CN104205485B - 具有可调谐天线和固定天线的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了包含无线通信电路系统的电子设备。无线通信电路系统可包括射频收发器电路系统和天线。天线可包括不可调谐天线和可调谐天线。不可调谐天线可用作所述电子设备中的主要天线，并且可调谐天线可用作电子设备中的次要天线。不可调谐天线可被配置为在至少一个通信频带中工作。可调谐天线可包含可调节电路系统。可调节电路系统可用于对可调谐天线进行调谐，以覆盖被不可调谐天线使用的相同通信频带。可调谐天线可具有谐振元件和天线接地部。可调节电路可联接在谐振元件和天线接地部之间。可调节电路可包括电气部件诸如电感器和电容器，以及用于天线调谐的射频开关。

Description

具有可调谐天线和固定天线的电子设备

本专利申请要求于2012年3月14日提交的美国专利申请13/420,278的优先权，该专利申请全文据此以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及电子设备，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系统诸如蜂窝电话电路系统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系统诸如无线局域网通信电路系统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系统。

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以实现使用紧凑结构的无线通信电路系统，诸如天线部件。同时，可能有利的是在电子设备中包括导电结构，诸如金属设备外壳部件。由于导电部件可影响射频性能，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，必须小心以确保设备中的天线和无线电路系统能够在一系列工作频率范围内表现出令人满意的性能，而不导致不期望的干扰。

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系统的电子设备。无线通信电路系统可包括射频收发器电路系统和天线。天线可包括不可调谐天线和可调谐天线。

不可调谐天线可用作电子设备中的主要天线，可调谐天线可用作电子设备中的次要天线。不可调谐天线可被配置为在至少一个通信频带中工作。可调谐天线可包含可调节电路系统。即使在其中以比不可调谐天线更小的体积将可调谐天线实施在电子设备中的配置中，可调节电路系统也可用于对可调谐天线进行调谐以覆盖被不可调谐天线使用的相同通信频带。

可调谐天线可具有谐振元件和天线接地部。可调节电路可联接在谐振元件与天线接地部之间。可调节电路可包括电气部件诸如电感器和电容器，以及用于天线调谐的射频开关。

电子设备可具有金属外壳，公共天线接地部由所述金属外壳形成以用于可调谐天线和不可调谐天线。可在金属外壳中提供与可调谐天线和不可调谐天线重叠的电介质天线窗口。

根据本公开的一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备可包括射频收发器电路系统、无开关天线、开关型可调谐天线、前端电路系统、控制电路系统。射频收发器电路系统可具有第一端口和第二端口，第一端口可联接到第一发射器和第一接收器，第二端口可联接到第二发射器和第二接收器。无开关天线可被配置为发射和接收射频信号。开关型可调谐天线可被配置为发射和接收射频天线信号。前端电路系统可联接到无开关天线和开关型可调谐天线，其中前端电路可具有第一和第二模式。控制电路系统可在第一模式中配置前端电路系统，以将无开关天线联接到第一端口并将开关型可调谐天线联接到第二端口，控制电路系统可在第二模式中配置前端电路系统，以将无开关天线联接到第二端口并将开关型可调谐天线联接到第一端口，控制电路系统可被配置为根据使用的是第一模式还是第二模式来控制第一和第二发射器各自的最大发射功率水平。

根据本公开的另一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备可包括射频收发器电路系统、射频接收器电路系统、不可调谐天线和可调谐天线。射频接收器电路系统可被配置为只负责接收从一个组中选出的通信频带中的射频信号，而不发射射频信号，该组可由蜂窝电话通信频带、无线局域网通信频带和通信频带组成。不可调谐天线可联接到射频收发器电路系统。可调谐天线可联接到射频接收器电路系统。

根据本公开的又一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备可包括导电外壳、电介质天线窗口、无开关天线、可调谐天线和接地部。电介质天线窗口可在导电外壳中。无开关天线可被配置为在至少给定通信频带中通过电介质天线窗口发射和接收射频信号。可调谐天线可被配置为通过电介质天线窗口仅接收蜂窝电话通信频带中的射频信号，而不通过电介质天线窗口发射蜂窝电话通信频带中的射频信号，其中可调谐天线可包括可调节电路，并且其中可调节电路可操作以对可调谐天线进行调谐以覆盖给定通信频带。接地部可用于可调谐天线和无开关天线，接地部除单个侧面外在其他侧面上环绕可调谐天线和无开关天线。

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为根据本发明实施例的具有无线通信电路系统的例证性电子设备的透视图。

图2为根据本发明实施例的具有无线通信电路系统的例证性电子设备的示意图。

图3为根据本发明实施例的可用于图1和图2中所示类型无线电子设备的天线的例证性阵列的图。

图4为根据本发明实施例的可用于无线通信电路系统中天线阵列的例证性固定(不可调谐)天线的图。

图5为根据本发明实施例的可用于无线通信电路系统中天线阵列的例证性可调谐天线的图。

图6为根据本发明实施例的可用于可调谐天线的例证性开关型可调谐电容器的图。

图7为根据本发明实施例的可用于可调谐天线的例证性开关型旁路电感器的图。

图8为根据本发明实施例的可用于可调谐天线的例证性开关型旁路电容器的图。

图9为根据本发明实施例的可用于可调谐天线的例证性可调谐电容器的图。

图10为天线性能图表，其示出了根据本发明实施例的不可调谐天线如何具有覆盖所关注的通信频带的谐振峰以及如何对可调谐天线进行调谐以使其较窄的谐振峰覆盖所关注的相同通信频带。

图11为根据本发明实施例的电子设备的一部分的顶视图，其中使用具有不同尺寸的天线谐振元件实施第一天线和第二天线。

图12为根据本发明实施例的示出了如何将无开关天线用于发射和接收无线信号、同时示出了如何将包含可调节部件(诸如开关型可调节部件)的可调谐天线仅用于接收无线信号的图。

图13为根据本发明实施例的示出了如何在第一最大功率下将无开关天线用于发送无线信号、同时示出了如何在低于第一最大功率的第二功率下将包含可调节部件(诸如开关型可调节部件)的天线用于发射无线信号的图。

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系统。无线通信电路系统可用于支持多个无线通信频带中的无线通信。无线通信电路系统可包括多个天线。

天线可包括环形天线、倒F形天线、带状天线、平面倒F形天线、隙缝天线、包括不止一种类型天线结构的混合天线或其他合适的天线。如果需要，天线的导电结构可由导电的电子设备结构形成。导电的电子设备结构可包括导电的外壳结构。外壳结构可包括围绕电子设备的周边的外围导电部件。外围导电部件可用作用于平面结构诸如显示器的框，可用作用于设备外壳的侧壁结构，和/或可形成其他外壳结构。外围导电部件中的间隙可与天线相关联。

如果需要，天线可由图案化的金属箔或其他金属结构形成，或由基板上的导电迹线诸如金属迹线形成。基板可为塑料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(例如，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。用于电子设备10的外壳可由导电结构(例如，金属)形成，或可由电介质结构(例如，玻璃、塑料、陶瓷等)形成。如果需要，可在导电外壳结构中形成由塑料或其他电介质材料形成的天线窗口。可将设备10的天线安装成使得天线窗口结构与天线重叠。在操作过程中，射频天线信号可穿过电介质天线窗口和设备10中的其他电介质结构。

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可例如是包含电容式触摸电极的触摸屏。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)部件或其他合适的图像像素结构形成的图像像素。盖玻层可覆盖显示器14的表面。盖玻璃可具有一个或多个开口，诸如容纳按钮16的开口。

外壳12(有时可被称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳或外壳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，可在外壳12中形成一个或多个电介质天线窗口，诸如图1的天线窗口18。

天线窗口18可由电介质诸如塑料(作为例子)形成。设备10中的天线可安装在外壳12中，以使得天线窗口18与天线重叠。在操作过程中，射频天线信号可穿过设备10中的天线窗口18和其他电介质结构(例如显示器14的盖玻璃的边缘部分)。

设备10可具有两个或更多个天线。天线可用于实现其中将多个相同数据流(例如，码分多址数据流)的信号组合以提高信号质量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(例如，独立的长期演进数据流)来增强性能。可在发射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期间共同使用多个天线。

设备10中的天线可用于支持所关注的任何通信频带。例如，设备10可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)通信或其他卫星导航系统通信、通信等的天线结构。

图2中示出了可用于电子设备10的例证性配置的示意图。如图2所示，电子设备10可包括控制电路系统，诸如存储和处理电路系统28。存储和处理电路系统28可包括存储器，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，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(例如，静态或动态随机存取存储器)，等等。存储和处理电路系统28中的处理电路系统可用于控制设备10的操作。处理电路系统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。

存储和处理电路系统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。为了支持与外部装置进行交互，存储和处理电路系统28可用于实现通信协议。可使用存储和处理电路系统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——有时称为)、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。

电路系统28可被配置为实现对设备10中的天线的使用进行控制的控制算法。例如，电路系统28可执行信号质量监测操作、传感器监测操作和其他数据采集操作，并且可响应于采集到的数据和信息(在设备10中将对这些数据和信息使用通信频带)，控制设备10中的哪些天线结构被用于接收和处理数据和/或能够调节一个或多个开关、可调谐元件、或设备10中的其他可调节电路，以调节天线性能。例如，电路系统28可控制两个或更多个天线中的哪一个被用于接收传入射频信号，可控制两个或更多个天线中的哪一个被用于发射射频信号，可控制通过设备10中的两个或更多个天线对传入数据流进行路由的过程，可对天线进行调谐以覆盖所需的通信频带等。在执行这些控制操作的过程中，电路系统28可打开和关闭开关，可打开和关闭接收器和发射器，可调节阻抗匹配电路，可配置前端模块(FEM)射频电路中的置于射频收发器电路系统和天线结构(例如，用于阻抗匹配和信号路由的过滤和切换电路)之间的开关，能够调节开关、可调谐电路和形成为天线的一部分或联接到天线或与天线相关联的信号路径的其他可调节电路元件，以及另外可控制和调节设备10的部件。

输入输出电路系统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。输入输出电路系统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。

无线通信电路系统34可包括由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路系统、功率放大器电路系统、低噪声输入放大器、无源RF部件、一个或多个天线以及用于处理RF无线信号的其他电路系统。无线信号也可使用光(例如，使用红外通信)进行发送。

无线通信电路系统34可包括卫星导航系统接收器电路系统，诸如全球定位系统(GPS)接收器电路系统35(例如，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系统。收发器电路系统36可处理用于(IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带，并且可处理2.4GHz通信频带。电路系统34可使用蜂窝电话收发器电路系统38以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，无线通信电路系统34可包括用于其他短程和远程无线链路的电路系统。例如，无线通信电路系统34可包括用于接收无线电信号和电视信号的无线电路系统、寻呼电路等。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的范围内传送数据。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送数据。

无线通信电路系统34可包括天线40。天线40可使用任何合适类型的天线来形成。例如，天线40可包括具有谐振元件的天线，所述天线由环形天线结构、贴片天线结构、倒F形天线结构、封闭式和开放式隙缝天线结构、平面倒F形天线结构、螺旋形天线结构、带状天线、单极天线、偶极天线以及这些设计的组合等形成。不同类型的天线可用于不同的频带和频带组合。例如，可将一种类型的天线用于形成本地无线链路天线，并且可将另一种类型的天线用于形成远程无线链路。

通常需要在天线体积与天线带宽之间进行权衡。以有限体积实施的天线往往表现出比以较大体积实施的同等天线更小的带宽。克服小体积天线表现出窄带宽的趋势的一种方法涉及提供具有可调节部件的天线。可使用可调节部件设置不同配置的天线，以支持不同的所需操作频率。使用天线调谐，可扩展紧凑型窄带宽天线的频率覆盖范围，以匹配较小的带宽更宽的紧凑型天线的频率覆盖范围。

然而，在天线中使用可调节部件并非总是可接受的。例如，射频开关和其他可调节电路可表现出可导致不期望的互调失真(IMD)形成的非线性行为。如果不注意，可由于存在可调节电路(例如，由于由非线性行为产生的谐波)而形成带外发射。静电放电事件可破坏可调节部件诸如开关，因此可调节部件的存在可导致设备出现可靠性问题。用于将控制信号路由到可调节部件的数字控制线的存在可潜在地破坏天线性能(例如，通过为干扰提供途径)。来自电子设备中运行的其他电路的干扰的可能性还可由于可调节部件的存在而增大。

这些由于在天线中使用可调节部件造成的潜在的性能问题可因更高的天线信号功率而加重。在与所接收的空中天线信号相关联的典型的低功率下，非线性可达到最低限度。然而，在所关注的一些或全部发射功率下，关于互调失真、带外发射要求的问题以及其他类型的干扰可使得天线性能不可接受。

由于考虑到诸如这些，存在与在天线中使用开关和其他可调节设备相关的权衡。包括开关或其他可调节设备可在将天线体积减到最小程度的情况下使得在所需的频率范围内对天线进行调谐成为可能。然而，包括开关或其他可调节设备可能限制了可调谐天线的最大功率处理能力。相比之下，不具有可调节部件的天线(例如，无开关的不可调谐天线)可能能够处理具有较大功率的天线信号。然而，固定(不可调谐)天线可在电子设备内占用比覆盖同等工作频率的可调谐天线更大的空间。

要使整体设备性能最大化，天线40可具有一个或多个可调谐天线以及一个或多个固定天线。例如，在双天线配置中，天线40可包括固定天线和可调谐天线。固定天线和可调谐天线均可用于处理设备10中的无线信号。例如，固定天线和可调谐天线均可用于接收多个天线阵列中(例如，在MIMO方案中或在其中对来自天线中的每一个的相同天线信号进行组合以提高信号质量的方案中)的数据流。当需要发送天线信号时，可使用固定天线发送信号。由于通过固定天线对高功率(发送的)信号进行路由，可调谐天线将不会经受高功率信号并且将不会表现出不期望的非线性。由于电子设备中包括可调谐天线，可将设备尺寸减小到最小程度(即，可使得可调谐天线的尺寸小于覆盖相同频带的同等固定天线)。

图3为示出了天线40可如何包括多种类型的天线的图。在图3的例证性配置中，天线40包括至少第一类型的第一天线诸如天线40N，和至少一个第二类型的第二天线诸如天线40Y。天线40N和40Y可例如包括不同类型和不同量的可调谐电路能力。就一种合适的布置而言，本文中有时将其作为例子描述，天线40N可以是不具有任何天线切换部件的固定(不可调谐)天线，而天线40Y可以是包括一个或多个可调节部件的可调谐天线。一般来讲，在设备10的天线40中，可以存在任何合适数量的天线40N(所述天线40N中的每一个可以相同，或者所述天线40N中的一些或全部可以彼此不同)和任何合适数量的天线40Y(所述天线40Y中的每一个可以相同或者所述天线40Y中的一些或全部可以彼此不同)。其中天线40包括第一天线40N和第二天线40Y的例证性配置有时作为例子在本文中描述。

由于天线40N不包含任何开关型部件或其他潜在非线性可调节部件(在本例子中)，因此每当设备10发射射频信号时可能需要使用天线40N。天线40Y包含一个或多个可调节部件(在本例子中)，因此可能最适用于发射低功率射频信号或唯一地用于接收射频信号。在这种类型的配置中，天线40N可用于发射和接收信号，因此有时可被称为设备10的主要天线，而天线40Y可仅用于接收信号(或用于接收信号和发射仅低功率信号)，因此有时可被称为设备10的次要天线。

天线40可利用信号路径44(例如传输线路径)和前端电路系统42联接到射频收发器电路系统46。前端电路系统42可包括开关、传输线、滤波器、阻抗匹配电路、放大器和其他电路系统。射频收发器电路系统46可在无线局域网频带、卫星导航频带、蜂窝电话频带和/或其他所关注的通信频带中工作。一个或多个集成电路可用于实施射频收发器电路系统46。

可使用路径诸如路径48向射频收发器电路系统46提供要从电路诸如基带处理器发射的数据。可使用路径诸如路径48将已经由射频收发器电路系统46接收到的天线信号提供给电路系统诸如基带处理器电路系统。

射频收发器电路系统46可具有多个端口。例如，在其中天线40包括第一天线40N和第二天线40Y的配置中，射频收发器电路系统46可包括第一端口(端口A)和第二端口(端口B)。端口A可包括接收器(RX)和发射器(TX)。端口B可包括接收器(RX)并且可包括或不包括发射器(TX)。前端电路系统42可包含分别将天线40N和40Y联接到端口A和B的固定路径。如果需要，前端电路系统42可包含切换电路系统(例如，纵横开关)，其允许天线40N联接到端口A或端口B中的任一者，同时将天线40Y联接到端口B或端口A中的任一者。

图4示出了可用于天线40N的例证性配置。如图4所示，天线40N可包括形成天线谐振元件50和天线接地部52的导电结构。天线谐振元件50可例如由刚性或柔性印刷电路基板上的图案化金属迹线形成、或者由模制塑料基板上的图案化金属迹线形成(作为例子)。天线接地部52可由印刷电路上的金属迹线、模制塑料基板上的金属迹线和/或其他导电结构诸如外壳12的金属部分形成。图4的例子中的天线谐振元件50为倒F形天线谐振元件。这仅是例证性的。天线40N可基于任何合适类型的天线(例如，环形天线、带状天线、平面倒F形天线、隙缝天线、包括不止一种类型的天线结构的混合天线、或其他合适的天线)。

天线谐振元件50可包括主要谐振元件臂，诸如臂60。短路分支62可联接在天线谐振元件臂60和天线接地部52之间。天线40N可在天线馈线分支58中具有由馈送端子54和56形成的天线馈送部。天线馈线分支58可联接在臂60和接地部52之间。信号路径44可包括正向路径64和接地路径66。正向路径64可联接到正向天线馈送端子54。接地信号路径66可联接到接地天线馈送端子56。如果需要，天线40N可包括匹配电路、另外的导电结构等。图4的天线40N为无开关的并且不包含潜在非线性部件诸如射频开关(例如，由晶体管电路系统实施在集成电路上的开关)。

天线40N可具有任何合适的尺寸和形状。在图4的例证性例子中，天线40N具有长度L1(例如，与主要谐振元件臂60的长度相关联的第一侧向尺寸)和高度H1(例如，与短路分支62的长度相关联的正交第二侧向尺寸)。图4的例证性配置中的天线40N的总面积(例如，与天线谐振元件50相关联的面积)大约等于L1*H1。天线40N占据的体积可为L1*H1*T1，其中T1为天线谐振元件的厚度。

图5示出了可用于天线40Y的例证性配置。如图5所示，天线40Y可包括形成天线谐振元件80和天线接地部52的导电结构。就天线40N的天线谐振元件50而言，天线谐振元件80可由刚性或柔性印刷电路基板上的图案化金属迹线形成、或者由模制塑料基板上的图案化金属迹线形成(作为例子)。天线40Y的天线接地部52可形成为相同导电结构的一部分，所述导电结构形成天线40N的天线接地部52，或者可由其他导电结构形成。例如，天线接地部52可由印刷电路上的金属迹线、模制塑料基板上的金属迹线和/或其他导电结构诸如外壳12的金属部分形成。外壳12可例如形成用于天线40N和40Y两者的公共天线接地部。

图5的例子中的天线谐振元件80为倒F形天线谐振元件。这仅是例证性的。天线40Y可基于任何合适类型的天线(例如，环形天线、带状天线、平面倒F形天线、隙缝天线、包括不止一种类型的天线结构的混合天线、或其他合适的天线)。

天线谐振元件80可包括主要谐振元件臂，诸如臂82。短路分支78可联接在天线谐振元件臂80和天线接地部52之间。天线40Y可在天线馈线分支76中具有由馈送端子72和74形成的天线馈送部。天线馈线分支76可联接在臂82和接地部52之间。信号路径44可包括正向路径70和接地路径68。正向路径70可联接到正向天线馈送端子72。接地信号路径68可联接到接地天线馈送端子74。如果需要，天线40Y可包括匹配电路、另外的导电结构等。

天线40Y可包括可调节电路系统。可响应于来自控制电路系统诸如基带处理器或来自其他电路系统(参见例如图2的存储和处理电路系统28)的控制信号，来对可调节电路系统进行实时调节。能够以不同状态设置可调节电路系统以支持不同的操作模式。在每种操作模式下，可对天线进行调谐以表现出不同的频率响应。通过调节天线以覆盖所关注的不同信号频率，天线40Y可覆盖所需的操作频率范围。例如，即使是在其中使用更紧凑的(并且带宽更窄的)谐振元件来实施天线40Y的配置中，天线40Y也可使用其不同的频率响应设置来覆盖与天线40N(作为例子)基本上相同的频率范围。

用于调谐天线40Y的可调节电路系统可联接在天线谐振元件80的相应部分之间，接地部52的相应部分之间，或谐振元件80和接地部52之间。如图5所示，例如，天线40Y可具有可调节的天线调谐电路，诸如联接在天线谐振元件80中的天线谐振元件臂82的顶端部分84和天线接地部52之间的可调节电路86(即，具有联接到天线谐振元件臂82的第一端子和联接到天线接地部52的第二端子的可调节电路)。如果需要，可调节电路诸如可调节电路86还可结合到天线40Y的其他部分中。图5的例子仅是例证性的。

在图5的例子中，可调节电路86为包括射频开关88的开关型可调节电路。可使用控制信号(例如，通过控制信号路径102接收到的来自设备10中的控制电路系统的控制信号)调节射频开关88。如果需要，可使用其他类型的控制机构。

开关88可与多个电气部件诸如并行电感器96、98和100串联联接在臂84和接地部52之间。开关88可具有端子，诸如联接到天线接地部52的端子104。开关88还可具有分别联接到电感器96、98和100的端子90、92和94。电感器96、98和100中的每一个可具有不同的相应电感值。当需要将电感器96的电感联接在谐振元件臂82和天线接地部52之间时，可将控制信号提供给开关88(例如，通过控制路径102)以将端子104联接到端子90。当需要将电感器98的电感联接在谐振元件臂82和天线接地部52之间时，可将控制信号提供给开关88以将端子104联接到端子92。当需要将电感器100的电感联接在谐振元件臂82和天线接地部52之间时，可通过开关88将端子104联接到端子94。

天线40Y可具有任何合适的尺寸和形状。在图5的例证性例子中，天线40Y具有长度L2(例如，与主要谐振元件臂82的长度相关联的第一侧向尺寸)和高度H2(例如，与短路分支78的长度相关联的正交第二侧向尺寸)。图5的例证性配置中的天线40Y的总面积(例如，与天线谐振元件80相关联的面积)大约等于L2*H2。天线40Y占据的体积可为L1*H1*T2，其中T2为天线谐振元件的厚度。T2的量值可相当于天线40N的厚度T1的量值。

由于可调节电路86提供的天线调谐能力，如果需要，能够以比天线40N更小的体积实施天线40Y，同时表现出相当的带宽(即，L2*H2可小于L1*H1，L2可小于L1，和/或L2*H2*T2可小于L1*H1*T1)。还能够以相同的体积实施天线40Y和40N(或者40Y可大于40N)，在这种情况下天线40Y可表现出大于天线40N的带宽。

图5的天线40Y包含可调节电路86。图5的可调节电路86为基于开关88和三个相关联的电感器的可调节电感器。图10的曲线图示出了如何调谐此种类型的天线。在图10中，天线性能(驻波比)已被描绘为频率的函数。曲线106对应于天线40N的性能(在该例子中)。在三个位置中的每一个之间调节开关88时，曲线108、110和112对应于天线40Y的性能，从而生成用于可调节电路86的三个相应电感值。天线40N可表现出相对较大的带宽并且可覆盖以频率f1为中心的通信频带，如曲线106所示。曲线108、110和112可覆盖更窄的频率范围(分别以fa、f1和fb为中心)。使用调谐可将天线40Y设置为三种配置的任何一种。由于天线40Y在不同调谐状态下工作的能力，天线40Y的频率覆盖范围的总量可与天线40N的相当。如本例所示，在不进行调谐的情况下，天线40Y的谐振结构可表现出比天线40N更窄的带宽，但在使用调谐时，可对其进行调节以覆盖与天线40N相同的带宽。

图11示出了如何能够(利用其调谐能力)减小天线40Y的尺寸以使得天线40Y小于天线40N。如图11所示，天线40N可由天线谐振元件50和天线接地部52形成，而天线40Y可由可调谐天线谐振元件80和天线接地部52形成。天线接地部52可至少部分地由电子设备10的金属设备外壳(作为例子)形成并且对于天线40N和天线40Y两者可以是公共的。天线40N可用于发射和接收信号(用作设备10的主要天线)。天线40Y可唯一地用于接收信号或可用于发射和接收信号(用作设备10的次要天线)。

图12示出了如何可以将天线40N(即，无开关的不可调节天线)联接到与发射器(TX)和接收器(RX)相关联的收发器电路系统46的端口，而将天线40Y(即，具有开关型调谐的天线)联接到与接收器(RX)相关联的收发器电路系统46的端口。在这种类型的配置中，任何发射器均无需与天线40Y相关联。天线40N可用于发射和接收设备10的射频信号，而在这种类型的配置中，天线40Y可唯一地用于接收天线信号(并且不发送天线信号)。

如图13的例证性布置所示，天线40N(即，无开关不可调谐天线)和天线40Y(即，包括开关型可调节电路系统86的可调谐天线)可与包括天线40N的发射器(TX)和接收器(RX)以及天线40Y的发射器(TX)和接收器(RX)的收发器电路系统相关联。在这种类型的配置中，天线40N和40Y两者均可用于发射和接收射频信号。为避免与天线40Y中的可调节电路系统86的非线性行为相关联的问题，在使用天线40Y进行的信号发送过程中允许的最大功率P_TX-MAX(即功率P2)可维持在低于使用天线40N进行的信号发送过程中允许的最大功率P_TX-MAX(即功率P1)的水平。例如，最大发射功率P2可为最大发射功率P1的70％(或更小)，最大发射功率P2可为最大发射功率P1的30％(或更小)，最大发射功率P2可为功率P1的15％(或更小)，或者最大发射功率P2可为功率P1的5％(或更小)(作为例子)。

在除其他以外的一些通信频带中使用可调节电路系统86处理发送的信号功率为可接受的情况下，设备10的控制电路系统28可用于使用天线40N发射任何所需的发射功率，同时限制天线40Y的使用，以使得天线40Y仅用于发射通信频带的所选择的可接受子集中的信号。如果需要，天线40Y可用于在不同通信频带的不同可接受最大功率水平下发送信号(例如，低于在相同频带下用于天线40N的那些的功率水平)。

如果需要，前端电路系统(例如，滤波器、阻抗匹配网络、开关和其他电路系统)可联接在图11、12和13中的天线40和收发器电路系统46之间。

根据实施例，提供的电子设备包括射频收发器电路系统，该收发器电路系统具有第一端口和第二端口，所述第一端口具有被配置为发射和接收射频信号的发射器和接收器，所述第二端口具有被配置为接收射频信号的接收器，联接到第一端口并被配置为发射和接收射频信号的无开关天线，以及联接到第二端口并被配置为接收射频天线信号的开关型可调谐天线。

根据另一个实施例，无开关天线大于开关型可调谐天线，并且其中无开关天线和开关型天线被配置为覆盖至少一个公共通信频带。

根据另一个实施例，无开关天线具有第一天线谐振元件，并且开关型天线具有小于第一天线谐振元件的第二天线谐振元件。

根据另一个实施例，开关型天线具有天线接地部并且具有联接在第二天线谐振元件和天线接地部之间的开关型可调节电路，其中无开关天线被配置为在通信频带中工作，并且其中开关型天线被配置为使用天线调谐覆盖通信频带。

根据另一个实施例，电子设备还包括导电外壳，天线接地部由该导电外壳形成。

根据另一个实施例，无开关天线包括固定的不可调谐天线，其具有至少部分地由导电外壳形成的天线接地部，并且其中射频收发器电路系统包括蜂窝电话收发器电路系统，其接收来自无开关天线和来自开关型可调谐天线的射频信号。

根据另一个实施例，开关型可调节电路包括可切换电感器。

根据另一个实施例，开关型可调节电路包括至少一个电气部件和联接在第二天线谐振元件和天线接地部之间的射频开关。

根据另一个实施例，无开关天线被配置为用作发射和接收用于电子设备的射频信号的主要天线。

根据另一个实施例，开关型天线被配置为用作接收射频信号并且不发射射频信号的次要天线。

根据另一个实施例，第二端口包括被配置为使用开关型天线发射射频信号的发射器，其中射频收发器电路系统被配置为以最高至第一最大发射功率的功率通过无开关天线发射射频信号，并且其中射频收发器电路系统被配置为以最高至第二最大发射功率的功率通过开关型天线发射射频信号，第二最大发射功率低于第一最大发射功率。

根据实施例，提供的电子设备包括被配置为发射和接收射频信号的射频收发器电路系统，联接到射频收发器电路系统的不可调谐天线，其被配置为发射和接收射频信号，以及联接到射频收发器电路系统的可调谐天线，其被配置为唯一地接收射频信号并且不发射射频信号。

根据另一个实施例，电子设备还包括金属外壳，该金属外壳用作用于不可调谐天线和可调谐天线的天线接地部。

根据另一个实施例，电子设备还包括位于金属外壳中的与不可调谐天线和可调谐天线重叠的电介质天线窗口。

根据另一个实施例，不可调谐天线包括第一天线谐振元件，其中可调谐天线包括第二天线谐振元件，并且其中第一天线谐振元件具有大于第二天线谐振元件的最大侧向尺寸。

根据另一个实施例，不可调谐天线在至少给定通信频带中工作，并且其中可调谐天线包括天线谐振元件、天线接地部以及联接在天线谐振元件和天线接地部之间的可调节电路，其中可调节电路可操作以对可调谐天线进行调谐以覆盖给定通信频带。

根据另一个实施例，可调节电路包括射频开关。

根据另一个实施例，可调节电路包括至少一个电感器。

根据一个实施例，提供的电子设备包括导电外壳、在导电外壳中的电介质天线窗口、被配置为在至少给定通信频带中通过电介质天线窗口发射和接收射频信号的无开关天线，以及被配置为通过电介质天线窗口接收射频信号的可调谐天线，其中可调谐天线包括可调节电路，并且其中可调节电路可操作以对可调谐天线进行调谐以覆盖给定通信频带。

根据另一个实施例，可调节电路包括射频开关。

根据另一个实施例，可调节电路包括联接到开关的部件，并且其中部件选自电感器和电容器。

根据另一个实施例，导电外壳形成用于无开关天线和可调谐天线的天线接地部，其中可调谐天线包括使用可调节电路联接到天线接地部的金属谐振元件臂，并且其中可调节电路包括至少一个射频开关。

以上所述仅说明本发明的原理，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 (19)

1.一种电子设备，包括：

射频收发器电路系统，所述射频收发器电路系统具有第一端口和第二端口，所述第一端口联接到第一发射器和第一接收器，所述第二端口联接到第二发射器和第二接收器；

无开关天线，所述无开关天线被配置为发射和接收射频信号；

开关型可调谐天线，所述开关型可调谐天线被配置为发射和接收射频天线信号；

前端电路系统，所述前端电路系统联接到所述无开关天线和所述开关型可调谐天线，其中所述前端电路具有第一和第二模式；以及

控制电路系统，所述控制电路系统在第一模式中配置所述前端电路系统，以将所述无开关天线联接到所述第一端口并将所述开关型可调谐天线联接到所述第二端口，所述控制电路系统在第二模式中配置所述前端电路系统，以将所述无开关天线联接到所述第二端口并将所述开关型可调谐天线联接到所述第一端口，所述控制电路系统被配置为根据使用的是第一模式还是第二模式来控制第一和第二发射器各自的最大发射功率水平。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述无开关天线大于所述开关型可调谐天线，并且其中所述无开关天线和所述开关型天线被配置为覆盖至少一个公共通信频带。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述无开关天线具有第一天线谐振元件，并且其中所述开关型天线具有小于所述第一天线谐振元件的第二天线谐振元件。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述开关型天线具有天线接地部并具有联接在所述第二天线谐振元件和所述天线接地部之间的开关型可调节电路，其中所述无开关天线被配置为在通信频带中工作，并且其中所述开关型天线被配置为使用天线调谐来覆盖所述通信频带。

5.根据权利要求4所述的电子设备，还包括导电外壳，所述天线接地部由所述导电外壳形成。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述无开关天线包括固定的不可调谐天线，所述固定的不可调谐天线具有至少部分地由所述导电外壳形成的天线接地部，并且其中所述射频收发器电路系统包括蜂窝电话收发器电路系统，所述蜂窝电话收发器电路系统接收来自所述无开关天线和来自所述开关型可调谐天线的射频信号。

7.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述开关型可调节电路包括可切换电感器。

8.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述开关型可调节电路包括至少一个电气部件以及联接在所述第二天线谐振元件和所述天线接地部之间的射频开关。

9.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述无开关天线被配置为用作发射和接收用于所述电子设备的射频信号的主要天线，并且其中所述开关型天线被配置为用作接收射频信号的次要天线。

10.一种电子设备，包括：

射频收发器电路系统；

射频接收器电路系统，被配置为只负责接收从一个组中选出的通信频带中的射频信号，而不发射射频信号，所述组由蜂窝电话通信频带、无线局域网通信频带和通信频带组成；

不可调谐天线，所述不可调谐天线联接到所述射频收发器电路系统；以及

可调谐天线，所述可调谐天线联接到所述射频接收器电路系统。

11.根据权利要求10所述的电子设备，还包括：

金属外壳，所述金属外壳用作用于所述不可调谐天线和所述可调谐天线的天线接地部。

12.根据权利要求11所述的电子设备，还包括位于所述金属外壳中的与所述不可调谐天线和所述可调谐天线重叠的电介质天线窗口，其中所述不可调谐天线包括第一天线谐振元件，其中所述可调谐天线包括第二天线谐振元件，并且其中所述第一天线谐振元件具有大于所述第二天线谐振元件的最大侧向尺寸。

13.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述不可调谐天线在至少给定通信频带中工作，并且其中所述可调谐天线包括：

天线谐振元件，

天线接地部，以及

可调节电路，所述可调节电路联接在所述天线谐振元件和所述天线接地部之间，其中所述可调节电路可操作以对所述可调谐天线进行调谐以覆盖所述给定通信频带。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述可调节电路包括射频开关。

15.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述可调节电路包括至少一个电感器。

16.一种电子设备，包括：

导电外壳，

在所述导电外壳中的电介质天线窗口，

无开关天线，所述无开关天线被配置为在至少给定通信频带中通过所述电介质天线窗口发射和接收射频信号；

可调谐天线，所述可调谐天线被配置为通过所述电介质天线窗口仅接收蜂窝电话通信频带中的射频信号，而不通过所述电介质天线窗口发射蜂窝电话通信频带中的射频信号，其中所述可调谐天线包括可调节电路，并且其中所述可调节电路可操作以对所述可调谐天线进行调谐以覆盖所述给定通信频带；以及

用于所述可调谐天线和所述无开关天线的接地部，所述接地部除单个侧面外在其他侧面上环绕所述可调谐天线和所述无开关天线。

17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述可调节电路包括射频开关。

18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述可调节电路包括联接到所述开关的部件，并且其中所述部件选自包括电感器和电容器的组。

19.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述导电外壳形成用于所述无开关天线和所述可调谐天线的所述接地部，所述可调谐天线包括使用所述可调节电路联接到所述接地部的金属谐振元件臂，并且所述可调节电路包括至少一个射频开关。