CN110506361A - 用于金属外壳的天线 - Google Patents
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Abstract
提供了包括显示面板和在显示面板周围的边界区的设备的示例。设备包括布置在显示面板和边界区上的盖。盖保护显示面板和边界区。设备还包括具有布置在边界区的一部分内的避开区域的天线。设备包括布置在避开区域中的框以支持盖。框包括部分填充的部分以减小天线的谐振偏移。
Description
背景技术
诸如膝上型计算机、平板计算机和智能电话的计算设备通常包括天线阵列以通过无线网络发送和接收信号。当设备变得更紧凑时，放置天线的位置更受限制，使得计算设备的部件干扰天线性能。
附图说明
现在将仅作为示例参考附图，其中：
图1是根据示例的设备的顶视图；
图2是穿过线2-2的图1的示例设备的部分截面图；
图3是形成示例设备的天线阵列的部件的顶视图；
图4是示例设备的天线阵列电路的示意图；
图5是形成另一示例设备的天线阵列的部件的顶视图；以及
图6是形成另一示例设备的天线阵列的部件的顶视图。
具体实施方式
随着越来越多的设备包含由金属外壳围绕的薄外形，天线设计变得更有挑战性。特别是，在天线阵列周围的金属的存在可能限制天线的辐射性能。此外，放置多个天线的体积的减小增加了诸如互耦的效应，这可能对天线阵列的性能有害。随着广域网增加带宽能力，在下一代网络中需要更多的天线。
在本说明书中，元件可被描述为“配置成”执行一个或多个功能或为这样的功能而“配置”。通常，配置成执行或配置成执行功能的元件被启用来执行该功能，或适合于执行该功能，或适于执行该功能，或可操作来执行该功能，或者能够执行该功能。
在描述设备的部件和这些部件中的一些的可选的示例时，相同的参考数字可用于与在其它示例中描述的元件相同或相似的元件。如在本文使用的，建议绝对定向(例如“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”等)的术语的任何使用是为了说明方便，且指在特定的图中所示的定向。然而，这样的术语不应在限制性意义上被解释，因为预计各种部件实际上将在与所述或所示的那些定向相同或不同的定向上被利用。
参考图1，设备通常以50示出。设备50并不被特别限制，且可以是移动计算设备，例如能够连接到多个无线网络(例如无线广域网和无线局域网)的膝上型计算机、平板计算机、智能电话。在本示例中，设备50是能够连接到在699MHz到960MHz之间操作的低频带无线广域网、在1710MHz到2170MHz之间操作的中频带无线广域网和/或在2305MHz到2690MHz之间操作的高频带无线广域网的平板计算机。此外，设备50也可连接到Wi-Fi网络，例如在2.4GHz或5GHz处操作的网络。此外，设备50也可配置成为了导航目的而与全球定位系统连接。在其它示例中，设备50可配置成连接到其它无线网络，例如蓝牙网络。在本示例中，设备50包括如图2所示的显示面板100和盖102。设备50还包括外壳55和在显示器100周围的边界区105。
显示器100为用户显示信息。例如，显示器100可包括一个或多个光发射器，例如发光二极管(LED)、液晶、等离子体单元或有机发光二极管(OLED)的阵列。也可用其它类型的光发射器代替。此外，触摸膜可覆盖在显示器100上以提供触摸屏输入设备。触摸膜不限于任何类型的触摸膜，且可包括电阻技术、表面声波技术、电容技术、红外技术或光成像技术。
在显示器100周围的边界区105是一般需要提供结构部件以支持并保护显示器100的区域。例如，边界区105通常包括附加的塑料或金属特征以将显示器100牢固地保持在适当位置上并防止来自诸如设备50的落下或掉下的冲击的损坏。此外，边界区105也可提供位置来存放设备50的各种其它部件，例如电池、摄像机、环境光传感器、虹膜传感器、附加的传感器、各种电路、扬声器、麦克风和天线阵列。应认识到，边界区105通常是设备的一些上述部件的唯一区域而不干扰显示器100，同时维持现代设备的薄外形。
盖102布置在显示器100之上并也在边界区105之上延伸。在本示例中，盖102是坚硬和透明的材料，例如玻璃、蓝宝石、塑料等，以保护显示器100和布置在边界区105内的任何部件。在其它示例中，盖102可以在显示器110和边界区105之上由不同的材料制成。特别是，由于盖102在边界区105之上不需要是透明的，因此可用不透明材料代替。
参考图3，通常从图1所示的设备50前方的角度示出设备50的外壳55的视图。因此，图3所示的视图类似于设备50的视图，其中盖102和显示器100被移除以暴露天线阵列中使用的外壳55。
外壳55并不被特别限制且包围设备50的内部部件。在本示例中，外壳55是可由镀有铝、钢、钛、锌、合金和铬的材料制造的金属外壳。在本示例中，外壳55包括基本上直的且基本上沿着设备50的一侧延伸的金属边缘60。
越过外壳55的金属边缘60定位，金属带65基本上平行于金属边缘60并靠近设备50的一角定位。金属带65并不被特别限制且可由与外壳55相同的材料制造。在一些示例中，可从最终可被成形为外壳55的单一金属片切割金属带65。金属带65基本上与外壳55的金属边缘60分离。金属带65被分离的方式并不被特别限制且可包括气隙或其它电介质材料(例如塑料)的使用。例如，可通常用一层聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、陶瓷、填充玻璃的聚碳酸酯和玻璃将金属带65与金属边缘60分离。虽然金属带65基本上与金属边缘60分离，但金属带65由馈送元件80连接到金属边缘60。
类似地，越过外壳55的金属边缘60定位在金属带65的相对角处，金属带70基本上平行于金属边缘60定位。金属带70并不被特别限制并可由与外壳55和/或金属带65相同的材料制造。在一些示例中，可从最终可被成形为外壳55的单一金属片切割金属带70。金属带70基本上与外壳55的金属边缘60分离。金属带70被分离的方式并不被特别限制且可包括气隙或其它电介质材料(例如塑料)的使用。例如，可通常用一层聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、陶瓷、填充玻璃的聚碳酸酯和玻璃将金属带70与金属边缘60分离。虽然金属带70基本上与金属边缘60分离，但金属带70由馈送元件82连接到金属边缘60。
附加的金属带75布置在金属带65和金属带70之间。金属带75也基本上平行于金属边缘60定位并基本上与外壳55的金属边缘60分离。金属带75被分离的方式并不被特别限制且可包括气隙或其它电介质材料(例如塑料或上面讨论的用于使金属带65或金属带70与边缘60分离的任何材料)的使用。虽然本示例示出用于分离金属带65、金属带70和金属带75的材料是相同的，但其它示例可在金属带65、金属带70和金属带75之间使用不同的材料。
在本示例中，如图3所示，用多个接地抽头92、94、96将金属带75连接到金属边缘60。应认识到，接地抽头92和接地抽头94可与馈送元件84形成闭合槽孔天线结构。类似地，接地抽头94和接地抽头96可与馈送元件86形成另一闭合槽孔天线结构。
如图3所示，应认识到，外壳55可用作天线阵列的一部分以与各种无线广域网和无线局域网连接。在本示例中，天线阵列包括连接到外壳55的各个部分的馈送元件80、82、84、86以及馈送元件88和90。
馈送元件80将外壳55的边缘60连接到金属带65。因此，金属带65形成直接连接到外壳55的天线，该天线使用外壳55的形状因子作为天线阵列的一部分。类似地，馈送元件82将外壳55的边缘60连接到金属带70，使得金属带70与外壳55的另一部分形成另一天线，以作为天线阵列的一部分。天线包括可用于在用于广域网的第一模式下操作的馈送元件80、82，例如2×2长期演进(LTE)多输入多输出(MIMO)天线阵列，以连接到在699MHz到960MHz之间操作的低频带无线广域网、在1710MHz到2170MHz之间操作的中频带无线广域网和/或在2305MHz到2690MHz之间操作的高频带无线广域网。特别是，金属带65对于这个操作可以是主天线，并且金属带70在这个模式下可用作分集天线。此外，应认识到，金属带70也可单独地用作全球定位系统的天线。类似地，在金属带75上的槽孔天线也可以每个单独地用作全球定位系统的天线。
馈送元件84将外壳55的边缘60连接到金属带75。在本示例中，馈送元件84由在馈送元件84的任一侧上的接地抽头92和接地抽头94隔离以提供槽孔天线。类似地，馈送元件86将外壳55的边缘60连接到金属带75。在本示例中，馈送元件86由在馈送元件86的任一侧上的接地抽头94和接地抽头96隔离以提供槽孔天线。在其它示例中，接地抽头94可分成在与馈送元件84相关联的槽孔天线和与馈送元件86相关联的槽孔天线之间的单独的接地抽头。应认识到，这个结构提供使用金属带75的一对高度隔离的槽孔天线。
在本示例中，具有馈送元件84、86的槽孔天线连同具有馈送元件80、82的槽孔天线可一起用于在用于广域网的第二模式下操作，例如4×4长期演进(LTE)多输入多输出(MIMO)天线阵列，以连接到在1710MHz到2170MHz之间操作的中频带无线广域网和/或在2305MHz到2690MHz之间操作的高频带无线广域网。特别是，金属带65对于这个操作可以是可调谐主天线，金属带70在这个模式下可用作分集天线，并且在金属带75上的槽孔天线可以是附加的分集天线。应认识到，在4×4LTE MIMO模式下例如在本示例中，与馈送元件80相关联的天线可以是主天线以执行传输和接收功能，而与馈送元件82、84、86相关联的天线仅执行接收功能。
在本示例中，附加的馈送元件88布置在馈送元件80和馈送元件84之间。馈送元件88连接到靠近馈送元件80位于同一位置但与外壳55和金属带65电气地隔离的辐射元件89。应认识到，馈送元件88和辐射元件89形成具有倒F结构的天线，其从与馈送元件80和馈送元件84相关联的天线充分隔离，而不考虑与后两个天线的极为接近。类似地，附加的馈送元件90布置在馈送元件82和馈送元件86之间。馈送元件90连接到靠近馈送元件82位于同一位置但与外壳55和金属带70电气地隔离的辐射元件91。应认识到，馈送元件90和辐射元件91形成具有倒F结构的天线，其从与馈送元件82和馈送元件86相关联的天线充分隔离，而不考虑与后两个天线的极为接近。
在本示例中，辐射元件89和辐射元件91可一起用于以局域网操作，例如2×2Wi-Fi多输入多输出(MIMO)天线阵列，以连接到可在大约2.4GHz或5GHz处操作的低频带无线局域网。
参考图4，其为本示例的天线阵列电路的示意图。应认识到，在其它示例中可修改该电路。在本示例中，处理器110经由馈送元件从天线接收信号。在本示例中，来自馈送元件80的信号穿过可调谐匹配开关115。在本示例中，用单极3掷(SP3T)开关实现可调谐匹配开关115。在其它示例中，应认识到，可以用单极4掷(SP4T)开关实现可调谐匹配开关115。类似地，来自馈送元件82的信号穿过可调谐匹配开关120。在本示例中，也用单极3掷(SP3T)开关实现可调谐匹配开关115。在其它示例中，应认识到，可以用单极4掷(SP4T)开关实现可调谐匹配开关115。
处理器110发送和接收来自天线阵列的信号以为了设备50的操作而与无线网络通信。处理器110可包括中央处理单元(CPU)、微控制器、微处理器、处理核、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或类似部件。在本示例中，处理器110可与存储器存储单元(未示出)协作以执行各种指令并存储经由无线网络接收的数据。例如，处理器110可在设备50上操作使用网络连接的、用户可与之交互的各种应用。
参考图5，另一设备通常以50a示出。除了跟随有后缀“a”以外，设备50a的相似部件具有与它们在设备50中的对应物相似的参考符号。在本示例中，设备50a包括外壳55a。
外壳55a并不被特别限制且包围设备50a的内部部件。在本示例中，外壳55a是可由上面关于外壳55讨论的材料中的任一种制造的金属外壳。在本示例中，外壳55a包括直的且基本上沿着设备50a的一侧延伸的金属边缘60a。
越过外壳55a的金属边缘60a定位，金属带65a基本上平行于金属边缘60a并靠近设备50a的一角定位。金属带70a在金属带65a的相对角处横越外壳55a的金属边缘60a定位并平行于金属边缘60a定位。金属带75a布置在金属带65a和金属带70a之间。在本示例中，金属带65a、70a、75a和设备50a起作用与金属带65、70、75和设备50起作用相似。设备50a还包括多个接地抽头92a、94a、96a以形成闭合槽孔天线结构。
如图5所示，外壳55a可用作天线阵列的一部分以与各种无线广域网和无线局域网连接。在本例中，天线阵列包括分别连接到外壳55a的各个部分的馈送元件80a、82a、84a、86a以及连接到辐射元件89a、91a的馈送元件88a、90a。
参考图6，另一设备通常以50b示出。除了跟随有后缀“b”以外，设备50b的相似部件具有与它们在设备50中的对应物相似的参考符号。在本示例中，设备50b包括外壳55b。
外壳55b并不被特别限制且包围设备50b的内部部件。在本示例中，外壳55b是可由上面关于外壳55讨论的材料中的任一种制造的金属外壳。在本示例中，外壳55b包括直的且基本上沿着设备50b的一侧延伸的金属边缘60b。
越过外壳55b的金属边缘60b定位，金属带65b基本上平行于金属边缘60b并靠近设备50b的一角定位。金属带70b在金属带65b的相对角处横越外壳55b的金属边缘60b定位并基本平行于金属边缘60b定位。金属带75b布置在金属带65b和金属带70b之间。在本示例中，金属带65b、70b、75b和设备50b起作用与金属带65、70、75和设备50起作用相似。设备50b还包括多个接地抽头92b、94b、96b以形成闭合槽孔天线结构。
如图6所示，外壳55b可用作天线阵列的一部分以与各种无线广域网和无线局域网连接。在本例中，天线阵列包括分别连接到外壳55b的各个部分的馈送元件80b、82b、84b、86b以及连接到辐射元件89b、91b的馈送元件88b、90b。应认识到，辐射元件89b、91b并不被特别限制且设计可改变为其它倒F天线结构。
上述这个天线阵列通常使用外壳中的金属，以便激励多个天线。因此，外壳作为辐射结构的使用提供紧凑和薄的设备来实现新的天线结构，以连接到高级网络而没有设备的尺寸的增加，以适应新的天线结构。
应认识到，上面提供的各种示例的特征和方面可合并到也落在本公开的范围内的另外的示例中。
Claims (15)
1.一种天线阵列，包括：
第一馈送元件，将计算设备的金属外壳的边缘连接到第一金属带；
第二馈送元件，将所述金属外壳的所述边缘连接到第二金属带，其中所述第一馈送元件和所述第二馈送元件在用于广域网的第一模式下操作；
第三馈送元件，将所述金属外壳的所述边缘连接到第三金属带；
第四馈送元件，将所述金属外壳的所述边缘连接到所述第三金属带，其中用接地抽头隔离所述第三馈送元件和所述第四馈送元件，并且其中所述第一馈送元件、所述第二馈送元件、所述第三馈送元件和所述第四馈送元件在用于所述广域网的第二模式下操作；
第五馈送元件，布置在所述第一馈送元件和所述第三馈送元件之间，所述第五馈送元件连接到第一辐射元件，其中所述第一辐射元件与所述金属外壳隔离；以及
第六馈送元件，布置在所述第二馈送元件和所述第四馈送元件之间，所述第六馈送元件连接到第二辐射元件，其中所述第二辐射元件与所述金属外壳隔离，并且其中所述第五馈送元件和所述第六馈送元件以局域网操作。
2.如权利要求1所述的天线阵列，其中所述第一金属带、所述第二金属带、所述第三金属带和所述金属外壳的所述边缘由电介质材料分离。
3.如权利要求2所述的天线阵列，其中所述电介质材料是塑料。
4.如权利要求1所述的天线阵列，包括连接到所述第一馈送元件的第一可调谐匹配开关和连接到所述第二馈送元件的第二可调谐匹配开关。
5.如权利要求1所述的天线阵列，其中所述第一模式是2×2多输入多输出模式。
6.如权利要求5所述的天线阵列，其中所述第二模式是4×4多输入多输出模式。
7.如权利要求6所述的天线阵列，其中所述第五馈送元件和所述第六馈送元件在2×2MIMO模式下操作。
8.一种金属外壳，包括：
金属边缘；
第一金属带，经由第一馈送元件连接到所述金属边缘；
第二金属带，经由第二馈送元件连接到所述金属边缘；以及
第三金属带，布置在所述第一金属带和所述第二金属带之间，其中所述第三金属带用接地抽头连接到所述金属边缘以提供第一闭合槽孔天线结构和第二闭合槽孔天线结构，其中所述第一闭合槽孔天线结构包括第三馈送元件，并且其中所述第二闭合槽孔天线结构包括第四馈送元件。
9.如权利要求8所述的金属外壳，其中所述第一金属带、所述第二金属带、所述第三金属带和所述金属边缘由电介质材料分离。
10.如权利要求9所述的金属外壳，其中所述电介质材料是塑料。
11.如权利要求8所述的金属外壳，其中所述第一金属带和所述第二金属带在用于广域网的第一模式下操作。
12.如权利要求11所述的金属外壳，其中所述第一金属带、所述第二金属带、所述第一闭合槽孔天线结构和所述第二闭合槽孔天线结构在用于所述广域网的第二模式下操作。
13.一种设备，包括：
显示面板；
在所述显示面板周围的边界区；
盖，布置在所述显示面板和所述边界区上；
金属外壳，连接到所述盖，所述金属外壳具有第一金属带、第二金属带和第三金属带，其中第一金属带、第二金属带和第三金属带与所述金属外壳的边缘分离，并且其中所述金属外壳和所述盖用于保护所述显示面板和所述边界区；
第一馈送元件，将所述金属外壳的所述边缘连接到所述第一金属带；
第二馈送元件，将所述金属外壳的所述边缘连接到所述第二金属带，其中所述第一馈送元件和所述第二馈送元件在用于广域网的第一模式下操作；
第三馈送元件，将所述金属外壳的所述边缘连接到第三金属带；
第四馈送元件，将所述金属外壳的所述边缘连接到所述第三金属带，其中所述第三馈送元件用于第一闭合槽孔天线结构，并且所述第四馈送元件用于第二闭合槽孔天线结构，并且其中所述第一馈送元件、所述第二馈送元件、所述第三馈送元件和所述第四馈送元件在用于广域网的第二模式下操作；
第五馈送元件，布置在所述第一馈送元件和所述第三馈送元件之间，所述第五馈送元件连接到第一辐射元件，其中所述第一辐射元件与所述金属外壳隔离；以及
第六馈送元件，布置在所述第二馈送元件和所述第四馈送元件之间，所述第六馈送元件连接到第二辐射元件，其中所述第二辐射元件与所述金属外壳隔离，并且其中所述第五馈送元件和所述第六馈送元件以局域网操作。
14.如权利要求13所述的设备，还包括用于分离所述第一金属带、所述第二金属带、所述第三金属带和所述金属外壳的所述边缘的电介质材料。
15.如权利要求14所述的金属外壳，其中所述电介质材料是塑料。
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