CN103378411A - 具有可变分布式电容的天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有可变分布式电容的天线。电子装置可以配备天线。天线可以由包括频率相关的分布式电容器的导电天线结构形成。该天线可以包括由间隙分离的天线接地部和天线谐振元件。低通滤波器电路可以桥接该间隙。天线谐振元件可以具有充当该分布式电容器的第一电极和第二电极的天线谐振元件导电结构。第二电极可具有由滤波器耦合的第一导电元件和第二导电元件。滤波器可以是使用电感器实现的低通滤波器。电感器可以具有耦合到第一导电元件的第一端子和耦合到第二导电元件的第二端子。第一天线馈电端子可以耦合到第一导电元件，并且第二天线馈电端子可以耦合到天线接地部。

Description

具有可变分布式电容的天线

本申请要求2012年4月20日提交的、美国专利申请No.13/452,585的优先权，该申请的全部内容通过引用，包含于此。

背景技术

本申请总体涉及电子装置，并且更具体地，涉及用于电子装置的天线。

通常如便携式计算机和蜂窝电话的电子装置配备有无线通信能力。例如，电子装置可以使用如蜂窝电话电路的远程无线通信电路，以使用蜂窝电话频带进行通信。电子装置可以使用如无线局域网通信电路的近程无线通信电路，以处理与附近设备的通信。电子装置也可以配备有卫星导航系统接收器和其它无线电路。

为了满足消费者对小型化无线装置的需求，制造者一直力求使用紧凑结构来实现如天线组件的无线通信电路。同时，可能希望的是，将导电结构包括在如金属装置外壳组件和电子组件的电子装置中。因为导电组件会影响射频性能，因此当将天线并入包括导电结构的电子装置中时必须要注意。例如，必须要注意确保在装置中的天线和无线电路能够在工作频率范围内表现出令人满意的性能。

因此，希望能够提供具有改进的天线结构的无线电子装置。

发明内容

可以提供包含无线通信电路的电子装置。该无线通信电路可以包括射频收发器电路和天线。

电子装置天线可以由包括可变分布式电容器的导电天线结构形成。可变分布式电容器可以包括无源滤波器。滤波器可以用于将导电结构相互耦合。通过使用滤波器，可变分布式电容器可以表现出频率相关的电容。频率相关的电容可以有助于在工作频率范围内将天线的阻抗匹配成理想的阻抗。

天线可以包括通过间隙分隔开的天线接地部和天线谐振元件。天线谐振元件可以具有充当可变分布式电容器的第一电极的天线谐振元件导电结构，并且可以具有形成该电容器的第二电极的由滤波器所耦合的第一导电元件和第二导电元件。

该滤波器可以是使用电感器实现的低通滤波器。低通滤波器也可以使用如电容器和电感器的多个组件来实现。电感器或其它低通滤波器电路可具有耦合到第一导电元件的第一端子和耦合到第二导电元件的第二端子。可将第一天线馈电端子耦合到第一导电元件，并可将第二天线馈电端子耦合到天线接地部。

通过附图和之后对优选实施方式的详细描述，本发明的进一步特征以及其本质和各种优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是依照本发明的实施方式的带有无线通信电路的说明性的电子装置的透视图。

图2是依照本发明的实施方式的带有无线通信电路的说明性的电子装置的示意图。

图3是电子装置一部分的截面侧视图，其示出了如何依照本发明的实施方式来给该装置配备天线。

图4是依照本发明的实施方式的耦合到射频收发器的说明性的天线的示图。

图5是依照本发明的实施方式的具有天线谐振元件和天线接地部的说明性的天线的示图。

图6A和6B是史密斯圆图，在图中依照本发明的实施方式绘出了图5所示类型的天线和其它天线的天线性能。

图7是依照本发明的实施方式的具有由电感器形成的低通滤波器所耦合的天线谐振元件和天线接地部的说明性的天线的示图。

图8是依照本发明的实施方式的具有天线谐振元件和天线接地部的说明性的天线的示图，该天线谐振元件和天线接地通过如并联电感器的低通滤波器来耦合，并具有利用串联电容器的馈电部。

图9是依照本发明的实施方式的具有天线谐振元件和天线接地部的说明性的天线的图，该天线谐振元件和天线接地部由并联电感器耦合，并具有分布式可变电容器。

图10A是示出了依照本发明的实施方式如何能够对用于天线的可变电容器进行配置以使其表现出随频率增大而降低的电容值以改善在工作频率范围内的天线性能的曲线图。

图10B是示出了依照本发明的实施方式如何由具有作为频率函数而相对恒定的大小的电抗来表征具有图10A所示类型的随递增频率而递减的电容值的电容器的曲线图。

图11是依照本发明的实施方式的具有由低通滤波器耦合的天线谐振元件和天线接地部的说明性的天线的示图，并且该天线具有如带有由滤波器电路耦合的多个分段的可变分布式电容器的可变分布式电容器。

图12是依照本发明的实施方式的由堆叠带阻滤波器形成的说明性的低通滤波器的示图。

图13A是示出了依照本发明的实施方式如何通过使阻带交叠来表征图12所示类型的堆叠带阻滤波器中的多个级的曲线图。

图13B是示出了依照本发明的实施方式如何将图12的堆叠带阻滤波器用于在低频带和高频带工作频率范围内实现低通滤波器的曲线图。

具体实施方式

如图1的电子装置10的电子装置可以配备有无线通信电路。无线通信电路可以用于支持在多个无线通信频带中的无线通信。无线通信电路可包括一个或多个天线。

这些天线能够由在印刷电路板或其它电介质基底上的导电结构形成。如果需要，可由如导电外壳结构的构件的一部分的导电电子装置结构来形成用于天线的导电结构。可以用于形成天线的导电外壳结构的实例包括如金属片结构的导电内部支撑结构和其它平面导电构件、导电外壳壁、如显示器边框的外围导电外壳构件、如导电外壳侧壁的外围导电外壳结构、导电的平的外壳后壁和其它导电外壳壁、或其它导电结构。用于天线的导电结构也可以由如开关、集成电路、显示模块结构等的电子组件的部件形成。遮蔽带、遮蔽罩、导电泡棉、以及电子装置内的其它导电材料也可用于形成天线结构。

天线结构可以由图案化的金属箔或其它金属结构来形成。如果需要，天线结构可以由如在基底上的金属迹线的导电迹线来形成。基底可以是塑料支撑结构或其它电介质结构、如玻璃纤维填充环氧树脂基底(例如FR4)的刚性印刷电路板基底，由聚酰亚胺或其它柔性聚合物的片形成的柔性印刷电路(“柔性电路”)，或其它基底材料。如果需要，可以使用这些途径的组合来形成天线结构。例如，天线可以部分地由在塑料支撑结构上的金属迹线(例如接地导体)，部分由在印刷电路上的金属迹线(例如，用于形成天线谐振元件结构的图案化迹线)形成。

用于电子装置10的外壳可以由导电结构(例如金属)形成，或可以由电介质结构(例如玻璃、塑料、陶瓷等)形成。如果需要，可以将由塑料或其它电介质材料形成的天线窗口形成于导电外壳结构中。可以将用于装置10的天线安装于电介质外壳壁附近或安装于天线窗口结构之下，以使得天线窗口结构覆盖在天线上。在工作期间，射频天线信号可以穿过装置10中的电介质天线窗口和其它电介质结构。如果需要，装置10可以包括具有覆盖层的显示器。用于装置10的天线可以安装成使得天线信号穿过显示器覆盖层。

电子装置10可以是便携式电子装置或其它适合的电子装置。例如，电子装置10可以是膝上型电脑，平板电脑，如手表装置、挂件装置、耳机装置、听筒装置或其它可佩戴的或微型装置的较小装置，蜂窝电话，或媒体描放器。装置10也可以是电视、机顶盒、台式机、已集成了计算机的计算机监视器、或其它合适的电子设备。

装置10可以具有显示器，如安装在如外壳12的外壳中的显示器14。显示器14例如可以是并入电容式触摸电极的触摸屏，或者可以对触摸不敏感。用于显示器14的触摸传感器可以由电容式触摸传感器电极，电阻式触摸阵列，基于声学触摸、光学触摸或基于力触摸的技术的触摸传感器结构，或其它合适的触摸传感器形成。

显示器14可包括由发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、等离子体单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(LCD)组件、或其它合适的图像像素结构形成的图像像素。覆盖层可以覆盖显示器14的表面。覆盖层可由透明玻璃层、清晰的塑料层、或其它透明构件形成。如图1所示，可在覆盖层中形成开口以容纳诸如按钮16的组件。

显示器14可具有活动部分，并且如果需要，可具有非活动部分。显示器14的活动部分可包含用于向装置10的用户显示图像的活动的图像像素。显示器14的非活动部分可以没有活动像素。显示器14的活动部分可以位于如中央矩形区域22(以矩形轮廓线18为边界)的区域内。显示器14的非活动部分20可以以矩形环的形状围绕活动区域22的边缘。

在非活动区域20中，用于显示器14的显示器覆盖层的底侧可涂有不透明的掩蔽层。不透明的掩蔽层可以由如不透明聚合物(例如，黑墨、白墨、不同颜色的涂层等)的不透明材料形成。不透明的掩蔽层可以用于遮挡内部装置组件以不被装置10的用户看到。如果需要，不透明的掩蔽层可以足够薄且/或由对无线电波透明的充分不导电的材料形成。这种类型的配置可以用于天线结构被形成于非活动区域20之下的配置中。如图1所示，例如，如一个或多个天线40的天线结构可以被安装在外壳12中以使得非活动区域20覆盖在这些天线结构之上。

外壳12(有时也可以被称为壳体)，可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如不锈钢、铝等)、其它合适材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳12或外壳12的一部分可以由电介质或其它低导电率的材料形成。在其它情况下，外壳12或组成外壳12的结构的至少一部分可以由金属元件形成。

在外壳12是由如金属的导电材料形成的装置10的配置中，可以将天线40安装在如图1所示的显示器14的显示器覆盖层之下(例如，在非活动区域20之下)以及/或者可将天线40安装在外壳12中的一个或多个电介质天线窗口附近。在工作期间，射频天线信号能够穿过显示器覆盖层的非活动区域20覆盖在天线40之上的部分，以及/或者射频天线信号能够穿过在装置10中的其它电介质结构，如天线窗口结构。一般地，天线40可以位于装置外壳12中任意合适的位置中(例如，沿着显示器14的边缘，在装置10的边角处，或在外壳12的背面的天线窗口或其它电介质结构之下等)。

装置10可以具有单个天线或多个天线。在存在有多个天线的配置中，这些天线可以用于实现天线阵列，在该天线阵列中多个相同的数据流(例如，码分多址数据流)的信号被合并以改善信号质量，或可以用于实现通过处理多个独立数据流(例如，独立的长期演进数据流)来增强性能的多输入多输出(MIMO)天线方案。多个天线也可用于实现天线分集方案，在该方案中装置10基于各个天线的实时性能(例如，基于接收到的信号质量测量结果)来激活和不激活各个天线。在具有无线局域网无线电路的装置中，该装置可以使用天线40的阵列来传送和接收无线局域网信号(例如，IEEE802.11n业务)。多个天线可以一起用于发送和接收工作模式，或可以仅在仅进行信号接收工作期间或仅进行信号发送工作期间一起使用。

装置10的天线可用于支持感兴趣的任意通信频带。例如，装置10可包括用于支持如IEEE802.11通信或通信的无线局域网通信、语音和数据蜂窝电话通信、全球定位系统(GPS)通信或其它卫星导航系统通信等的天线结构。

图2示出了可用于电子装置10的说明性的配置的示意图。如图2所示，电子装置10可以包括控制电路，如存储和处理电路28。存储和处理电路28可包括如硬盘驱动存储装置、非易失性存储器(例如，闪存或其它被配置用于形成固态驱动装置的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)等的存储装置。在存储和处理电路28中的处理电路可用于控制装置10的工作。该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、音频编解码芯片、专用集成电路等。

存储和处理电路28可用于在装置10上运行软件，如互联网浏览应用、互联网协议语音(VOIP)电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体回放应用、操作系统功能等。为了支持与外部设备的交互，存储和处理电路28可以用于实现通信协议。可以使用存储和处理电路28来实现的通信协议包括互联网协议，如IEEE802.11协议(有时称作

)的无线局域网协议，和如

协议、蜂窝电话协议等的用于其它近程无线通信链路的协议。

输入输出电路30可以用于允许数据提供给装置10并允许数据从装置10提供给外部装置。输入输出电路30可包括输入输出装置32。输入输出装置32可以包括触摸屏、按钮、操纵杆、触控轮、滚轮、触摸板、键板、键盘、麦克风、扬声器、音调发生器、振动器、相机、传感器、发光二极管和其它状态指示器、数据端口等。用户能够通过经由输入输出装置32提供命令来控制装置10的工作，并可以使用输入输出装置32的输出资源来接收装置10的状态信息和其它输出。

无线通信电路34可以包括射频(RF)收发器电路，该射频(RF)收发器电路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组件、一个或多个天线，和用于处理RF无线信号的其它电路形成。也能够使用光(例如，使用红外线通信)来发送无线信号。

无线通信电路34可以包括卫星导航系统接收器电路，如全球定位系统(GPS)接收器电路35(例如，用于接收1575MHz的卫星定位信号)，或与其它卫星导航系统相关的卫星导航系统接收器电路。收发器电路36可以处理用于(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带，并且可以处理2.4GHz的

通信频带。电路34可使用蜂窝电话收发器电路38来处理在蜂窝电话频带中的无线通信，该蜂窝电话频带如大约700MHz到大约2200MHz的频率范围内的频带或在更高或更低频率处的频带。如果需要，无线通信电路34能够包括用于其它近程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可以包括用于接收收音机和电视信号的无线电路、传呼电路、近场通信电路等。在

和

链路和其它近程无线链路中，典型地，无线信号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它远程链路中，典型地，无线信号用于在数千英尺或英里范围内传输数据。

无线通信电路34可包括一个或多个天线40。如果需要，天线40可具有分布式电容器结构。分布式电容器结构可具有使用一个或多个如低通滤波器的无源射频滤波器来相互耦合的部分。通过使用低通滤波器电路，分布式电容器结构可表现出随着频率的增加而减小的电容值(即，可以配置分布式电容器结构以形成频率相关的可变分布式电容器)。如天线40的其中一个的天线可以配备有可变分布式电容器(例如，用来形成用于天线40的天线馈电部的串联电容器)。可变分布式电容器的使用可以有助于确保传输线在工作频率范围内阻抗匹配到天线。

图3是装置10的一部分的截面侧视图。在图3的说明性的配置中，沿着显示器14的非活动部分20之下的装置外壳12的一个边缘装备有天线40。显示器结构52(例如，用于为装置10的用户显示图像的图像像素阵列)可安装在装置外壳12中央的显示器14的显示覆盖层42之下(即，在显示器14的活动区域22之下)。在非活动显示区域20中，显示覆盖层42的内表面可以覆盖有不透明的掩蔽材料44来遮挡诸如天线40的内部结构以不被装置10的用户看到。外壳12可具有平面的外壳后壁。外壳12可具有垂直侧壁，其垂直于平的外壳后壁，或可以如图3所示地具有从平的外壳后壁垂直向上延伸的曲形侧壁。

装置10可包括一个或多个基底，如其上安装有电子组件50的基底48。电子组件50可以包括集成电路，如电阻器、电感器、以及电容器、开关、连接器、发光二极管的分立组件，和用于形成如图2中的存储和处理电路28和输入输出电路30的电路的其它电子装置。

基底48可由如塑料的电介质形成。如果需要，可使用一个或多个印刷电路来实现基底48。例如，基底48可以是由柔性聚酰亚胺片或其它聚合物层形成的柔性印刷电路(“柔性电路”)，或可以是刚性印刷电路板(例如，由玻璃纤维填充环氧树脂形成的印刷电路板)。基底48可以包括导电互连路径，如用于在组件50、如天线40的天线、和装置10中的其它电路之间传递信号的图案化金属迹线的一个或多个层。

天线40可以包括图案化的导电结构，如在印刷电路或塑料载体上的图案化金属迹线。用于天线40的导电结构可位于上表面54T上，位于如侧壁表面54S的侧壁表面上，或位于天线40中的其它位置。如果需要，如导电外壳12的部分的装置10的部分、如结构46(例如，导电胶带、导电泡棉等)的掩蔽结构、如显示器结构52、组件50、和印刷电路48的内部导电组件的部分可以形成用于天线40的导电天线结构(例如，天线接地结构)。

在工作期间，天线40可发送和接收射频信号。这些信号可以穿过在非活动区域20的不透明的掩蔽层44和显示覆盖层42，以及/或者可以穿过外壳12的电介质部分，如被形成在外壳12的区域12’中的电介质天线窗口。

图4是示出了如何能够使用如传输线路径58的传输线结构来将天线40耦合到射频收发器电路56的示图。射频收发器电路56可以包括收发器电路，如卫星导航系统接收器电路35、无线局域网收发器电路36、和蜂窝电话收发器电路38。天线40可具有如耦合有传输线58的天线馈电部64的天线馈电部。天线馈电部64可具有正天线馈电端子，如耦合到传输线58上的正传输线导体58P的正天线馈电端子60。天线馈电部64也可具有接地天线馈电端子，如耦合到传输线58上的接地传输线导体58G的接地天线馈电端子62。

可以由同轴电缆、微带传输线结构、带状传输线结构、形成于刚性印刷电路板或柔性印刷电路板上的传输线结构、由在电介质材料的柔性带上的导电线形成的传输线结构、或其它传输线结构来形成传输线58。如果需要，如组件60的一个或多个电子组件可以置于传输线58中(即，传输线58可以具有两个或更多分段)。组件60可以包括射频滤波器电路、阻抗匹配电路(例如，用于帮助将天线40的阻抗匹配到传输线58的阻抗的电路)、开关、和其它电路。

在如具有紧凑布局的装置的电子装置中，满足天线设计要求可能是有挑战性的。有时可用于形成天线结构的相对小的空间，可能希望紧邻天线谐振元件结构地设置接地层结构。然而，紧邻天线谐振元件结构的接地结构的存在，往往会减少天线带宽并使获得理想的天线带宽目标变得困难。

能够用于装置10以克服这些挑战的天线设计可以包括具有可变分布式电容器的天线馈电部。可变分布式电容器的存在可以有助于在相对宽的频率范围内使传输线58阻抗匹配于天线40，从而增强天线性能。

图5是说明性的天线的图。图5的天线40可具有天线谐振元件68和天线接地部66。图5的天线可具有天线馈电部，如由正天线馈电端子60和接地天线馈电端子62形成的天线馈电部64。在图5的实例中，使用谐振元件结构70(例如，矩形金属迹线或具有其它合适形状的导电结构)来实现天线谐振元件68。正天线馈电端子60可以耦合到天线谐振元件结构70。接地天线馈电端子62可被形成于天线接地结构66的相对的部分上。可通过如间隙71的间隙将天线谐振元件结构70和天线接地结构66分开。

图6A和6B是史密斯圆图，该图中为图5的说明性的天线和为具有图7，8，9和11所示配置类型的天线绘制了天线阻抗。图6A的史密斯圆图包含了用于工作在感兴趣的第一说明性通信频带(例如，从第一频率f1延伸到第二频率f2、并以低频带频率f_L为中心的低频带B1)中的阻抗图。图6B的史密斯圆图包含了用于工作在感兴趣的第二通信频带中的阻抗图(例如，从第三频率f3延伸到第四频率f4、并以高频带频率f_H为中心的高频带B2)。如果需要，用于装置10的天线可工作在其它频带。

传输线58(图4)可由阻抗表征。作为实施例，传输线58的阻抗可以是50欧姆。为了优化天线性能，希望天线40的阻抗与传输线58的阻抗相匹配(即，希望配置天线40以使得天线40表现出50欧姆的阻抗，以匹配传输线58的50欧姆阻抗)。

50欧姆的理想天线阻抗由图6A和6B的史密斯圆图中的点72表示。实践中，配置天线40以表现出由点72表示的理想的50欧姆阻抗是具有挑战性的。例如，当工作在低频带B1中时，图5中示出的天线类型可表现出如图6中阻抗74的复数阻抗。阻抗74可由在低频带工作频率f1处(即，在低频带的较低端)的第一阻抗值74.1和在低频带工作频率f2处(即，在低频带的较高端)的第二阻抗值74.2来表征。

如图6A所示，阻抗74(对应于图5所示类型的天线40的配置)可能过于具有电容性，导致了在实际天线阻抗74和理想天线阻抗72之间的不可忽略的不匹配。例如，在一个限定空间(例如，在具有相对于在感兴趣的工作频率处的波长的四分之一来说有限的尺寸的紧凑电子装置中)里实现天线40的配置中，阻抗74可能过于电容性。为了解决这种不匹配，如薄铜迹线的并联电感，或如并联电感器或其它并联低通滤波器电路(其中频率f1到f2位于通带内)的分立组件可被添加到跨越天线谐振元件68和天线接地部66之间的间隙71的天线40。

在图7中示出了可用于天线40的一种类型的配置，该配置中如并联电感器的低通滤波器已被并入到天线中。如图7所示，天线40可具有如低通滤波器电路(电感器)76的并联电感。低通滤波器76可具有耦合到谐振元件结构70的第一端子，和跨越间隙71耦合到天线接地部66的相对的第二端子。低通滤波器76可以由如表面安装技术(SMT)组件的分立组件形成，可以由金属迹线(例如耦合在谐振元件结构70和天线接地部66之间的金属线)形成，可以由通过使用表现出电感的金属线来耦合到天线40上的一个或多个SMT组件形成，或可以通过使用其它滤波器电路来形成。当修改天线40以并入如图7中的天线40的低通滤波器76(其中频率f1到f2位于该通带内)的并联电感时，天线40可表现出如图6A的阻抗78的阻抗。阻抗78可以由在低频带工作频率f1处(即，在低频带的较低端)的第一阻抗值78.1和在低频带工作频率f2处(即，在低频带的较高端)的第二阻抗值78.2来表征。在并联配置中的低通滤波器76可能在频率f1处而不是在频率f2处表现得更像短路(即，由于低通滤波器76的存在，相比较从阻抗74.2到阻抗78.2的变化，从阻抗74.1到阻抗78.1的变化可能更显著)。

为了抵消当将低通滤波器76并入天线40时阻抗74.1到78.1的较大移动，串联电容器也可以被引入到天线40中。例如，可以如图8所示地配置天线40。在图8的说明性的配置中，已将串联电容插入到天线40的馈电部64中(即，串联电容器80已被形成于天线谐振元件结构70和天线馈电端子60之间)。将如电容器80的电容包括到天线40的馈电部中可能改变天线40的阻抗。

特别地，当修改天线40以并入如图7中天线40的电感器76的电感器以及并入如包括有如串联电容器80的串联电容的图8中天线馈电部64的天线馈电部时，天线40可表现出如图6A的阻抗82的阻抗。阻抗82可以由在低频带工作频率f1处(即，在低频带的较低端)的第一阻抗值82.1和在低频带工作频率f2处(即，在低频带的较高端)的第二阻抗值82.2来表征。图8的天线40的电容器80可能在频率f1处而不是频率f2处表现得更像开路。因此，如图6A所示，由于电容器80的存在，与从阻抗78.2到阻抗82.2的变化相比，从阻抗78.1到阻抗82.1的变化可能更显著。图8的天线40的阻抗的结果值(阻抗值82)可能充分接近于装置10中的天线40在低频带B1的工作期间内令人满意的理想阻抗72。

可通过参照图6B的史密斯圆图来理解高频带性能。当工作在高频带B2(例如，从较低高频带频率f3到较高高频带频率f4范围内的工作频率)中时，图5所示类型的天线可表现出阻抗74。如图6B所示，阻抗74可由在高频带工作频率f3处(即，在高频带的较低端)的阻抗值74.3和在高频带工作频率f4处(即，在低频带的较高端)的阻抗值74.4来表征。在高频带工作期间，相对于理想工作阻抗72而言，阻抗74可能不太过于电容性。然而，当图7的并联低通滤波器76(其中频率f3到f4位于该阻带内)被添加给天线40以确保令人满意的低频带性能时，高频带阻抗74可能变为高频带阻抗78。阻抗78可由在高频带工作频率f3处(即，在所述高频带的较低端)的阻抗值78.3和在高频带工作频率f4处(即，在所述低频带的较高端)的阻抗值78.4来表征。因为并联低通滤波器76在高频带B2中而不在低频带B1中表现得更像开路，所以，由于低通滤波器76的存在，理想地，将存在对天线阻抗的最小影响。然而，由于当将低通滤波器76的组件耦合在天线谐振元件70和接地部66之间时通常使用的薄迹线的存在，以及由于在该低通滤波器的阻带中的缺陷，低通滤波器将呈现为小的并联电感，并且当将低通滤波器76并入天线40时，一般地在高频带B2中将存在从阻抗74到阻抗78的移动。

为了抵消由于来自低通滤波器76的并联电感的非零贡献而在高频带B2中阻抗74到阻抗78的移动，可通过使用表现出随着工作频率增加而降低的电容的可变电容器设计，来实现图8中所示类型的天线中的串联馈电电容器80。当将可变电容器用于实现图8中所示类型的布置中的天线40的电容器80时，天线40可在高频带B2中表现出令人满意的阻抗82。阻抗82可由在高频带工作频率f3处(即，在高频带的较低端)的阻抗值82.3和在高频带工作频率f4处(即，在高频带的较高端)的阻抗值82.4来表征。因为阻抗82很好地匹配于理想阻抗72，所以当使用可变电容器来实现电容器80时，图8的天线40可在高频带B2中表现出令人满意的工作而同时在低频带B1表现出令人满意的工作，如结合图6A的阻抗82所描述的。可以使用一个或多个分立电容器(例如，表面安装技术电容器)、由在如塑料支架的天线基底上的迹线形成的分布式电容器、柔性印刷电路、刚性印刷电路板、或其它基底、或分立和分布式电容器结构的组合，来实现用于天线40的可变电容器。

图9是当使用固定分布式电容器配置来实现天线40的串联馈电电容时可能使用的类型的配置的示图。如图9所示，在分布式电容器布置中，可以通过使用如天线谐振元件68中的天线结构88的导电天线结构来实现图8的电容器80的电容。结构88可由基底上的金属迹线来形成，该基底如塑料载体或其它电介质支持结构、柔性电路板、刚性印刷电路板、或其它基底。结构88可以例如由金属迹线形成。如果需要，可以将结构88和70连同接地部66和用于形成电感器76的结构的一些或全部，安装在公共基底上。

可以通过如间隙92的间隙将天线谐振元件结构70和结构88分离开。间隙92可以用长度L和宽度W来表征。结构88和70可以充当电容器电极，该电容器电极形成天线馈电部64的串联电容80。由结构88和70所表现出的电容大小可以与长度L成正比并与宽度W成非正(反)比。在图9的说明性的配置中，结构88和70具有矩形形状，并且间隙92的宽度W沿着其长度是相同的。这仅仅是说明性的。结构88和70可具有其它形状(例如，具有弯曲的形状，具有曲形边缘的形状，具有曲形和直边缘的形状，或其它合适的形状)，间隙92可具有其它形状(例如，具有直边缘，曲形边缘，直的和曲形边缘组合的间隙形状，由可变宽度W表征的形状等)。

如图8的电容器80，由图9的分布式电容器80所表现出的电容可用于在低频带B1中将阻抗78改变为阻抗82。因为图9的分布式电容布置可用于避免或减少对天线40中的分立组件的依赖，因此图9的设置可有助于减少天线40的成本和复杂度同时有助于改善可靠性。

如图9的天线40的具有固定串联电容的天线的阻抗将趋向于随着频率而变化，因为固定电容器的电抗X与工作频率成反比地变化，随频率增加而降低。为了抵消这种在较高工作频率处电抗的减少，可变电容器设计可以用于电容器80。例如，可以使用频率相关的可变电容配置来实现天线40的分布式电容器。通过这种类型的配置，如图10A的曲线图中的可变电容C所表明地，分布式电容器的电容C可随着工作频率的增加而减小。如图10A所示，当可变电容器工作在如较低通信频带B1中的频率的相对低的频率时(该较低通信频带B1以较低频率f_L为中心并从较低频率f1延伸到较高频率f2)，电容器可以表现出大约为C_H的相对高的电容值。当电容器工作在如较高通信频带B2中的频率的相对高的频率时(该较高通信频带B2以较高频率f_H为中心并在较低频率f3和较高频率f4之间延伸)，电容器可以表现出大约为C_L的相对低的电容值。如图10B所示，通过可变电容配置所表现出的随着工作频率f增加电容C的减少，可以有助于确保与电容器相关的电抗在工作频率(例如，在低频带B1和高频带B2二者处)范围内保持相对不变。由电容器80的可变电容器配置所表现出的电抗的相对不变的值能够用于帮助确保天线40的阻抗在该工作频率的范围内将很好地匹配到理想的阻抗72。当将电容器80的固定电容值并入天线40时，阻抗74可变为图6B的非理想的(不匹配的)阻抗78。图6B的阻抗78不是理想的，因为阻抗78相比阻抗74较少地匹配到理想阻抗72。为了在高频带B2中使天线阻抗匹配到理想阻抗72，理想的是，相比成功地被用于产生用于低频带工作的匹配阻抗82的在低频带B1中来自电容器80的电抗性贡献，在高频带B2中来自电容器80的电抗性贡献不明显地更低。这可以通过配置可变电容器来在高频处表现出充分递减的电容以使来自电容器80的电抗在高频带和低频带工作期间内维持在相对相似的大小的方式来实现。

通过为使用滤波器电路(例如，无源滤波器电路)耦合在一起的分布式分立分段形成一个或多个电极，可实现用于分布式可变电容器的频率相关的可变电容配置。图11示出了用于天线40的说明性的配置，在该配置中天线40包括基于无源滤波器的频率相关的分布式可变电容器(电容器80’)。

在图11的布置中，电容器80’具有由结构70形成的第一电极以及第二电极(电极88)。结构70和电极88可形成天线谐振元件68的一部分，并可由间隙92相互隔开。

如图11所示，分布式电容器电极88可包括多个独立的导电元件，如导电电极元件88A和导电电极元件88B。元件88A和88B可通过间隙71来与天线接地部66分离。

可以将如滤波器90的无源射频滤波器插入在元件88A和88B之间。在图11的实例中，已经使用串联电感器来实现滤波器90(即，滤波器90是由电感器形成的低通滤波器)。电感器的一个端子可耦合到元件88A，电感器的另一个端子可耦合到元件88B。如果需要，可将其它类型的滤波器(例如，其它低通滤波器电路)耦合在元件88A和88B之间。电感器或其它形成滤波器90的组件可由分立组件(如，SMT电感器和/或其它SMT组件)和/或图案化金属迹线形成。

导电元件88A和导电元件88B可以分别具有L1和L2的长度(作为一个实例)。长度L1和L2的大小可用于调节由频率相关的可变分布式电容器80’所表现出的低频电容和高频电容。

在如与图10的频带B1相关的频率的较低工作频率处，滤波器90将表现为低阻抗，因为形成滤波器90的电感器将有效地短路。结果，导电元件88A和88B将被短路在一起并将充当单个的单一电容器电极(即，图11的电极88将包括元件88A和元件88B二者)。在这种情况下的电容器电极88将具有长度L(L＝L1+L2)。电容器80’的电容C的大小将因此与间隙92的宽度W成反比并与长度L成正比(即，当工作在频带B1中时，电容器80’的电容C将等于图10的C_H)。因为电容器80’被配置为在频带B1中的低频带工作期间表现出C_H的电容值，所以图11的天线40在低频带B1中可表现出如图6A的令人满意的低频带阻抗82的阻抗。

在较高工作频率处，如图10的与频带B2相关的频率处，滤波器90将表现为高阻抗，因为形成滤波器90的电感器将有效地成为开路。作为在导电元件88A和88B之间的开路的结果，导电元件88A和88B将相互电隔离。在这种情况中，电容器电极88将有效地仅仅包括长度L2的导电元件88B。导电元件88A将与导电元件88B和在导电元件88B上的天线馈电端子60电隔离。元件88A的这种隔离阻止元件88A对电容器80’的电容值的贡献。当工作在较高工作频率(如在图10的频带B2中的频率)时，电容器电极88将因此具有L2的长度。电容器80’的电容C的大小将因而与间隙92的宽度W成反比，并与长度L2成正比(即，当工作在频带B2中时，电容器80’的电容C将等于图10的C_L)。因为电容器80’被配置为在频带B2中的高频带工作期间内表现电容C_L，所以图11的天线40在高频带B2中可表现出如图6B的令人满意的高频带阻抗82的阻抗。

如果需要，用于频率相关的分布式电容80’的电极可由超过两个导电元件和相应数量的用于将这些元件耦合在一起的滤波器形成。电容器电极88’具有使用单个滤波器来耦合的两个导电元件(88A和88B)的这种布置仅仅是说明性的。而且，形成电容器电极和谐振元件结构70的导电元件的大小和形状可不同于图11的实例中所示的。例如，这些元件可能具有曲形边缘，弯曲，带有直的和曲形元素和/或弯曲部分的形状等。用于将这些元件耦合在一起的滤波器可由电感器和其它电子组件形成，并可以具有不同的滤波器特性(例如，不同的低通滤波器的截止频率)。

通过使用分布式电容器，如表现出如图10A的电容C的频率相关电容的图11的电容器80’，当与如具有表现出作为频率函数的固定电容的分布式电容器的图9的天线40的天线相比较时，天线40可以在工作频率的扩展范围内阻抗匹配于理想的阻抗值(例如，图6A和6B的理想阻抗值72)。作为实例，图11的天线40可表现出如在低频带B1中的图6A的阻抗82以及在高频带B2中的图6B的阻抗82的阻抗。在低频带B1中，电容值C_H可用于将天线40的阻抗阻抗匹配于理想阻抗72(例如，通过表现为图6A的阻抗82，或接近于阻抗72的值的其它合适的阻抗)。在较高工作频率处，如在频带B2中的频率，由于滤波器90的存在，电容器80’的电抗可能被保持在类似于在低频带B1中电容器80’的电抗的值。滤波器90是在频带B2中表现为相对大的阻抗的低通滤波器，其将元件88A从电极88处移除并由此将C的值减少为CL。因为电容器80’的电抗与工作频率(其在频带B2中比在频带B1中更高)成反比并与电容C(其在频带B2中比在频带B1中更低)成反比，电容器80’的电抗(以及因此天线40的阻抗)相对于图10B中的频带B1来说，可以在频带B2处相对不变(即，除了在工作在频带B1中时表现出阻抗82之外，当工作在频带B2中时，天线40可表现出图6B的阻抗82或接近于阻抗72的值的其它合适阻抗)。

如果需要，可使用多个分立组件来实现低通滤波器76(以及，如果需要，如低通滤波器90的低通滤波器)。作为实例，如图12所示，滤波器76可由多个串联耦合在端子T1(即，耦合到谐振元件70的第一端子)和端子T2(即，耦合到接地部66的第二端子)之间的带阻滤波器形成。在图12的实例中，使用串联耦合的四个带阻滤波器(即，带阻滤波器76-1、76-2、76-3和76-4)来实现低通滤波器76。如果需要，其它数量的带阻滤波器(如，少于四个或多于四个)或其它类型的滤波器电路可以用于形成滤波器76。

在滤波器76中的各个串联连接的带阻滤波器可以包括不同的电感器和电容器。例如，图12中的电感L1、L2、L3和L4的值和各个电容C1、C2、C3和C4可以被选择以调节在滤波器76中各个带阻滤波器级的阻带。如图13A所示，图13A的滤波器76的各个级可表现出在稍微偏移的频率处的重叠谐振，导致图13B所示类型的低通滤波器性能。相对于使用单个电感器的设计，使用带阻滤波器来实现低通滤波器76可有助于通过降低在低频带B1中滤波器76的阻抗，通过提高在高频带B2中滤波器76的阻抗，和/或另外地通过帮助确保在低和高频带阻抗之间的转变紧接着理想阶跃函数响应，来改善低通滤波器76的性能。其它类型的低通滤波器可以用于滤波器76，或如果需要，用于天线40的其它地方。多个串联连接的带阻滤波器的使用仅仅是说明性的。

依照一种实施方式，提供了一种用于电子装置的天线，其包括天线接地部，和具有表现出频率相关的电容的分布式电容器的天线谐振元件，其中所述分布式电容器具有由被滤波器耦合的至少两个导电元件形成的电容器电极。

依照另一实施方式，所述滤波器包括低通滤波器。

依照另一实施方式，所述低通滤波器包括电感器。

依照另一实施方式，所述天线进一步包括由第一天线馈电端子和第二天线馈电端子形成的天线馈电部，其中所述第一天线馈电端子耦合到所述两个导电元件之一，并且其中所述第二天线馈电端子耦合到所述天线接地部。

依照另一实施方式，所述导电元件包括第一导电元件和第二导电元件，并且其中所述天线谐振元件包括充当所述分布式电容器的第一电容器电极的导电天线谐振元件结构，和由第一导电元件和第二导电元件形成的分布式电容器的第二电容器电极，其中所述滤波器包括低通滤波器，并且其中所述低通滤波器耦合在所述第一导电元件和第二导电元件之间。

依照另一实施方式，所述天线进一步包括天线馈电部，所述天线馈电部具有耦合到所述第一导电元件的第一天线馈电端子和耦合到所述天线接地部的第二天线馈电端子。

依照另一实施方式，通过第一间隙将所述第一导电元件和第二导电元件与导电天线谐振元件分离，其中通过第二间隙将第一导电元件和第二导电元件与天线接地部分离。

依照另一实施方式，所述低通滤波器包括具有耦合到所述第一导电元件的第一端子和耦合到所述第二导电元件的第二端子的电感器。

依照另一实施方式，所述天线进一步包括耦合在所述导电天线谐振元件结构和所述天线接地部之间的低通滤波器电路。

依照一种实施方式，提供了一种用于电子装置的天线，其包括充当第一电容器电极的第一导电结构，通过间隙与所述第一导电结构分离的第二导电结构和第三导电结构，和耦合在所述第二导电结构和所述第三导电结构之间的射频滤波器，其中所述第二导电结构和所述第三导电结构和所述射频滤波器被配置为充当第二电容器电极，并且其中所述第一电容器电极和所述第二电容器电极形成频率相关的分布式电容器。

依照另一实施方式，所述天线进一步包括具有第一天线馈电端子和第二天线馈电端子的天线馈电部，其中所述第一天线馈电端子耦合到所述第二导电结构。

依照另一实施方式，所述天线进一步包括天线接地部，其中所述第二天线馈电端子耦合到所述天线接地部。

依照另一实施方式，所述射频滤波器包括低通滤波器。

依照另一实施方式，所述射频滤波器包括具有耦合到所述第二导电结构的第一端子和具有耦合到所述第三导电结构的第二端子的电感器。

依照一种实施方式，提供了一种电子装置天线，其包括具有第一馈电端子和第二馈电端子的天线馈电部、天线接地结构，其中第一天线馈电端子耦合到所述天线接地结构，以及具有形成第一电容器电极的第一部分并具有形成第二电容器电极的第二部分的天线谐振元件，其中所述天线谐振元件的第二部分包括第一导电元件和第二导电元件。

依照另一实施方式，所述电子装置天线进一步包括耦合在所述第一导电元件和所述第二导电元件之间的滤波器电路。

依照另一实施方式，所述滤波器电路包括低通滤波器。

依照另一实施方式，所述第二天线馈电端子耦合到所述第一导电元件。

依照另一实施方式，通过第一间隙将所述天线谐振元件的第二部分与所述天线谐振元件的第一部分分离，其中通过第二间隙将所述天线谐振元件的第二部分与所述天线接地结构分离。

依照另一实施方式，所述滤波器电路包括耦合在第一电容器电极和第二电容器电极之间的电感器。

上述内容仅仅是本发明的原理的说明性的内容，在不背离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员能够做出各种修改。可独立地或以任意组合实施上述实施方式。

Claims (20)

1.一种用于电子装置的天线，包括：

天线接地部；以及

具有表现出频率相关的电容的分布式电容器的天线谐振元件，其中所述分布式电容器具有由被滤波器耦合的至少两个导电元件形成的电容器电极。

2.如权利要求1所述的天线，其中所述滤波器包括低通滤波器。

3.如权利要求2所述的天线，其中所述低通滤波器包括电感器。

4.如权利要求3所述的天线，进一步包括由第一天线馈电端子和第二天线馈电端子形成的天线馈电部，其中所述第一天线馈电端子耦合到两个导电元件其中之一，并且其中所述第二天线馈电端子耦合到所述天线接地部。

5.如权利要求1所述的天线，其中所述导电元件包括第一导电元件和第二导电元件，并且其中所述天线谐振元件包括：

导电天线谐振元件结构，其充当所述分布式电容器的第一电容器电极；以及

由所述第一导电元件和所述第二导电元件形成的分布式电容器的第二电容器电极，其中所述滤波器包括低通滤波器，并且其中所述低通滤波器耦合在所述第一导电元件和所述第二导电元件之间。

6.如权利要求5所述的天线，进一步包括天线馈电部，所述天线馈电部具有耦合到所述第一导电元件的第一天线馈电端子和耦合到所述天线接地部的第二天线馈电端子。

7.如权利要求6所述的天线，其中由第一间隙将所述第一导电元件和所述第二导电元件与所述导电天线谐振元件分离，并且其中由第二间隙将所述第一导电元件和所述第二导电元件与所述天线接地部分离。

8.如权利要求7所述的天线，其中所述低通滤波器包括电感器，所述电感器具有耦合到所述第一导电元件的第一端子和耦合到所述第二导电元件的第二端子。

9.如权利要求8所述的天线，进一步包括耦合在所述导电天线谐振元件结构和所述天线接地部之间的低通滤波器电路。

10.一种用于电子装置的天线，包括：

充当第一电容器电极的第一导电结构；

通过间隙与所述第一导电结构分离的第二导电结构和第三导电结构；以及

耦合在所述第二导电结构和所述第三导电结构之间的射频滤波器，其中所述第二导电结构、所述第三导电结构和所述射频滤波器被配置为充当第二电容器电极，并且其中所述第一电容器电极和所第二电容器电极形成频率相关的分布式电容器。

11.如权利要求10所述的天线，进一步包括具有第一天线馈电端子和第二天线馈电端子的天线馈电部，其中所述第一天线馈电端子耦合到所述第二导电结构。

12.如权利要求11所述的天线，进一步包括天线接地部，其中所述第二天线馈电端子耦合到所述天线接地部。

13.如权利要求12所述的天线，其中所述射频滤波器包括低通滤波器。

14.如权利要求12所述的天线，其中所述射频滤波器包含具有耦合到所述第二导电结构的第一端子和具有耦合到所述第三导电结构的第二端子的电感器。

15.一种电子装置天线，包括：

具有第一馈电端子和第二馈电端子的天线馈电部；

天线接地结构，其中所述第一天线馈电端子耦合到所述天线接地结构；以及

具有形成第一电容器电极的第一部分并且具有形成第二电容器电极的第二部分的天线谐振元件，其中所述天线谐振元件的第二部分包括第一导电元件和第二导电元件。

16.如权利要求15所述的电子装置天线，进一步包括耦合在所述第一导电元件和第二导电元件之间的滤波器电路。

17.如权利要求16所述的电子装置天线，其中所述滤波器电路包括低通滤波器。

18.如权利要求17所述的电子装置天线，其中所述第二天线馈电端子耦合到所述第一导电元件。

19.如权利要求18所述的电子装置天线，其中通过第一间隙将所述天线谐振元件的第二部分与所述天线谐振元件的第一部分分离，并且其中通过第二间隙将所述天线谐振元件的第二部分与所述天线接地结构分离。

20.如权利要求16所述的电子装置天线，其中所述滤波器电路包括耦合在所述第一电容器电极和所述第二电容器电极之间的电感器。

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