CN103947039B - 具有折叠单极和环路模式的天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了包含无线通信电路的电子设备。所述无线通信电路可包括射频收发器电路和天线。天线(40)可具有被配置为形成所述天线的空腔的天线接地部(68)。所述天线接地部可被形成在支撑结构(78)上。所述天线接地部可具有开口。所述支撑结构可具有在上面形成所述开口的平坦表面(54)。折叠单极天线谐振元件(66)和L形导电天线元件(74)可被形成在所述开口中并且可电容耦合。所述折叠单极天线谐振元件可具有在其处形成正天线馈电端子(60)的端部。所述接地天线馈电端子(62)可被形成在所述天线接地部上。所述天线接地部的区段可在所述接地天线馈电端子和所述L形导电天线元件的端部之间延伸。

Description

具有折叠单极和环路模式的天线

技术领域

本发明整体涉及电子设备，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（诸如便携式计算机和蜂窝电话）通常具有无线通信能力。例如，电子设备可使用远程无线通信电路（诸如蜂窝电话电路）来利用蜂窝电话频带进行通信。电子设备可使用短程无线通信电路（诸如无线局域网通信电路）来处理与附近装置的通信。电子设备也可具有卫星导航系统接收器和其他无线电路。

为了满足消费者对小型化无线设备的需求，制造商一直在不懈努力来实现使用紧凑结构的无线通信电路，诸如天线组件。同时，可能有利的是在电子设备中包括导电结构，诸如金属设备外壳组件和电子组件。由于导电组件可能影响射频性能，因此在将天线组装到包括导电结构的电子设备中时必须多加小心。例如，必须小心确保设备中的天线和无线电路能够在一系列工作频率范围内表现出令人满意的性能。

因此有利的是能够提供具有改善的天线结构的无线电子设备。

发明内容

可提供包含无线通信电路的电子设备。无线通信电路可包括射频收发器电路和天线。

天线可具有天线接地部。天线接地部可被配置成形成用于天线的空腔。天线接地部可由电介质支撑结构支撑。天线接地部可具有开口，诸如矩形开口。支撑结构可具有在其上形成开口的表面。

可被形成在开口中的折叠单极天线谐振元件和L形导电天线元件，诸如弯曲的导体条。折叠单极天线谐振元件和导电天线元件可由印刷电路或其他基板上的导电迹线形成并且可具有彼此平行地延伸的区段。平行区段可通过间隙分隔开以产生电容。电容可电容耦合折叠的单极天线谐振元件和导电天线元件。

折叠单极天线谐振元件可具有在其处形成正天线馈电端子的端部。接地天线馈电端子可被形成在与正天线馈电端子相邻的天线接地部上。天线接地部的区段可在接地天线馈电端子和终止于天线接地部处的L形导电天线元件的端部之间延伸。

单极天线谐振元件和导电天线结构可被配置为表现出与折叠单极天线谐振元件关联的至少一种单极天线谐振以及与环路关联的至少一种环形天线谐振，所述环路由折叠单极天线谐振元件、电容耦合的弯曲的金属条和天线接地部的区段形成。天线可例如在低频通信频带中表现出单极天线谐振，并且可在高频通信频带中表现出与单极天线谐振和谐波环形天线模式关联的谐振。

根据附图以及以下对优选实施例的详细描述，本发明的其他特征、本发明的本质以及各种优点将更加显而易见。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的一种具有无线通信电路的示例性电子设备的透视图。

图2为根据本发明的实施例的一种具有无线通信电路的示例性电子设备的示意图。

图3为根据本发明的实施例的一种电子设备的一部分的剖面侧视图，示出了该设备可具有天线的方式。

图4为根据本发明的实施例的一种耦合至射频收发器的示例性天线的示意图。

图5为根据本发明的实施例的一种示例性单极天线的示意图。

图6为根据本发明的实施例的一种示例性折叠单极天线的示意图。

图7为根据本发明的实施例的一种示例性环形天线的示意图。

图8为根据本发明的实施例的一种具有其中插入了电容器的导电环路的示例性环形天线的示意图。

图9为根据本发明的实施例的一种示例性天线的前透视图，所述天线具有折叠单极结构和电容耦合到折叠单极结构的L形导电元件。

图10为根据本发明的实施例的图9所示类型的一种示例性天线的后透视图。

图11为根据本发明的实施例的图10所示类型的一种示例性天线的俯视图。

图12为根据本发明的实施例的图表，其中图9和10所示类型的天线的天线性能（驻波比）作为工作频率的函数绘制。

具体实施方式

电子设备（诸如图1的电子设备10）可具有无线通信电路。无线通信电路可用于支撑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。

天线可由印刷电路板或其他电介质基板上的导电结构形成。如果需要，可由导电的电子设备结构（诸如导电外壳结构的部分）形成用于天线的导电结构。可用于形成天线的导电外壳结构的例子包括导电内部支撑结构（诸如片状金属结构和其他平坦的导电构件）、导电外壳壁、周边的导电外壳构件（诸如显示器挡板）、周边的导电外壳结构（诸如导电外壳侧壁、导电的平坦外壳后壁和其他导电外壳壁）或其他导电结构。用于天线的导电结构也可由电子组件的部分形成，诸如开关、集成电路、显示模块结构等。屏蔽胶带、屏蔽罩、导电泡沫和电子设备内的其他导电材料也可用于形成天线结构。

天线结构也可由图案化金属箔或其他金属结构形成。如果需要，天线结构也可由导电迹线形成，诸如基板上的金属迹线。基板可为塑料支撑结构或其他电介质结构、刚性印刷电路板基板（诸如玻璃纤维填充的环氧树脂基板（如，FR4））、由聚酰亚胺或其他柔性聚合物的片材形成的柔性印刷电路（“柔性电路”）或其他基板材料。如果需要，可使用这些方法的组合形成天线结构。例如，天线可部分由塑料支撑结构上的金属迹线（如，接地导体）并部分由印刷电路上的金属迹线（如，用于形成天线谐振元件结构的图案化迹线）形成。

用于电子设备10的外壳可由导电结构（如，金属）形成，或可由电介质结构（如，玻璃、塑料、陶瓷等）形成。如果需要，可被形成在导电外壳结构中由塑料或其他电介质材料形成的天线窗。可将设备10的天线安装成使得天线窗结构与天线重叠。在操作过程中，射频天线信号可穿过电介质天线窗和设备10中的其他电介质结构。如果需要，设备10可具有带覆盖层的显示器。可将设备10的天线安装成使得天线信号穿过显示器覆盖层。

电子设备10可为便携式电子设备或其他合适的电子设备。例如，电子设备10可为膝上型计算机、平板型计算机、稍小的设备（诸如手表式设备、挂件设备、耳机设备、听筒设备或其他可佩带的或微型设备）、蜂窝电话或媒体播放器。设备10也可以是电视、机顶盒、台式计算机、计算机已集成到其中的计算机显示器或其他合适的电子装置。

设备10可具有安装在外壳（诸如外壳12）中的显示器（诸如显示器14）。显示器14可例如为组装了电容式触摸电极或可能对触摸不敏感的触摸屏。用于显示器14的触摸传感器可由电容式触摸传感器电极、电阻式触摸阵列，基于声学触摸、光学触摸或基于力的触摸技术的触摸传感器结构或其他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)、等离子单元、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形成的图像像素。覆盖层可覆盖显示器14的表面。覆盖层可由透明玻璃层、透明塑料层或其他透明构件形成。如图1所示，可被形成在覆盖层中开口以容纳组件（诸如按钮16）。

显示器14可具有有源部分，并且如果需要，可具有无源部分。显示器14的有源部分可包含用于向设备10的用户显示图像的有源图像像素。显示器14的无源部分可不含有源像素。显示器14的有源部分可位于某个区域内，诸如中心矩形区域22（由矩形轮廓18界定）。显示器14的无源部分20可呈矩形环形状围绕有源区域22的边缘。

在无源区域20中，显示器14的显示器覆盖层的下侧可涂覆有不透明遮蔽层。不透明遮蔽层可由诸如不透明聚合物（如，黑墨水、白墨水、不同颜色的涂层等）的不透明材料形成。不透明遮蔽层可用于阻挡内部设备组件以防被设备10的用户看到。如果需要，不透明遮蔽层可足够薄和/或由充分不导电的材料形成以透过放射线。这种类型的配置可用于其中天线结构被形成在无源区域20下方的构型中。如图1所示，例如，可在外壳12中安装天线结构，诸如一个或多个天线40，使得无源区域20与天线结构重叠。

外壳12（有时可称为壳体）可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属（如，不锈钢、铝等）、其他合适的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的部分可由电介质或其他低导电性材料形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些可由金属元件形成。

在其中外壳12由导电材料（诸如金属）形成的设备10的配置中，天线40可如图1所示安装在显示器14的显示器覆盖层下方（如，在无源区域20下方）和/或天线40可安装成与外壳12中的一个或多个电介质天线窗相邻。在操作过程中，射频天线信号可穿过与天线40重叠的显示器覆盖层的无源区域20的所述部分和/或射频天线信号可穿过设备10中的其他电介质结构，诸如天线窗结构。一般来讲，天线40可位于设备外壳12中的任何合适位置（如，沿着显示器14的边缘、在设备10的角落中、在天线窗或外壳12背面上的其他电介质结构下方，等等）。

设备10可具有单个天线或多个天线。在存在多个天线的配置中，天线可用于实现其中将多个相同数据流（如，码分多址数据流）的信号组合以提高信号品质的天线阵列或可用于实现多输入多输出(MIMO)天线方案，该天线方案通过处理多个独立的数据流（如，独立的长期演进数据流）来增强性能。多个天线也可用于实现天线分集方案，其中设备10基于其实时性能（如，基于所接收的信号品质测量结果）启用和停用每个天线。在具有无线局域网无线电路的设备中，所述设备可使用天线40的阵列发送和接收无线局域网信号（如，IEEE802.11n流量）。可在发送和接收操作模式两者中共同使用多个天线或可在仅信号接收操作或仅信号发送操作期间共同使用多个天线。

设备10中的天线可用于支撑所关注的任何通信频带。例如，设备10可包括用于支撑无线局域网通信（诸如IEEE802.11通信或通信、语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等）的天线结构。

图2中示出了可用于电子设备10的一种示例性配置的示意图。如图2所示，电子设备10可包括控制电路，诸如存储和处理电路28。存储和处理电路28可包括存储器，诸如硬盘驱动器存储器、非易失性存储器（如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器）、易失性存储器（如，静态或动态随机存取存储器），等等。存储和处理电路28中的处理电路可用于控制设备10的操作。处理电路可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可用于运行设备10上的软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支撑与外部装置进行交互，存储和处理电路28可用于实现通信协议。可使用存储和处理电路28实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议（诸如IEEE802.11协议—有时称为以及用于其他短程无线通信链路的协议（诸如协议、蜂窝电话协议，等等）。

输入输出电路30可用于允许将数据供应给设备10以及允许将数据从设备10提供给外部设备。输入输出电路30可包括输入输出设备32。输入输出设备32可包括触摸屏、按钮、操纵杆、点击转盘、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频发生器、振动器、照相机、传感器、发光二极管和其他状态指示器、数据端口等。用户可通过经由输入输出设备32提供命令来控制设备10的操作并且可使用输入输出设备32的输出资源从设备10接收状态信息和其他输出。

无线通信电路34可包括由一个或多个集成电路形成的射频(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、一个或多个天线以及用于处理RF无线信号的其他电路。无线信号也可使用光（如，使用红外通信）发送。

无线通信电路34可包括卫星导航系统接收器电路，诸如全球定位系统(GPS)接收器电路35（如，用于在1575MHz下接收卫星定位信号），或与其他卫星导航系统关联的卫星导航系统接收器电路。收发器电路36可针对(IEEE802.11)通信处理2.4GHz和5GHz频带并且可处理2.4GHz通信频带。电路34可使用蜂窝电话收发器电路38用于处理蜂窝电话频带（诸如在约700MHz至约2200MHz的频率范围内的频带或更高或更低频率的频带）中的无线通信。如果需要，无线通信电路34可包括用于其他短程和远程无线链路的电路。例如，无线通信电路34可包括用于接收广播和电视信号的无线电路、寻呼电路、近场通信电路，等等。在和链路以及其他短程无线链路中，无线信号通常用于在几十或几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，无线信号通常用于在几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可具有形成导电空腔的导电结构（诸如接地平面结构）并因此有时可称为背腔天线或空腔天线。空腔可使用矩形盒状的导电结构、具有直的和弯曲的导电侧壁的组合的空腔结构或其他合适形状的空腔结构形成。

图3为设备10的一部分的剖面侧视图。在图3的示例性配置中，天线40沿着设备外壳12在显示器14无源部分20下方的边缘之一形成。显示器结构52（如，用于为设备10的用户显示图像的图像像素的阵列）可安装在显示器14的显示器覆盖层42下方，位于设备外壳12的中央（如，在显示器14的有源区域22下方）。在无源显示器区域20中，显示器覆盖层42的内部表面可用不透明遮蔽材料44覆盖，以阻挡内部结构（诸如天线40）以防被设备10的用户看到。外壳12可具有平坦的外壳后壁。外壳12可具有与平坦的外壳后壁垂直的竖直侧壁，或可以如图3中所示具有从平坦的外壳后壁向上竖直延伸的弯曲侧壁。

设备10可包括一个或多个基板，诸如其上安装有电气组件50的基板48。电气组件50可包括集成电路、分立组件（诸如电阻器、电感器和电容器）、开关、连接器、发光二极管以及用于形成电路（诸如图2的存储和处理电路28以及输入输出电路30）的其他电气设备。

基板48可由电介质（诸如塑料）形成。如果需要，可使用一个或多个印刷电路实现基板48。例如，基板48可为由聚酰亚胺的柔性片材或其他聚合物层形成的柔性印刷电路（“柔性电路”），或可为刚性印刷电路板（如，由玻璃纤维填充的环氧树脂形成的印刷电路板）。基板48可包括用于在组件50之间路由信号的导电互连路径（诸如一个或多个图案化金属迹线层）、天线（诸如天线40）和设备10中的其他电路。

天线40的上表面54可包括图案化导电结构，诸如印刷电路或塑料支架上的图案化金属迹线。导电侧壁和后壁结构可用于形成天线40的导电空腔。例如，塑料支架的表面（上表面54除外）可覆盖有金属接地平面结构（即，空腔壁）。如果需要，导电空腔壁也可由刚性或柔性的印刷电路板结构、金属箔或其他导电结构形成。在其中天线40通过导电空腔支撑的构型中，导电空腔壁可形成接地平面，该接地平面有助于避免天线40因天线40（如，表面54上的图案化导电迹线）和设备10中的附近导电结构之间的距离变化而出现性能变化。

如果需要，天线40的导电侧壁和后壁结构可由相邻的结构诸如导电外壳壁部分12’、导电屏蔽结构46（如，金属胶带和其他屏蔽结构）、导电组件（诸如显示器结构52、组件50）和印刷电路48等形成。一般来讲，可使用电介质支撑结构（如，塑料支架、玻璃载体、陶瓷载体等）上的金属迹线、印刷电路上的金属迹线、金属结构（诸如片状金属结构）、线结构、导电组件（诸如组件50和显示器结构52）、外壳结构（诸如外壳12）等为天线40提供接地平面结构。

图4为示出可如何使用传输线结构（诸如传输线路径58）将天线40耦合至射频收发器电路56的示意图。射频收发器电路56可包括收发器电路，诸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可具有天线馈电部，诸如与传输线58耦合的天线馈电部64。天线馈电部64可具有正天线馈电端子，诸如耦合至传输线58中的正传输线导体58P的正天线馈电端子60。天线馈电部64还可具有接地天线馈电端子，诸如耦合至传输线58中的接地传输线导体58G的接地天线馈电端子62。

传输线58可由同轴电缆、微带线传输线结构、带状线传输线结构、被形成在刚性印刷电路板或柔性印刷电路板上的传输线结构、由电介质材料的柔性带上的导电线形成的传输线结构或其他传输线结构形成。如果需要，可将一个或多个电气组件（诸如组件60）插入传输线58内（即，传输线58可具有两个或更多个区段）。组件60可包括射频滤波器电路、阻抗匹配电路（如，有助于使天线40的阻抗与传输线58的阻抗匹配的电路）、开关和其他电路。

在电子设备（诸如具有紧凑布局的设备）中，满足天线设计的需求可能很具挑战性。有时可用于形成天线结构的相对少量空间可能期望将接地平面结构紧邻天线谐振元件结构放置。然而，紧邻天线谐振元件结构的接地结构的存在可能趋向于减小天线带宽，并难以实现所期望的天线带宽目标。

可用于设备10中以克服这些挑战的一种天线设计可具有单极天线结构，其电容耦合至导电结构以形成天线环路。

图5为示例性单极天线的示意图。如图5中所示，单极天线可具有单极天线谐振元件（诸如单极天线谐振元件66）和天线接地部（诸如天线接地结构68）。图5的单极天线可具有由正天线馈电端子(+)和接地天线馈电端子(-)形成的天线馈电部。正天线馈电部可耦合至单极天线谐振元件的端部。接地天线馈电部可被形成在天线接地部的相对部分上。

如果需要，天线谐振元件66可具有一个或多个弯曲部。图6中示出了具有弯曲部的单极天线。在图6的示例性配置中，单极天线谐振元件66具有弯曲部70。弯曲部70可为直角弯曲部、角度为约70-110°的弯曲部或其他合适的弯曲部。弯曲部70可插入单极天线谐振元件66的区段66-2和66-1之间。如图6所示，单极天线谐振元件66的区段66-2可（垂直于）天线接地结构68（如，垂直于平坦的天线接地结构的表面或垂直于其他形状的天线接地结构的边缘）向上延伸。单极天线谐振元件66的区段66-1可与天线接地结构68（如，平行于天线接地结构68的表面或边缘）平行地延伸。

图7为示例性环形天线的示意图。如图7中所示，环形天线可具有导电材料的环路，诸如围绕中心电介质区域的环形导体70。图7的环形天线可具有带正天线馈电端子（诸如正天线馈电端子(+)）和接地天线馈电端子（诸如接地天线馈电端子(-)）的天线馈电部。图7的示例性环形天线具有包括两个细长边缘和两个垂直的较短边缘的矩形环路形状。一般来讲，环形天线可为圆形的形状、可为椭圆形的形状、可具有直边、可具有弯曲边，或可具有既包括弯曲区段还包括直区段的环路形状。

如图8的示例性环形天线所示，电容器（诸如电容器72）可插入环形天线的环形导体内。

图9为示出可用于一个或多个天线40的示例性配置的示意图。如图9中所示，天线40可由电容耦合至形成天线环路的导电结构诸如L形结构74（如，具有弯曲部的金属条或其他导电条）的单极天线结构（诸如单极天线谐振元件66）形成。

图9的天线40可具有电介质支撑结构，诸如电介质支撑结构78。导电结构（诸如金属迹线）可被形成在电介质支撑结构78上。金属迹线可包括例如天线接地结构68（如，支撑结构78的侧壁和下壁上的结构）和电介质支撑结构78的表面54上的图案化导电结构（诸如折叠单极天线谐振元件66和L形导电结构74）。

天线40可具有天线馈电部，诸如天线馈电部64。天线馈电部64可具有正天线馈电端子，诸如耦合至单极天线谐振元件66的一端的正天线馈电端子60，并且可具有接地天线馈电端子，诸如耦合至天线接地结构68的相对部分的接地天线馈电端子62。间隙可将端子60和62分隔开。

折叠单极天线谐振元件66可具有诸如区段66-1的区段（臂）和诸如区段66-2的区段（臂）。区段66-2可垂直于天线接地结构68的相邻边缘部分68’。区段66-1可平行于天线接地结构68的相邻边缘。元件66可具有弯曲部，诸如插入区段66-1和66-2之间的弯曲部70。弯曲部70可为直角弯曲部、角度为约70-110°的弯曲部或其他合适的弯曲部。元件66可具有相对端。元件66的一端可耦合至正天线馈电端子60。折叠单极天线谐振元件66的相对端可位于区段66-1的末端处，与导电结构74相邻。

导电结构74可具有弯曲部，诸如弯曲部80（如，导电天线元件结构74可由L形弯曲金属条（诸如印刷电路上的迹线）形成）。弯曲部80可为直角弯曲部、角度为约70-110°的弯曲部或其他合适的弯曲部。弯曲部80可插入导电构件74的区段（臂）74-1和区段（臂）74-2之间。区段74-2可具有连接至接地部68的一端（即，终止于接地部68处的端部），使得区段74-2形成接地部68的延伸部并可具有与元件66相邻的相对端。区段74-2可垂直于天线接地结构68的相邻边缘部分（区段）68’。区段74-1可平行于天线接地结构68的相邻边缘部分68’并且平行于折叠单极天线谐振元件66的区段66-1。

折叠单极天线谐振元件66和导电天线结构74可具有由间隙（诸如间隙76）分隔开的相对部分。在图9的配置中，例如，区段66-1的至少一些与区段74-1的相对长度平行。这些相对的导电结构产生将元件66和结构74电容耦合的电容C。具体地讲，区段66-1和相对的区段74-1可形成由间隙76分隔开的相应电容器电极。电容C的大小是区段66-1和区段74-1之间的重叠量以及间隙76的尺寸（即，横向于重叠长度L的间隙76的宽度W）的函数。L增加和间隙76宽度减小将趋于增加电容C的值。

天线接地结构68可围绕支撑结构78的侧壁延伸并且可覆盖结构78的下侧，从而形成天线40的天线空腔。如果需要，天线接地结构68可如图9中所示具有围绕天线40的上表面54的周边的部分(如，以形成具有矩形开口或其他形状开口的接地部)。可被形成在天线上表面54上的天线接地结构68中的开口内的折叠单极天线谐振元件66和L形导电元件74。例如，元件66和74可位于由天线接地结构68在结构78顶部处的部分形成的矩形开口或其他形状的开口内。元件66和74可直接被形成在结构78上或可被形成在安装至支撑结构78的平坦上表面的印刷电路或其他基板上。图10为天线40和支撑结构78的后透视图，示出了天线接地结构68可如何覆盖除了上表面54上的开口之外的天线支撑结构78的基本上整个表面。

图11为天线40的俯视图。如图11所示，折叠单极天线谐振元件66的区段66-1和L形导电天线元件74的区段74-1可由沿着长度为L的重叠区域的宽度为W的间隙76分隔开。这产生了元件66和元件74之间的电容C。元件66、元件74和接地部68的部分68’可形成天线的三个部分(即，区段)。例如，由元件66形成的导电天线区段、由元件74形成的导电天线区段以及由接地区段68’形成的导电天线区段可形成天线(诸如图8的天线)中的天线导体的三个长度。

图8天线的天线馈电部的正天线馈电端子(+)可对应于天线40的正天线馈电端子60，图8天线的天线馈电部的接地天线馈电端子(-)可对应于天线40的接地天线馈电端子62，并且图8天线的导电环路70可由元件66和74以及接地部区段68’形成。图8天线的电容器72可对应于由元件66和元件74的重叠形成的电容C的电容器(即，电容器72可插入元件66和74之间)。如果需要，元件66和74之间的电容C可通过在元件66和74之间附接一个或多个分立组件(诸如电容器)而实现。使用图11所示类型的分布式电容器布置仅仅是示例性的。

折叠单极天线谐振元件66和L形导体74之间的电容耦合使天线40能够在不同频率下以不同模式工作。例如，考虑了一种场景，其中期望在包括较低频率f_L和较高频率f_H的频率范围内操作天线40。例如，可能有利的是使用天线40进行在多个通信频带（诸如中心为频率f_L的第一通信频带和中心为频率f_H的第二通信频带）中的操作。

在较低频率（诸如接近较低频率fL的频率）下，元件66和结构74之间的电容C的阻抗（如，与图8天线的电容C相关联的阻抗）可相对较大。该相对较大的阻抗可将导电结构74与折叠单极天线谐振元件66有效地隔离。在这些较低频率下，天线40可因此起单极天线（诸如图6的折叠单极天线）的作用。

在较高频率（诸如接近较高频率f_H的频率）下，与元件66和结构74之间的电容C相关联的阻抗可相对较小。在这种情况下，元件66可有效地短路到结构74，并且天线40的性能可能受到两种操作模式的影响。

可有助于天线40在较高频率f_H附近的性能的两种高频带模式中的第一者可为折叠单极模式。折叠单极天线谐振元件66的长度可被配置为频率f_H下波长的大约四分之一，以支撑在该模式下的操作。

可有助于天线40在接近较高频率f_H的性能的两种高频带模式中的第二者可为谐波环形天线模式。在该模式下，与图8的环形天线结构相关联的环形天线谐振的谐波（即，由区段66、74和68’形成的导电天线环路的谐波）可有助于天线40的天线性能。

图12为一图表，其中天线性能（即，驻波比(SWR)）作为图8、9和10中所示类型的天线的频率的函数绘制。如图12的迹线81所示，天线40可表现出以约频率f_L为中心（如，当天线40在折叠单极模式下操作时）的第一谐振（谐振峰82）。在频率f_H附近的频率下，天线40可表现出第二谐振（谐振峰84）。谐振峰84可具有两种贡献，如峰84-1和84-2所示。这些贡献可对应于折叠单极谐振和谐波环形天线谐振。由于峰84-1和84-2重叠但位于稍有不同的频率下（在该例子中），因此可增强谐振峰84的总带宽。

天线40表现出多次谐振以及对高频带谐振84表现出多种谐振贡献的能力可有助于天线40表现出令人满意的操作状态，甚至在具有受限的天线体积和相邻导电结构的电子设备中亦如此。天线40可由于与环路模式操作相关联的环路类型电流分布表现出与其他天线的令人满意的隔离（即，天线40可相对自包含）。

根据一个实施例，提供了一种用于电子设备的天线，该天线包括单极天线谐振元件，以及电容耦合至单极天线谐振元件的导电结构，其中单极天线谐振元件和导电结构被配置为表现出至少一种单极天线谐振和至少一种环形天线谐振。

根据另一个实施例，单极天线谐振元件包括折叠单极天线谐振元件。

根据另一个实施例，单极天线谐振元件具有相对的第一端和第二端，其中天线包括天线馈电部，该天线馈电部具有在第一端处的正天线馈电端子并具有接地天线馈电端子。

根据另一个实施例，单极天线谐振元件包括具有插入弯曲部的折叠单极天线谐振元件，该折叠单极天线谐振元件具有第一区段和第二区段。

根据另一个实施例，导电结构包括L形导电元件。

根据另一个实施例，L形导电元件具有第一区段和第二区段并且具有插入第一区段和第二区段之间的弯曲部，并且其中第一区段与单极天线谐振元件的至少一部分平行。

根据另一个实施例，电容耦合至单极天线谐振元件的导电结构通过导电结构和单极天线谐振元件之间的电容来表征，并且其中单极天线谐振元件的一部分和L形导电元件的第一区段由产生所述电容的间隙分隔开。

根据另一个实施例，导电结构包括天线接地部的一部分。

根据另一个实施例，天线还包括支撑结构，其中天线接地部的至少一部分被形成在该支撑结构上。

根据另一个实施例，支撑结构具有平坦表面，单极天线谐振元件和L形导电元件位于该平坦表面上，并且其中天线接地部包括金属，该金属覆盖除了该平坦表面之外的基本上整个支撑结构以形成天线空腔。

根据另一个实施例，导电结构包括弯曲的导电元件，该导电元件具有通过间隙与单极天线谐振元件的一部分分隔开的部分，所述间隙在弯曲的导电元件和单极天线谐振元件之间产生电容。

根据另一个实施例，导电结构包括天线接地部，其具有耦合至弯曲的导电元件的部分。

根据另一个实施例，天线谐振元件包括具有相对的第一端和第二端的折叠单极天线谐振元件，其中天线包括在折叠单极天线谐振元件的第一端上具有馈电端子的馈电部，并且其中弯曲的导电元件包括L形导电元件，该导电元件具有终止于天线接地部的一部分处的第一端以及与折叠单极天线元件相邻的第二端。

根据一个实施例，提供了一种用于电子设备的天线，该天线包括具有开口的天线接地部、在开口中的单极天线谐振元件以及在开口中的导电天线元件，其中导电天线元件和单极天线谐振元件电容耦合。

根据另一个实施例，单极天线谐振元件具有相对的第一端和第二端，天线还包括天线馈电部，该馈电部具有耦合至单极天线谐振元件的第一端的第一天线馈电端子并且具有耦合至天线接地部的第二天线馈电端子。

根据另一个实施例，天线接地部具有耦合在导电天线元件和第二天线馈电端子之间的部分。

根据另一个实施例，天线还包括电介质支撑结构，该结构具有平坦表面，开口、单极天线谐振元件和导电天线元件位于所述平坦表面上。

根据另一个实施例，天线接地部被配置为覆盖电介质支撑结构（除在开口中之外）。

根据另一个实施例，天线接地部和电介质支撑结构被配置为形成天线的空腔，并且其中开口包括位于电介质支撑结构的表面上的矩形开口。

根据另一个实施例，单极天线谐振元件和导电天线元件包括彼此平行地延伸并且由间隙分隔开的部分，以在单极天线谐振元件和导电天线元件之间形成电容，所述电容使所述单极天线谐振元件与所述导电天线元件电容耦合。

根据另一个实施例，单极天线谐振元件包括第一区段、第二区段和插入第一区段和第二区段之间的弯曲部，其中导电天线元件包括L形元件，该L形元件具有第一区段、第二区段和插入第一区段和第二区段之间的弯曲部，并且其中单极天线谐振元件和导电天线元件的彼此平行地延伸的所述部分包括单极天线谐振元件的第二区段的部分和导电天线元件的第二区段的部分。

根据另一个实施例，单极天线谐振元件的第一区段耦合至正天线馈电端子，并且其中导电天线元件的第一区段具有终止于天线接地部处的端部。

根据一个实施例，提供了一种天线，该天线包括具有表面和至少一些侧壁的电介质支撑结构、覆盖侧壁并且被配置为在所述表面上形成开口的天线接地部、位于开口中的折叠单极天线谐振元件以及位于开口中的电容耦合至折叠单极天线谐振元件的导电天线元件。

根据另一个实施例，导电天线元件包括弯曲的金属条，该弯曲的金属条具有终止于天线接地部处的第一端以及通过间隙与折叠单极天线元件分隔开的相对的第二端。

根据另一个实施例，天线还包括位于折叠单极天线谐振元件的端部处的第一天线馈电端子和位于天线接地部上的第二天线馈电端子，其中天线接地部具有在第二天线馈电端子和弯曲的金属条的第一端之间延伸的部分并且其中单极天线谐振元件和导电结构被配置为表现出与折叠单极天线谐振元件相关联的至少一种单极天线谐振以及与由折叠单极天线谐振元件、弯曲的金属条和天线接地部的所述部分形成的环路相关联的至少一种环形天线谐振。

以上所述仅是说明本发明的原理，并且在不脱离本发明范围和实质的情况下，本领域内的技术人员可以做出各种修改。

Claims (21)

1.一种用于电子设备的天线，包括：

单极天线谐振元件；

导电结构，所述导电结构电容耦合至所述单极天线谐振元件，其中所述单极天线谐振元件和导电结构被配置为表现出至少一种单极天线谐振和至少一种环形天线谐振，其中所述导电结构包括天线接地部的一部分，并且其中所述天线接地部包括形成天线空腔的金属；和

具有平坦表面的支撑结构，所述单极天线谐振元件和所述导电结构位于所述平坦表面上，其中所述天线接地部的所述金属覆盖所述支撑结构的至少三侧而不覆盖所述平坦表面以形成所述天线空腔。

2.根据权利要求1所述的天线，其中所述单极天线谐振元件包括折叠单极天线谐振元件。

3.根据权利要求1所述的天线，其中所述单极天线谐振元件具有相对的第一端和第二端，其中所述天线包括天线馈电部，所述天线馈电部具有在所述第一端处的正天线馈电端子并具有接地天线馈电端子。

4.根据权利要求3所述的天线，其中所述单极天线谐振元件包括折叠单极天线谐振元件，所述折叠单极天线谐振元件具有第一区段和第二区段及插入弯曲部。

5.根据权利要求1所述的天线，其中所述导电结构包括L形导电元件。

6.根据权利要求5所述的天线，其中所述L形导电元件具有第一区段和第二区段并且具有插入所述第一区段和所述第二区段之间的弯曲部，并且其中所述第一区段与所述单极天线谐振元件的至少一部分平行地延伸。

7.根据权利要求6所述的天线，其中电容耦合至所述单极天线谐振元件的导电结构通过所述导电结构和所述单极天线谐振元件之间的电容来表征，并且其中所述单极天线谐振元件的所述部分和所述L形导电元件的所述第一区段由产生所述电容的间隙分隔开。

8.根据权利要求7所述的天线，其中所述L形导电元件位于所述平坦表面上，并且其中所述天线接地部的所述金属覆盖除了所述平坦表面之外的基本上整个所述支撑结构以形成所述天线空腔。

9.根据权利要求1所述的天线，其中所述导电结构包括弯曲的导电元件，所述导电元件具有通过间隙与所述单极天线谐振元件的一部分分隔开的部分，所述间隙在所述弯曲的导电元件和所述单极天线谐振元件之间产生电容。

10.根据权利要求9所述的天线，其中所述天线接地部的所述部分耦合至所述弯曲的导电元件。

11.根据权利要求10所述的天线，其中所述天线谐振元件包括具有相对的第一端和第二端的折叠单极天线谐振元件，其中所述天线包括在所述折叠单极天线谐振元件的所述第一端上具有馈电端子的馈电部，并且其中所述弯曲的导电元件包括L形导电元件，所述L形导电元件具有终止于所述天线接地部的所述部分处的第一端以及与所述折叠单极天线元件相邻的第二端。

12.一种用于电子设备的天线，包括：

具有开口的平坦天线接地部；

位于所述开口中的单极天线谐振元件；

位于所述开口中的导电天线元件，其中所述导电天线元件和所述单极天线谐振元件电容耦合；和

具有平坦表面的电介质支撑结构，所述开口、所述单极天线谐振元件和所述导电天线元件位于所述平坦表面上，其中所述平坦天线接地部被配置为覆盖除了在所述开口中的之外的所述电介质支撑结构。

13.根据权利要求12所述的天线，其中所述单极天线谐振元件具有相对的第一端和第二端，所述天线还包括天线馈电部，所述天线馈电部具有耦合至所述单极天线谐振元件的所述第一端的第一天线馈电端子并具有耦合至所述平坦天线接地部的第二天线馈电端子。

14.根据权利要求13所述的天线，其中所述平坦天线接地部具有耦合在所述导电天线元件和所述第二天线馈电端子之间的部分。

15.根据权利要求14所述的天线，其中所述平坦天线接地部和电介质支撑结构被配置为形成所述天线的空腔，并且其中所述开口包括位于所述电介质支撑结构的所述表面上的矩形开口。

16.根据权利要求12所述的天线，其中所述单极天线谐振元件和所述导电天线元件包括彼此平行地延伸并且由间隙分隔开的部分，以在所述单极天线谐振元件和所述导电天线元件之间形成电容，所述电容使所述单极天线谐振元件与所述导电天线元件电容耦合。

17.根据权利要求15所述的天线，其中所述单极天线谐振元件包括第一区段、第二区段和插入所述第一区段和所述第二区段之间的弯曲部，其中所述导电天线元件包括L形元件，所述L形元件具有第一区段、第二区段和插入所述第一区段和所述第二区段之间的弯曲部，并且其中所述单极天线谐振元件和所述导电天线元件的彼此平行地延伸的所述部分包括所述单极天线谐振元件的所述第二区段的部分和所述导电天线元件的所述第二区段的部分。

18.根据权利要求17所述的天线，其中所述第一天线馈电端子是正天线馈电端子，所述单极天线谐振元件的所述第一区段耦合至所述正天线馈电端子，并且所述导电天线元件的所述第一区段具有终止于所述平坦天线接地部处的端部。

19.一种天线，包括：

具有表面和至少一些侧壁的电介质支撑结构；

覆盖所述侧壁并且被配置为在所述表面上形成开口的天线接地部；

位于所述开口中的折叠单极天线谐振元件；以及

位于所述开口中的、电容耦合至所述折叠单极天线谐振元件的导电天线元件。

20.根据权利要求19所述的天线，其中所述导电天线元件包括弯曲的金属条，所述弯曲的金属条具有终止于所述天线接地部处的第一端以及通过间隙与所述折叠单极天线元件分隔开的相对的第二端。

21.根据权利要求20所述的天线，还包括位于所述折叠单极天线谐振元件的端部处的第一天线馈电端子和位于所述天线接地部上的第二天线馈电端子，其中所述天线接地部具有在所述第二天线馈电端子和所述弯曲的金属条的所述第一端之间延伸的部分，并且其中所述单极天线谐振元件和所述导电结构被配置为表现出与所述折叠单极天线谐振元件相关联的至少一种单极天线谐振，以及与由所述折叠单极天线谐振元件、所述弯曲的金属条和所述天线接地部的所述部分形成的环路相关联的至少一种环形天线谐振。