CN204481122U - 电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电子设备，包括：天线结构；耦合到天线结构的非近场通信电路系统；耦合到天线结构的近场通信电路系统；及耦合到天线结构的接近度传感器电路系统。本公开要解决的一个技术问题是提供用于无线电子设备的改进的无线通信电路系统。根据本公开一个实施例的用途是提供了具有天线结构的电子设备。天线结构可以耦合到非近场通信电路系统。当操作在非近场通信频率时，天线结构可以充当倒F天线或者用于支持远场无线通信的其它天线。接近度传感器电路系统和近场通信电路系统还可以耦合到天线结构。当操作在接近度传感器频率时，天线结构可以形成电容式接近度传感器电极结构。当操作在近场通信频率时，天线结构可以形成电感式近场通信环形天线。

Description

电子设备
技术领域
本申请涉及电子设备，并且更具体而言，涉及用于具有无线通信电路系统的电子设备的天线。
背景技术
诸如便携式计算机和蜂窝电话的电子设备常常具有无线通信能力。例如，电子设备可以使用诸如蜂窝电话电路系统的长距离无线通信电路系统来利用蜂窝电话频带通信。电子设备可以使用诸如无线局域网通信电路系统的短距离无线通信电路系统来处理与附近装备的通信。电子设备还可以具有卫星导航系统接收器和诸如近场通信电路系统的其它无线电路系统。近场通信方案涉及经短距离的电磁耦合通信，通常是20cm或更短。
为了满足消费者对小形状因子无线设备的需求，制造商不断努力以利用紧凑结构实现诸如天线部件的无线通信电路系统。同时，期望让无线设备覆盖越来越多的通信频带。例如，可能期望无线设备覆盖近场通信频带，同时覆盖诸如蜂窝电话频带、无线局域网频带和卫星导航系统频带的附加非近场(远场)频带。
因为天线有可能彼此干扰并干扰无线设备中的部件，所以在把天线结合到电子设备中时必须小心。而且，必须小心以确保设备中的天线和无线电路系统能够在一定范围的操作频率上呈现令人满意的性能。
因此，期望能够提供用于无线电子设备的改进的无线通信电路系统。
实用新型内容
本公开的一个实施例的至少一个目的是要提供用于无线电子设备的改进的无线通信电路系统。
根据实施例，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：天线结构；耦合到天线结构的非近场通信电路系统；耦合到天线结构的近场通信电路系统；以及耦合到天线结构的接近度传感器电路系统。
根据另一种实施例，天线结构包括天线谐振元件臂。
根据另一种实施例，所述电子设备包括把接近度传感器电路系统耦合到天线谐振元件臂的低通滤波器。
根据另一种实施例，所述电子设备包括把近场通信电路系统耦合到天线谐振元件臂的带通滤波器。
根据另一种实施例，所述电子设备包括天线结构中的天线电路系统，所述天线电路系统在与近场通信电路系统的使用相关联的近场通信频率从天线结构对近场通信电路系统形成环形天线，并且在与非近场通信电路系统的使用相关联的非近场通信频率从天线结构形成非近场天线。
根据另一种实施例，天线电路系统包括电容器。
根据另一种实施例，天线电路系统包括带通滤波器。
根据另一种实施例，带通滤波器连接到天线谐振元件臂的端部。
根据另一种实施例，天线结构包括天线电路系统，以便在操作在与非近场通信电路系统相关联的频率时把天线结构配置为一对倒F天线，并且在操作在与近场通信电路系统相关联的频率时把天线结构配置为近场通信环形天线。
根据另一种实施例，所述一对倒F天线包括：具有第一谐振元件臂、第一馈电部和第一返回路径的第一倒F天线；以及具有第二谐振元件臂、第二馈电部和第二返回路径的第二倒F天线，天线结构包括天线地，第一返回路径耦合在第一谐振元件臂和天线地之间，并且，当天线电路系统把天线结构配置为形成环形天线时，与近场通信信号相关联的天线电流流经第二谐振元件臂、第一谐振元件臂、第一返回路径和天线地。
根据实施例，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：具有第一天线谐振元件臂和把第一天线谐振元件臂耦合到天线地的第一返回路径的第一倒F天线，具有第二天线谐振元件臂和把第二天线谐振元件臂耦合到天线地的第二返回路径的第二倒F天线，以及耦合在第一天线谐振元件臂与第二天线谐振元件臂之间的带通滤波器。
根据另一种实施例，第二天线谐振元件臂具有相对的第一端部和第二端部，并且带通滤波器耦合在第二天线谐振元件臂和第一天线谐振元件臂的第一端部之间。
根据另一种实施例，所述电子设备包括插在第二倒F天线的返回路径中的电容器。
根据另一种实施例，所述电子设备包括耦合到第二天线谐振元件臂的第二端部的附加带通滤波器。
根据另一种实施例，所述电子设备包括耦合到附加带通滤波器的近场通信电路系统。
根据另一种实施例，所述电子设备包括耦合到第二倒F天线的接近度传感器电路系统。
根据另一种实施例，所述电子设备包括在把接近度传感器电路系统耦合到第二天线谐振元件臂的路径中的低通滤波器。
根据实施例，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：非近场通信电路系统；具有耦合到所述非近场通信电路系统以便处理非近场通信的第一馈电部的第一天线；具有耦合到所述非近场通信电路系统以便处理非近场通信的第二馈电部的第二天线；耦合在第一天线和第二天线之间的带通滤波器；以及操作在近场通信频率的近场通信电路系统，带通滤波器具有处于近场通信频率的通带。
根据另一种实施例，非近场通信电路系统包括操作在至少700MHz的非近场通信频率的收发器电路系统，并且带通滤波器在非近场通信频率是开路。
根据另一种实施例，所述电子设备包括耦合到操作在接近度传感器频率的第二天线的接近度传感器电路系统，带通滤波器在接近度传感器频率是开路。
根据本公开的一个实施例的至少一个技术效果是提供了一种具有天线结构的电子设备。天线结构可以耦合到非近场通信电路系统，诸如蜂窝电话收发器电路系统或无线局域网电路系统。当操作在非近场通信频率时，天线结构可以配置为充当一个或多个倒F天线或者用于支持远场无线通信的其它天线。接近度传感器电路系统和近场通信电路系统还可以耦合到天线结构。当操作在接近度传感器频率时，天线结构可以被用于形成电容式接近度传感器电极结构。当操作在近场通信频率时，天线结构可以被用于形成电感式近场通信环形天线。
电子设备可以具有无线电路系统。无线电路系统可以包括天线结构。
天线结构可以耦合到诸如蜂窝电话收发器电路系统和无线局域网电路系统的非近场通信电路系统。当操作在非近场通信频率时，天线结构可被配置为充当一个或多个远场天线。作为例子，当操作在诸如高于700MHz的频率的非近场通信频率时，天线结构可被配置为形成一个或多个倒F天线。
接近度传感器电路系统和近场通信电路系统也可以耦合到天线结构。当操作在诸如大约200kHz的频率的接近度传感器频率时，天线结构可用于形成电容式接近度传感器电极结构。低通滤波器电路系统可被用来把接近度传感器电路系统耦合到天线结构。
天线结构可以包括依赖于频率的天线电路系统，诸如带通滤波器电路系统、电容器(高通滤波器)、电感器(低通滤波器)、以及其它依赖于频率的电路。带通滤波器电路系统可以具有在诸如13.56MHz的近场通信频率传递信号的通带。在非近场通信频率，天线电路系统被配置为形成倒F天线或其它远场天线，用于支持无线局域网通信、蜂窝电话通信、以及其它非近场无线信号。
当操作在近场通信频率时，带通滤波器、低通滤波器、电容器和其它天线电路系统可被配置为形成使倒F天线结构形成近场通信环形天线同时隔离接近度传感器电路系统与非近场通信电路系统的开路和闭路。
附图说明
图1是根据实施例的诸如膝上型计算机的说明性电子设备的透视图。
图2是根据实施例的诸如手持式电子设备的说明性电子设备的透视图。
图3是根据实施例的诸如平板计算机的说明性电子设备的透视图。
图4是根据实施例的诸如用于计算机或电视的显示器的说明性电子设备的透视图。
图5是根据实施例的电子设备中说明性电路系统的示意图。
图6是根据实施例的说明性无线电路系统的示意图。
图7是根据实施例的说明性倒F天线结构的图。
图8是根据实施例的说明性天线结构的顶视图。
图9是根据实施例的可用于形成图8的说明性天线结构的衬底和其它结构的顶视图。
图10是根据实施例的可用于收集接近度传感器数据的说明性天线结构的顶视图。
具体实施方式
本申请要求于2014年4月16日提交的美国专利申请No.14/254,604的优先权，其全部内容通过引用被结合于此。
电子设备可以具有天线结构。天线结构可以包括用于蜂窝电话通信和/或其它远场(非近场)通信的天线。天线结构中的电路系统可以允许天线结构形成近场通信环形天线以处理近场通信。天线结构还可以包括可被用来收集接近度传感器数据的结构。可以包括诸如这些的天线结构的说明性电子设备在图1、2、3和4中示出。
图1的电子设备10具有膝上型计算机的形状并且具有上壳体12A和下壳体12B，其中下壳体12B具有诸如键盘16和触控板18的部件。设备10具有铰链结构20(有时候被称为联轴器管筒)，以允许上壳体12A围绕旋转轴24相对于下壳体12B在方向22中旋转。显示器14安装在壳体12A中。有时候可以被称为显示器壳体或盖子的上壳体12A通过朝着下壳体12B围绕旋转轴24旋转上壳体12A而被放成闭合位置。
图2示出了用于电子设备10的说明性配置，其中电子设备10基于诸如蜂窝电话、音乐播放器、游戏设备、导航单元或者其它紧凑设备的手持式设备。在用于设备10的这种类型的配置中，设备10具有相对的前表面和后表面。设备10的后表面可以由壳体12的平面部分形成。显示器14形成设备10的前表面。显示器14可以具有包括用于诸如按钮26和扬声器端口27的部件的开口的最外层。
在图3的例子中，电子设备10是平板计算机。在图3的电子设备10中，设备10具有相对的前表面和后表面。设备10的后表面由壳体12的平面后壁部分形成。弯曲或平面侧壁可以在平面后壁的周界周围延伸并且可以垂直向上延伸。显示器14安装在壳体12中设备10的前表面上。如图3中所示，显示器14具有带适于容纳按钮26的开口的最外层。
图4示出了用于电子设备10的说明性配置，其中设备10是计算机显示器、具有集成的计算机显示器的计算机、或者电视。显示器14安装在壳体12中设备10的前面上。对于这种类型的布置，用于设备10的壳体12可以安装在墙上或者可以具有诸如支撑支架30的可选结构，以便在诸如桌面的扁平表面上支撑设备10。
一般而言，诸如图1、2、3和4的电子设备10的电子设备可以是诸如膝上型计算机的计算设备、包括嵌入式计算机的计算机监视器、平板计算机、蜂窝电话、媒体播放器、或者其它手持式或便携式电子设备，诸如腕表设备、挂饰设备、头戴式耳机或耳塞设备的更小设备，或者其它可佩带的或微型设备，电视、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、诸如其中带显示器的电子装备安装在信息站或汽车中的系统的嵌入式系统、实现这些设备当中两个或更多个的功能的装备，或者其它电子装备。图1、2、3和4的例子仅仅是说明性的。
设备10可以包括诸如显示器14的显示器。显示器14可以安装在壳体12中。有时候可以被称为封套或外壳的壳体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)、其它合适的材料或者这些材料当中任意两种或更多种的组合形成。壳体12可以利用单片式配置形成，其中壳体12的一些或全部作为单一的结构被机加工或模制，或者可以利用多个结构形成(例如，内部框架结构、形成外部壳体表面的一个或多个结构，等等)。
显示器14可以是结合一层传导性电容式触摸传感器电极或其它触摸传感器部件(例如，电阻性触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件，等等)的触摸屏显示器，或者可以是非触摸敏感的显示器。电容式触摸屏电极可以由氧化铟锡焊盘或其它透明导电结构的阵列形成。
显示器14可以包括由液晶显示器(LCD)部件形成的显示器像素阵列、电泳显示器像素阵列、等离子体显示器像素阵列、有机发光二极管显示器像素阵列、电润湿显示器像素阵列、或者基于其它显示技术的显示器像素。
显示器14可以利用显示器覆盖层，诸如一层透明玻璃或清澈塑料来保护。开口可以在显示器覆盖层中形成。例如，开口可以在显示器覆盖层中形成以容纳按钮，开口可以在显示器覆盖层中形成以容纳扬声器端口，等等。显示器14可以具有活动区域和不活动区域。例如，显示器14可以具有矩形中央区域，该区域包含为用户显示图像的显示器像素阵列。活动区域可以被不活动的外围边界区域包围。显示器的不活动边界不包含显示器像素并且不为用户显示图像。显示器覆盖层可以覆盖不活动的边界。为了阻止设备10的内部部件被看到，显示器覆盖层的内表面可以在不活动区域中涂覆不透明的遮蔽材料，诸如一层黑墨水。天线结构可以在设备10位于显示器14不活动区域下面的部分中形成，以最小化天线结构与传导性显示器结构之间的干扰。
壳体12可以由传导性材料和/或绝缘材料形成。在其中壳体由塑料或其它介电材料形成的配置中，天线信号可以穿过壳体12。这种类型配置中的天线可以安装在壳体12的一部分的后面。在其中壳体12由传导性材料(例如，金属)形成的配置中，可能期望在壳体的开口中提供一个或多个无线电透明的天线窗口。作为例子，金属壳体可以具有用塑料天线窗口填充的开口。天线可以安装在天线窗口的后面并且可以通过天线窗口发送和/或接收天线信号。
示出可以在设备10中使用的说明性部件的示意图在图5中示出。如图5中所示，设备10可以包括诸如储存器与处理电路系统28的控制电路系统。储存器与处理电路系统28可以包括诸如硬盘驱动器储存器、非易失性存储器(例如，闪存存储器或其它配置为形成固态驱动器的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)等的储存器。储存器与处理电路系统28中的处理电路系统可以被用来控制设备10的操作。这种处理电路系统可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路，等等。
储存器与处理电路系统28可以被用来在设备10上运行软件，诸如互联网浏览应用、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。为了支持与外部装备的交互，储存器与处理电路系统28可用于实现通信协议。可以利用储存器与处理电路系统28实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议–有时候被称为)、用于其它短距离无线通信链路的协议，诸如协议、蜂窝电话协议、MIMO协议、天线分集协议，等等。
输入-输出电路系统44可以包括输入-输出设备32。输入-输出设备32可以被用来允许把数据提供给设备10并允许数据从设备10提供给外部设备。输入-输出设备32可以包括用户接口设备、数据端口设备以及其它输入-输出部件。例如，输入-输出设备可以包括触摸屏、不带触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、点击轮、滚轮、触摸垫、键区、键盘，麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、光源、音频插孔和其它音频端口组件、数字数据端口设备、光传感器、运动传感器(加速计)、电容传感器、接近度传感器，等等。
输入-输出电路系统44可以包括用于与外部装备无线通信的无线通信电路系统34。无线通信电路系统34可以包括由一个或多个集成电路、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、传输线以及其它电路系统形成的射频(RF)收发器电路系统，用于处理RF无线信号。无线信号也可以利用光(例如，利用红外线通信)发送。
无线通信电路系统34可以包括射频收发器电路系统90，用于处理各种射频通信频带。例如，电路系统34可以包括收发器电路系统36、38和42。收发器电路系统36可以是可以处理用于(IEEE 802.11)通信的2.4GHz和5GHz频带并且可以处理2.4GHz蓝牙通信频带的无线局域网收发器电路系统。电路系统34可以使用蜂窝电话收发器电路系统38，用于处理在诸如从700到960MHz的低通信频带、从1710到2170MHz的中频带以及从2300到2700MHz的高频带或者在700MHz和2700MHz或其它合适频率之间的其它通信频带的频率范围内的无线通信(作为例子)。电路系统38可以处理语音数据和非语音数据。无线通信电路系统34可以包括卫星导航系统电路系统，诸如全球定位系统(GPS)接收器电路系统42，用于接收在1575MHz的GPS信号或者用于处理其它卫星定位数据。如果期望，则无线通信电路系统34可以包括用于其它短距离和长距离无线链路的电路系统。例如，无线通信电路系统34可以包括60GHz的收发器电路系统、用于接收电视和无线电信号的电路系统、寻呼系统收发器，等等。在和链路及其它短距离无线链路中，无线信号通常被用来在几十或几百英尺的距离上传送数据。在蜂窝电话链路和其它长距离链路中，无线信号通常被用来在几千英尺或英里的距离上传送数据。
无线电路系统34可以包括近场通信电路系统120。近场通信电路系统120可以产生并接收近场通信信号，以支持设备10与近场通信读取器或其它外部近场通信装备之间的通信。近场通信可以利用环形天线来支持(例如，为了支持电感式近场通信，其中设备10中的环形天线电磁近场耦合到近场通信读取器中的对应的环形天线)。近场通信链路通常在20cm或更小的距离上形成(即，为了有效通信，设备10必须放在近场通信读取器附近)。
无线通信电路系统34可以包括天线40。天线40可以利用任何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，其中谐振元件由环形天线结构、贴片天线结构、倒F天线结构、缝隙天线结构、平面倒F天线结构、螺旋型天线结构、这些设计的混合等等形成。不同类型的天线可用于不同的频带和频带的组合。例如，一种类型的天线可用于形成本地无线链路天线，而另一种类型的天线可用于形成远程无线链路天线。除了支持蜂窝电话通信、无线局域网通信及其它远场无线通信，天线40的结构还可用于支持近场通信。天线40的结构也可用于收集接近度传感器信号(例如，电容式接近度传感器信号)。
射频收发器电路系统90不处理近场通信信号并且因此有时候被称为远场通信电路系统或非近场通信电路系统。近场通信收发器电路系统120可用于处理近场通信。利用一种适合的布置，近场通信可以利用在13.56MHz频率的信号来支持。如果期望，则其它近场通信频带可利用天线40的结构来支持。收发器电路系统90可以处理非近场通信频率(例如，高于700MHz的频率或者其它合适的频率)。
如图6中所示，无线电路系统34中的非近场收发器电路系统90可以利用诸如路径92的路径耦合到天线结构40。近场通信收发器电路系统120可以利用诸如路径132的路径耦合到天线结构40。诸如路径134的路径可被用来允许控制电路系统28利用由结构40形成的近场通信天线发送近场通信数据和接收近场通信数据。接近度传感器电路系统122可以使用天线结构40作为电容式接近度传感器电极来收集接近度传感器数据(即，指示外部对象是否处于设备10附近的电容式接近度传感器数据)。接近度传感器数据可以利用诸如路径136的路径从接近度传感器电路系统122传送到控制电路系统28。接近度传感器数据可被用来在检测到外部对象在设备10附近时调整无线发射功率(例如，以减小由收发器电路系统90发送的无线信号的发射功率)，或者进行其它无线电路系统调整。
控制电路系统28可以耦合到输入-输出设备32。输入-输出设备32可以从设备10提供输出，并且可以从在设备10外部的源接收输入。
为了提供具有覆盖感兴趣通信频率的能力的天线结构40，天线结构40可以具有阻抗匹配电路系统、滤波器和其它天线电路系统。这种电路系统可以包括固定和可调谐电路。诸如电容器、电感器和电阻器的分立元件可以结合到天线电路系统中。电容结构、电感结构和电阻结构也可以由模式化的金属结构(例如，天线的部分)形成。如果期望，则天线结构40可以具有可调整的电路，诸如可调谐的部件102，以便在感兴趣的通信频带上调谐天线。可调谐的部件102可以包括可调电感器、可调电容器或其它可调部件。诸如这些的可调谐部件可以基于开关和固定部件的网络、产生关联的分布电容和电感的分布式金属结构、用于产生可变电容和电感值的可变固态设备、可调谐滤波器，或其它合适的可调谐结构。例如，可调谐的部件102可以包括一个或多个可调整的电容器(例如，可以通过调整开关电路系统产生多个不同电容值之一的可编程电容器)、一个或多个可调整的电感器(例如，具有多路复用器或其它可调开关电路系统的、允许从多个不同的可用电感器值选择期望的电感器值的可调电感器电路)，或其它可调整的部件。
在设备10的操作过程中，控制电路系统28可以在诸如路径103的一条或多条路径上发布调整电感值、电容值或者与可调谐部件102相关联的其它参数的控制信号，由此调谐天线结构40以覆盖期望的通信频带。有源和/或无源部件也可被用来允许天线结构40在非近场通信收发器电路系统90、近场通信电路收发器电路系统120及接近度传感器电路系统122之间共享。
路径92可以包括一条或多条传输线。作为例子，图6的信号路径92可以是具有正信号导体(诸如线路94)和接地信号导体(诸如线路96)的传输线。线路94和96可以形成同轴电缆或微带传输线的部分(作为例子)。由诸如电感器、电阻器和电容器的部件形成的匹配网络可以在匹配天线结构40的阻抗与传输线92的阻抗时使用。匹配网络部件可以作为分立的部件提供(例如，表面贴装技术部件)或者可以由壳体结构、印制电路板结构、塑料支撑上的迹线等等形成。诸如这些的部件也可被用于形成滤波器电路系统和天线结构40中的其它天线电路系统。
传输线92可以直接耦合到用于天线40的天线谐振元件和地，或可以耦合到用于间接地给天线40的谐振元件馈电的间接馈电天线馈电结构。作为例子，天线结构40可以形成倒F天线、缝隙天线、混合倒F缝隙天线或者具有带诸如端子98的正天线馈电端子和诸如接地天线馈电端子100的接地天线馈电端子的天线馈电的其它天线。正传输线导体94可以耦合到正天线馈电端子98，并且接地传输线导体96可以耦合到接地天线馈电端子92。作为另一个例子，天线结构40可以包括天线谐振元件，诸如缝隙天线谐振元件或者被间接馈电的其它元件。在间接馈电布置中，传输线92耦合到被用来通过电磁近场耦合间接馈电诸如天线缝隙或其它元件的天线结构的天线馈电结构。
天线40可以包括缝隙天线结构、倒F天线结构(例如，平面的和非平面的倒F天线结构)、环形天线结构、或其它天线结构。
说明性倒F天线结构在图7中示出。图7的倒F天线结构140具有天线谐振元件106和天线地(地平面)104。天线谐振元件106可以具有诸如臂108的主谐振元件臂。臂108的长度可以被选择成使得天线结构140在期望的工作频率谐振。例如，臂108的长度可以是在用于天线40的期望工作频率的波长的四分之一。天线结构140还可以在谐波频率呈现谐振。
主谐振元件臂108可以通过返回路径110耦合到地104。天线馈电部112可以包括正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100，并且可以与返回路径110平行地在臂108和地104之间延伸。如果期望，则诸如图7的说明性天线结构140的倒F天线结构可以具有多于一个的谐振臂分支(例如，为了创建多个频率谐振，以支持多个通信频带内的操作)，或者可以具有其它天线结构(例如，寄生天线谐振元件、支持天线调谐的可调谐部件，等等)。平面倒F天线(PIFA)可以通过利用平面结构(例如，诸如延伸到图7页面中的金属片或金属条的平面金属结构)实现臂108来形成。诸如图7的倒F天线40的天线可以具有可调整的电路，诸如电路126(有时候被称为匹配电路)。电路126可以在路径124中耦合在谐振元件臂108与地104之间。对电路126的调整可被用来调整天线40的性能(例如，天线40的频率响应)。诸如图7的说明性电路126的天线电路系统可以包括诸如图6的部件102的可调谐部件。
设备10可以包括一个或多个天线。包含两个天线的设备10的说明性部分的顶视图在图8中示出。天线40A和40B可以位于设备10中显示器的不活动部分，诸如不活动区域IA。用于显示器的显示模块或其它活动显示部分可以位于区域14'中。地平面104可以由壳体12上的外围传导性结构、壳体壁、中板内部壳体构件和/或设备10中的其它传导性结构形成。地平面104可以对多个天线，诸如天线40A和40B，充当天线地。
天线40A具有带正馈电端子98A和接地馈电端子100A的馈电部112A、谐振元件臂108A、返回路径110A和耦合在臂108A与地面104之间的匹配电路路径124A。电容器C1可插在路径112A中。电容器C2和匹配电路M1或其它天线电路系统可以插在路径124A中。电路M1可以是可调整的(例如，电路M1可以包括图6的可调谐部件102)。
诸如基于电感器L1(例如，具有大约80nH至200nH的值的电感器)的电路或其它合适电路的滤波器电路可以耦合天线40A的臂108A和天线40B的臂108B。这种电路可以充当低通电路。如果期望，则其它类型的滤波器电路可以结合到天线结构中被电感器L1占据的位置。
天线40B可以包括具有正馈电端子98B和接地馈电端子100B的天线馈电路径112B、返回路径110B和匹配电路路径路124B。电容器C5可以插在路径112B中。电容器C4可以插在路径110B中。匹配电路M2或其它天线电路系统和电容器C3可以插在路径124B中。电路M2可以包括可调谐电路系统，诸如图6的部件102。诸如基于电感器L2(例如，具有大约80nH至200nH的值的电感器)的依赖于频率的电路或其它依赖于频率的合适电路的滤波器可以把天线40B的臂108B耦合到近场通信电路系统140。
近场通信电路系统140可以包括近场通信收发器120、诸如匹配电路130的匹配电路和诸如平衡-不平衡转换器(balun)128的平衡-不平衡转换器。平衡-不平衡转换器128可被用来把路径142上的差分近场通信信号转换成路径144上的单端近场通信信号。如果期望，则其它类型的近场通信电路可被用于处理用于设备10的近场通信信号。
天线40A和40B是倒F天线。射频收发器电路系统90在馈电部112A和112B(例如，利用各自的传输线)耦合到天线40A和40B。在电路系统90的操作过程中，天线40A和40B可以充当双天线系统中的初级和次级天线。设备10中的开关电路系统可以在天线40A和40B之间进行切换，以便实时地把最佳天线切换成使用(例如，基于接收信号强度信息、基于接近度传感器数据，等等)。与收发器电路系统90相关联的信号的频率通常是700MHz或更高。在这些频率，电感器L1形成电隔离臂108A与臂108B的开路，而电感器L2形成隔离天线40B与近场通信电路系统140的开路。电容器C1、C2、C3、C4和C5(例如，具有大约20-30pF的值的电容器)在这些频率形成短路，使得天线40A和40B充当用于收发器电路系统90的倒F天线。近场通信电路系统140可以在较低的频率(例如，在13.56MHz)操作。在近场通信频率，电容器C1、C2、C3、C4和C5形成开路，从而隔离包含这些电容器的路径与近场通信信号电流。电感器L1和L2在近场通信频率形成短路，使得诸如说明性近场通信电流I的近场通信信号电流可以流经由天线40A和40B的部分形成的环形天线。电流I可以例如在通过天线40B的臂108B、天线40A的臂108A、天线40A的返回路径110A和地104的回路中流动。
如这个例子所证明的，图8的天线结构40可以同时充当非近场通信天线结构(即，倒F天线40A和倒F天线40B)和近场通信天线结构(即，由天线40A和40B的部分形成的环形天线)。在近场和非近场功能之间共享天线结构40的能力允许天线结构40的尺寸被最小化，并且避免天线部分的重复。
图9是设备10的一部分的顶视图，示出了可以在实现诸如图8的天线结构40的天线结构时使用的说明性部件。如图9的例子中所示出的，设备10可以具有第一天线衬底，诸如用于形成天线40A的部分(例如，谐振元件臂108A，等等)的衬底170，并且可以具有第二天线衬底，诸如用于形成天线40B的部分(例如，谐振元件臂108B)的衬底172。衬底170和172可以是印制电路、塑料载体，或者其它承载图案化金属迹线的天线支撑结构或者其它传导性天线结构。诸如部件162和166的部件(例如，填充了诸如电容器C2、匹配电路M1、电容器C3和匹配电路M2的电气设备的柔性印制电路材料的条带)可以被用来把衬底170和172上的迹线(例如，臂108A和108B)耦合到地104。衬底164可以携带诸如电感器L1的电感器或者其它滤波器电路，并且可以被用来把衬底170耦合到衬底172。部件168可以是把衬底172耦合到路径144的电感器或者其它滤波器电路。如果期望，则更少衬底或更多衬底可被用于实现天线40A和40B。例如，单个衬底可以携带用于天线40A和40B二者的金属迹线和部件，一个或多个附加衬底可被用于形成天线结构40，等等。图9的例子仅仅是说明性的。
天线40A和40B可以被区域150隔开。部件可以在区域150中形成，诸如部件152(例如，柔性印制电路上的相机)，部件154(例如，柔性印制电路上的麦克风)和部件156(例如，利用天线馈电端子158和160馈电的单极卫星导航系统天线)。柔性印制电路可利用热压焊料(hot-barred solder)连接或其它合适的传导性连接机构耦合。如果期望，则设备10在天线结构40上方和下面的部分可以是介电结构，使得天线结构40可用于通过设备10的前部和后部二者的近场通信(和非近场通信)(作为例子)。
图10的图示出了接近度传感器电路系统如何可以结合到天线结构40中。如图10中所示，用于设备10的接近度传感器可以由诸如接近度传感器花线174的结构和天线40B中金属臂108B形成。接近度传感器花线174可以是柔性印制电路或包含用于形成接近度传感器电极结构的金属迹线的其它印制电路。臂108B可充当天线40B的一部分，并且还可以形成接近度传感器结构(例如，电容式接近度传感器电极、屏蔽层，等等)。接近度传感器结构174可以通过低通滤波器176和路径180耦合到接近度传感器电路系统122。由天线40B的天线谐振元件臂108B形成的接近度传感器结构可以通过低通滤波器178和路径182耦合到接近度传感器电路系统122。接近度传感器电路系统122可以在低于用于近场通信电路系统140的频率的接近度传感器频率操作。作为例子，接近度传感器电路系统122可以操作在大约200kHz的频率。
天线40A的天线谐振元件臂108A可以通过带通滤波器BPF1耦合到天线40B的天线谐振元件臂108B的端部。带通滤波器BPF2可被用来把天线谐振元件臂108B的相对端耦合到近场通信信号路径144。带通滤波器BPF1和BPF2中的每一个都具有中心在近场通信频率的通带(例如，这些滤波器在13.56MHz可以是短路)并且可以被配置为形成开路并由此阻止低于或高于这个频率范围的信号。这允许带通滤波器BPF1和BPF2形成用于在NFC频率形成NFC天线的闭合电路，而在与接近度传感器电路系统122关联的接近度传感器频率和与收发器电路90关联的非近场通信频率形成开路。
非近场通信电路系统90可以具有耦合到馈电部112A的第一传输线和耦合到馈电部112B的第二传输线。当在非近场通信频率(即，高于700MHz的频率)操作时，带通滤波器BPF2将是开路并且将隔离臂108B与路径144。带通滤波器BPF1将是开路并且将隔离臂108A与臂108B，由此彼此隔离天线40A与40B。电容器C1、C2、C3、C4和C5形成把天线结构40配置为倒F天线40A和倒F天线40B的短路。低通滤波器176和178在高于700MHz的频率是开路，使得接近度传感器电路系统122与天线40A和40B隔离。因此，滤波器BPF1、BPF2、LPF 176和LPF 178以及由电容器C1、C2、C3、C4和C5形成的滤波器电路系统的使用允许天线40A和40B被用来处理蜂窝电话通信、无线局域网通信、可选的卫星导航系统通信，等等。
在与接近度传感器电路系统122关联的低频(例如，在200kHz或低于13.56MHz近场通信频率的其它频率)，低通滤波器176和178形成短路。这把接近度传感器电路系统122电耦合到电容式接近度传感器电极174和108B。带通滤波器BPF1和BPF2以及电容器C1、C2、C3、C4和C5在接近度传感器信号频率是开路，因此，当接近度传感器电路系统122被用来收集电容式接近度传感器信号时，只有结构174和108B被接近度传感器电路系统122使用。天线结构40的其它部分与结构174和108B电隔离。结构174和108B可以位于设备10周界附近，并且优选地配置为当从近场通信电路系统140和天线结构40中除结构108B之外的部分断开电连接时充当接近度传感器电极。
在近场通信频率，低通滤波器176和178是开路，它把接近度传感器电路系统122与天线结构40隔离。电容器C1、C2、C3、C4和C5是开路并且带通滤波器BPF1和BPF2是短路。这把天线结构40配置为充当近场通信环形天线。如结合图8所描述的，近场通信天线回路电流从近场通信路径144流经带通滤波器BPF2、流经天线谐振元件臂108B、流经带通滤波器BPF1、流经臂108A、流经返回路径110A并流经地104。因此，在近场通信频率，结构40充当用于处理由近场通信收发器120发送和接收的信号的近场通信环形天线，而不是充当用于处理非近场通信信号的倒F天线40A和40B。
图10的例子示出天线结构40如何可以在低频形成接近度传感器电极，在中频形成近场通信天线，以及在高频形成非近场通信天线。如果期望，则其它类型的共享天线结构和关联的滤波器电路可以被用于支持接近度感测、NFC通信和非NFC通信。图10的例子仅仅是说明性的。
以上仅仅是说明性的，并且在不背离所述实施例的范围和精神的情况下，可以由本领域技术人员进行各种修改。以上实施例可以独立地或者以任意组合实现。

Claims (20)

1.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
天线结构；
耦合到天线结构的非近场通信电路系统；
耦合到天线结构的近场通信电路系统；以及
耦合到天线结构的接近度传感器电路系统。
2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，天线结构包括天线谐振元件臂。
3.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括把接近度传感器电路系统耦合到天线谐振元件臂的低通滤波器。
4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括把近场通信电路系统耦合到天线谐振元件臂的带通滤波器。
5.如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括天线结构中的天线电路系统，所述天线电路系统在与近场通信电路系统的使用相关联的近场通信频率从天线结构对近场通信电路系统形成环形天线，并且在与非近场通信电路系统的使用相关联的非近场通信频率从天线结构形成非近场天线。
6.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，天线电路系统包括电容器。
7.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，天线电路系统包括带通滤波器。
8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，带通滤波器连接到天线谐振元件臂的端部。
9.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，天线结构包括天线电路系统，以便在操作在与非近场通信电路系统相关联的频率时把天线结构配置为一对倒F天线，并且在操作在与近场通信电路系统相关联的频率时把所述天线结构配置为近场通信环形天线。
10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述一对倒F天线包括：
具有第一谐振元件臂、第一馈电部和第一返回路径的第一倒F天线；以及
具有第二谐振元件臂、第二馈电部和第二返回路径的第二倒F天线，其中天线结构包括天线地，其中第一返回路径耦合在第一谐振元件臂和天线地之间，并且其中，当天线电路系统把天线结构配置为形成环形天线时，与近场通信信号相关联的天线电流流经第二谐振元件臂、第一谐振元件臂、第一返回路径和天线地。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
具有第一天线谐振元件臂和把第一天线谐振元件臂耦合到天线地的第一返回路径的第一倒F天线；
具有第二天线谐振元件臂和把第二天线谐振元件臂耦合到天线地的第二返回路径的第二倒F天线；以及
耦合在第一天线谐振元件臂与第二天线谐振元件臂之间的带通滤波器。
12.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，第二天线谐振元件臂具有相对的第一端部和第二端部，并且其中带通滤波器耦合在第二天线谐振元件臂和第一天线谐振元件臂的第一端部之间。
13.如权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括插在第二倒F天线的返回路径中的电容器。
14.如权利要求13所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括耦合到第二天线谐振元件臂的第二端部的附加带通滤波器。
15.如权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括耦合到附加带通滤波器的近场通信电路系统。
16.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括耦合到第二倒F天线的接近度传感器电路系统。
17.如权利要求16所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括在把接近度传感器电路系统耦合到第二天线谐振元件臂的路径中的低通滤波器。
18.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
非近场通信电路系统；
具有耦合到所述非近场通信电路系统以便处理非近场通信的第一馈电部的第一天线；
具有耦合到所述非近场通信电路系统以便处理非近场通信的第二馈电部的第二天线；
耦合在第一天线和第二天线之间的带通滤波器；以及
操作在近场通信频率的近场通信电路系统，其中带通滤波器具有处于近场通信频率的通带。
19.如权利要求18所述的电子设备，其特征在于，非近场通信电路系统包括操作在至少700MHz的非近场通信频率的收发器电路系统，并且其中带通滤波器在非近场通信频率是开路。
20.如权利要求19所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括耦合到操作在接近度传感器频率的第二天线的接近度传感器电路系统，其中带通滤波器在接近度传感器频率是开路。
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