1的短路腿。腿S1和F有时可以称作谐振元件66的臂或分支。短路腿S1可以在天线谐振元件主臂62和地60之间形成短路电路。可以通过在天线馈送腿F上的正天线馈送端子58与接地天线馈送端子54之间耦接射频收发器电路对天线40进行馈送。
在某些设备环境中，图4所示类型的倒F天线可以消耗比期望更多的空间。如图5所示，通过提供具有一个或多个弯曲的天线谐振元件的天线40可以最小化空间的消耗。如图5所示，天线40可以包括地(诸如地60)以及天线谐振元件(诸如天线谐振元件66)。短路腿S1可以将臂62连接至地60。馈送腿F可以将臂62连接至天线馈送端子58。主谐振元件臂62可以具有一个弯曲，诸如弯曲64。
弯曲64可以具有任何适当的角度(例如，直角、锐角、钝角等等)。在图5的例子中，弯曲64有180°(弯曲64折叠在臂62中)。由于弯曲64的存在，臂62具有两个平行的段62A和62B。
在图5的例子中，臂部分62A和臂部分62B互相平行，但这仅仅是示意。一般地，天线谐振元件臂62可以具有不同角度和不同数量的弯曲。因此，臂62中可以具有两个或更多谐振元件臂段，以及一个、两个或多于两个的相应弯曲。臂62也可以具有一个或多个独立的分支、宽度局部增大或减小的区域、或其他特征。这些特征可以用于改善天线40的几何形状以适应设计的目标，修改天线40的频率响应等等。
可能期望天线40在多种频带上展现出令人满意的性能。例如，可能期望天线40处理在1575MHz的第一通信频带(例如，用于处理GPS信号)和在2.4GHz的第二通信频带(例如，用于处理
Figure BSA00000409219700101
和IEEE 802.11信号)。图6示出了可以用在设备10中支持多种频带操作的示意性天线的结构。
如图6所示，天线40可以具有倒F结构，其中谐振元件臂62本身在弯曲64处向回折叠。由于弯曲64的存在，臂段62A和62B相互平行。馈送腿F可以将谐振元件臂62连接至正天线馈送端子58。可以通过使用正天线馈送端子58和接地天线馈送端子54对天线40进行馈送。例如，传输线52中的正导体可以与正天线馈送端子58耦接，传输线52中的接地导体可以与接地天线馈送端子54耦接(从而耦接至与接地天线馈送端子54连接的地60的导电部分)。
外壳结构16可以用于形成一些天线40。如图6所示，外壳结构16，沿设备10的左侧边可以包括边框段16A-1和16A-2，沿设备10的右侧边可以包括边框段16C，沿设备10的下侧边可以包括边框段16B，沿设备10的上侧边可以包括边框段16D-1和16D-2。
短路腿S1可以使用边框段16A-1形成。段16A-1和16A-2可以在节点72处电连接(即，段16A-1和16A-2可以是边框16连续长度的部分)。边框段16D-1可以用于形成主谐振元件臂段62A。段62B可以由外壳12内部的绝缘构件上形成的导电金属迹线形成(作为示例)。如果需要，弹簧、焊点、以及其他导电构件可以沿着臂62长度方向在一个或多个位置处插入。缺口18可以将边框段16D-1和边框段16D-2分开。因此，缺口18的位置可以限定16D-1和谐振臂段62A的长度。谐振元件臂段62B的长度可由形成段62B的导电迹线或其他导电结构的尺寸和形状来限定。如果需要，边框段16A-2、16D-2、16C和16B中的一些或全部都可以短路至地平面60。这些段中的一些或全部也可以用于形成附加的天线(例如，用于设备10的下部天线)。地平面60可以由印刷电路板上的迹线形成，也可以由导电结构形成，诸如与输入输出端口连接器、屏蔽罐、集成电路、印刷电路板上的迹线、外壳框架构件以及其他导电材料相关的结构。
平行的短路腿S2和短路腿S1的存在可以帮助天线40处理多种频带的信号。参考图7中的史密斯圆图可以理解短路腿S2的影响，其对应于配置有和没有腿S2的天线40。在图7的史密斯圆图中，点74代表50欧姆阻抗(即，适于匹配诸如图3中传输线52的传输线的阻抗)。在大幅度背离点74的频率上，由于阻抗失配，会降低天线的性能。在到点74的距离最小的天线工作频率上，阻抗匹配通常让人满意(即，天线将出现谐振)。
曲线76对应于天线40在没有短路腿S2时的性能。曲线76的低频带段LB位于感兴趣的第一通信频带(例如，1575MHZ的GPS频带)。高频带段HB位于感兴趣的第二通信频带(例如，与
Figure BSA00000409219700111
和
Figure BSA00000409219700112
相关的2.4GHz频带)。
在没有短路腿S2的情况下，低频带段LB会位于距离点74比期望距离大的位置，然而高频带段HB位于离点74可接受的短距离处。为了调谐天线40的阻抗使得低频带和高频带性能都同时令人满意，可以在天线40内包括短路腿S2。在具有短路腿S2的情况下，从臂62至地60具有与短路腿S1平行的一附加并联电感。在图7的圆图中，该附加的并联电感将低频带段LB的位置移动至被低频带段LB’占据的位置。片段LB’可接受地接近点74，所以当存在短路腿S2时天线40将表现出令人满意的低频带(GPS)性能。包含短路腿S2将趋向于或多或少地改变高频带段HB的位置，但是在天线40中，与具有段LB’的改进的低频带性能相比，对于高频带性能的任何影响通常都是最小的。
图8和图9中呈现的是天线40在具有短路腿S2和没有短路腿S2时如何工作的曲线。在图8的曲线中，驻波比(SWR)值是作为没有短路腿S2的天线(即，图5的天线40)的频率函数绘制的。在图9的曲线中，驻波比值是作为具有短路腿S2的天线(即，图6的天线40)的频率函数绘制的。
如图8的曲线图所示，没有短路腿S2的天线可以在第二无线通信频带上(即，在频率f2处的第二频带，诸如2.4GHz的
Figure BSA00000409219700121
频带)表现出谐振，但是在第一频带上(即，在频率f1处的第一频带，诸如1575MHz的GPS频率)没有明显的谐振。这种天线可以用于处理第二频带的无线通信。
如图9的曲线图所示，具有短路腿S2的天线(诸如图6中的天线40)在第一频带(即，在频率f1处的第一频带，诸如1575MHz的GPS频率)和第二频带(即，在频率f2处的第二频带，诸如2.4GHz的
Figure BSA00000409219700122
频带)上都会表现出谐振。因为图9所示的这种具有频率响应的天线可以处理两个频带的射频信号，这种天线有时称作多频带天线或双频带天线。覆盖一个以上频带的天线的使用可以避免提供多个单独的天线结构的必要，从而最小化电子设备10内所消耗的空间量。如果需要，天线40可被配置为处理多于两个频带(例如，三个或更多个)。图9的双频带例子仅仅是示意性的。
图10示出了用于实现图6中的天线40的示意性装置，如图10所示，图10中的天线40可以包括由谐振元件臂段62A和62B形成的主天线谐振元件臂。臂62A可以由边框段16D-1形成。臂62B可以由绝缘构件88上的导电迹线形成。构件88可以由塑料、玻璃、陶瓷、合成物、其他材料、或这些材料混合而形成。一个或多个结构可以组合以形成构件88。形成构件88上的臂段62B的导电材料可以由金属(诸如铜、镀金的铜等)形成。该金属可以直接在构件88上形成，或者可以装配为柔性电路的部分或其他附至构件88的部分(例如，使用粘合剂)。
诸如弹簧78的导电结构可以用于构件88上的导电迹线的一端82与边框段16D-1的一端84之间的电连接。弹簧78可以由金属形成，并且可以使用焊点80附至边框段16D-1的一端84。弹簧78的一端86(即，弹簧78与焊点80所在端相对的一端)可以压住构件88上的导电迹线以形成导电连接。如果需要，可以使用其他连接配置(例如，包括焊接、附加的焊点、按扣等等)。
在图10的配置中，短路腿S2和馈送腿F从谐振元件臂段62B上面或下面穿过，而没有与谐振元件臂段62B产生直接的电连接(如图6示意性所示)。腿S2和F可以使用螺丝、弹簧、或其他适当的导电结构形成。短路腿S1可以由边框16的部分(即，边框段16A)形成。如与图6相关的描述，地60可以使用印刷电路板结构、边框16的部分、设备10外壳的其他部分、或其他适当的导电结构来形成。
缺口18可以填充有绝缘材料82，诸如塑料、陶瓷、环氧树脂、合成物、玻璃、其他绝缘体、或这些材料的混合物。
根据一个实施例，一种在具有外周的电子设备中的倒F天线，包括：至少部分地由外周上的导电结构形成的谐振元件臂；连接至所述谐振元件臂的馈送腿；地；将所述谐振元件臂的一端连接至所述地的短路腿；连接至所述馈送腿的第一天线馈送端子；以及耦接至所述地的第二天线馈送端子。
根据另一个实施例，提供一种天线，其中所述导电结构包括围绕所述电子设备外周的导电边框，并且其中所述导电边框被至少一个缺口中断。
根据另一个实施例，提供一种天线，进一步包括绝缘构件以及在该绝缘构件上的导电结构，其中所述谐振元件臂部分由所述导电边框的一段形成，部分由所述绝缘构件上的所述导电结构形成。
根据另一个实施例，提供一种天线，进一步包括形成所述谐振元件臂的部分的弹簧。
根据另一个实施例，提供一种天线，其中弹簧具有连接至所述导电边框的所述段的第一端，以及连接至所述绝缘构件上的所述导电迹线的第二端。
根据另一个实施例，提供一种天线，其中弹簧焊接至所述导电边框的所述段。
根据另一个实施例，提供一种天线，进一步包括与所述短路腿平行地连接在所述谐振元件臂和所述地之间的附加短路腿。
根据另一个实施例，提供一种天线，其中所述短路腿至少部分地由所述导电边框的第一段形成，其中所述谐振元件臂至少部分地由所述导电边框的第二段构成。
根据另一个实施例，提供一种天线，进一步包括绝缘构件以及所述绝缘构件上的导电迹线，其中所述谐振元件臂部分地由所述导电边框的所述第二段形成，部分地由所述绝缘构件上的所述导电迹线形成。
根据另一个实施例，提供一种天线，进一步包括连接在所述导电边框的所述第二段与所述导电迹线之间的弹簧。
根据另一个实施例，提供一种在具有外周侧边的电子设备中的倒F天线，包括：至少部分地由沿着所述侧边中的一个侧边布置的导电外壳结构的段形成的谐振元件臂；地；以及将所述谐振元件臂连接至所述地的短路腿。
根据另一个实施例，提供一种倒F天线，其中所述导电外壳结构的所述段包括基本围绕所述电子设备的全部所述外周侧边的导电边框的部分，所述倒F天线进一步包括连接至所述谐振元件臂的馈送腿。
根据另一个实施例，提供一种倒F天线，其中所述短路腿部分地由所述导电边框形成。
根据另一个实施例，提供一种倒F天线，进一步包括将所述谐振元件臂连接至地的第二短路腿。
根据另一个实施例，提供一种倒F天线，其中谐振元件臂包括至少一个180°的弯曲。
根据另一个实施例，提供一种倒F天线，进一步包括绝缘构件以及所述绝缘构件上的导电迹线，其中所述谐振元件包括由所述导电外壳结构的所述段形成的第一部分以及由所述导电迹线形成的第二部分。
根据另一个实施例，提供一种倒F天线，其中所述导电外壳结构包括围绕所述电子设备的所述外周侧边的导电边框的一部分，其中谐振元件臂具有弯曲，并且其中所述导电边框在所述谐振元件臂的弯曲处具有缺口。
根据一个实施例，提供一种具有四个侧边的手持电子设备，包括：沿四个侧边中的每一个侧边延伸的导电边框，其中该导电边框具有至少一个缺口；具有天线谐振元件的倒F天线，该天线谐振元件由临近所述缺口的所述导电边框的段形成。
根据另一个实施例，提供一种手持电子设备，其中倒F天线包括：地；将所述天线谐振元件的一端连接至所述地的短路腿。
根据另一个实施例，提供一种手持电子设备，进一步包括：连接至地的第一天线馈送端子；第二天线馈送端子；连接在所述天线谐振元件与所述第二天线馈送端子之间的馈送腿；以及与所述短路腿平行的附加短路腿，其中该附加短路腿连接在所述天线谐振元件与所述地之间，其中所述短路腿至少部分地由所述导电边框形成，并且其中所述天线谐振元件臂包括与所述导电边框分开的导电结构。
上文仅仅说明本发明的原理，本领域技术人员在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以做出各种修改。上文所述的实施例可以单独或者任意组合实现。

Claims (20)

1.一种在具有外周的电子设备中的倒F天线，包括：
至少部分地由外周上的导电结构形成的谐振元件臂；
连接至所述谐振元件臂的馈送腿；
地；
将所述谐振元件臂的一端连接至所述地的短路腿；
连接至所述馈送腿的第一天线馈送端子；以及
耦接至所述地的第二天线馈送端子。
2.根据权利要求1所述的天线，其中所述导电结构包括围绕所述电子设备外周的导电边框，并且其中所述导电边框被至少一个缺口中断。
3.根据权利要求2所述的天线，进一步包括绝缘构件以及在该绝缘构件上的导电结构，其中所述谐振元件臂部分由所述导电边框的一段形成，部分由所述绝缘构件上的所述导电结构形成。
4.根据权利要求3所述的天线，进一步包括形成所述谐振元件臂的一部分的弹簧。
5.根据权利要求4所述的天线，其中弹簧具有连接至所述导电边框的所述段的第一端，以及连接至所述绝缘构件上的所述导电迹线的第二端。
6.根据权利要求5所述的天线，其中弹簧焊接至所述导电边框的所述段。
7.根据权利要求2所述的天线，进一步包括与所述短路腿平行地连接在所述谐振元件臂和所述地之间的附加短路腿。
8.根据权利要求7所述的天线，其中所述短路腿至少部分地由所述导电边框的第一段形成，其中所述谐振元件臂至少部分地由所述导电边框的第二段构成。
9.根据权利要求8所述的天线，进一步包括绝缘构件以及所述绝缘构件上的导电迹线，其中所述谐振元件臂部分地由所述导电边框的所述第二段形成，部分地由所述绝缘构件上的所述导电迹线形成。
10.根据权利要求9所述的天线，进一步包括连接在所述导电边框的所述第二段与所述导电迹线之间的弹簧。
11.一种在具有外周侧边的电子设备中的倒F天线，包括：
至少部分地由沿着所述侧边中的一个侧边布置的导电外壳结构的段形成的谐振元件臂；
地；以及
将所述谐振元件臂连接至所述地的短路腿。
12.根据权利要求11所述的倒F天线，其中所述导电外壳结构的所述段包括基本围绕所述电子设备的全部所述外周侧边的导电边框的一部分，所述倒F天线进一步包括连接至所述谐振元件臂的馈送腿。
13.根据权利要求12所述的倒F天线，其中所述短路腿部分地由所述导电边框形成。
14.根据权利要求13所述的倒F天线，进一步包括将所述谐振元件臂连接至地的第二短路腿。
15.根据权利要求14所述的倒F天线，其中所述谐振元件臂包括至少一个180°的弯曲。
16.根据权利要求11所述的倒F天线，进一步包括绝缘构件以及所述绝缘构件上的导电迹线，其中所述谐振元件包括由所述导电外壳结构的所述段形成的第一部分以及由所述导电迹线形成的第二部分。
17.根据权利要求16所述的倒F天线，其中所述导电外壳结构包括围绕所述电子设备的所述外周侧边的导电边框的一部分，其中谐振元件臂具有弯曲，并且其中所述导电边框在所述谐振元件臂的弯曲处具有缺口。
18.一种具有四个侧边的手持电子设备，包括：
沿四个侧边中的每一个侧边延伸的导电边框，其中该导电边框具有至少一个缺口；
具有天线谐振元件的倒F天线，该天线谐振元件由临近所述缺口的所述导电边框的段形成。
19.根据权利要求18所述的手持电子设备，其中所述倒F天线包括：
地；
将所述天线谐振元件的一端连接至所述地的短路腿。
20.根据权利要求19所述的手持电子设备，进一步包括：
连接至地的第一天线馈送端子；
第二天线馈送端子；
连接在所述天线谐振元件与所述第二天线馈送端子之间的馈送腿；以及
与所述短路腿平行的附加短路腿，其中该附加短路腿连接在所述天线谐振元件与所述地之间，其中所述短路腿至少部分地由所述导电边框形成，并且其中所述天线谐振元件臂包括与所述导电边框分开的导电结构。
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