CN103337702B - 带有滤波器和调谐电路的电子设备天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有滤波器和调谐电路的电子设备天线。一种电子设备可以具有包括构成天线谐振元件和天线接地的导电天线结构的天线。带阻滤波器可以耦合在导电结构的第一和第二部分之间。带阻滤波器可以由多个串联的谐振电路构成。带阻滤波器和阻抗匹配电路可以串联在天线谐振元件和天线接地之间。带阻滤波器可以以阻带来表征。天线可以被配置成在阻带之外的第一通信频带和被阻带覆盖的第二通信频带中操作。阻抗匹配电路可以是用于调谐天线的可调电路。可调电路可以是被调整以调谐天线在第一通信频带中的响应的基于开关的可调电容器。

Description

带有滤波器和调谐电路的电子设备天线

本申请要求2012年2月17日提出的美国专利申请No.13/399,800的优先权，此处引用了该申请的全部内容作为参考。

技术领域

本申请一般涉及电子设备，具体来说，涉及电子设备的天线。

背景技术

诸如便携式计算机和蜂窝电话之类的电子设备常常具有无线通信能力。例如，电子设备可以使用诸如蜂窝电话电路之类的远距离无线通信电路来使用蜂窝电话频带进行通信。电子设备可以使用诸如无线局域网通信电路之类的短距离无线通信电路来处理与附近的设备的通信。电子设备还可以配备有卫星导航系统接收器及其他无线电路。

为满足消费者对于小的形状因子的无线设备的需求，制造商不断地力求使用紧凑的结构来实现诸如天线组件之类的无线通信电路。同时，希望在电子设备中包括诸如金属设备外壳组件之类的导电结构。由于导电组件会影响射频性能，因此当将天线结合到包括导电结构的电子设备中时，必须小心。例如，还必须小心以确保设备中的天线和无线电路能够在操作频率的范围内表现出令人满意的性能，而不会导致不希望有的干扰。

因此，希望能够为无线电子设备提供改善的天线结构。

发明内容

电子设备可以具有天线。天线可以包括构成天线谐振元件和天线接地的导电结构。天线接地可以由电子设备外壳结构构成。天线谐振元件可以是倒F天线谐振元件或其他合适的天线谐振元件。

带阻滤波器可以耦合在导电结构的第一和第二部分之间。例如，带阻滤波器可以耦合在天线谐振元件和天线接地之间。

天线谐振元件可以包括天线谐振元件臂。天线馈源支线可以耦合在天线谐振元件臂和天线接地之间。在天线谐振元件臂上的不同的位置，带阻滤波器和阻抗匹配电路可以串联在天线谐振元件臂和天线接地之间。

带阻滤波器可以由串联的多个级构成。带阻滤波器的每一级都可以包括由并联的电容器和电感器构成的谐振电路。每一级的谐振峰值都可以不同以扩展带阻滤波器的带宽。

带阻滤波器可以以阻带来表征。天线可以被配置成在阻带之外的第一通信频带和被阻带覆盖的第二通信频带中操作。阻抗匹配电路可以是用于调谐天线的可调电路。可调电路可以是被调整以调谐天线在第一通信频带中的响应的基于开关的可调电容器。

附图说明

通过各个附图以及下面的对优选实施例的详细描述，本发明的进一步特点、其本质以及各种优点将更加显而易见。

图1是根据本发明的一个实施例的带有无线通信电路的说明性电子设备的透视图。

图2是根据本发明的一个实施例的带有无线通信电路的说明性电子设备的示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的带有滤波器和匹配电路的可以用于图1和2所示出的类型的无线电子设备中的说明性天线的图。

图4是根据本发明的一个实施例的没有短路支线的倒F天线的图。

图5是根据本发明的一个实施例的示出了图4的天线如何可以具有覆盖相关的通信频带的谐振峰值的天线性能图。

图6是根据本发明的一个实施例的带有短路支线的倒F天线的图。

图7是根据本发明的一个实施例的示出了图6的天线如何可以具有在比用图4的天线结构覆盖的通信频带较低的频率覆盖相关的通信频带的谐振峰值的天线性能图。

图8是根据本发明的一个实施例的可以在诸如图3的天线之类的天线中使用的类型的说明性带阻滤波器的电路图。

图9是根据本发明的一个实施例的图8的带阻滤波器的阻抗对频率的图形。

图10是根据本发明的一个实施例的图8所示出的类型的说明性带阻滤波器的传输对频率的图形。

图11是根据本发明的一个实施例的可以在诸如图3的天线之类的天线中使用的类型的说明性可调阻抗匹配电路的电路图。

图12是根据本发明的一个实施例的示出了图3的天线如何可以具有低频带谐振和高频带谐振以及示出了低频带响应如何可以使用图11所示出的类型的可调匹配电路来调谐的天线性能图。

具体实施方式

可以给诸如图1的电子设备10之类的电子设备提供无线通信电路。可以使用无线通信电路来支持多个无线通信频带中的无线通信。无线通信电路可以包括一个或多个天线。

天线可包括环形天线、倒F天线、条状天线、平面倒F天线、槽式天线、包括一个以上类型的天线结构的混合型天线、或其他合适的天线。天线的导电结构可以，在需要时，由导电电子设备结构构成。导电电子设备结构可以包括诸如导电外壳壁结构之类的导电外壳结构。外壳结构可以包括围绕电子设备的周边的外围导电部件。外围导电部件可以充当诸如显示器之类的平面结构的边框，可以充当设备外壳的侧壁结构，和/或可以形成其他外壳结构。外围导电部件中的间隔可以与天线相关联。

天线可以，在需要时，由模制的金属薄片或其他金属结构构成，或者可以由诸如衬底上的金属迹线之类的导电迹线构成。衬底可以是塑料结构或其他电介质结构，诸如填充了玻璃纤维环氧基质之类的刚性印刷电路板衬底（例如，FR4），由聚酰亚胺或其他柔性聚合物的板或其他衬底材料构成的柔性印刷电路（“柔性电路”）。电子设备10的外壳可以由导电结构（例如，金属）构成，或可以由电介质结构（例如，玻璃、塑料、陶瓷等等）构成。在需要时，可以在导电外壳结构中形成由塑料或其他电介质材料构成的天线窗口。设备10的天线可以被安装为使得天线窗口结构重叠天线。在操作过程中，射频天线信号可以穿过电介质天线窗口及设备10中的其他电介质结构。

电子设备10可以是便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如，电子设备10可以是膝上型计算机、平板电脑、诸如腕表设备、吊挂设备、耳机设备、耳塞设备、或其他可佩带的设备之类的有点小的设备或微型设备、蜂窝电话，或媒体播放器。设备10还可以是电视机、机顶盒、台式计算机、计算机被集成到其中的计算机监视器、或其他合适的电子设备。

设备10可以具有安装在诸如外壳12之类的外壳中的诸如显示器14之类的显示器。显示器14可以是结合了电容性接触式电极或可能对触摸不敏感的触摸屏。显示器14可以包括由发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、等离子单元（plasma cell）、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器（LCD）组件、或其他合适的图像像素结构构成的图像像素。防护玻璃层可以覆盖显示器14的表面。防护玻璃可以具有诸如用于容纳按钮16的开口之类的一个或多个开口。

有时可以被称为壳体的外壳12可以由塑料、玻璃、陶瓷、纤维合成物、金属（例如，不锈钢、铝等等），其他合适的材料或这些材料的组合构成。在某些情况下，外壳12或其某些部分可以由电介质或其他低导电性材料构成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的至少某些结构可以由金属元件构成。在其中外壳12由诸如金属之类的导电材料构成的设备10的配置中，可以在外壳12中形成诸如图1的天线窗口18之类的一个或多个电介质天线窗口。

天线窗口18可以由诸如塑料（作为示例）之类的电介质构成。设备10中的天线可以被安装在外壳12内，以便天线窗口18重叠天线。在操作过程中，射频天线信号可以穿过天线窗口18及设备10中的其他电介质结构（例如，显示器14的防护玻璃的边缘部分）。

设备10中的天线可以被用来支持任何相关的通信频带。例如，设备10可以包括用于支持局域网通信、声音和数据蜂窝电话通信、全球定位系统（GPS）通信或其他卫星导航系统通信、（蓝牙）通信等等。

图2示出了可以用于电子设备10的说明性配置的示意图。如图2所示，电子设备10可以包括诸如存储器和处理电路28之类的控制电路。存储器和处理电路28可以包括诸如硬盘驱动器存储器之类的存储器、非易失性存储器（例如，被配置成构成固态驱动器的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）。存储器和处理电路28中的处理电路可以被用来控制设备10的操作。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、电源管理单元、音频编解码器芯片、专用集成电路等等。

存储器和处理电路28可以被用来在设备10上运行软件，诸如因特网浏览应用、互联网语音协议（VOIP）电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体播放应用、操作系统功能等等。为支持与外部设备的交互，存储器和处理电路28可以用于实现通信协议。可以使用存储器和处理电路28来实现的通信协议包括因特网协议、无线局域网协议（例如，IEEE802.11协议——有时简称为）、用于其他短距离无线通信链路的协议，诸如协议、蜂窝电话协议等等。

电路28可以被配置成实现控制设备10中的天线的使用的控制算法。例如，电路28可以执行信号质量监视操作、传感器监视操作、及其他数据收集操作，并可以响应于收集到的数据和有关哪些通信频带将用于设备10的信息，控制设备10内的哪些天线结构正在用于接收和处理数据和/或可以调整一个或多个开关、可调谐元件，或设备10中的其他可调电路以调整天线性能。作为示例，电路28可以控制两个或更多天线中的哪一个正在用于接收传入的射频信号，可以控制两个或更多天线中的哪一个正在用于传输射频信号，可以控制并行地通过设备10中的两个或更多天线路由传入的数据流的过程，可以调谐天线以覆盖所需通信频带等等。在执行这些控制操作时，电路28可以打开和关闭开关，可以接通和断开接收器和发射器，可以调整阻抗匹配电路，可以配置被插入在射频收发器电路和天线结构之间的前端模块（FEM）射频电路（例如，用于阻抗匹配和信号路由的滤波和切换电路）中的开关，可以调整开关、可调谐的电路、及作为天线的一部分形成的或耦合到天线或与天线相关联的信号通路的其他可调电路元件，并可以以别的方式控制和调整设备10的组件。

可以使用输入-输出电路30来允许数据被提供给设备10，并允许数据从设备10提供到外部设备。输入-输出电路30可以包括输入-输出设备32。输入-输出设备32可以包括触摸屏、按钮、游戏杆、点拨轮、滚动轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音调产生器、振动器、照相机、传感器、发光二极管及其他状态指示灯、数据端口等等。用户可以通过经由输入-输出设备32来提供命令来控制设备10的操作，并可以使用输入-输出设备32的输出资源，从设备10接收状态信息以及其他输出。

无线通信电路34可以包括由一个或多个集成电路构成的射频（RF）收发器电路、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、及用于处理RF无线信号的其他电路。无线信号还可以使用光（例如，使用红外通信）来发送。

无线通信电路34可以包括诸如全球定位系统（GPS）接收器电路35之类的卫星导航系统接收器电路（例如，用于接收1575MHz的卫星定位信号）或与其他卫星导航系统相关联的卫星导航系统接收器电路。收发器电路36可以处理（IEEE802.11）通信的2.4GHz和5GHz频带，并可以处理2.4GHz通信频带。电路34可以使用用于在诸如大约700MHz到大约2200MHz的频率范围内的频带之类的蜂窝电话频带中或在较高或较低的频率的频带中处理无线通信的蜂窝电话收发器电路38。如果需要，无线通信电路34可包括用于其他短距离的和远距离的无线链路的电路。例如，无线通信电路34可以包括用于接收广播和电视信号的无线电路，寻呼电路等等。在和链路及其他短距离无线链路中，无线信号通常用于在几十或几百英尺内传输数据。在蜂窝电话链路及其他远程链路中，无线信号通常用于在数千英尺或英里内传输数据。

无线通信电路34可以包括天线40。天线40可以使用任何合适类型的天线构成。例如，天线40可以包括带有由环形天线结构、补片天线结构、倒F天线结构、封闭和开口槽天线结构、平面倒F天线结构、螺旋形天线结构、条状天线、单极、偶极、这些设计的混合等等构成的谐振元件的天线。不同类型的天线可以用于不同的频带和频带的组合。例如，一种类型的天线可以用于构成本地无线链路天线，另一种类型的天线可以用于构成远程无线链路。

在天线体积和天线带宽之间一般有折衷。在受约束的容积内实现的天线，如有时满足设备小型化的需要所需的那样，将倾向于表现出比在更大的容积内实现的可比拟的天线更小的带宽。图3中示出了可以在设备10中使用的类型的说明性天线。天线40可以在相对来说受约束的容积内实现（如果需要）。为确保图3的天线40表现出所需的频率响应，可以给天线40提供诸如滤波器电路68和/或匹配电路70之类的特征。

滤波器电路68可以是带阻滤波器或在不同的操作频率表现出不同的阻抗的其他滤波器电路。这允许滤波器电路68作为频率的函数来构成闭合电路或开路。滤波器电路68的行为在设备10的操作过程中将天线40的各部分彼此电连接和断开，以将天线40置于适于表现出所需频率响应的配置。

匹配电路70可以由帮助天线40实现所需频率响应的固定组件构成，或者可以由可调电路构成。可调电路可以，作为示例，被实时地调整，以便电路70在不同的操作模式下表现出不同的阻抗。由匹配电路70表现出的不同的阻抗可以用于调谐天线40，以覆盖所需的相关频率。

如图3所示，天线40可以包括构成天线谐振元件50和天线接地52的导电天线结构。天线谐振元件50可以例如由刚性或柔性印刷电路衬底上的图案化金属迹线或模制塑料衬底上的图案化金属迹线构成（作为示例）。天线接地52可以由印刷电路上的金属迹线、模制塑料衬底上的金属迹线，和/或诸如外壳12的金属部分之类的其他导电结构构成。图3的示例中的天线谐振元件50是倒F天线谐振元件。这只是说明性的。设备10中的天线可以基于任何合适类型的天线（例如，环形天线、条状天线、平面倒F天线、槽式天线、包括一个以上的类型的天线结构的混合型天线、或其他合适的天线）。

天线谐振元件50可以包括诸如臂60之类的主要谐振元件臂。臂60可以具有直的形状、弯曲形状、带有一个或多个弯的形状，带有一个或多个分叉的形状，或其他合适的形状。短路支线62可以耦合在天线谐振元件臂60和天线接地52之间。滤波器68和匹配电路70可以串联在天线谐振元件臂60和接地52之间。天线40可以具有由天线馈源支线58中的馈源端子54和56构成的天线馈源。天线馈源支线58可以耦合在臂60和接地52之间。

信号通路44可以耦合到天线40中的天线馈源。信号通路44可以包括正的通路64和接地通路66。正的通路64可以耦合到正的天线馈源端子54。接地信号通路66可以耦合到接地天线馈源端子56。信号通路44可以包括传输线路结构。例如，信号通路44可以包括同轴电缆传输线路的一个或多个部分，一个或多个微带传输线，一个或多个带状线传输线路，或其他传输线路结构。阻抗匹配电路、滤波器、开关、及其他电路可以在需要时被插入在通路44中。

图3的示例中的天线谐振元件50是倒F天线谐振元件。这只是说明性的。天线40可以基于任何合适类型的天线（例如，环形天线、条状天线、平面倒F天线、槽式天线、包括一个以上的类型的天线结构的混合型天线，或其他合适的天线）。

诸如带阻滤波器68和阻抗匹配电路70之类的滤波器电路可以耦合在臂60和接地52之间，如图3所示，或可以耦合在天线40中的其他导电结构之间。

例如，滤波器68可以具有耦合到天线谐振元件臂60的第一端子T1和通过匹配电路70耦合到天线接地52的第二端子T2，如图3所示。在需要时，滤波器68可以被耦合在臂60的不同部分或天线谐振元件50的其他部分之间（即，端子T1可以连接到元件50中的第一位置，以及端子T2可以耦合到元件50中的不同位置），滤波器68可以耦合在与短路支线62分开的通路中的臂60和接地52之间，端子T1和T2可以耦合到接地52的不同的相应的部分，等等。匹配电路70可以在需要时具有耦合到天线谐振元件50中的相应的位置的第一和第二端子，耦合到天线接地52中的相应的位置的第一和第二端子，将谐振元件50的不同的部分彼此连接的端子，在与短路支线62等等分开的通路中将天线谐振元件50耦合到天线接地52的端子。图3的配置仅仅是说明性的。

带阻滤波器68和阻抗匹配电路70可以被配置成帮助天线40覆盖所需的相关通信频带。可以参考图4-12理解图3的天线40中的带阻滤波器68和匹配电路70的操作。

作为示例，考虑图4所示出的类型的配置中的天线40。在此配置中，从天线谐振元件50中去除了短路支线62。在图5中，作为频率的函数来绘制图4的天线配置的天线性能（驻波比）。如曲线72所示，在没有短路支线62的情况下（作为示例），天线40可以在频率f2表现出谐振峰值。以频率f2为中心的谐振可以与相关的通信频带相关联（例如，蜂窝电话通信频率、相关的局域网通信频率等等）。

当短路支线62被添加到图4的天线40时，天线40可以具有图6所示出的类型的配置。在图7中，作为频率的函数来绘制图6的天线配置的天线性能（驻波比）。如曲线74所示，在存在短路支线62的情况下，天线40可以在频率f1表现出谐振峰值。以频率f1为中心的谐振可以与相关的通信频带相关联（例如，蜂窝电话通信频率、相关的局域网通信频率等等）。

通过将带阻滤波器68包括到支线62中，如图3所示，图3的天线40可以在频率f1和频率f2表现出谐振。带阻滤波器可以配置成使得其阻带在频率f2覆盖曲线72的谐振。在阻带内的频率，滤波器68的阻抗将高，滤波器68将充当开路（即，图3的天线40将好像短路路径62不存在地操作，如结合图4和5所描述的）。在阻带之外的频率，诸如在频率f1的通信频带中的频率，滤波器68的阻抗将是低，滤波器68将充当闭合电路（即，图3的天线40将好像短路通路62存在地操作，如结合图6和7所描述的）。因此，图3的天线40将在图7的曲线74的频率f1表现出诸如谐振之类的低频带谐振，将在图5的曲线72的频率f2表现出诸如谐振之类的高频带谐振。在需要时，天线40可以被配置成表现出额外的谐振（例如，在相关的额外的通信频带）。

图8是可以用于带阻滤波器68的说明性配置的电路图。带阻滤波器68包括多个级（S1，S2，以及S3）。在图8的带阻滤波器68中有三个级，但是如果需要，在带阻滤波器68中可以使用不同数量的级（例如，带阻滤波器68可以具有一个或多个级，两个或更多级，三个或更多级，四个或更多级，五个或更多级，一个到三个级，两个到五个级，三个到十个级，少于五级，或其他合适数量的级）。

带阻滤波器68可以具有诸如端子T1之类的第一端子和诸如端子T2之类的第二端子。带阻滤波器级S1，S2，以及S3可以串联在端子T1和T2之间。端子T1可以耦合到天线谐振元件50的天线谐振元件臂60，如图3所示。端子T2可以通过可选匹配电路70耦合到天线接地52。

带阻滤波器68不必包括接地端子（即，导电线63可以浮动，并不必短路到接地）。滤波器68的每一级可以具有构成相应的谐振电路的电路组件。谐振电路可以由诸如电感器、电容器、以及电阻器之类的电气组件的网络构成。在图8所示出的说明性配置中，每一级都包括并联在级的两个相应的端子之间的电感器和电容器。例如，级S1包括与电容器C1并联的电感器L1，级S2包括与电容器C2并联的电感器L2，而级S3包括与电容器C3并联的电感器L3。

电感L1、L2、以及L3和电容C1、C2、以及C3的大小可以被配置为使得每一级都在不同的相应的谐振频率（即，在不同的相应的谐振峰值）表现出谐振。可以选择谐振频率（谐振峰值），以便与级相关联的谐振重叠并产生所需宽度的阻带。

图9是其中作为频率f的函数绘制带阻滤波器68的阻抗Z的大小（曲线76）的图形。滤波器68中的每一滤波器级的单个响应都与曲线78、80、以及82中的相应的一个曲线相关联。具体而言，滤波器级S1的阻抗由曲线78来表示，滤波器级S2的阻抗由曲线80来表示，而滤波器级S3的阻抗由曲线82来表示。这些阻抗中的每一个都有助于滤波器68的由阻抗曲线76给出的并覆盖带宽BW的总响应（即，全部三个串联的谐振电路的组）。在此示例中，滤波器68包含三个级，如此对曲线76有三个相应的阻抗贡献。在带有较少的单个谐振滤波器级或带有更多单个谐振滤波器级的带阻滤波器68的配置中，有助于总体阻抗曲线76的单个阻抗曲线的数量将相应地变化。

如图9的曲线76所演示的，由带阻滤波器68所表现出的阻抗将在以频率f2为中心的阻带中为高（即，滤波器68将在高频带中的频率在端子T1和T2之间构成开路，因为滤波器68的阻带覆盖高通信频带），以及将在其他频率为低（即，滤波器68将在阻带之外的频率，诸如围绕频率f1的频率，有效地构成短路）。

图10中示出了当在天线40中操作时，作为频率f的函数，滤波器68的所产生的无线电信号传输T。图10的曲线86对应于来自级S1的传输贡献，曲线88对应于来自级S2的传输贡献，曲线90对应于来自级S3的传输贡献，而曲线84表示滤波器68的所产生的总体传输特性，表现出以频率f2为中心的带宽BW的阻带并覆盖高频带中的频率。带外传输（例如，在频率f1附近的频率的传输）是高（例如，80-100%或其他合适的值），而带内传输（即，在频率f2附近的频率的传输）是低（即，0-20%或其他合适的值）。

由于多个谐振电路级（S1、S2、以及S3）的存在，滤波器68的总带宽BW可以被提高到单级滤波器的带宽之外。这可使阻带被配置成具有足够覆盖相关的全部频率的带宽BW。例如，滤波器68可以被配置成使得阻带覆盖相关的通信频带，诸如以频率f2为中心的蜂窝电话频带或无线局域网频带。带宽BW可以是例如数十MHz、几百MHz或更多（作为示例）。

在天线40中可以使用诸如图3的天线40的阻抗匹配电路70之类的阻抗匹配电路，以确保天线40在所需通信频带中表现出谐振峰值（例如，在频率f1调整低频带峰值的位置）。在需要时，匹配电路70可以使用可调电路来实现。例如，匹配电路70可以包括一个或多个可调电路组件，诸如开关、变抗器、可调电感器、可变电阻器、或具有可以由设备10中的控制电路实时地调整的电特性的其他电路组件。在设备10的操作过程中，控制电路（参见例如图2的存储器以及处理电路28）可以调整可调匹配电路70的阻抗，以调谐天线40的频率响应。

图11示出了在实现匹配电路70时可以使用的说明性可调电路。用于调谐天线40的图11的可调电路可以被耦合在天线谐振元件50的相应的部分之间、在接地52的相应的部分之间、或在谐振元件50和接地52之间。如图3所示，例如，天线40可以具有在天线谐振元件50中的天线谐振元件臂60的末梢部分和天线接地52之间被与带阻滤波器68串联的诸如可调电路70之类的可调天线调谐电路。可调电路70可以具有耦合到滤波器68的端子T2的诸如端子92之类的第一端子和耦合到天线接地52的诸如端子94之类的第二端子。

在图11示例中，可调电路70是包括射频开关104的基于开关的可调电路。可以使用控制信号（例如，通过控制信号通路102接收到的来自设备10中的控制电路的控制信号）来调整射频开关104。如果需要，可以使用其他类型的控制机制。

开关104可以耦合在臂60和接地52之间与诸如并联电容器96、98、以及100之类的多个电气组件串联。开关104可以具有耦合到天线接地52的诸如端子94之类的端子。开关104也可以具有分别耦合到电容器96、98、以及100（或在需要时，诸如电感器之类的其他合适的电路组件）的端子106、108、以及110。电容器96、98、以及100中的每一个都可以具有不同的相应的电容值，因此每一个都可以表现出不同的射频阻抗值。当希望在谐振元件臂60和天线接地52之间耦合电容器96的电容时，可以向开关104（例如，通过控制通路102）提供控制信号，以将端子94耦合到端子106。当希望在谐振元件臂60和天线接地52之间耦合电容器98的电容时，可以在通路102上向开关104提供控制信号，以将端子94耦合到端子108。当希望在谐振元件臂60和天线接地52之间耦合电容器100的电容时，端子94可以通过开关104耦合到端子110。

图12的图形示出了诸如图3的天线40之类的天线如何可以通过调整匹配电路70（例如，图11中所示出的类型的匹配电路）来调谐。在图12中，作为频率f的函数来绘制天线性能（驻波比）。当图11的可调电路70已经被配置成使得端子94连接到端子108（即，电容98被接入使用）时，曲线112对应于图3的天线40的性能。当希望在频率f1调谐低频带谐振时，设备10中的控制电路可以调整开关104的状态。例如，当希望降低低频带谐振的频率响应以便低频带谐振的中心从频率f1移动到频率fa时，如曲线114所示，开关104可以被配置成将端子94连接到端子106，以将电容器96接入使用。例如，当希望提高低频带谐振的频率响应以便低频带谐振的中心从频率f1移动到频率fb时，如曲线116所示，开关104可以被配置成将端子94连接到端子110，以将电容器100接入使用。

在此示例中，对匹配电路70的调整主要在与在频率f1的通信频带相关联的频率影响天线40的低频带性能（即，在与频率f2相关联的频率天线40的高频带性能不受显著影响）。在需要时，可以使用诸如匹配电路70之类的一个或多个匹配电路来调整高频带性能和/或一个或多个额外频带中的性能。使用诸如图11的可调电路70之类的可调电路来对图3的天线40中的低频带谐振的调谐只是说明性的。

根据一个实施例，提供了一种天线，包括：天线谐振元件；天线接地；以及耦合在所述天线谐振元件和所述天线接地之间的多级带阻滤波器。

根据另一实施例，所述天线还包括与所述多级带阻滤波器串联的阻抗匹配电路。

根据另一实施例，所述阻抗匹配电路包括被配置成调谐所述天线的可调电路。

根据另一实施例，所述可调电路包括射频开关。

根据另一实施例，所述可调电路包括表现出使用所述射频开关调整的电容的可调电容器。

根据另一实施例，所述天线谐振元件、天线接地、以及多级带阻滤波器被配置成在低通信频带和高通信频带中谐振，以及其中，所述带阻滤波器具有覆盖所述高通信频带的阻带。

根据另一实施例，所述天线谐振元件、天线接地、以及多级带阻滤波器被配置成在低通信频带和高通信频带中谐振，以及其中，所述带阻滤波器具有覆盖所述高通信频带的阻带。

根据另一实施例，所述多级带阻滤波器包括电感器以及电容器。

根据另一实施例，所述多级带阻滤波器包括串联的多个级，以及其中，所述带阻滤波器的每一级包括带有不同的相应的谐振频率的谐振电路。

根据另一实施例，每一个谐振电路都包括与电感器并联的电容器。

根据另一实施例，所述天线谐振元件包括具有谐振元件臂的倒F天线谐振元件，以及其中，所述带阻滤波器被耦和在所述谐振元件臂和所述天线接地之间。

根据一个实施例，提供了一种天线，包括：被配置成发射与接收射频天线信号的导电天线结构；以及包括多个串联的谐振电路的带阻滤波器，其中所述带阻滤波器被耦合在所述导电天线结构的第一和第二部分之间。

根据另一实施例，所述谐振电路中的每一个都包括相应的电容器以及电感器。

根据另一实施例，所述串联的谐振电路包括：被配置成在第一频率表现出谐振峰值的具有第一电容器和第一电感器的第一谐振电路；以及被配置成在不同于所述第一频率的第二频率表现出谐振峰值的具有第二电容器和第二电感器的第二谐振电路。

根据另一实施例，所述带阻滤波器具有阻带，其中所述导电天线结构被配置成在位于所述阻带之外的第一通信频带谐振，并被配置成在被所述阻带覆盖的第二通信频带谐振。

根据另一实施例，所述串联的谐振电路中的每一个都表现出带有不同的谐振峰值频率的相应的谐振，以及其中，所述谐振重叠以产生所述阻带。

根据另一实施例，所述导电天线结构的所述第一部分包括所述谐振元件中的谐振元件臂，以及其中，所述导电天线结构的所述第二部分包括所述天线接地。

根据另一实施例，所述天线还包括在所述谐振元件臂和所述天线接地之间与所述带阻滤波器串联的可调电路。

根据另一实施例，所述可调电路包括基于开关的可调电容器。

根据一个实施例，提供了一种天线，包括：天线谐振元件；天线接地；以及在所述天线谐振元件和所述天线接地之间串联的带阻滤波器和阻抗匹配电路。

根据另一实施例，所述带阻滤波器包括多个串联的谐振电路，其中每个电路都带有不同的相应的谐振频率。

根据另一实施例，所述阻抗匹配电路包括可操作以响应于控制信号调谐所述天线的可调电路。

根据另一实施例，所述天线谐振元件包括至少一个谐振元件臂，其中所述带阻滤波器和所述阻抗匹配电路被耦合在所述谐振元件臂和所述天线接地之间，其中所述带阻滤波器以阻带来表征，其中所述天线包括被耦合在所述谐振元件臂和所述天线接地之间的馈源支线，其中所述天线谐振元件、天线接地、以及带阻滤波器被配置成在所述阻带之外的至少第一通信频带和被所述阻带覆盖的至少第二通信频带中操作。

根据另一实施例，所述阻抗匹配电路包括被配置成响应于控制信号调谐所述天线的可调电路。

根据另一实施例，所述可调电路包括可调电容器。

根据另一实施例，所述天线接地包括导电电子设备外壳结构。

前述的内容只是对本发明的原理的说明，在不离开本发明的范围和精神的情况下，所属领域的技术人员可以作出各种修改。

Claims (20)

1.一种天线，包括：

天线谐振元件，其中所述天线谐振元件包括具有谐振元件臂、天线馈源支线和短路支线的倒F天线谐振元件；

天线接地；以及

耦合在所述天线谐振元件和所述天线接地之间的多级带阻滤波器，其中所述多级带阻滤波器包括串联的多个级，所述多级带阻滤波器的每一级包括带有不同的相应的固定谐振频率的谐振电路，所述多级带阻滤波器以阻带来表征，所述天线谐振元件、天线接地、以及多级带阻滤波器被配置成在所述阻带之外的至少第一通信频带和被所述阻带覆盖的至少第二通信频带中操作，并且所述多级带阻滤波器耦合在所述短路支线的第一部分和第二部分之间。

2.如权利要求1所述的天线，还包括与所述多级带阻滤波器串联的阻抗匹配电路。

3.如权利要求2所述的天线，其中，所述阻抗匹配电路包括被配置成调谐所述天线的可调电路。

4.如权利要求3所述的天线，其中，所述可调电路包括射频开关。

5.如权利要求4所述的天线，其中，所述可调电路包括表现出使用所述射频开关调整的电容的可调电容器。

6.如权利要求1所述的天线，其中，所述多级带阻滤波器包括电感器以及电容器。

7.如权利要求1所述的天线，其中，每一个谐振电路都包括与电感器并联的电容器。

8.一种用于电子设备的天线，所述电子设备包括具有导电侧壁和导电后表面的导电外壳，在外壳的与所述导电后表面相对的前面处形成的显示器，以及在所述导电侧壁的一个中的电介质天线窗口，所述天线包括：

在所述导电外壳内的被配置成通过所述电介质天线窗口发射与接收射频天线信号并且包括谐振元件臂、天线馈源支线和短路支线的导电天线结构；以及

包括多个串联的谐振电路的多级带阻滤波器，其中所述多级带阻滤波器被耦合在所述短路支线的第一部分和第二部分之间，所述天线馈源支线与所述短路支线并联在所述谐振元件臂和所述天线接地之间，并且发射与接收射频信号的收发器耦合在所述天线馈源支线的第一部分和第二部分之间。

9.如权利要求8所述的天线，其中，所述谐振电路中的每一个都包括相应的电容器以及电感器。

10.如权利要求8所述的天线，其中，所述串联的谐振电路包括：

被配置成在第一频率表现出谐振峰值的具有第一电容器和第一电感器的第一谐振电路；以及

被配置成在不同于所述第一频率的第二频率表现出谐振峰值的具有第二电容器和第二电感器的第二谐振电路。

11.如权利要求8所述的天线，其中，所述多级带阻滤波器具有阻带，其中所述导电天线结构被配置成在位于所述阻带之外的第一通信频带谐振，并被配置成在被所述阻带覆盖的第二通信频带谐振。

12.如权利要求11所述的天线，其中，所述串联的谐振电路中的每一个都表现出带有不同的谐振峰值频率的相应的谐振，以及其中，所述谐振重叠以产生所述阻带。

13.如权利要求8所述的天线，还包括：在所述谐振元件臂和所述天线接地之间与所述多级带阻滤波器串联的可调电路。

14.如权利要求13所述的天线，其中，所述可调电路包括基于开关的可调电容器。

15.一种天线，包括：

天线谐振元件，其中所述天线谐振元件包括至少一个谐振元件臂、短路支线和馈源支线；

天线接地，其中所述天线接地包括导电电子设备外壳结构，其中所述短路支线和所述馈源支线并联在所述谐振元件臂和所述天线接地之间；以及

在所述短路支线的第一部分和第二部分之间串联的多级带阻滤波器和可调阻抗电路，其中所述多级带阻滤波器包括串联的多个级，所述多级带阻滤波器的每一级包括带有不同的相应的固定谐振频率的谐振电路，其中所述多级带阻滤波器以阻带来表征，并且所述天线谐振元件、天线接地、以及多级带阻滤波器被配置成在所述阻带之外的至少第一通信频带和被所述阻带覆盖的至少第二通信频带中操作。

16.如权利要求15所述的天线，其中，所述多级带阻滤波器包括多个串联的谐振电路，其中每个电路都带有不同的相应的谐振频率。

17.如权利要求16所述的天线，其中，所述阻抗电路包括可操作以响应于控制信号调谐所述天线的可调电路。

18.如权利要求15所述的天线，其中，所述阻抗电路包括被配置成响应于控制信号调谐所述天线的可调电路。

19.如权利要求18所述的天线，其中，所述可调电路包括可调电容器。

20.一种电子设备，包括：

外壳；

安装在所述外壳中的显示器；

在所述外壳中形成的天线窗口；以及

如前述权利要求1-19中任何一个所述的天线，所述天线被安装在所述外壳内并被所述天线窗口重叠。