CN104143701B - 用于覆盖三个通信波段的具有多馈源的电子设备天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于覆盖三个通信波段的具有多馈源的电子设备天线。电子设备可以设置为包括射频收发器电路和天线。天线可以由天线谐振元件和天线地形成。所述天线谐振元件可以具有在较高通信波段频率处谐振的较短部分和在较低通信波段频率处谐振的较长部分。天线地的延伸部分可以形成天线谐振元件的倒F型天线谐振元件部分。所述天线谐振元件可以由通过开口与所述天线地分开的外围传导电子设备外壳结构形成。第一天线馈源可以跨所述开口耦合在所述外围传导电子设备外壳结构和所述天线地之间。第二天线馈源可以耦合到所述天线谐振元件的倒F型天线谐振元件部分。

Description

用于覆盖三个通信波段的具有多馈源的电子设备天线
本申请要求2013年5月8日提交的美国专利申请No.13/889,987的优先权，其因此以全文引用方式并入本文。
技术领域
其一般涉及电子设备，并且更具体地，涉及用于具有无线通信电路的电子设备的天线。
背景技术
比如便携式计算机和移动电话的电子设备通常拥有无线通信能力。例如，电子设备可以使用比如移动电话电路的远程无线通信电路以利用无线电话波段通讯。电子设备可以使用比如无线局域网通信电路的短程无线通信电路来处理与附近装置的通信。电子设备还可以设置有卫星导航系统接收器和其他无线电路。
为了满足消费者对于小型化无线设备的需求，制造商不断地致力于实现比如利用紧凑结构的天线组件的无线通信电路。同时，希望在电子设备中包括比如金属设备外壳组件的传导结构。由于传导结构会影响射频性能，在将天线并入包括传导结构的电子设备中时必须要注意。此外，必须注意确保在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符合要求的性能。
因此，希望能够提供用于无线电子设备的改进的无线通信电路。
发明内容
提供包括无线通信电路的电子设备。无线通信电路可以包括射频收发器电路和天线。天线可以由天线谐振元件和天线地形成。
天线谐振元件可以具有在第一通信波段频率处谐振的较长部分以及在第一通信波段频率之上的第二通信波段频率处谐振的较短部分。谐振元件可以由通过开口与天线地分开的外围传导电子设备外壳结构形成。
天线地的延伸部分可以形成天线谐振元件的倒F型天线谐振元件部分，其在第一和第二通信波段频率之上的第三通信波段频率处谐振。
第一天线馈源可以跨开口耦合在外围传导电子设备外壳结构和天线地之间。第二天线馈源可以耦合到天线谐振元件的倒F型天线谐振元件部分。
比如可调谐电感器的可调节组件可以耦合在天线谐振元件和天线地之间以调谐天线。天线谐振元件的较短部分可以由外围传导电子设备外壳结构的一部分形成，并且可以用作倒F型天线谐振元件臂的第一分支。倒F型天线谐振元件臂还可以具有第二分支。第一和第二分支的特征在于在第一通信波段内的各自的第一和第二天线谐振峰。
通过所附附图和以下优选实施方案的具体描述，本发明的进一步特征、其本质和各种优点将更加清楚。
附图说明
图1为根据本发明的实施方案的具有无线通信电路的说明性的电子设备的立体图。
图2为根据本发明的实施方案的具有无线通信电路的说明性的电子设备的示意图。
图3为在图1中显示类型的说明性的电子设备的顶视图，其中根据本发明的实施方案天线可以利用传导外壳结构(比如部分的外围传导外壳构件)形成。
图4为显示根据本发明的实施示意图1的电子设备中的天线如何可以耦合到射频收发器电路的电路图。
图5为根据本发明的实施方案的可用于可调谐天线中的基于单个固定电感器的说明性的可调节电感器的图形。
图6为根据本发明的实施方案的可用于可调谐天线的基于多个固定电感器的说明性的可调节电感器的图形。
图7为根据本发明的实施方案的用于覆盖在电子设备中的多个通信波段的具有多个馈源的说明性的天线的图形。
图8为在其中绘制了在使用根据本发明的实施方案的在图7中显示类型的天线的第一馈源时根据工作频率的天线性能(驻波比)的图形。
图9为在其中绘制了在使用根据本发明的实施方案的在图7中显示类型的天线的第二馈源时根据工作频率的天线性能(驻波比)的图形。
图10为在其中绘制了在使用根据本发明的实施方案的在图7中显示类型的天线的第一和第二馈源两者时根据工作频率的天线性能(驻波比)的图形。
图11为根据本发明的实施方案的用于覆盖多个通信波段的具有多个馈源和多个低波段天线谐振元件分支的说明性的天线的图形。
图12为在其中绘制了在使用根据本发明的实施方案的在图11中显示类型的天线的第一馈源时根据工作频率的天线性能(驻波比)的图形。
图13为在其中绘制了在使用根据本发明的实施方案的在图11中显示类型的天线的第二馈源时根据工作频率的天线性能(驻波比)的图形。
图14为在其中绘制了在使用根据本发明的实施方案的在图11中显示类型的天线的第一和第二馈源两者时根据工作频率的函数的天线性能(驻波比)的图形。
具体实施方式
比如图1的电子设备10的电子设备可以设置有无线通信电路。无线通信电路可以用于支持在多个无线通信波段中的无线通信。无线通信电路可以包括一个或多个天线。
天线可以包括环形天线、倒F型天线、带状天线、平面倒F型天线、缝隙天线、包括多于一种类型的天线结构的混合式天线或者其他合适的天线。用于天线的传导结构可以(若需要)由传导电子设备结构形成。传导电子设备结构可以包括传导外壳结构。外壳结构可以包括围绕电子设备的外围布置的外围传导构件。外围传导构件可以作为用于比如显示器的平面结构的边框(bezel)，可以作为用于设备外壳的侧壁结构，和/或可以形成其他外壳结构。在外围传导构件中的空隙可以与天线相关联。
电子设备10可以是便携式电子设备或者其他合适的电子设备。例如，电子设备10可以是笔记本电脑、平板电脑、比如手表式设备、垂挂式设备、头戴式耳机设备、听筒设备或者其他可穿戴或微型设备的小一些的设备、移动电话或者媒体播放器。设备10还可以是电视、机顶盒、台式机、集成了计算机的计算机显示器或者其他合适的电子装置。
设备10可以包括比如外壳12的外壳。有时可以被称为壳体的外壳12可以由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等等)或者其他合适的材料或者这些材料的组合形成。在某些情况中，部分的外壳12可以由电介质或者其他低传导性材料形成。在其他情况中，外壳12或者至少一些制造外壳12的结构可以由金属元件形成。
设备10可以(若需要)具有比如显示器14的显示器。显示器14例如可以是包含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)、有机发光二极管(OLED)、等离子单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(LCD)组件或者其他合适的图像像素结构形成的图像像素。由净片玻璃、透明塑料或者其他透明的电介质形成的显示器覆盖层可以覆盖显示器14的表面。比如按钮19的按钮可以跨在显示器覆盖层中的开口。覆盖层还可以具有比如用于扬声器端口26的开口的其他开口。
外壳12可以包括比如构件16的外围构件。构件16可以围绕设备10和显示器14的外围布置。在设备10和显示器14具有矩形形状的配置中，构件16可以具有矩形环的形状(如示例)。构件16或部分的构件16可以用作用于显示器14的边框(例如，围绕显示器14全部四边和/或帮助将显示器14固定到设备10的装饰镶边(cosmetic trim))。构件16还可以(若需要)形成用于装备10的侧壁结构(例如，通过利用围绕设备10的外围的垂直侧壁形成金属条带等等)。
构件16可以由传导材料形成，并且因此有时可以被称为外围传导构件、外围传导外壳构件或者传导外壳结构。构件16可以由比如不锈钢、铝的金属或者其他合适的材料形成。一个、两个或者多于两个的分开结构(例如，段(segments))可以用于形成构件16。
构件16不是必须具有统一的横截面。例如，构件16的顶部可以(若需要)具有向内突出的凸缘(lip)，该凸缘帮助将显示器14固定就位。若需要，构件16的底部还可以具有扩大的凸缘(例如，在设备10的后表面的平面内)。在图1的示例中，构件16具有基本上直的垂直侧壁。这仅仅是说明性的。构件16的侧壁可以是弯曲的或者可以具有任意其他合适的形状。在一些配置中(例如，当构件16用作用于显示器14的边框时)，构件16可以围绕外壳12的凸缘布置(即，构件16可以仅覆盖外壳12的围绕显示器14的边缘，而不覆盖外壳12的侧壁的外壳12的后边缘)。形成构件16的金属结构的整体部分可以(若需要)跨设备10的后部延伸(例如，外壳12可以具有平面的后部并且部分的外围传导构件16可以由从平面的后部向上垂直延伸的侧壁部分形成)。
显示器14可以包括比如电容性电极的阵列的传导结构、用于寻址像素元素的传导线、驱动器电路等等。外壳12可以包括内部结构，比如金属框架构件、跨越外壳12的壁的(即，焊接或者连接在构件16的相对侧之间的基本上矩形的构件)平面外壳构件(如有时被称为中间板(midplate))、印刷电路板以及其他内部传导结构。这些传导结构可以位于在显示器14之下的外壳12的中心(如示例)。
在区域22和20中，开口可以形成在设备10的传导结构内(例如，在外围传导构件16和相对传导结构(比如在设备10中的传导外壳结构、与印刷电路板相关联的传导地平面以及传导电组件)之间)。这些开口可以填充有空气、塑料以及其他电介质。在设备10的传导外壳结构和其他传导结构可以用作用于设备10中的天线的地平面。在区域20和22中的开口可以用作开路(open)的或者闭合(close)的缝隙天线中的缝隙，可以用作环形天线中的被传导路径材料围绕的中心电介质区域，可以用作将比如带状天线谐振元件或倒F型天线谐振元件的天线谐振元件与地平面分开的间隔，或者可以用作在区域20和22中形成的部分的天线结构。
一般而言，设备10可以包括任意合适数目的天线(例如，一个或更多、两个或更多、三个或更多、四个或更多等等)。在设备10中的天线可以位于延长的设备外壳的相对的第一和第二端部处，沿着设备外壳的一个或多个边缘处，在设备外壳的中心处，在其他合适的位置中，或者在一个或多个这样的位置中。图1的布置仅仅是说明性的。
部分的构件16可以设置有空隙结构。例如，构件16可以设置有一个或多个比如图1中所示的空隙18的空隙(裂缝)。空隙可以填充有比如聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其他电介质材料或者这些材料的组合的电介质。空隙18可以将构件16分为一个或多个外围传导构件段。例如，可以存在构件16的两个段(例如，在具有两个空隙的布置中)、构件16的三个段(例如，在具有三个空隙的布置中)、构件16的四个段(例如，在具有四个空隙的布置中，等等)。以这种方式形成的外围传导构件16的段可以形成在设备10中的部分的天线。
在典型的场景中，设备10可以具有上部天线和下部天线(如示例)。上部天线例如可以在区域22中的设备10的上端部处形成。下部天线例如可以在区域20中的设备10的下端部处形成。天线可以分别用于覆盖相同的通信波段、重叠的通信波段或者分开的通信波段。天线可以用于实现天线分集方案或者多输入多输出(MIMO)天线方案。
设备10中的天线可以用于支持任意感兴趣的通信波段。例如，设备10可以包括用于支持局域网通信、语音和数据移动电话通信、全球定位系统(GPS)通信或者其他卫星导航系统通信、通信等等的天线结构。
在图2中显示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可以包括比如存储和处理电路28的控制电路。存储和处理电路28可以包括比如硬盘驱动存储、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动的闪速存储器或者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)等等的存储。在存储和处理电路28中的处理电路可以用于控制设备10的操作。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、功率管理单元、音频编码解码芯片、专用集成电路等等。
存储和处理电路28可以用于在设备10上运行软件，比如互联网浏览器应用、互联网协议语音(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。为了支持与外部装置的交互作用，存储和处理电路28可以用于实现通信协议。可以利用存储和处理电路28实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE802.11协议—有时被称为)、比如协议的用于其他短程无线通信链路的协议、移动电话协议等等。
电路28可以被配置为实现控制设备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测操作、传感器监测操作以及其他数据收集操作，并且可以响应于收集的数据和信息(针对这些数据和信息的通信波段用于设备10中)来控制在设备10内哪些天线结构被用于接收和处理数据和/或可以调节在设备10中的一个或多个开关、可调谐元件或者其他可调节电路，以调节天线的性能。作为示例，电路28可以控制两个或多个天线中哪个天线被用于接收到来的射频信号，可以控制两个或多个天线中哪个天线被用于发送射频信号，可以控制并行地在设备10中两个或多个天线上路由到来的数据流的处理，可以调谐天线以覆盖需要的通信波段等等。在执行这些控制操作中，电路28可以断开以及闭合开关，可以开启或关闭接收器和发送器，可以调节阻抗匹配电路，可以配置插入在射频收发器电路和天线结构之间的前端模块(FEM)射频电路中的开关(例如，用于阻抗匹配和信号路由的滤波和切换电路)，可以调节开关、可调谐电路以及形成为部分的天线或者耦合到天线或与天线相关联的信号路径的其它可调节电路元件，并且可以控制和调节设备10的组件。
输入-输出电路30可以用于使数据能够供应至设备10，以及使数据能够从设备10被提供至外部设备。输入-输出电路30可以包括输入-输入设备32。输入-输出设备32可以包括触摸屏、按钮、操纵杆、点击式滚轮、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频生成器、振动器、照像机、传感器、发光二极管以及其他状态指示器、数据端口等等。用户可以通过经由输入-输出设备32提供命令来控制设备10的操作，并且可以利用输入-输出设备32的输出资源来接收状态信息和来自设备10的其他输出。
无线通信电路34可以包括射频(RF)收发器电路，其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、一个或多个天线以及用于处理RF无线信号的其他电路形成。还可以利用光(例如，利用红外通信)来发送无线信号。
无线通信电路34可以包括比如全球定位系统(GPS)接收器电路35的卫星导航系统接收器电路(例如，用于在1575MHz接收卫星定位信号)或者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可以处理无线局域网通信。例如，收发器电路36可以处理用于(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz波段并且可以处理2.4GHz通信波段。电路34可以使用用于处理比如在大约700MHz到大约2700MHz的频率范围中的波段或者在更高或者更低频率处的波段的移动电话波段中的无线通信的移动电话收发器电路38。若需要，无线通信电路34可以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可以包括用于接收无线电和电视信号的无线电路、呼叫电路等等。在和链路以及其他短程无线链路中，无线信号通常用于在数十或数百英尺上传送数据。在移动电话链路和其他远程链路中，无线信号通常用于在数千英尺或英里上传送数据。
无线通信电路34可以包括一个或多个天线40。天线40可以利用任意合适的天线类型形成。例如，天线40可以包括具有谐振元件的天线，谐振元件由环型天线结构、贴片天线结构、倒F型天线结构、闭合的和开路的缝隙天线结构、平面倒F型天线结构、螺旋型天线结构、带状天线、单极子、偶极子、这些设计的混合等等形成。不同类型的天线可以用于不同的波段以及波段的组合。例如，一种类型的天线可以用于形成本地无线链路天线而另一种类型的天线可以用于形成远程无线链路。
若需要，一个或多个天线40可以设置有可调谐电路。可调谐电路可以包括基于一个或多个开关的切换电路。切换电路例如可以包括能够放置在断开或者闭合位置的开关。当设备10的控制电路28将开关放置在其断开位置时，天线可以表现出第一频率响应。当设备10的控制电路28将开关放置在其闭合位置时，天线可以表现出第二频率响应。用于天线40中的一个或多个的可调谐电路还可以基于能够将选择的电路组件切换为使用的切换电路。例如，可调节电感器可以在第一模式和第二模式操作，在第一模式中第一电感器被切换为使用，并且在第二模式中第二电感器被切换为使用。可调节电感器还可以被选择性地切换为短路被切换为使用或者形成开路电路的模式。利用比如这些或者其他可调节电路组件的可调节电感器，天线40的性能可以被实时调节为覆盖感兴趣的操作频率。
天线40可以表现出多个谐振。例如，天线40可以被配置为在低波段、中波段以及高波段表现出谐振(作为示例)。低波段通信频率可以包括从700MHz到960MHz的通信频率，中波段通信频率可以包括从1710MHz到2170MHz的通信频率，并且高波段通信频率可以包括从2300MHz到2700MHz的通信频率(作为示例)。若需要，可以利用天线40来覆盖其他通信频率。天线40覆盖低、中和高通信波段的配置仅仅是说明性的。
可调节电感器或其他可调节电路组件的状态的调节可以用于调谐天线40。例如，针对一个或多个可调节电感器电路的状态的调节可以用于调谐天线40的低波段响应，而不会严重影响中和高波段响应。调节天线的响应的能力可以使天线能够覆盖感兴趣的通信频率。
在图3中显示了在设备10具有比如具有一个或多个空隙18的图1的外壳构件16的外围传导外壳构件的配置中设备10的内部顶视图。如图3所示，设备10可以具有比如天线地平面52的天线地平面。地平面52可以由印刷电路板(例如，刚性印刷电路板和柔性印刷电路板)上的迹线形成，由在设备10的内部的传导平面支撑结构形成，由形成外壳12的外部部分的传导结构形成，由作为在设备10中的一个或多个电组件的部分(例如，连接器、开关、照相机、扬声器、麦克风、显示器、按钮等等中的部分)的传导结构形成，或者由其他传导设备结构形成。比如空隙(开口)82的空隙可以填充有空气、塑料或者其他电介质。
外围传导构件16的一个或多个段可以用作用于设备10中的天线的天线谐振元件。例如，在区域22中的外围传导构件16的最上段可以用作用于设备10中的上部天线的天线谐振元件，并且在区域20中的外围传导构件16的最下段(即，在空隙18A和空隙18B之间延伸的段16’)可以用作用于设备10中的下部天线的天线谐振元件。外围传导构件16的传导材料、地平面52的传导材料以及电介质填充的开口82(以及空隙18)可以用于形成比如在区域22中的上部天线和在区域20中的下部天线的在设备10中的一个或多个天线。在本文中有时将利用可调谐频率响应配置来实现在下部区域20中的天线的配置作为示例进行描述。
在图4中显示了可以用于设备10中(例如，在区域20和/或区域22中)的类型的说明性天线结构。图4的天线结构40包括有时被称为双臂倒F型天线谐振元件或者T型天线谐振元件的类型的天线谐振元件。如图4所示，天线结构40可以具有比如双臂倒F型天线谐振元件50和天线地52的传导天线结构。形成天线谐振元件50和天线地52的传导结构可以由传导外壳结构的部分形成，由在设备10中电设备组件的部分形成，由印刷电路板迹线形成，由导体条带(比如导线条带和金属薄片)形成，或者可以利用其他传导结构形成。
如图4所示，天线结构40可以耦合到无线电路90，无线电路90比如为收发器电路、滤波器、开关、双工器、阻抗匹配电路以及利用比如传输线结构92的传输线结构的其他电路。传输线结构92可以包括比如传输线92-1和传输线92-2的传输线。传输线92-1可以具有正信号路径92-1A和地信号路径92-1B。传输线92-2可以具有正信号路径92-2A和地信号路径92-2B。路径92-1A、92-1B、92-2A和92-2B可以由刚性印刷电路板上的金属迹线形成，可以由软性印刷电路上的金属迹线形成，可以在比如塑料、玻璃以及陶瓷构件的电介质支撑结构上形成，可以形成为线缆的部分，或者可以由其他传导信号线形成。传输线结构92可以利用一个或多个微带传输线、带状线传输线、边缘耦合微带传输线，边缘耦合带状线传输线，同轴线缆或者其他合适的传输线结构形成。比如阻抗匹配电路、滤波器、开关、双工器、天线共用器等的电路以及其他电路可以(若需要)插入在传输线结构92中。
传输线结构92可以耦合到利用天线馈源(feed)端子94-1和96-1(其形成第一天线馈源F1)以及天线馈源端子94-2和96-2(其形成第二天线馈源F2)形成的天线馈源。对于第一天线馈源F1，端子94-1可以是正天线馈源端子并且端子96-1可以是地天线馈源端子。对于第二天线馈源F2，端子94-2可以是正天线馈源端子并且端子96-2可以是地天线馈源端子。
在天线结构40中的天线馈源可以用于处理相同类型的信号或者不同类型的信号。例如，第一馈源可以用于发送和/或接收在第一通信波段或者通信波段的第一集合中的天线信号，并且第二馈源可以用于发送和/或接收在第二通信波段或者通信波段的第二集合中的天线信号，或者第一和第二馈源可以共同用于发送在多个通信波段中的信号(例如，在传输线92-1和92-2为利用分离器耦合在一起的共用传输线的分支的配置中)。
若需要，比如可调节电容器、可调节电感器的可调谐组件、比如带通滤波器电路、带阻滤波器电路、高通滤波器电路和低通滤波器电路的滤波器电路、开关、阻抗匹配电路、双工器、天线共用器、分离器以及其他电路可以插入在传输线路径92内(即，在无线电路90和天线结构40的各馈源之间)。在天线结构40中的不同馈源可以各自根据操作频率表现出不同阻抗和天线谐振行为。若需要，无线电路90因此可以使用用于不同信号频率的不同馈源或者馈源的组合。双工器或者其他滤波器电路可以根据频率将信号路由至天线40的馈源或者从天线40的馈源路由信号。
天线谐振元件50可以包括比如分支98的短路分支，其将比如臂100和102的谐振元件臂结构耦合到天线地52。比如臂100和102的臂可以由外围传导外壳构件16的段16’或在设备10中的其他传导结构形成。电介质开口(空隙)82将臂100和102从天线地52分开。天线地52可以由比如金属中间板(midplate)构件的外壳结构、印刷电路迹线、电子组件的金属部分或者其他传导地结构形成。开口82可以通过空气、塑料和其他电介质材料形成。有时可以被称为返回路径或短路路径的短路分支98可以利用金属条带、在比如印刷电路或者塑料载体的电介质支撑结构上的金属迹线或者跨电介质填充的开口82耦合的其他传导路径实现，并且因此桥接在谐振元件臂结构(例如，臂102和/或100)和天线地52之间的开口82。
利用端子94-1和96-1形成的天线馈源F1可以耦合在桥接开口82的路径中。利用端子94-2和96-2形成的天线馈源F2可以与馈源F1并联地并且与短路路径98并联地耦合在桥接开口82的路径中。
谐振元件臂100和102可以形成在双臂倒F型天线谐振元件中的各臂。臂100和102可以具有一个或多个弯曲。在其中臂100和102平行行进到地52并且具有通过空隙18与地平面52分开的弯曲端部的图4的说明性布置仅仅是说明性的。
臂100可以是处理较低频率的较长低波段臂，然而臂102可以是处理较高频率的较短高波段臂。臂100可以使天线40能够在比如从700MHz到960MHz或者其他合适频率的低波段(LB)频率处表现出天线谐振。臂102可以使天线40在较高频率处表现出一个或多个天线谐振，比如在1710MHz到2170MHz的范围(有时被称为中波段频率)中的一个或多个频率处的谐振。天线40还可以包括天线谐振元件结构(例如，倒F型天线结构)，其使天线40能够在比如2300MHz到2700MHz之间(有时被称为高波段频率)的频率或者其他合适频率的较高频率处谐振。通过天线40处理的频率可以是移动电话频率和/或无线局域网频率。若需要，还可以处理其他频率(例如，卫星导航系统频率等等)。
为了为天线40提供调谐能力，天线40可以包括可调节电路。可调节电路可以耦合在天线谐振元件50上的不同位置之间。例如如图4所示，天线40可以包括比如可调节电感器110的可调谐电路。可调节电感器110可以具有耦合到天线谐振元件50的臂100的第一端子(端子122)以及耦合到天线地52的第二端子(端子124)。可调节电感器110可以跨开口82与返回路径98并联耦合。
比如可调节电感器110的天线40的可调节电路或者其他可调节电路可以利用来自控制电路28的控制信号进行调谐(图2)。例如，可以利用耦合在控制电路28和可调节电路之间的控制信号路径将来自控制电路28的控制信号提供到可调节电容器、可调节电感器或者其他可调节电路。在图4的示例中，控制电路28可以将控制信号提供到输入112，以调节由可调节电感器110表现出的电感，由此调谐天线结构40的频率响应。
图5为可以用于调谐天线40的类型的说明性可调节电感器电路110的示意图。在图5的示例中，可以调节可调节电感器电路110以在端子122和124之间产生不同的电感量。开关120由在控制输入112上的控制信号进行控制。当开关120处于闭合状态时，电感器L被切换为使用，并且可调节电感器110在端子122和124之间表现出电感L。当开关120处于断开状态时，电感器L切换为不被使用，并且可调节电感器110在端子122和124之间表现为开路。
图6为在多个电感器被用于提供可调节电感量的配置中可调节电感器电路110的示意图。通过利用在控制输入112上的控制信号控制比如开关120(例如，单刀双掷开关)的切换电路的状态，可以调节图6的可调节电感器电路110，以在端子122和124之间产生不同的电感量。例如，在路径112上的控制信号可以用于在端子122和124之间将电感器L1切换为使用，同时将电感器L2切换为不被使用，可以用于在端子122和124之间将电感器L2切换为使用，同时将电感L1切换为不被使用，可以用于在端子122和124之间将电感器L1和L2两者切换为并联使用，或者可以用于将电感器L1和L2两者切换为不被使用。图6的可调节电感110的切换电路布置因此能够产生比如L1、L2的电感值、与并联工作的L1和L2相关联的电感值以及开路电路(当L1和L2同时切换为不被使用时)。
图7为可以用于形成设备10的天线40的类型的说明性天线的图形。如图7所示，双臂倒F型天线谐振元件50可以由外围传导外壳结构16的部分16’形成。天线谐振元件50可以包括第一谐振元件臂部分(臂)102并且可以包括第二谐振元件臂部分(臂)100。
地52可以具有延伸部分52E(有时被称为平面传导结构)，其可以被配置为在倒F型天线谐振元件50和地平面52之间形成返回路径98。当通过天线馈源F2馈入时，延伸部分52E还可以形成用于支持高波段(HB)通信的附加倒F型天线谐振元件50’。比如槽204的空隙可以形成在延伸部分52E的部分202和地52的部分206之间的开口。延伸部分52E的部分202用作天线谐振元件50和天线40的附加倒F型天线谐振元件部分50’的主臂。延伸部分52E的部分200用作在附加倒F型天线谐振元件50’中的返回路径(短路路径)并且用于将主臂部分202耦合到地206。
在臂100和102之间的开口18可以引起各个电容，比如电容C1和C2。电感器可以被并入天线40中以补偿电容C1和C2中的一个或两个。例如如图7所示，可选电感器LC可以桥接与电容C1相关联的空隙18以补偿电容C1的存在。可调节电感器110可以由施加至输入112的控制信号进行控制。电感器110可以桥接开口82，以将由外围传导结构16’形成的主谐振元件臂耦合到地52。
图8为在其中绘制了当通过天线馈源F1发送和/或接收射频信号时，根据操作频率f的图7的天线40的天线性能(驻波比SWR)的图形。如图8所示，天线40的第一天线馈源(馈源F1)可以表现出低波段谐振LB和中波段谐振MB。
在图7的天线40中，臂100可以长于臂102，使得臂100可以用于支持在低波段LB内的天线谐振。臂102可以有助于在中波段MB内的天线谐振。低波段(波段LB)可以从700MHz扩展至960MHz，或者可以覆盖其他合适的频率范围。中波段MB可以位于1710MHz到2170MHz的频率范围内或者在低波段LB之上的其他合适的频率范围内。如由线210指示的，图7的天线40的可调节电感器110可以用于调谐与低波段LB相关联的天线谐振，以确保全部的低波段LB被天线40所覆盖。当使用馈源F1时，天线40可以在中波段MB之上的频率处不表现出明显的响应。
图9为在其中绘制了当通过天线馈源F2发送和/或接收射频信号时，根据操作频率f的天线性能(驻波比SWR)的图形。由于在倒F型天线谐振元件50内存在倒F型天线谐振元件50’，因此当使用馈源F2时，天线40可以在高波段HB中表现出天线谐振。波段HB可以是在2300MHz到2700MHz的范围或者其他合适的频率范围中的通信波段。当利用天线馈源F2馈入时，天线40还可以在低段波LB中表现出谐振(例如，如由线210指示的利用电感器110调谐的谐振)以及在中波段MB中表现出谐振。
当在天线40中两个馈源都有效时(例如，当使用共用的传输线，即分离器将其分为耦合到馈源F1的第一传输线和耦合到馈源F2的第二传输线时，或者当其他路径被用于将无线电路90耦合到天线40时)，天线40可以表现出在图10中显示类型的响应。如图10所示，天线40可以表现出在波段LB中的可调谐的谐振、在波段MB的中波段谐振以及在波段HB中的高波段谐振。在低波段LB中，来自馈源F1的谐振可以是主要的。来自馈源F1和F2的贡献可以参与在中波段MB中的谐振。在波段HB中的频率处，天线可以表现出与馈源F2的使用相关联的谐振。
若需要，可以将附加传导结构加入到天线40中，以改变天线40的频率性能。例如如图11所示，天线40可以具有比如谐振元件臂结构100’的附加传导结构。谐振元件臂结构100’可以由金属条带、图案化的金属薄片、印刷电路上的迹线、导线的长度、内部外壳结构、部分的传导电子组件、具有螺旋形状的延长的金属路径或者在设备10中的其他传导组件形成。结构100’可以具有不同于臂100的长度的长度。以这种方式，形成臂100的部分的外围传导外壳结构16可以用作在倒F型天线谐振元件50中的低频(较长)臂的第一低频臂(分支)，并且结构100’可以用作在倒F型天线谐振元件50中的低频(较长)臂的第二低频臂(分支)。
每个分支的长度可以为在感兴趣的低波段谐振频率处的波长的大约四分之一。低波段谐振元件臂的两个分支中较长的与天线谐振元件50的低波段部分的两个分支中较短的相比，可以在更低的频率处谐振。倒F型天线谐振元件臂的低频部分的两个分支的存在可以引起在低波段LB中的两个相应的谐振。谐振可以是重叠的(以加宽低波段性能)或者可以是截然不同的(即，天线性能不符合要求的区域可以将两个可接受的低波段谐振分开)。
图12为在其中绘制了当通过天线馈源F1发送和/或接收射频信号时，根据操作频率f的图11的天线40的天线性能(驻波比SWR)的图形。如图12所示，图12的天线40的第一天线馈源(馈源F1)可以表现出低波段谐振LB和中波段谐振MB。低波段谐振LB可以由与谐振元件50的倒F型臂100的两个不同长度的谐振元件分支100和谐振元件分支100’相关联的第一谐振LB-1和第二谐振LB-2构成。臂102可以有助于在中波段MB内的天线谐振。
低波段LB可以从700MHz延伸至960MHz，或者可以覆盖其他合适的频率范围。中波段MB位于1710MHz到2170MHz的频率范围或者其他合适的频率范围内。如由线210指示的，图12的天线40的可调节电感器110可以用于调谐与低波段LB相关联的天线谐振LB-1和LB-2，以确保全部的低波段LB被天线40所覆盖。当使用馈源F1时，天线40可以在中波段MB之上的频率处不表现出明显的响应。
图13为在其中绘制了当通过图11中的天线40的天线馈源F2发射和/或接收射频信号时，根据操作频率f的天线性能(驻波比SWR)的图形。由于利用图7的天线40，当使用馈源F2时，谐振元件50的倒F型天线谐振元件部分50’的存在可以引起在高波段HB中的天线谐振。波段HB可以是在2300MHz到2700MHz的范围或者其他合适的频率范围中的通信波段。当利用天线馈源F2馈入时，天线40还可以在低波段LB中表现出谐振(例如，如由线210指示的，利用电感器110调谐的谐振LB-1和LB-2)以及在中波段MB中表现出谐振。
当在天线40中的两个馈源都是有效时(例如，当使用共用的传输线，即分离器将其分为耦合到馈源F1的第一传输线和耦合到馈源F2的第二传输线，或者当无线电路90耦合到馈源F1和F2时)，天线40可以表现出在图14中显示类型的响应。如图14所示，天线40可以表现出在波段LB中的可调谐的谐振LB-1和LB-2、在波段MB的中波段谐振以及在波段HB的高波段谐振。在低波段LB中，来自馈源F1的谐振可以是主要的。来自馈源F1和F2的贡献可以参与在中波段MB中的谐振。在波段HB中的频率处，图11的天线40可以表现出与馈源F2和谐振元件结构50’的使用相关联的谐振。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，包括控制电路和天线，所述天线由所述控制电路进行调谐，所述天线具有通过空隙分开的倒F型天线谐振元件和天线地，所述天线具有跨所述空隙耦合的第一天线馈源，所述倒F型天线谐振元件具有被配置为形成所述倒F型天线谐振元件的附加倒F型天线谐振元件部分的传导结构，所述附加倒F型天线谐振元件部分具有通过开口与所述天线地分开的、由所述传导结构形成的谐振元件臂，并且具有由部分的传导结构形成的返回路径，并且所述天线具有跨所述开口耦合的第二天线馈源。
根据另一个实施方案，所述天线被配置为至少在第一通信波段、第二通信波段和第三通信波段中谐振，所述第二通信波段在频率上高于所述第一通信波段，所述第三通信波段在频率上高于所述第二通信波段。
根据另一个实施方案，所述天线包括可调节电感器，所述可调节电感器桥接所述空隙，并且被所述控制电路控制以调谐所述天线。
根据另一个实施方案，所述倒F型天线谐振元件至少具有第一臂和第二臂，所述第一臂长于所述第二臂，所述第一臂被配置为至少在第一通信波段中谐振，并且所述第二臂被配置为至少在第二通信波段中谐振，所述第二通信波段在频率上高于所述第一通信波段。
根据另一个实施方案，所述倒F型天线谐振元件的附加倒F型天线谐振元件部分被配置为至少在第三通信波段中谐振，所述第三通信波段在频率上高于所述第二通信波段。
根据另一个实施方案，所述第一臂包括在所述第一通信波段中谐振的第一分支和第二分支。
根据另一个实施方案，所述第一分支和第二分支被配置为在所述第一通信波段中不同的各自的频率处产生第一天线谐振和第二天线谐振，并且所述天线包括可调节电感器，所述可调节电感器桥接所述空隙并且被所述控制电路控制以调谐在所述第一通信波段中的所述第一天线谐振和所述第二天线谐振。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括可调节电组件，所述可调节电组件跨所述空隙与所述第一天线馈源并联耦合。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括由部分的传导结构形成的短路路径，所述短路路径与所述第一天线馈源并联地耦合在所述倒F型天线谐振元件和所述天线地之间。
根据另一个实施方案，所述第一天线馈源在所述可调节电组件和所述短路路径之间。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括外围传导外壳构件，所述倒F型天线谐振元件包括部分的外围传导外壳构件。
根据一个实施方案，提出了一种电子设备，包括控制电路和天线，所述天线由所述控制电路进行调谐，所述天线具有被配置为至少在第一通信波段、第二通信波段和第三通信波段中谐振的天线谐振元件和天线地，所述第二通信波段与所述第一通信波段相比在更高的频率处，所述第三通信波段在频率上高于所述第二通信波段，并且所述天线谐振元件具有第一臂和第二臂以及传导结构，所述第一臂通过开口与所述天线地分开并且被配置为在所述第一通信波段中谐振，所述第二臂通过所述开口与所述天线地分开并且被配置为在所述第二通信波段中谐振，所述传导结构被配置为在所述第三通信波段中谐振。
根据另一个实施方案，所述天线包括耦合在所述天线谐振元件和所述天线地之间的可调谐组件，并且其中所述控制电路通过控制所述可调谐组件来调谐所述天线。
根据另一个实施方案，所述可调谐组件包括切换电路和电感器。
根据另一个实施方案，所述传导结构包括天线地的延伸部分，天线地的延伸部分的一部分通过空隙与所述天线地分开，所述天线具有跨所述开口耦合在所述天线谐振元件和所述天线地之间的第一馈源，并且所述天线具有跨所述空隙耦合的第二天线馈源。
根据另一个实施方案，所述天线地的延伸部分的所述一部分形成倒F型臂，所述倒F型臂耦合到所述第二天线馈源中的正天线馈源端子。
根据另一个实施方案，所述电子设备包括：在所述第二天线馈源中的、耦合到所述天线地的地天线馈源端子；以及在所述天线中的附加传导结构，所述第一臂包括部分的外围传导外壳构件，所述部分的外围传导外壳构件形成所述第一臂的第一分支，并且所述附加传导结构形成所述第一臂的第二分支。
根据一个实施方式，提供了一种天线，包括：部分的外围传导电子设备外壳结构；以及天线地，所述天线地通过开口与所述部分的外围传导电子设备外壳结构分开；第一天线馈源，所述第一天线馈源桥接所述开口；以及第二天线馈源，所述第二天线馈源耦合到天线地的延伸部分，其中所述天线地的延伸部分形成倒F型天线谐振元件。
根据另一个实施方案，天线地的延伸部分的一部分在所述部分的外围传导电子设备外壳结构和所述天线地之间形成短路路径，所述部分的外围传导电子设备外壳结构和所述天线地被配置为至少利用所述第一天线馈源在第一通信波段和第二通信波段中谐振，所述倒F型天线谐振元件被配置为利用所述第二天线馈源在第三通信波段中谐振，并且所述第二通信波段在所述第一通信波段和所述第三通信波段之间的频率处。
根据另一个实施方案，所述部分的外围传导电子设备外壳结构形成在所述第一通信波段中谐振的倒F型天线谐振元件臂的第一分支，并且所述天线进一步包括所述倒F型天线谐振元件臂的第二分支。
上文仅仅是说明性的本发明的原理，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以做出各种变化。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
控制电路；以及
天线，所述天线由所述控制电路进行调谐，其中所述天线具有通过空隙分开的倒F型天线谐振元件和天线地，其中所述天线具有跨所述空隙耦合的第一天线馈源，其中所述倒F型天线谐振元件的一部分被配置为形成附加倒F型天线谐振元件，其中所述附加倒F型天线谐振元件具有由通过开口与所述天线地分开的传导结构形成的谐振元件臂，并且具有由部分的传导结构形成的返回路径，并且其中所述天线具有跨所述开口耦合的第二天线馈源。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线被配置为至少在第一通信波段、第二通信波段和第三通信波段中谐振，所述第二通信波段在频率上高于所述第一通信波段，所述第三通信波段在频率上高于所述第二通信波段。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线包括可调节电感器，所述可调节电感器桥接所述空隙，并且被所述控制电路控制以调谐所述天线。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述倒F型天线谐振元件至少具有第一臂和第二臂，其中所述第一臂长于所述第二臂，其中所述第一臂被配置为至少在第一通信波段中谐振，并且其中所述第二臂被配置为至少在第二通信波段中谐振，所述第二通信波段在频率上高于所述第一通信波段。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述附加倒F型天线谐振元件被配置为至少在第三通信波段中谐振，所述第三通信波段在频率上高于所述第二通信波段。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述第一臂包括在所述第一通信波段中谐振的第一分支和第二分支。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述第一分支和第二分支被配置为在所述第一通信波段中不同的各自的频率处产生第一天线谐振和第二天线谐振，并且其中所述天线包括可调节电感器，所述可调节电感器桥接所述空隙并且被所述控制电路控制以调谐在所述第一通信波段中的所述第一天线谐振和所述第二天线谐振。
8.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括可调节电组件，所述可调节电组件跨所述空隙与所述第一天线馈源并联耦合。
9.根据权利要求8所述的电子设备，进一步包括由部分的传导结构形成的短路路径，其中所述短路路径与所述第一天线馈源并联地耦合在所述倒F型天线谐振元件和所述天线地之间。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述第一天线馈源在所述可调节电组件和所述短路路径之间。
11.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括外围传导外壳构件，其中所述倒F型天线谐振元件包括部分的外围传导外壳构件。
12.一种电子设备，包括：
控制电路；以及
天线，所述天线由所述控制电路进行调谐，其中所述天线具有被配置为至少在第一通信波段、第二通信波段和第三通信波段中谐振的天线谐振元件和天线地，所述第二通信波段与所述第一通信波段相比在更高的频率处，所述第三通信波段在频率上高于所述第二通信波段，并且其中所述天线谐振元件具有第一臂和第二臂以及传导结构，所述第一臂通过开口与所述天线地分开并且被配置为在所述第一通信波段中谐振，所述第二臂通过所述开口与所述天线地分开并且被配置为在所述第二通信波段中谐振，所述传导结构被配置为在所述第三通信波段中谐振，其中所述传导结构包括所述天线地的延伸部分。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述天线包括耦合在所述天线谐振元件和所述天线地之间的可调谐组件，并且其中所述控制电路通过控制所述可调谐组件来调谐所述天线。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述可调谐组件包括切换电路和电感器。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其中天线地的延伸部分的一部分通过空隙与所述天线地分开，其中所述天线具有跨所述开口耦合在所述天线谐振元件和所述天线地之间的第一馈源，并且其中所述天线具有跨所述空隙耦合的第二天线馈源。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述天线地的延伸部分的所述一部分形成倒F型臂，所述倒F型臂耦合到所述第二天线馈源中的正天线馈源端子。
17.根据权利要求16所述的电子设备，进一步包括：
在所述第二天线馈源中的、耦合到所述天线地的地天线馈源端子；以及
在所述天线中的附加传导结构，其中所述第一臂包括部分的外围传导外壳构件，其中所述部分的外围传导外壳构件形成所述第一臂的第一分支，并且其中所述附加传导结构形成所述第一臂的第二分支。
18.一种天线，包括：
部分的外围传导电子设备外壳结构；以及
天线地，所述天线地通过开口与所述部分的外围传导电子设备外壳结构分开；
第一天线馈源，所述第一天线馈源桥接所述开口；以及
第二天线馈源，所述第二天线馈源耦合到天线地的延伸部分，其中所述天线地的延伸部分形成倒F型天线谐振元件。
19.根据权利要求18所述的天线，其中天线地的延伸部分的一部分在所述部分的外围传导电子设备外壳结构和所述天线地之间形成短路路径，其中所述部分的外围传导电子设备外壳结构和所述天线地被配置为至少利用所述第一天线馈源在第一通信波段和第二通信波段中谐振，其中所述倒F型天线谐振元件被配置为利用所述第二天线馈源在第三通信波段中谐振，并且其中所述第二通信波段在所述第一通信波段和所述第三通信波段之间的频率处。
20.根据权利要求19所述的天线，其中所述部分的外围传导电子设备外壳结构形成在所述第一通信波段中谐振的倒F型天线谐振元件臂的第一分支，并且其中所述天线进一步包括所述倒F型天线谐振元件臂的第二分支。
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