CN104604029B - 用于电子设备的多层3d天线承载体布置 - Google Patents

用于电子设备的多层3d天线承载体布置 Download PDF

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Abstract

含有多个承载块和多个辐射体的天线,其中每个承载块耦合到至少一个其它承载块,每个辐射体连接到至少一个承载块。另外,含有多个承载块和一个辐射器的天线,其中每个承载块耦合到至少一个其它承载块,辐射体连接到所述多个承载块的至少两个承载块。

Description

用于电子设备的多层3D天线承载体布置
相关申请案交叉申请
本发明要求2012年9月18日递交的发明名称为“用于电子设备的多层3D天线承载体布置(Multi Layer 3D Antenna Carrier Arrangement for Electronic Devices)”的第13/622134号美国非临时专利申请案的在先申请优先权,其以引用方式并入本文本中,如全文再现一般。
关于由联邦政府赞助
研究或开发的声明
不适用。
参考缩微胶片附录
不适用。
技术领域
背景技术
在现代无线通信系统中,移动电话、个人数字助理(PDA)、无线路由器、手持平板电脑、笔记本电脑等许多电子设备中都使用天线来发送和接收无线信号。根据应用,天线以各种频带发送和接收无线电波。例如,移动电话可使用天线以850兆赫(MHz)、900MHz、1800MHz和1900MHz等特定蜂窝频率实现与基站的无线通信。无线路由器、蜂窝电话可使用天线以2400MHz和5000MHz等Wi-Fi频率进行通信。实际上,如今越来越多的功能(例如,全球定位系统(GPS)、无线局域网(Wi-Fi)、蓝牙、蜂窝通信等)正集成到智能手机等单个便携式电子设备中。因此,需要合并到单个设备中的频带的数目在不断增加。另一方面,便携式电子设备的大小是固定的或正在缩减,这样反过来对可容纳一个或多个天线的可用空间施加了严格限制。因此,期望天线设计者能够提供更有效地利用有限天线空间的改进的天线结构。
发明内容
在一项实施例中,本发明包括含多个承载块和多个辐射体的天线,其中每个承载块耦合到至少一个其它承载块,每个辐射体连接到至少一个承载块。
在另一项实施例中,本发明包括含有多个承载块和一个辐射体的天线,其中每个承载块与至少一个其它承载块耦合,辐射体连接到所述多个承载块中的至少两个承载块。
在又一项实施例中,本发明包括含有多个天线承载体和至少一个辐射体的天线,其中每个天线承载体以物理方式或化学方式或这两种方式耦合到至少一个其它天线承载体,至少一个辐射体连接到所述多个天线承载体中的至少一个天线承载体。
在又一项实施例中,本发明包括电子通信设备,所述设备包括含有承载体的天线,其中所述承载体包括内部部分和外部部分,内部部分和外部部分都包括至少一个表面和耦合到所述承载体的辐射体,至少一部分所述辐射体延伸到所述内部部分。
结合附图和权利要求书,可从以下的详细描述中更清楚地理解这些和其它特征。
附图说明
为了更完整地理解本发明,现在参考以下结合附图和详细描述进行的简要描述,其中相同参考标号表示相同部分。
图1为倒F形天线(IFA)的原型的图。
图2A至2C为天线承载体的实施例的透视图。
图3为承载块的实施例的透视图。
图4为含有承载块和辐射体的天线的实施例的透视图。
图5A至5C为含有第一承载块、第二承载块和辐射体的天线的实施例的透视图。
图6A至6G为通过弹簧夹的电耦合方案的实施例的一个或多个零件的透视图。
图7A至7C为通过螺钉的电耦合方案的实施例的一个或多个零件的透视图。
图8A至8D为通过弹簧针的电耦合方案的实施例的一个或多个零件的透视图。
图9A至9C为头旁边右侧(Beside Head Right Side,BHR)用例中测试的原型天线的透视图的图像。
图10A和10B为手右边(Hand Right,HR)用例中测试的原型天线的图。
图11A至11E为天线的实施例的一个或多个零件的透视图。
图12A和12B为含有承载体和至少一个辐射体的天线的实施例的侧视图。
具体实施方式
最初应理解,尽管下文提供一个或多个实施例的说明性实施方案,但可使用任意数目的当前已知或现有的技术来实施所公开的系统和/或方法。本发明决不应限于下文所说明的所述说明性实施方案、图式和技术,包含本文所说明并描述的示范性设计和实施方案,而是可以在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。绘图不一定是按比例绘制。实施例的某些特征以按比例扩大或以示意形式示出,且为清楚简明起见可不示出常规元件的一些细节。
在需要无线通信的电子设备中,天线可结合无线收发器一起用于发送和接收电磁波。在使用中,天线可包括至少一个辐射体和天线承载体。辐射体可采取导电材料的薄膜形式,例如铜、银、金和其它类似的金属。此外,辐射体可路由为(或形成呈)某个几何图形的一个或多个辐射体分支(或轨迹)。天线可利用从辐射体生成的谐振电流以发送和/或接收无线信号。此外,天线接收的和/或从天线输出的无线信号可通过将辐射体连接到馈线来实施,馈线可连接到收发器。天线承载体可由非导电材料制成并用作该辐射体的支撑基板或平台。在使用中,天线承载体可包括一个或多个承载块。
可通过辐射体分支的几何形状(例如,长度)等多个参数确定天线的运行频带。例如,较长的辐射体分支可导致较低的频带,而较短的辐射体分支可导致较高的频带。图1示出了倒F形天线(IFA)100的原型的图,该天线包括由天线承载体130支撑的第一天线分支110和第二天线分支120。出于图示的目的,两个分支的近似路线轨迹以黑色虚线标记。如图1所示,第一天线分支110具有相对较短的长度,因此可以较高(例如,1800MHz或1900MHz)频带运行。第二天线120具有相对较长的长度,因此可以较低(例如,700MHz、850MHz或900MHz)频带运行。
实际上,辐射体分支可位于天线承载体130的表面上,天线承载体130可用作辐射体的支撑平台。为了满足消费者对于集成至单个便携式电子设备的更多功能(或特征)的需求,便携式电子设备的一个或更多天线可能需要并入不断增加的频带。在天线的设计中,例如通过路由天线承载体表面上更多的不同长度的辐射体分支可以获取更多频带。目前,仅天线承载体(例如,图1中的天线承载体130)的外(或外部)表面可用于形成辐射体分支。因此,可能存在与天线承载体的当前设计相关的潜在限制或问题。由于更多的辐射分支可覆盖有限天线空间(或体积)内的大表面区域,所以天线承载体的总表面区域可能不足以包含所有需要的频带。由于如今的便携式电子设备在集成更多功能的同时其大小日益缩减,尽管所允许的天线空间已经很小,但可以进一步减小。此外,电子设备的积极工业设计(ID)可采用天线承载体上的特殊特征,例如圆形光滑表面(例如,图1中的天线承载体130),这可以更加减少总表面区域。
本文所揭示的是包含一个或多个天线承载块的天线,这些天线承载块使给定天线空间的使用更有效。所揭示的天线的一个或多个承载块可具有任意合适的三维(3D)形状并且以一种方式耦合,使得与常规天线承载体相比,所揭示的天线的整体表面区域增加。承载块可支撑一个或多个辐射体,辐射体可在承载块的任意表面上路由,从而增加可以集成至天线的频带数目。在实施例中,第一承载块可包括顶面(或面)、与顶面具有不同的区域的底面以及顶面和底面之间一个或多个中间层(或表面)。此外,第二承载块可包括弧形凸面和符合ID规格的凹面。第一承载块和第二承载块可以任意相对位置耦合以实现给定天线空间的有效使用。一个或多个辐射体可在第一承载块和/或第二承载块的任意面(表面或层)上路由。因此,如本文所揭示的天线可以更加有效地利用有限天线空间,这样会导致天线体积小型化和/或更多频带的并入。在实施例中,所揭示的天线还可包括单块承载体和辐射体。该承载体可以是相对复杂的承载体,包括内部部分和外部部分,且部分辐射体可覆盖内部部分。此外,根据应用,某些频带的辐射体分支可在承载块的特定区域上路由,从而可以为特定用例优化天线性能。本文所用的“顶”、“底”、“前”、“后”、“左”和“右”或任意其它表示相对位置的术语是相对于所参考的透视图且无意暗示限制设备为仅一个方向。
图2A至2C所示为天线承载体200的实施例的透视图。天线承载体200可包括第一承载块210和第二承载块220,每个承载块可具有任意3D形状。本文中的术语“块”可指与其它对象分离的对象或实体(至少在当物体首次加工时),因此仅一段或一部分对象(例如,随意定义的左部或右部)不被视为块。实际上,与矩形块相比,可以以创建较大总表面区域的方式设计承载块的形状。例如,第一承载块210包括左表面(或面)211、右表面212、上表面213、与上表面213具有不同区域的下表面214、后表面215以及它们之间的一个或多个中间层(表面)216,如图2A和2B所示。根据一项实施例,多个平面216在阶梯状结构中进行配置,如图2A所示。中间层的数目可取决于应用。例如,每个中间层可包括第一平面和第二平面。第一平面和第二平面以任意角度相交。在另一项实施例中,中间层可包括一个或多个弯曲表面。例如,如图2A和2B所示,第一平面和第二平面可互相垂直(近似垂直)。或者,承载块210可包括一个或多个连接上表面213和下表面214的斜面,而没有上表面213和下表面214之间的中间层。承载块210可采取具有平面和直边的多面体形式。或者,承载块210可包括一个或多个弯曲表面和/或弯曲边缘(例如,图2A所示的中间层216的第一平面和第二平面之间的圆角)。如果需要,承载块210还可包括一个或多个设计增加其总表面区域的表面特征。例如,承载块210的一个或多个面可包括波纹、齿形、扇贝状、凹槽、凸起、任意其它特征或其任意组合。
承载块210可由适用于天线使用的任意材料制成。合适的结构材料可包括但不限于塑性材料,例如聚碳酸酯(PC)、聚苯乙稀(PS)、聚酯(PET)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、陶瓷材料,任意其它合适材料或其任意组合。此外,可通过各种技术制造承载块210。可能的制造技术可包括但不限于挤压、注塑、吹塑、热成型、滚塑、铸造、发泡、压塑、传递模塑、任意其它制造技术和其任意组合。
同样,第二承载块220还可具有任意3D形状。在实施例中,第二承载块220可包括可相互平行的弧形凸面221和弧形凸面222,如图2A所示。为了符合ID规格,第二承载块220可与电子设备中使用的常规天线承载体相同或类似。第二承载块220通常可具有与第一承载块210不同的形状。然而,有可能第二承载块220具有与第一承载块210相同或类似的形状。例如,承载块可简单地采取矩形块的形式。又例如,如图2A所示,承载块可具有相同长度但不同的其它参数。此外,第二承载块220可由与第一承载块210相同或不同材料制成,并使用与第一承载块210相同或不同的技术制造。
第二承载块220可设置在与第一承载块210对应的位置处。相对于第一承载块210,第二承载块220可具有任意合适的位置和/或方向。例如,如图2B所示,可调整第二承载块220以覆盖第一承载块210的中间层,这样可有效利用天线承载体200的外部或外表面(例如,表面213和221)和内部或内表面(例如,表面216和222)。应注意,由于ID规格可要求天线承载体上有一个或多个弯曲(例如,圆形的)表面以适合于电子设备的平滑边缘,因此所允许的天线体积可能不是矩形块。在天线体积的局限内,可使用一种方式布置承载块的位置使得可路由辐射体的整体表面区域足够并入所有必需频带和/或提升天线性能。
可使用任意合适的机制耦合第一承载块210和第二承载块220。例如,它们可在一个或多个表面上包括对应的表面特征以促进它们的机械耦合。如图2A所示,承载块210上的两个凹槽孔210和承载块220上的两个凸圆柱(或圆形突出)可用于耦合。可在放置辐射体之前或之后临时性或永久性地发生承载块的耦合。在两个耦合的承载块之间的空间中可能存在空气或其它介质(例如,填料、粘合剂)。虽然图2A和2B仅示出了两个承载块,但应理解,根据应用,天线承载体200可包括两个以上承载块,其中每个承载块可耦合到至少一个其它承载块。上文有关承载体210和/或承载体220的描述可适用于任意其它附加块。
根据应用,天线承载体和其承载块可具有任意合适大小或尺寸。图3所示为具有大小规格的承载块300的实施例的透视图。出于说明性目的,承载块300配置为具有60mm的整体长度、8.8mm的底部宽度、4.0mm的顶部宽度以及顶面和底面之间7.0mm的距离。由于承载块300可与图2A和2B中的承载块210类似,因此为了简明起见将不会对类似方面进行进一步描述。
如上所述,承载块可作为一个或多个天线辐射体的支撑基板或平台。图4为含有承载块410和辐射体420的天线400的实施例的透视图。承载块410可与前文所述的承载块相同或类似。辐射体420可包括一个或多个具有不同参数(例如,长度)的辐射体分支,每个分支可以不同频带发送和接收无线信号。在实施例中,辐射体420包括第一辐射体分支430和第二辐射体分支440,如图4所示。第一辐射体分支430和第二辐射体分支440可电连接并共享公共馈线。
在使用中,辐射体420可位于承载块410的任意部分。例如,辐射体420可位于承载块410的左表面、右表面、后表面、上表面、下表面和/或中间层。辐射体420的一个辐射体分支(例如,辐射体分支430)可停留在一个表面或可穿过多个面。另一方面,每个表面可包含多个辐射体分支。如果需要,可在承载块410范围以外路由(跟踪或形成)一个或多个辐射体分支。例如,承载块上的部分辐射体分支可继续到电子设备的其它表面上,例如后盖、电池盖、壳盖(有时称为B盖)、任意其它表面和其任意组合。进一步地,如果需要,其它表面上扩展的或继续的部分辐射体分支可反过来连接一个或多个其它承载块。在实施例中,可以在承载块410上以任意几何图形(或图案)路由辐射体分支430。辐射体分支430的几何图形可具有任意合适的参数,例如长度、宽度、厚度等,这些参数可随辐射体分支430的长度变化或保持不变。通过控制辐射体分支430的参数,可以实施任意频带。根据应用,对应于某些频带的辐射体分支可放置在承载块410的表面的特定区域(例如,中间层的中心)中,这样可为某些用例优化天线的性能。
辐射体420可由任意电导体制成。用于辐射体420的合适的结构材料可包括但不限于铜、银、铝、金、铬、镍、锌、铂、任意其它合适导体和其任意组合。可通过任意合适技术在承载块410上路由(放置或固定)辐射体420。可能的辐射体420的制造技术可包括但不限于雷射直接成型(LDS)、冲压金属、柔性电路(flex)、任意其它合适技术或其任意组合。可在制造(处理)承载块410之后路由辐射体420,或可在形成承载块410期间路由辐射体420。实际上,一部分或所有辐射体420可为承载块410的外部表面上或上方的突出结构。或者,一部分或所有辐射体420可蚀刻在承载块410中。
图5A至5C为天线500的实施例的透视图,天线500包括第一承载块510、第二承载块520和辐射体530。第一承载块510(或第二承载块520)可与上述承载块(例如,图2中的第一承载块210)相同或类似。辐射体530可连接到第一承载块510和第二承载块520,如图5A所示。例如,如所示,第一部分辐射体530可在第一承载块510上路由,第二部分辐射体530可在第二承载块520上路由。每块上的一个或多个辐射体分支可具有相同或不同的几何形状。通过利用多个表面,例如第一承载块510上的中间层,可用于路由辐射体530的总表面区域比常规天线承载体(例如,图1中的天线承载体130)的更大。将天线承载体视为包括第一承载块510和第二承载块520的整体,除了常规天线利用的外部(或外)表面以外可利用天线承载体的内部(或内)表面。
如图5C所示,辐射体530可通过第一连接端540和/或通过第二连接端550的接地平面连接到馈线。在使用中,不同的辐射体分支可具有分离的馈线(馈管)。或者,一部分或所有辐射体分支可共享公共馈线。根据天线500是否平衡,(通常位于印刷电路板(PCB)的)接地平面可能或可能不需要作为电接地。此外,可电连接不同承载块上的一个或多个辐射体分支。或者,在一些实施例中,一个承载块上的一个或多个辐射体分支可放置在另一承载块上的馈线附近,从而形成辐射体分支和馈线之间的电容耦合。与直接电接触类似,电容耦合还可使辐射体通过某些类型的天线(例如,一些单极天线)发送和接收无线信号。
如上所述,天线承载体可包括若干承载块,这些承载块可以机械方式和/或电方式耦合(或连接)。参考图6至8的以下描述提供了对两个承载块的机械和/或电耦合的各种实施例的更为详细的理解。在这些图中,天线承载体(包括多个承载块)等各种天线部件和多个辐射体可能和先前图中描述的对应部件相同或类似,因此为了简明起见将不会对类似的方面进行详细描述。图6A至6G为通过弹簧夹的电耦合方案的实施例的一个或多个零件的透视图。如图6A所示,第一承载块610在表面上可包括若干凸圆柱(或螺柱)620等表面特征。如图6B所示,第一承载块610可支撑第一辐射体630,第一辐射体630可包括多个辐射体分支。同样,如图6C所示,第二承载块640在弯曲表面上可包括若干孔650等表面特征。此外,如图6D所示,第二承载块640可支撑第二辐射体660,第二辐射体660可包括一个或多个辐射体分支。此外,如图6E所示,弹簧夹670可包括在第二辐射体660中,这样可以促进第一承载块610和第二承载块640之间的电耦合。在制造天线承载体期间,第一承载块610和第二承载块640可组装在一起,如图6F至6G所示。
在实施例中,热熔(热塑熔)工艺可用于实现第一承载块610和第二承载块640之间的机械耦合。热熔可使用由加热导致的部件变形以创建例如由塑料制成的两个部件之间的过盈配合。实际上,凸圆柱620可首先装入对应孔650。随后,热熔可应用到圆柱620使得其可由于塑料软化而变形。变形可形成头部结构,其可机械地锁住第一承载块610和第二承载块640。
根据应用,第一辐射体630和第二辐射体660可在相同或不同频带运转。进一步地,如果需要,可以通过弹簧夹670制成的接触电连接这两个辐射体。由于弹簧夹670的机械弹性,第一承载块610不具任意额外表面特征也可保护电接触。在使用中,可采取任意合适的3D形状、大小、材料和制造技术来实施弹簧夹670,弹簧夹670可通过焊接、导电粘合剂等任意合适技术连接到第二辐射体660。应注意,虽然图6D至6G仅示出了一个弹簧夹,如果需要,可使用多个弹簧夹电连接两个承载块。电耦合之后,第一辐射体630和第二辐射体660可共享馈线和/或接地平面。或者,可连接第一辐射体630的辐射体分支和第二辐射体660的另一辐射体分支以形成扩展的辐射体分支。
图7A至7C为通过螺钉的电耦合方案的实施例的一个或多个零件的透视图。如图7A所示,第一承载块710可支撑第一辐射体720,且可在第一承载块710的表面创建凹槽孔730。进一步地,凹槽孔730可在某一点处穿过第一辐射体720。同样,如图7B所示,第二承载块740可支撑第二辐射体750,且通孔760可在某一点处穿透第二辐射体750。如图7C所示,可对齐第一承载块710和第二承载块740使得凹槽孔730可与通孔760重叠。为了实现电耦合,可将导电材料制成的螺钉770压进或旋进凹槽孔730和通孔760,从而形成第一辐射体720和第二辐射体750之间的电接触。在使用中,螺钉770可具有任意合适的大小和/或形状,可由任意合适制造技术使用任意合适材料制成。在实施例中,如果两个辐射体之间需要电耦合,螺钉770甚至可由电绝缘材料(例如,塑料)制成以增强第一承载块710和第二承载块740之间的机械耦合。虽然图7C仅示出了一个螺钉,但应注意如果需要,多个螺钉可用于电耦合两个辐射体。
图8A至8D为通过弹簧针的电耦合方案的实施例的一个或多个零件的透视图。如图8A所示,第一承载块810可支撑第一辐射体820。同样,如图8B所示,第二承载块830可支撑第二辐射体840。进一步地,若干通孔850可在某些位置处穿透第二辐射体840。如图8C所示,可靠近地放置并对齐第一承载块810和第二承载块820,数目等于通孔850的若干弹簧针860可用于实现电耦合。如图8D所示,可将导电材料制成的弹簧针860压进通孔850,并且使第一辐射体720和第二辐射体750接触。弹簧针860可具有任意合适的大小和/或形状,且可由任意合适制造技术使用任意合适材料制成。例如,弹簧针860可采取含两个锋利簧压钉的细长圆柱的形式。尽管图8C和8D示出了两个弹簧钉,但是如果需要,任意数目的弹簧钉可用于电连接两个辐射体。
应注意,除了上文参考图6至图8所述的耦合方案,任意其它合适方案可用于实现多个承载块之间的机械和/或电耦合。实际上,多个承载块可通过各种物理和/或化学结合技术短暂性或永久性地连接,这些技术可能或可能不会将额外材料引进天线结构。例如,粘合剂(例如,导电膏、非导电胶等)可应用到两个承载体的对应表面以物理地结合这两个承载体。又例如,可使用不引入额外材料的电晕放电和氧电浆等技术处理两个承载块的对应表面。可激活对应表面上的分子,且两个承载块之间可形成化学结合。在一些实施例中,各种技术的组合可用于实现两个承载块的物理和/或化学结合。当多个承载块自动连接到或与另一承载块耦合时,耦合的块还可称为一个复杂承载块。
实际上,可使用所揭示的天线承载体结构实施多种天线。可能的天线类型可包括但不限于偶极(例如,短偶极、半波偶极、折迭偶极、宽带偶极)天线、单极天线、小环天线、矩形微带(或贴片)天线、平面倒F天线(PIFA)、螺旋天线(helical antenna)、螺旋天线(spiral antenna)、槽式天线、背腔缝隙天线、倒F形天线(IFA)、开槽波导天线、近场通信(NFC)天线、任意其它天线和其任意组合。进一步,如果需要,多根天线可位于电子设备的不同部分以执行不同功能。多根天线可以是相同或不同类型。
本文所揭示的辐射体(例如,辐射体420)可连接到承载体或承载块(例如,承载块410)。辐射体和承载块之间的连接可以是化学的或机械的。例如,辐射体可通过任意可用连结技术结合到或连接到承载块。又例如,辐射体和承载块可通过一个或多个螺钉互相连接。
使用所揭示的天线承载体布置的实施例,任意可用无线通信带都可并入电子设备的一个或多个天线。例如,可能的通信频带可包括但不限于蜂窝电话带(例如,850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz)、第三代(3G)数据通信带,其也被通用移动通讯系统(UMTS)(例如,带V、带II、带I、到VIII)、长期演进(LTE)带(例如,700MHz(带XII、带XIII、带XVII)、800MHz(带V)、1700MHz(带IV)、1900MHz(带II)、2100MHz和2600MHz(带VII))、Wi-Fi(还称为电气和电子工程师学会(IEEE)802.11)带(例如,2.4GHz和5.0GHz)、2.4GHz的蓝牙带以及1575MHz的全球定位系统(GPS)带。所揭示的天线承载体布置可使用天线承载块和辐射体分支的合适配置覆盖这些频带和/或其它合适频带。
在实施天线期间,天线设计者可构建原型设备并在各种用例下测试其性能,例如自由空间(FS)、头旁边(BH)(仅头部模型)、头旁边左侧(BHL)(仅头部模型)、头旁边右侧(BHR)(仅头部模型)、头旁边和手右侧(BHHR)(头和手模型)和手右侧(HR)(仅手模型)。这些用例可由无线承载体指定以验证不同周围环境中的天线性能。在天线的实际使用中,来自天线的辐射能量可由人头或手等对象部分吸收。此外,天线的频带可由对象解调。因此,在天线被商业化之前,多个用例的测试可以是有用步骤。
图9A至9C为BHR用例中测试的原型天线910的透视图的图像。如图9A所示,原型天线910连接到印刷电路板(PCB)920,其放置在头部模型930的右侧。该设置用于模拟积极会话中的电子通信设备(例如,移动电话)。图9B和9C所示为天线910的两个近观图,天线910包括支撑第一辐射体950的第一承载块940和支撑第二辐射体970的第二块960。辐射体950被路由到第一承载块940的多个表面上。如图9B所示,第二承载块960连接到第一承载块940,但两者在运行位置并不完全对齐(换言之,天线910打开)。辐射体950的一部分位于天线910的内部表面上。如图9C所示,第二承载块960和第一承载块940完全对齐(换言之,天线910关闭),且可以看见第二辐射体970。
图10A和10B所示为HR用例中测试的原型天线910的两个图。如图10A所示,泡沫垫片分离原型天线910和手模型1002。该设置用于模拟人手中的电子通信设备(例如,移动电话)。图10B所示为天线910的近观侧视图,其中第一承载块940和第二承载块960位于PCB920的下方。由于所揭示的天线承载体布置可允许待路由的辐射体不仅位于天线承载体的外部表面上,而且还位于天线承载体的内部表面上,因此能够并入的频带数目可相应增加。进一步地,在特定频带运行的辐射体分支可位于承载体表面的特定区域中,这样可为某些用例优化天线的性能。例如,如果HR用例的测试显示当对应辐射体分支进一步远离手模型时,高频带具有较好的辐射性能,这些辐射体分支随后可被路由到天线承载体的内部表面上(例如,第一承载块940的中间层)。相应地,与仅具有在天线承载体的外部表面上路由的辐射体分支的常规天线相比,可使用高频带(例如,5.0GHz的Wi-Fi)的便携式电子设备的天线性能可得到提高。因此,本发明揭示的扩展的表面区域可在天线设计中提供较高灵活性,这反过来导致天线体积小型化和/或天线性能提高。
实际上,任意数目的承载块和/或辐射体可用于天线构建。图11A至11E示出了天线的实施例的一个或多个零件的透视图。如图11A所示,天线可包括支撑第一辐射体1120的第一承载块1110、支撑第二辐射体1140的第二承载块1130以及支撑第三辐射体1160的第三承载块1150。出于说明性目的,图11A中分开示出了天线的各零件并且图11B至11E示出了组装的各个阶段。每个承载块可具有任意合适的3D形状并且可以和上述承载块相同或类似。例如,第一承载块1110可包括两个相似的端截面,这两个端截面与中间截面不同。在实施例中,第二承载块1130可以和图7A中的第一承载块710相同或类似,第三承载块1150可以和图7B中的第二承载块740相同或类似。同样,天线的每个辐射体可具有任意合适的几何形状并且可与上述辐射体相同或类似。进一步地,每个辐射体可位于其支撑的承载块的任意表面区域。例如,如图11B和11C所示,第一辐射体1120可在第一承载块1110的中间截面的三个表面上路由。
图11D和11E示出了组装完好的天线1100。在使用中,天线的承载块和辐射体可以机械方式和/或电方式耦合在一起。例如,为了实现辐射体的电耦合,第一螺钉1170可用于连接第一辐射体1120和第二辐射体1140,如图11D所示。类似地,第二螺钉1180可用于连接第二辐射体1140和第三辐射体1160。在实施例中,第一螺钉1170和第二螺钉1180可与图7C中的螺钉770相同或类似。此外,可以互相对应地设置天线的承载块使得有效利用给定的天线空间。例如,如图11D和11E所示,可以对齐三个承载块的长度。第一承载块1110可位于第二承载块1130创建的中空空间下,第二承载块1130的多层表面可被弧形第三承载块1150覆盖。此外,可将一个或多个表面特征并入到承载块以促进它们的机械耦合。例如,如图11E所示,多个塑料圆柱和孔可保证第二承载块1130和第三承载块1150之间的机械耦合。
在实施例中,许多先前揭示的具有多个承载块的实施例可用于配置包括单个承载体的天线,其中该承载体具有复杂形状。图12A示出了天线承载体1200的实施例的侧视图,天线承载体1200的表面可包括内部部分和外部部分。内部部分或外部部分可包括一个或多个表面或平面,它们可以是平坦的或弯曲的。例如,承载体1200的内部部分包括水平表面1210、垂直表面1220、弯曲表面1230以及未由数字标记的其它水平/垂直表面以及圆角。术语“水平”和“垂直”仅为有助于理解图12的相对词语并且不必指示运行中表面的方向。另一方面,承载体1200的外部部分可包括水平表面1240和其它未编号的表面。
为了区分内部部分和外部部分,可以从表面上的一个点绘制虚线。在内部部分中,从任意表面绘制、与表面具有某个角度(例如,70度到110度)以及向外(即,进入空气且不进入承载体)的虚线可与内部部分的另一表面相交。例如,从表面1210绘制的与表面1210正交(即,90度)的线可与表面1230相交。例如,从表面1220绘制的与表面1220正交(即,90度)的线可与表面1230相交。对于弯曲表面(例如,表面1230和圆角),从表面绘制的虚线可以与虚线绘制的点处的弯曲表面的切线正交。例如,在点1232处从表面1230绘制的线可与表面1230的切线垂直。另一方面,在天线承载体1200的外部部分,从任意表面绘制、与表面具有某个角度(例如,70度到110度)以及向外的虚线可能不与承载体的任意其它表面相交。例如,从表面1240绘制的与表面1240正交的线可能不与其它表面相交。因此,内部部分可定义为承载体表面上的区域,其中从区域中的任意点扩展并与该区域正交的虚线和承载体表面的另一部分相交。进一步地,外部部分可定义为不是内部部分的承载体的表面上的区域。因此,外部部分的另一种定义为承载体表面上的区域,其中从区域中的任意点扩展并与该区域正交的虚线不与承载体表面的另一部分相交。
图12B为包括承载体(例如,承载体1200)和至少一个辐射体的天线1250的实施例的侧视图。一个或全部的至少一个辐射体可包括多个辐射体分支,每个辐射体分支在不同的频带运行。在实施例中,可在承载体的内部部分形成至少一部分辐射体。例如,可在表面1220上跟踪部分或全部辐射体分支1250。内部部分的其它表面还可用于支撑辐射体分支。此外,承载体的外部部分还可用于支撑辐射体分支。例如,可在表面1240上跟踪部分或全部辐射体分支1270。所属领域技术人员将认识到天线1250的设计和使用可与本发明原则内的先前所述的天线类似,因此为了简明起见,将不再进一步描述该单个承载体的其它方面。
在天线1250中,由于承载体具有内部部分和外部部分,因此承载体可具有复杂设计。任何合适的技术都可用于制造承载体且跟踪至少一个辐射体。上文所述的适用技术都可用于制造。随着制造技术的发展,其它技术还可用于实现所揭示的天线设计。如上文所述,在辐射体块上形成辐射体之后多个辐射体块可连接或耦合到一起。因此,天线1250的承载体可以是将多个承载块连接在一起的结果。
本发明公开至少一项实施例,且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改均在本发明公开的范围内。因组合、合并和/或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。应当理解的是,本发明已明确阐明了数值范围或限制,此类明确的范围或限制应包括涵盖在上述范围或限制(如从大约1至大约10的范围包括2、3、4等;大于0.10的范围包括0.11、0.12、0.13等)内的类似数量级的迭代范围或限制。例如,每当公开具有下限Rl和上限Ru的数值范围时,具体是公开落入所述范围内的任何数字。具体而言,特别公开所述范围内的以下数字:R=Rl+k*(Ru-Rl),其中k是从1%到100%以1%增量递增的变量,即,k是1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%……70%、71%、72%……95%、96%、97%、98%、99%或100%。此外,还特此公开了,上文定义的两个R值所定义的任何数值范围。除非另有说明,否则使用术语约是指随后数字的±10%。相对于权利要求的某一要素,术语"可选择"的使用表示该要素可以是需要的,或者也可以是不需要的,二者均在所述权利要求的范围内。使用如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提供对如“由……组成”、基本上“由……组成”以及“大体上由……组成”等较窄术语的支持。因此,保护范围不受上文所述的限制,而是由所附权利要求书定义,所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每项和每条权利要求作为进一步公开的内容并入说明书中,且权利要求书是本发明的实施例。所述揭示内容中的参考的论述并不是承认其为现有技术,尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文本中,其提供补充本发明的示例性、程序性或其他细节。
虽然本发明多个具体实施例,但应当理解,所公开的系统和方法也可通过其他多种具体形式体现,而不会脱离本发明的精神或范围。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的,且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如,各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并,或者某些特征可以省略或不实施。
此外,在不脱离本发明的范围的情况下,各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其他项也可以采用电方式、机械方式或其他方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其他变更、替换、更替示例对本领域技术人员而言是显而易见的,均不脱离此处公开的精神和范围。

Claims (13)

1.一种天线,其特征在于,包括:
多个承载块,其中所述多个承载块中的第一承载块耦合到第二承载块;以及
多个辐射体,其中所述多个辐射体中的每个都连接到所述多个承载块中的至少一个;
所述多个辐射体中的第一辐射体的至少一部分连接到所述多个承载块的第一承载块,所述多个辐射体中的第二辐射体的至少一部分连接到所述多个承载块的第二承载块;
所述第一承载块包括:
第一表面;
与所述第一表面相对并与所述第一表面具有不同表面区域的第二表面;
连接所述第一和第二表面的第三表面;以及
与所述第三表面相对并连接所述第一和第二表面的中间层,所述中间层包括在阶梯状结构中配置的多个表面;
所述第一辐射体连接到所述中间层。
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第二承载块包括凸圆表面和与所述凸圆表面相对的凹圆表面,所述第二辐射体连接到所述凸圆表面。
3.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一和第二辐射体通过弹簧夹、螺钉、弹簧针或其任意组合进行电耦合。
4.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一和第二承载块通过塑料柱的热熔进行耦合。
5.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一和第二承载块以平行方向对齐,所述第一承载块的长度与所述第二承载块的长度相同或类似。
6.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一承载块包括多个平面,所述第二承载块包括多个平面,所述第二承载块在相对于所述第一承载块的位置对齐,所述多个辐射体进一步包括第三辐射体,所述多个承载块进一步包括第三承载块,其中至少一部分所述第三辐射体连接到所述第三承载块,所述第三承载块包括多个弯曲表面,所述第三承载块在相对于所述第二承载块的位置对齐,所述第一、第二和第三辐射体电耦合并在不同频带运行。
7.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述辐射体包括多个辐射体分支且每个辐射体分支用于在不同频带内运行。
8.一种电子通信设备,其特征在于,包括:
一种天线,包括:
多个承载块,其中所述多个承载块中的第一承载块耦合到第二承载块;以及
至少一个辐射体,其中所述至少一个辐射体的每个都连接到多个承载块的至少一个;
所述至少一个辐射体包括第一辐射体和第二辐射体,所述多个承载块包括第一承载块和第二承载块,至少一部分所述第一辐射体连接到所述第一承载块,至少一部分所述第二辐射体连接到所述第二承载块;
所述第一承载块包括:
第一平面;
与所述第一平面相对且与所述第一平面具有不同表面区域的第二平面;
连接所述第一和第二平面的第三平面;以及
与所述第三表面相对并连接所述第一和第二平面的中间层,所述中间层包括在阶梯状结构中配置的多个平面;
所述第一辐射体连接到所述中间层。
9.根据权利要求8所述的电子通信设备,其特征在于,所述第二承载块包括凸圆表面和与所述凸圆表面相对的凹圆表面,所述第二辐射体连接到所述凸圆表面。
10.根据权利要求8所述的电子通信设备,其特征在于,所述第一和第二辐射体以电方式耦合。
11.根据权利要求10所述的电子通信设备,其特征在于,所述电耦合通过弹簧夹、螺钉、弹簧针或其任意组合实现。
12.一种包括天线的电子通信设备,其特征在于,包括:
承载体,所述承载体包括内部部分和外部部分,所述内部部分和外部部分都包括至少一个表面;以及
耦合到所述承载体的辐射体,至少一部分所述辐射体延伸到所述内部部分;
所述内部部分包括多个表面,用于支撑所述辐射体分支中的一个的全部或部分;所述多个表面在阶梯状结构和弯曲表面中配置。
13.根据权利要求12所述的电子通信设备,其特征在于,所述内部部分包括所述承载体表面上的区域,其中从所述区域中的任意点扩展并与所述区域正交的虚线与所述承载体表面的另一部分相交,所述外部部分包括不是所述内部部分的一部分所述承载体表面。
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