JP2020114006A - スプリットリターンパスを有する電子デバイスアンテナ - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のアンテナ及び送受信機回路を含む無線回路及び制御回路を備える電子回路を提供する。【解決手段】電子デバイス内のアンテナ40は、導電性周囲電子デバイス筐体構造体の部分から形成された逆Fアンテナ共振要素を有することができ、アンテナ共振要素からギャップ101によって分離されたアンテナ接地104を有する。スプリットリターンパス110は、ギャップを橋絡する。スプリットリターンパスは、逆Fアンテナ共振要素アーム108上の第1の点と、アンテナ接地上の第2及び第3の点との間に結合されてもよい。スプリットリターンパスは、第1の点と第2の点との間に結合された第1のインダクタ212と、第1の点と第3の点との間に結合された第2のインダクタ214と、を含む。第1及び第2のインダクタは、調節可能であってもよい。【選択図】図5

Description

本出願は、2017年9月11日に出願された米国特許出願第15/701,239号に対する優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、概して電子デバイスに関し、より具体的には、無線通信回路を有する電子デバイスに関する。
電子デバイスは多くの場合、無線通信回路を含む。例えば、セルラー電話機、コンピュータ、及び他のデバイスは、多くの場合、無線通信をサポートするためのアンテナ及び無線送受信装置を含む。
所望の特性を有する電子デバイスのアンテナ構造体を形成することは、困難なことがある。いくつかの無線デバイスでは、アンテナがかさばる。他のデバイスでは、アンテナはコンパクトであるが、アンテナの、外部物体に対する位置に敏感である。注意を払わなければ、アンテナは離調され得る、要求されるよりも大きい若しくは小さい電力を有する無線信号を発することがあり得る、又はさもなければ予想どおりに機能しないことがある。
したがって、電子デバイスのための改良された無線回路を提供できることが望ましいであろう。
電子デバイスは、無線回路及び制御回路を備えることができる。無線回路は、複数のアンテナ及び送受信機回路を含むことができる。アンテナは、電子デバイスの対向する第1及び第2の端部にアンテナ構造体を含むことができる。デバイスの所与の端部のアンテナ構造体は、アンテナ構造体及び電子デバイスを異なるいくつかの動作モード又は状態のうちの1つに据えるために制御回路によって調節される、調節可能コンポーネントを含むことができる。
アンテナは、導電性周囲電子デバイス筐体構造体の部分から形成された逆Fアンテナ共振要素を有していてもよく、アンテナ共振要素からギャップによって分離されたアンテナ接地を有していてもよい。短絡パスがギャップを橋絡してもよい。アンテナフィードは、短絡パスと平行に、ギャップを挟んで結合していてもよい。
短絡パスは、逆Fアンテナ共振要素アーム上の第1の点とアンテナ接地上の第2の点及び第3の点との間に結合されたスプリットリターンパスであってよい。スプリットリターンパスは、第1の点と第2の点との間に結合された第1のインダクタ及び第1の点と第3の点との間に結合された第2のインダクタを含んでもよい。第1及び第2のインダクタは、調節可能であってもよい。
アンテナ接地は、電子デバイスのための筐体後壁部を形成する平面導電層によって少なくとも部分的に形成されてもよい。平面導電層は、平面導電層の第1及び第2の縁部によって画定される切り欠き領域を有してもよい。スプリットリターンパスに結合された第2の点は平面導電層の第1の縁部上にあってもよく、スプリットリターンパスに連結された第3の点は、平面導電層の第2の縁部上にあってもよい。
一実施形態による、例示的な電子デバイスの斜視図である。 一実施形態による、電子デバイス内の例示的な回路の模式図である。 一実施形態による、例示的な無線回路の図である。 一実施形態による、例示的な逆Fアンテナの図である。 一実施形態による、スプリットリターンパスを有する逆Fアンテナを有する例示的な電子デバイスディスプレイの上面図である。 一実施形態による、アンテナ共振要素とアンテナ接地との間に、図5に示すタイプのスプリットリターンパス内の誘導要素がどのように結合されているかを示す、例示的な電子デバイスの側断面図である。 一実施形態による、アンテナ共振要素とアンテナ接地との間に、図5に示すタイプのスプリットリターンパス内の誘導要素がどのように結合されているかを示す、例示的な電子デバイスの側断面図である。 本発明の一実施形態による、図5〜図7に示す種類のアンテナの周波数の関数としてのアンテナ性能のグラフである。
図1の電子デバイス10などの電子デバイスは、無線通信回路を装備することができる。無線通信回路は、複数の無線通信帯域における無線通信をサポートするために使用されてもよい。
無線通信回路は、1以上のアンテナを含むことができる。無線通信回路のアンテナは、ループアンテナ、逆Fアンテナ、ストリップアンテナ、平板逆Fアンテナ、スロットアンテナ、2つ以上のタイプのアンテナ構造体を含むハイブリッドアンテナ、又は他の好適なアンテナを含むことができる。アンテナ用の導電性構造体は、所望であれば、導電性電子デバイス構造体から形成され得る。
導電性電子デバイス構造体は、導電性筐体構造体を含むことができる。筐体構造体は、電子デバイスの周囲を囲む導電性周囲構造体などの周囲構造体を含むことができる。導電性周囲構造体は、ディスプレイなどの平面構造体のベゼルとして機能することができ、デバイス筐体用の側壁構造体として機能することができ、一体の後部平面筐体から上方に延びる部分を(例えば、垂直な平面側壁又は湾曲した側壁を形成するために)有することができ、かつ/又は他の筐体構造体を形成することができる。
導電性周囲構造体に、導電性周囲構造体を周囲セグメントに分割するギャップを形成することができる。1つ以上のセグメントが、電子デバイス10用の1つ以上のアンテナを形成するのに使用されてもよい。アンテナはまた、アンテナ接地板並びに/又は導電性筐体構造体(例えば、内部及び/若しくは外部構造体、支持板構造体等)から形成されるアンテナ共振要素を使用して形成することができる。
電子デバイス10は、ポータブル電子デバイス又は他の好適な電子デバイスであってもよい。例えば、電子デバイス10は、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、あるいは腕時計デバイス、ペンダントデバイス、ヘッドホンデバイス、イヤホン型デバイス、又は他のウェアラブル若しくはミニチュアデバイスなどの幾分小さなデバイス、携帯電話、メディアプレーヤ、又は他の小型ポータブルデバイスなどのハンドヘルドデバイスであってもよい。デバイス10はまた、セットトップボックス、デスクトップコンピュータ、コンピュータ若しくは他の処理回路が組み込まれたディスプレイ、コンピュータが組み込まれていないディスプレイ、又は他の好適な電子機器であってもよい。
デバイス10は、筐体12などの筐体を含むことができる。ケースと呼ばれることもある筐体12は、プラスチック、ガラス、セラミック、繊維複合体、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなど)、その他の好適な材料、又はこれらの材料の組み合わせで形成することができる。一部の状況では、筐体12の一部は、誘電体又は他の低導電性材料(例えば、ガラス、セラミック、プラスチック、サファイアなど)から形成することができる。他の状況では、筐体12、又は筐体12を構成する構造体の少なくとも一部は、金属要素から形成することができる。
所望であれば、デバイス10はディスプレイ14などのディスプレイを有することができる。ディスプレイ14はデバイス10の前面に搭載され得る。ディスプレイ14は、容量性タッチ電極を組み込んだタッチスクリーンであってもよく、タッチ非感知であってもよい。筐体12の後面(すなわち、デバイス10前面の反対側にあるデバイス10の面)は、平面の筐体壁を有することができる。筐体後壁部は、筐体後壁部を完全に貫通し、そのことで筐体12の筐体壁部分(及び/又は側壁部分)を互いに分離することができるスロットを有することができる。筐体後壁部は、導電部分及び/又は誘電部分を含むことができる。所望であれば、筐体後壁部は、ガラス、プラスチック、サファイア若しくはセラミックなどの誘電体の薄い層又はコーティングで覆われた平面金属層を含むことができる。筐体12(例えば、筐体後壁部、側壁など)はまた、筐体12を完全に貫通しない浅い溝をも有してもよい。スロット及び溝は、プラスチック又は他の誘電体で充填され得る。所望であれば、(例えば、貫通スロットによって)互いに分離された筐体12の部分は、導電性内部構造体(例えば、スロットを橋絡する金属薄板又は他の金属部材)によって接合されてもよい。
ディスプレイ14は、発光ダイオード(light-emitting diodes、LED)、有機LED(organic LED、OLED)、プラズマセル、エレクトロウェッティングピクセル、電気泳動ピクセル、液晶ディスプレイ(liquid crystal display、LCD)コンポーネント、又は他の好適なピクセル構造体から形成されたピクセルを含むことができる。透明なガラス又はプラスチックの層などのディスプレイカバー層はディスプレイ14の表面を覆ってもよく、又はディスプレイ14の最外層は、カラーフィルタ層、薄膜トランジスタ層、若しくは他のディスプレイ層から形成されてもよい。所望であれば、ボタン24などのボタンが、カバー層の開口部を貫通してもよい。カバー層はまた、スピーカポート26用の開口部などの他の開口部を有することもできる。
筐体12は、構造体16などの周囲筐体構造体を含むことができる。構造体16は、デバイス10及びディスプレイ14の周囲を囲んでもよい。デバイス10及びディスプレイ14が4つの縁部を有する矩形形状を有する構成では、構造体16は、(一例として)4つの対応する縁部を有する長方形のリング形状を有する周囲筐体構造体を使用して実装され得る。周囲構造体16又は周囲構造体16の一部は、ディスプレイ14のベゼル(例えば、ディスプレイ14の4辺全てを囲み、かつ/又はディスプレイ14をデバイス10に保持するのに役立つ装飾用の縁取り)として機能することができる。所望であれば、周囲構造体16は、(例えば、垂直側壁、湾曲側壁などを有する金属バンドなどを形成することにより)デバイス10の側壁構造体を形成してもよい。
周囲筐体構造体16は、金属などの導電性材料から形成されてもよく、したがって、時には、導電性周囲筐体構造体、導電性筐体構造体、周囲金属構造体、又は導電性周囲筐体部材と呼ばれ得る(例として)。周囲筐体構造体16は、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属、又は他の好適な材料から形成されてもよい。周囲筐体構造体16の形成においては、1つ、2つ、又は2つを超える別個の構造体を使用してもよい。
周囲筐体構造体16が均一な断面を有する必要はない。例えば、所望であれば、周囲筐体構造体16の上部部分は、ディスプレイ14をその位置に保持する上で役立つ、内向きに突出したリップを有してもよい。周囲筐体構造体16の下部部分もまた、拡大されたリップを(例えば、デバイス10の背面の平面内に)有してもよい。周囲筐体構造体16は、実質的に直状の垂直側壁を有してもよく、湾曲した側壁を有してもよく、又は他の好適な形状を有してもよい。いくつかの構成(例えば、周囲筐体構造体16がディスプレイ14のベゼルとして機能する場合)においては、周囲筐体構造体16は筐体12のリップを囲んでもよい(すなわち、周囲筐体構造体16は筐体12のディスプレイ14を囲む縁部のみを覆い、筐体12の側壁の他の部分は覆わなくてもよい)。
所望であれば、筐体12は導電性後面又は壁を有してもよい。例えば、筐体12は、ステンレス鋼又はアルミニウムなどの金属から形成されてもよい。筐体12の後面は、ディスプレイ14に対して平行な平面内にあり得る。筐体12の後面が金属から形成されているデバイス10の構成においては、導電性周囲筐体構造体16の部分を、筐体12の後面を形成する筐体構造体の一体的部分として形成することが望ましい可能性がある。例えば、デバイス10の筐体後壁部は平面金属構造体から形成されてもよく、周囲筐体構造体16の筐体12の側面部分は、平面金属構造体と一体の平坦な又は湾曲して垂直に延びる金属部分として形成されてもよい。これらなどの筐体構造体は、所望であれば、金属のブロックから機械加工されてもよく、かつ/又は一緒に組み立てられて筐体12を形成する複数の金属片を含んでもよい。筐体12の平面後壁は、1つ以上、2つ以上、又は3つ以上の部分を有してもよい。導電性周囲筐体構造体16及び/又は若しくは筐体12の導電性後部壁はデバイス10の1つ以上の外部面(例えば、デバイス10のユーザに可視である面)を形成してもよく、並びに/又はデバイス10の外部面を形成しない内部構造体(例えば、薄い化粧層、保護コーティング、及び/若しくはガラス、セラミック、プラスチックなどの誘電材料を含み得る他のコーティング層などの層でカバーされている導電性構造体、又はデバイス10の外部面を形成する及び/若しくはユーザの視界から構造体16を隠すように作用する他の構造体などの、デバイス10のユーザに可視でない導電性筐体構造体)を用いて実装されてもよい。
ディスプレイ14は、デバイス10のユーザに画像を表示するアクティブ領域AAを形成するピクセルのアレイを有することができる。非アクティブ領域IAなどの非アクティブ境界領域は、アクティブ領域AAの1つ以上の周囲縁部に沿って存在してもよい。
ディスプレイ14は、タッチセンサ用の容量性電極のアレイ、ピクセルをアドレス指定するための導電線、駆動回路などの導電性構造体を含んでもよい。筐体12は、金属フレーム部材などの内部導電性構造体、及び筐体12の壁部に広がる(時にバックプレートと呼ばれる)平面導電性筐体部材(即ち、部材16の対辺間を溶接ないしは別の方法で接続する1つ以上の金属部分から形成された略矩形のシート)を含んでもよい。バックプレートはデバイス10の外部後面を形成してもよく、あるいは、薄い化粧層、保護コーティング、及び/又はガラス、セラミック、プラスチック、若しくはデバイス10の外部面を形成するかつ/あるいはユーザの視界からバックプレートを隠すように作用する他の構造体などの誘電材料を含む他のコーティングなどの層で覆われていてもよい。デバイス10はまた、プリント回路基板、プリント回路基板上に搭載された部品、及び他の導電性内部構造体などの導電性構造体をも含むことができる。これらの導電性構造体は、デバイス10内の接地板を形成するのに使用されてもよく、例えば、ディスプレイ14のアクティブ領域AAの下に延在することができる。
領域22及び20において、開口部は、デバイス10の導電性構造体内に(例えば、導電性周囲筐体構造体16と、筐体12の導電部分、プリント回路基板上の導電トレース、ディスプレイ14内の導電性電気コンポーネントなどの、反対側にある導電性接地構造体との間に)形成されてもよい。時にはギャップと呼ばれ得るこれらの開口部は、所望であれば、空気、プラスチック、及び/又は他の誘電体で充填されてもよく、デバイス10の1つ以上のアンテナのスロットアンテナ共振要素の形成に使用されてもよい。
導電性筐体構造体及びデバイス10内のその他の導電性構造体は、デバイス10内のアンテナの接地板として機能することができる。領域20及び22内の開口部は、開放若しくは閉鎖スロットアンテナ内のスロットとして機能することができ、ループアンテナ内の材料の導電パスによって囲まれた中央の誘電体領域として機能することができ、ストリップアンテナ共振要素若しくは逆Fアンテナ共振要素などのアンテナ共振要素を接地板から隔てるスペースとして機能することができ、寄生アンテナ共振要素の動作に寄与することができ、又は別の方法で領域20及び22内に形成されたアンテナ構造体の一部として機能することができる。所望であれば、デバイス14のアクティブ領域AA及び/又はデバイス10における他の金属構造体の下にある接地板は、デバイス10の端部の一部に延伸する部分を有してもよく(例えば、接地は領域20、22における誘電体充填開口部に向かって延びてもよい)、それによって領域20及び22のスロットを狭くさせる。
一般に、デバイス10は、任意の好適な数(例えば、1つ以上、2つ以上、3つ以上、4つ以上など)のアンテナを含むことができる。デバイス10内のアンテナは、細長いデバイス筐体の対向する第1の端部及び第2の端部(例えば、図1のデバイス10の端部20及び22)に、デバイス筐体の1つ以上の縁部に沿って、デバイス筐体の中心に、他の好適な場所に、又はこれらの場所の1つ以上に、配置することができる。図1の構成は、単なる例示である。
周囲筐体構造体16の部分には周囲ギャップ構造体を設けることができる。例えば、導電性周囲筐体構造体16に、図1に示すようにギャップ18などの1つ以上の周囲ギャップを設けることができる。周囲筐体構造体16におけるギャップは、ポリマー、セラミック、ガラス、空気、他の誘電材料などの誘電体、又はこれらの材料の組み合わせで充填され得る。ギャップ18は、周囲筐体構造体16を1つ以上の導電性周囲セグメントに分割することができる。例えば、周囲筐体構造体16内に、(例えば、2つのギャップ18を有する構成において)2つの導電性周囲セグメント、(例えば、3つのギャップ18を有する構成において)3つの導電性周囲セグメント、(例えば、4つのギャップ18を有する構成においてなど)4つの導電性周囲セグメントがあってもよい。このようにして形成された導電性周囲筐体構造体16のセグメントは、デバイス10内でアンテナの部分を形成することができる。
所望であれば、筐体12を一部又は完全に通って延びる溝などの筐体12内の開口部は筐体12の後部壁の幅にわたって延びてもよく、筐体12の後部壁を貫通して、後部壁を異なる部分に分割してもよい。これらの溝はまた、周囲筐体構造体16内に延在し、アンテナスロット、ギャップ18、及びデバイス10内の他の構造体を形成することができる。ポリマー又は他の誘電体は、これらの溝及び他の筐体開口部を充填してもよい。いくつかの状況では、アンテナスロット及び他の構造体を形成する筐体開口部には、空気などの誘電体が充填されてもよい。
典型的なシナリオでは、デバイス10は(例として)1つ以上の上部アンテナ及び1つ以上の下部アンテナを有することができる。上部アンテナは、例えば、領域22内においてデバイス10の上端に形成することができる。下部アンテナは、例えば、領域20内においてデバイス10の下端に形成することができる。これらのアンテナは、同一の通信帯域、重なり合う通信帯域、又は別個の通信帯域をカバーするために別々に使用することができる。これらのアンテナは、アンテナダイバーシティ方式又は多重入出力(MIMO)アンテナ方式を実施するために使用することができる。
デバイス10のアンテナは、対象とする任意の通信帯域をサポートするのに使用され得る。例えば、デバイス10は、ローカルエリアネットワーク通信、音声及びデータ用セルラー電話通信、全地球測位システム(global positioning system、GPS)通信又は他の衛星航法システム通信、Bluetooth(登録商標)通信などをサポートするアンテナ構造体を含むことができる。
図1のデバイス10内で使用され得る例示的コンポーネントを示す概略図を、図2に示す。図2に示すように、デバイス10は、記憶及び処理回路28などの制御回路を含み得る。記憶及び処理回路28は、ハードディスクドライブ記憶装置、不揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリ、又はソリッドステートドライブを形成するように構成された他の電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ)、揮発性メモリ(例えば、静的又は動的ランダムアクセスメモリ)などの記憶装置を含み得る。記憶及び処理回路28内の処理回路は、デバイス10の動作を制御するために使用され得る。この処理回路は、1つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路などに基づくものとされ得る。
記憶及び処理回路28は、インターネット閲覧アプリケーション、ボイスオーバーインターネットプロトコル(VOIP)電話通話アプリケーション、電子メールアプリケーション、メディア再生アプリケーション、オペレーティングシステム機能などのソフトウェアを、デバイス10上で実行するために使用され得る。外部機器との相互作用をサポートするために、通信プロトコルを実行する際に記憶及び処理回路28を使用することができる。記憶及び処理回路28を使用して実施することができる通信プロトコルとしては、インターネットプロトコル、無線ローカルエリアネットワークプロトコル(例えば、WiFi(登録商標)と呼ばれることがあるIEEE802.11プロトコル)、Bluetooth(登録商標)プロトコルなどの他の近距離無線通信リンクに対するプロトコル、セルラー電話プロトコル、マルチプルインプットマルチプルアウトプット(MIMO)プロトコル、アンテナダイバーシティプロトコルなどが挙げられる。
入出力回路30は、入出力デバイス32を含み得る。入出力デバイス32を使用して、デバイス10にデータを供給することを可能にし、デバイス10から外部デバイスにデータを提供することを可能にすることができる。入出力デバイス32は、ユーザインターフェースデバイス、データポートデバイス、及び他の入出力コンポーネントを含み得る。例えば、入出力デバイス32は、タッチスクリーン、タッチセンサ機能のないディスプレイ、ボタン、ジョイスティック、スクロールホイール、タッチパッド、キーパッド、キーボード、マイクロフォン、カメラ、ボタン、スピーカ、状態インジケータ、光源、オーディオジャック及び他のオーディオポートコンポーネント、デジタルデータポートデバイス、光センサ、位置及び方向センサ(例えば、加速度計、ジャイロスコープ、及びコンパスなどのセンサ)、容量性センサ、近接センサ(例えば、容量性近接センサ、光ベース近接センサなど)、指紋センサ(例えば、図1のボタン24などのボタンと一体化された指紋センサ、又はボタン24に代わる指紋センサ)などを含むことができる。
入出力回路30は、外部機器と無線で通信する無線通信回路34を含むことができる。無線通信回路34は、1つ以上の集積回路から形成される無線周波数(RF)送受信回路、電力増幅器回路、低雑音入力増幅器、受動RFコンポーネント、1つ以上のアンテナ、伝送線路、及びRF無線信号を取り扱う他の回路を含むことができる。無線信号は、光を使用して(例えば、赤外線通信を使用して)も送信され得る。
無線通信回路34は、様々な高周波通信帯域を扱う高周波送受信機回路90を含み得る。例えば、回路34は、送受信機回路36、38、及び42を含むことができる。送受信機回路36は、WiFi(登録商標)(IEEE802.11)通信用の2.4GHz及び5GHzの帯域を処理することができ、かつ2.4GHzのBluetooth(登録商標)通信帯域を処理することができる。回路34は、700〜960MHzの低通信帯域、960〜1710MHzの低中帯域、1710〜2170MHzの中帯域、2300〜2700MHzの高帯域、3400〜3700MHzの超高帯域、又は600MHz〜4000MHz若しくは他の好適な周波数間の他の通信帯域などの周波数範囲で無線通信を取り扱う、セルラー電話送受信機回路38を使用することができる(例として)。
回路38は、音声データ及び非音声データを取り扱うことができる。無線通信回路34は、所望であれば、他の短距離及び長距離無線リンク用の回路を含み得る。例えば、無線通信回路34は、60GHz送受信回路、テレビ及び無線信号を受信する回路、ページングシステム送受信装置、近距離通信(near field communications、NFC)回路などを含むことができる。無線通信回路34は、1575MHzでGPS信号を受信する、又は他の衛星測位データを取り扱う、GPS受信機回路42などの全地球測位システム(GPS)受信機機器を含むことができる。WiFi(登録商標)リンク及びBluetooth(登録商標)リンク、並びに他の近距離無線リンクでは、無線信号は、典型的には、数十フィート又は数百フィートにわたってデータを伝達するために使用される。セルラー電話リンク及び他の遠距離リンクでは、無線信号は、典型的には、数千フィート又は数マイルにわたってデータを伝達するために使用される。
無線通信回路34は、アンテナ40を含むことができる。アンテナ40は、任意の好適なアンテナタイプを使用して形成され得る。例えば、アンテナ40としては、ループアンテナ構造体、パッチアンテナ構造体、逆Fアンテナ構造体、スロットアンテナ構造体、平板逆Fアンテナ構造体、ヘリカルアンテナ構造体、ダイポールアンテナ構造体、モノポールアンテナ構造体、これらの設計のハイブリッド、などから形成された共振要素を有するアンテナが挙げられ得る。異なる帯域及び帯域の組み合わせに関しては、異なる種類のアンテナが使用されてもよい。例えば、1種類のアンテナがローカル無線リンクアンテナの形成に使用されてもよく、別の種類のアンテナがリモート無線リンクアンテナの形成に使用されてもよい。
図3に示すように、無線回路34内の送受信機回路90は、パス92などのパスを使用してアンテナ構造体40に結合することができる。無線回路34は、制御回路28に結合されてもよい。制御回路28は、入出力デバイス32に結合されてもよい。入出力デバイス32はデバイス10からの出力を供給することができ、かつデバイス10の外部に存在するソースからの入力を受信することができる。
対象とする通信周波数を網羅する能力をアンテナ(単数又は複数)40などのアンテナ構造体に提供するために、アンテナ(単数又は複数)40は、フィルタ回路(例えば、1つ以上のパッシブフィルタ及び/又は1つ以上の同調可能フィルタ回路)などの回路を備えてもよい。コンデンサ、インダクタ、及び抵抗器などの個別コンポーネントが、このフィルタ回路内に組み込まれてもよい。容量性構造体、誘導性構造体、及び抵抗性構造体もまた、パターニングされた金属構造体(例えば、アンテナの一部)から形成されてもよい。所望であれば、アンテナ(単数又は複数)40は、対象となる通信帯域にわたってアンテナを同調させる、同調可能コンポーネント102などの調節可能な回路を備えてもよい。同調可能コンポーネント102は、同調可能フィルタ又は同調可能なインピーダンス整合ネットワークの一部とすることができ、アンテナ共振要素の一部とすることができ、アンテナ共振要素とアンテナ接地との間のギャップにわたることなどができる。
同調可能コンポーネント102は、同調可能インダクタ、同調可能コンデンサ、又は他の同調可能コンポーネントを含んでもよい。これらなどの同調可能コンポーネントは、固定コンポーネントのスイッチ及びネットワーク、関連する分布容量及び分布インダクタンスを生じさせる分布金属構造体、可変容量値及び可変インダクタンス値を生じさせるための可変ソリッドステートデバイス、同調可能フィルタ、又は他の好適な同調可能構造体に基づいてもよい。デバイス10の動作中、制御回路28は、インダクタンス値、容量値、又は、同調可能コンポーネント102に関連付けられた他のパラメータを調節する制御信号を、パス103などの1つ以上のパス上で発行してもよく、それによって、アンテナ構造体40を所望の通信帯域を網羅するように同調させることができる。
パス92は1つ以上の伝送線路を含んでもよい。一実施例として、図3の信号パス92は、線路94などの正の信号導体及び線路96などの接地信号導体を有する伝送線路であってもよい。線路94及び線路96は、(例として)同軸ケーブル、ストリップライン伝送線路、又はマイクロストリップ伝送線路の一部を形成してもよい。整合ネットワーク(同調可能コンポーネント102を使用して形成される調節可能な整合ネットワーク)は、アンテナ(単数又は複数)40のインピーダンスと伝送線路92のインピーダンスとの整合に使用されるインダクタ、抵抗器、及びコンデンサなどのコンポーネントを含み得る。整合ネットワークコンポーネントは、個別コンポーネント(例えば、表面実装技術コンポーネント)として設けてもよく、又は、筐体構造体、プリント回路基板構造体、プラスチック支持体上のトレースなどから形成してもよい。これらなどのコンポーネントはまた、アンテナ(単数又は複数)40内のフィルタ回路を形成するのに使用してもよく、同調可能及び/又は固定のコンポーネントとしてもよい。
伝送線路92は、アンテナ構造体40と関連付けられたアンテナフィード構造体に結合され得る。一実施例として、アンテナ構造体40は、逆Fアンテナ、スロットアンテナ、ハイブリッド逆Fスロットアンテナ、又は端子98などの正極アンテナフィード端子と接地アンテナフィード端子100などの接地アンテナフィード端子とを備えるアンテナフィード112を有する他のアンテナを形成することができる。正極伝送線路導電体94は正極アンテナフィード端子98に結合されてもよく、接地伝送線路導電体96は接地アンテナフィード端子100に結合されてもよい。所望であれば、他の種類のアンテナフィード配置構成が使用されてもよい。例えば、アンテナ構造体40は、複数のフィードを用いて給電されてもよい。図3の例示的なフィード構成は、単なる例示に過ぎない。
制御回路28は、近接センサ(例えば、図2のセンサ32を参照)からの情報、受信信号強度情報などの無線性能指標データ、方向センサからのデバイス向き情報、加速度計又は他の運動検出センサからのデバイス動きデータ、デバイス10の使用シナリオに関する情報、オーディオがスピーカ26を介して再生されているかについての情報、1つ以上のアンテナインピーダンスセンサからの情報、及び/若しくは他の情報を、アンテナ(単数又は複数)40が近隣の外部オブジェクトの存在に影響されるとき、又は別途同調の必要があるかを判定する上で使用してもよい。これに応答して、制御回路28は、アンテナ構造体40が確実に所望の動作をするように、調節可能なインダクタ、調節可能なコンデンサ、スイッチ、又は他の同調可能コンポーネント102を調節してもよい。コンポーネント102への調節はまた、アンテナ構造体40の受信可能範囲を延在させるように行われてもよい(例えば、アンテナ構造体40が同調することなく網羅する周波数よりも大きい範囲に延びる所望の通信帯域を網羅するため)。
アンテナ40は、スロットアンテナ構造体、逆Fアンテナ構造体(例えば、平板及び非平板逆Fアンテナ構造体)、ループアンテナ構造体、これらの組み合わせ、又は他のアンテナ構造体を含むことができる。
例示的な逆Fアンテナ構造体を図4に示す。図4に示すように、逆Fアンテナ構造体40(本明細書では時にアンテナ40又は逆Fアンテナ40と呼ぶことがある)は、アンテナ共振要素106などの逆Fアンテナ共振要素と、アンテナ接地104などのアンテナ接地(接地板)とを含んでもよい。アンテナ共振要素106は、アーム108などの主共振要素アームを有することができる。アーム108の長さは、アンテナ構造体40が所望の動作周波数で共振するように、選択することができる。例えば、アーム108の長さ(又アーム108の分岐)は、アンテナ40に関する所望の動作周波数での波長の4分の1とすることができる。アンテナ構造体40はまた、高調波周波数での共振も呈し得る。所望であれば、図4のアンテナ40などの逆Fアンテナにスロットアンテナ構造体又は他のアンテナ構造体を組み込むことができる(例えば、1つ以上の通信帯域におけるアンテナ応答を高めるため)。一例として、スロットアンテナ構造体は、アーム108又は共振要素106の他の部分と接地104との間に形成することができる。これらのシナリオにおいて、アンテナ40は、スロットアンテナと逆Fアンテナ構造体との両方を含むことができ、時にはハイブリッド型逆F及びスロットアンテナと呼ばれ得る。
アーム108は、誘電ギャップ101などの誘電体充填開口部により、接地104から分離することができる。アンテナ接地104は、導電性支持板、プリント回路トレース、電子コンポーネントの金属部分、又は他の導電性接地構造体などの筐体構造体から形成することができる。ギャップ101は、空気、プラスチック、及び/又は他の誘電材料によって形成されてもよい。
主共振要素アーム108は、リターンパス110によって接地104に結合することができる。アンテナフィード112は、正極アンテナフィード端子98及び接地アンテナフィード端子100を含むことができ、アーム108と接地104との間で、リターンパス110に対して平行に延びることができる。所望であれば、図4の例示的なアンテナ構造体40などの逆Fアンテナ構造体は、2つ以上の共振アーム分岐を(例えば、複数の通信帯域での動作をサポートするために複数の周波数共振を作り出すために)有することができ、又は、他のアンテナ構造体(例えば、寄生アンテナ共振要素、アンテナの同調をサポートするための同調可能コンポーネントなど)を有することができる。アーム108は他の形状を有していてもよく、所望であれば所望のパス(例えば、曲線及び/又は直線部分を有するパス)に沿ってもよい。
所望であれば、アンテナ40は、アーム108などのアンテナ共振要素構造体106に結合された1つ以上の調節可能回路(例えば図3の同調可能コンポーネント102)を含むことができる。例えば、図4に示すように、調節可能なインダクタ114などの同調可能コンポーネント102は、アーム108及びアンテナ接地104などの、アンテナ40におけるアンテナ共振要素アーム構造体の間に結合してもよい(例えば、調節可能なインダクタ114はギャップ101を橋絡してもよい)。調節可能なインダクタ114は、制御回路28から調節可能なインダクタ114に提供される制御信号116に応答して調節されるインダクタンス値を示すことができる。
アンテナを含むデバイス10の例示的な部分の上面内面図を図5に示す。図5に示すとおり、デバイス10は、導電性周囲筐体構造体16などの導電性周囲筐体構造体を有することができる。導電性周囲筐体構造体16は、ギャップ18−1及び18−2などの誘電体充填周囲ギャップ(例えば、プラスチックギャップ)18によって分割されてもよい。アンテナ40は、共振要素と接地104とを含むことができる。図5の例では、共振要素は、ギャップ18−1及び18−2の間に延在する導電性周囲筐体構造体16のセグメントから形成されたアーム108などの逆Fアンテナ共振要素アームを含むことができる。空気及び/又は他の誘電体を、アーム108と接地構造体104との間のスロット101に充填してもよい。所望であれば、開口部101は、アンテナ全体の性能に寄与するスロットアンテナ共振要素構造体を形成するように構成することができる。アンテナ接地104は、導電性筐体構造体から、デバイス10内の電気デバイスコンポーネントから、プリント回路基板のトレースから、ワイヤ及び金属箔のストリップなどの導線から、又は他の導電性構造体から、形成することができる。1つの好適な構成では、接地104は、筐体12の導電部分(例えば、筐体12の後部壁の部分、及び周囲ギャップ18−1及び18−2によってアーム108から分離された導電性周囲筐体構造体16の部分)から形成された部分を有する。アンテナ接地104はまた、ディスプレイ14の部分(例えば、ディスプレイパネルの導電部分、ディスプレイパネルを支持するための導電板、並びに/又は導電板及び/若しくはディスプレイパネルを支持するための導電性フレーム)によって形成される部分を有することができる。
所望であれば、開口部101は、アンテナ40について、1つ以上の周波数帯域においてスロットアンテナ共振に寄与することができる。アンテナ40は、時に逆Fアンテナ又はハイブリッド逆Fスロットアンテナと呼ばれることがある(例えば、スロット101がアンテナ40の周波数応答に寄与し得るため)。
接地104は、1つ以上のアンテナのためのアンテナ接地として機能することができる。例えば、逆Fアンテナ40は、共振要素アーム108及び接地104を含むことができるが、別のアンテナ(例えば、ワイヤレスローカルエリアネットワーク及び/又は超高帯域アンテナ)は、領域206内の別個の共振要素及び接地104から形成されてもよい。逆Fアンテナ40は、正極フィード端子98が導電性周囲筐体構造体16に結合され、接地フィード端子100がアンテナ接地104に結合された、フィード112などのアンテナフィードを使用してフィードされてもよい。正極伝送線路導電体94及び接地伝送線路導電体96は、送受信機回路90とアンテナフィード112との間に結合された伝送線路92を形成してもよい。
送受信機回路90は、例えば、700〜960MHzの低通信帯域、960〜1710MHzの低中帯域、1710〜2170MHzの中帯域、2300〜2700MHzの高帯域、及び/又は3400〜3700MHzの超高帯域などの周波数範囲での無線通信を処理するセルラー電話送受信機回路(例えば、図2に示すリモート無線送受信機回路38)を含むことができる。送受信機回路90は、低帯域、低中帯域、中帯域、高帯域、及び/又は超高帯域通信を処理するために、伝送線路92及びフィード112を使用してもよい(例えば、低帯域、低中帯域、中帯域、高帯域、及び/又は超高帯域の無線周波数信号は、フィード112にわたってアンテナ40によって伝達されてもよい)。
所望であれば、領域206内に、無線ローカルエリアネットワーク及び超高帯域アンテナなどのアンテナを形成することができる。アンテナ40及び領域206内に形成されたアンテナの性能(アンテナ効率)を最適化するのに役立たせるために、接地板104の少なくとも一部分を領域206の下から除去してもよい。接地板104は、デバイス10内では任意の形状を有することができる。例えば、接地板104は、導電性周囲ハウジング構造体16においてギャップ18−1と整列してもよい(例えば、ギャップ18−1の下縁部は、ギャップ18−1の下端部が、接地板104と、ギャップ18−1に隣接する導電性周囲構造体16の部分との間の境界面で、接地板104の縁部と略同一線上であるように、ギャップ18−1に隣接するスロット101を画定する接地板104の縁部と整列してもよい)。この実施例は単なる例示であり、別の好適な構成では、接地板104は、ギャップ18−1の下に(例えば、図5のY軸に沿って)延びるギャップ18−1に隣接する追加の垂直スロットを有してもよい。
所望であれば、接地板104は、ギャップ18−2の下縁部(例えば、下縁部216)を越えて(例えば、図5のY軸の方向に)延びるギャップ18−2に隣接する垂直スロット162を含んでもよい。スロット162は、例えば、接地104によって画定される2つの縁部と、導電性周囲構造体16によって画定される1つの縁部とを有することができる。スロット162は、スロット101の開放端によって画定された開放端をギャップ18−2に有してもよい。スロット162は、スロット18−2下の導電性周囲構造体16の部分から接地104を(例えば図5のX軸の方向にて)分離させる幅172を有してもよい。ギャップ18−2の下方の導電性周囲構造体16の部分が接地104に短絡されている(及びそれによってアンテナ構造体40のアンテナ接地の一部を形成する)ため、スロット162は、アンテナ構造体40についてアンテナ接地によって3辺が画定される開放スロットを効果的に形成することができる。スロット162は、任意の所望の幅を有することができる(例えば、約2mm、4mm未満、3mm未満、2mm未満、1mm未満、0.5mm超、1.5mm超、2.5mm超、1〜3mmなど)。スロット162は、(例えば、幅172に垂直な)細長い長さ178を有することができる。スロット162は、任意の所望の長さを有することができる(例えば、10〜15mm、5mm超、10mm超、15mm超、30mm超、30mm未満、20mm未満、15mm未満、10mm未満、5〜20mmなど)。電子デバイス10は、長手方向軸282で特徴付けられ得る。長さ178は、長手方向軸282(及びY軸)と平行に延びることができる。スロット162の一部は、所望であれば、1つ以上の周波数帯域において、スロットアンテナ共振をアンテナ40に寄与させることができる。例えば、スロット162の長さ及び幅を、アンテナ40が所望の動作周波数で共振するように選択することができる。所望であれば、スロット101及び162の全体的な長さは、アンテナ40が所望の動作周波数で共振するように選択することができる。
調節可能コンポーネント114は、スロット101に沿って第1の位置にてスロット101を橋絡することができる(例えば、コンポーネント114は、接地板104上の端子126と導電性周囲構造体16上の端子128との間に結合され得る)。コンポーネント114は、調節可能な量のインダクタンスを提供するためのインダクタなどの固定コンポーネントに結合されたスイッチ、又は接地104と導電性周囲構造体16との間の開放回路を含むことができる。コンポーネント114はまた、スイッチに結合されていない固定コンポーネント、又はスイッチに結合されたコンポーネントとスイッチに結合されていないコンポーネントとの組み合わせをも、含むことができる。これらの実施例は単なる例示であり、一般的に、コンポーネント114は、調節可能なリターンパススイッチ、コンデンサに結合されたスイッチ、又は他の任意の所望するコンポーネントなどの他のコンポーネントを含むことができる。調節可能コンポーネント114は、高周波スイッチング回路に結合された1つ以上のインダクタを含むことができる。例示的な一実施例において、調節可能コンポーネント114は、端子126と端子128との間に並列に結合された2つのインダクタを含んでもよい。高周波スイッチング回路は端子126と端子128との間のインダクタを選択的に結合させてアンテナを同調させてもよい。追加の調節可能コンポーネントを、電子デバイス10内の任意の所望する位置(すなわち、共振要素アーム108と接地104との間、要素108の異なる部分の間、ギャップ18−1又は18−2を横切ってなど)に含むことができる。
アンテナ40の低帯域LB内の共振(例えば、700MHz〜960MHz又は他の好適な周波数範囲)は、例えば、フィード112とギャップ18−2との間の導電性周囲構造体16の距離に関連付けられてもよい。図5はデバイス10の正面からの図であるため、図5のギャップ18−2は、デバイス10を正面から見たときにデバイス10の右端(例えば、デバイス10の、ディスプレイ14が形成される側)に位置しており、デバイス10を後側から見たときにデバイス10の左端に位置している。コンポーネント114などの同調可能コンポーネントを用いて、低帯域LBにおけるアンテナ40の応答を同調させることができる。中帯域MB(例えば、1710MHz〜2170MHz)におけるアンテナ40の共振は、例えば、フィード112とギャップ18−1との間の導電性周囲構造体16に沿った距離に関連付けられてもよい。所望であれば、コンポーネント114などの同調可能コンポーネントを用いて、中帯域MBでのアンテナ40の応答を同調させることができる。高帯域HB(例えば2300MHz〜2700MHz)におけるアンテナ性能は、接地板104内のスロット162及び/又はアーム108に関連付けられる共振の高調波モードによってサポートされてもよい。所望であれば、コンポーネント114などの同調可能コンポーネントを使用して、高帯域HBでのアンテナ40の応答を同調させることができる。
アンテナ構造体40は、アーム108(端子202にて)と接地104(端子204−1及び204−2にて)との間に結合されたリターンパス110などのリターンパスを有することができる。リターンパス110は、インダクタ212及び214などの1つ以上のインダクタを含むことができる。所望であれば、インダクタ212及び214は、導電性周囲筐体構造体16上の端子202と接地104の異なる場所との間に並列して結合されてもよい。例えば、インダクタ212は端子202と接地端子204−1との間に結合され得る一方で、インダクタ214は端子202と接地端子204−2との間に結合される。このため、インダクタ212は、端子202と端子204−1との間にスプリットリターンパス110の第1の導電パス(分岐)を形成することができる一方で、インダクタ214は端子202と端子204−2との間にスプリットリターンパス110の第2の導電パス(分岐)を形成する。インダクタ212及び214は固定インダクタであってもよいし、調節可能インダクタであってもよい。例えば、各インダクタは、端子202と接地104との間でインダクタを切り離すために選択的に開放するスイッチに結合されてもよい。インダクタ212及び214は、アンテナ構造体40の共振を低帯域、中帯域、高帯域、及び/又は他の帯域にて同調させるために調節されてもよい(例えば、対応するスイッチを開く又は閉じてもよい)。
このように、リターンパス110は、導電性周囲筐体構造体16上の単一点202と接地104上の複数の点との間で分割されてもよい。リターンパス110が端子202と接地104との間で並列に結合される2つの分岐間で分割されるため、リターンパス110は時に、本明細書でスプリットショートパス又はスプリットリターンパスと呼ばれることがある。スプリットショートパスは、例えば、リターンパスが端子202と接地104との間の単一導電性パスを用いて実装されるシナリオに対する構造体40から形成される非近距離通信アンテナ用のアンテナ効率を向上させることができる。
端子202、204−1、及び204−2は、任意の導電性構造体を含むことができる。例えば、端子202は、導電性周囲筐体構造体16に取り付けられた導電性ネジを含むことができる。端子204−1は、筐体12の導電層(例えば筐体12のバックプレート)などの接地104の部分に取り付けられた導電性ネジを含むことができる。所望であれば、端子204−1では、バネ又はピンなどの別の導電性構造体が、導電性支持板をディスプレイ14の導電部分(例えば、アンテナ40用の接地104の一部を形成する、ディスプレイ14の接地部分)に電気的に接続することができる。端子204−2は、端子204−1と同じ構造を有していてもよく、端子204−1とは異なる構造を有していてもよい。端末204−1、204−2の位置は、アンテナ40のアンテナ効率及び周波数応答に合わせるように調節することができる(例えば、所望の周波数で共振するようにアンテナ40を同調させるため)。端子204−1及び204−2は、任意の所望する距離で分離されてもよい(例えば、2〜15ミリメートル、8〜20ミリメートル、5〜15ミリメートル、10〜25ミリメートル、5〜30ミリメートル、2ミリメートル超、5ミリメートル超、8ミリメートル超、10ミリメートル超、15ミリメートル超、10ミリメートル未満、15ミリメートル未満、20ミリメートル未満、30ミリメートル未満など)。
前述のとおり、ギャップ18−1に隣接する接地板104の一部は除去されてもよい(例えば、領域206内の無線ローカルエリアネットワーク及び超高帯域アンテナの性能を向上させる助けとするため)。接地板104の除去部分を切り欠きと呼ぶことがある。切り欠きは幅247を有することができる。幅247は、2〜15ミリメートル、8〜12ミリメートル、5〜15ミリメートル、10〜20ミリメートル、5〜30ミリメートル、2ミリメートル超、5ミリメートル超、8ミリメートル超、10ミリメートル超、15ミリメートル超、10ミリメートル未満、15ミリメートル未満、20ミリメートル未満、30ミリメートル未満、又は任意の他の所望する距離であってよい。距離247を調節してアンテナ効率を向上させ、所望の周波数帯域でアンテナを共振させることができる。アンテナ接地104が複数の層(例えば、筐体12の導電層及びディスプレイ14の導電部分の両方)を含む実施形態において、切り欠きは層のサブセットにしか形成され得ない。例えば、切り欠きは、ディスプレイ14の導電部分ではなく、筐体12の導電層にのみ形成され得る。
所望であれば、インダクタ214及び212は、1つ以上のフレキシブルプリント回路基板などの1つ以上の基板上に形成することができる。図6は、どのようにインダクタ214がフレキシブルプリント回路上に形成され得るかを示す、(例えば、図5の矢印284の方向でとられた)電子デバイス10の側断面図である。図6に示すように、電子デバイス10用のディスプレイ14は、ディスプレイパネル304を覆うディスプレイカバー層302などのディスプレイカバー層を含むことができる。表示パネル304(時にディスプレイモジュールと呼ぶことがある)は、任意の所望のタイプのディスプレイパネルであることができ、発光ダイオード(light-emitting diodes、LED)、有機LED(organic LEDs、OLED)、プラズマセル、エレクトロウェッティングピクセル、電気泳動ピクセル、液晶ディスプレイ(liquid crystal display、LCD)コンポーネント、又は他の好適なピクセル構造体から形成されるピクセルを含むことができる。表示パネル304の横方向の面積によって、例えば、ディスプレイ14のアクティブエリアAAの大きさを決定することができる(図1)。表示パネル304は、活性発光コンポーネント、タッチセンサコンポーネント(例えば、タッチセンサ電極)、力センサコンポーネント、及び/又は他のアクティブコンポーネントを含むことができる。ディスプレイカバー層302は、下にあるディスプレイパネルの発光面を覆うクリアガラス、プラスチック、又は他の誘電体の層であってもよい。別の好適な構成では、ディスプレイカバー層302は、ディスプレイパネル304の最外層であってもよい(例えば、層302は、カラーフィルタ層、薄膜トランジスタ層、又はその他のディスプレイ層)であってもよい。ボタンは、カバー層302の開口部を貫通してもよい(図1のボタン24を参照)。カバー層はまた、スピーカポート用の開口部などの他の開口部を有することもできる(図1のスピーカポート26を参照)。
ディスプレイパネル304は、ディスプレイプレート306などの導電性ディスプレイ支持板(時にミッドプレートやディスプレイプレートと呼ぶこともある)によって、電子デバイス10内に支持されてもよい。導電性ディスプレイフレーム308は、ディスプレイプレート306及び/又はディスプレイパネル304を筐体12上の位置に保持することができる。例えば、ディスプレイフレーム308はリング形状であってもよく、ディスプレイパネル304の周囲に存在して中央開口部を囲む部分を含んでもよい。ディスプレイプレート306及びディスプレイフレーム308は共に、導電性材料(例えば、金属)で形成されてもよい。ディスプレイプレート306及びディスプレイフレーム308は、ディスプレイプレート306及びディスプレイフレーム308が電気的に接続するように直接接触してもよい。所望であれば、ディスプレイプレート306及びディスプレイフレーム308は一体的に(例えば、同一の金属から)形成されてもよい。
ディスプレイフレーム308の周りに、プラスチックフレーム310を成形することができる。プラスチックフレーム310はまた、リング状であってもよい(ディスプレイフレーム308と同様)。電子デバイス10は、上下の縁部が左右の縁部によって結合された矩形の周囲部を有することができる。プラスチックフレーム310は、電子デバイス10の矩形の周囲に存在してもよい。プラスチックフレーム310は成形プラスチック又は任意の他の所望する誘電材料から形成することができ、フレーム308並びにそれによってプレート306及びパネル304を、導電性周囲筐体構造体16に搭載するように機能してもよい。導電性フレーム308、導電性プレート306、及びパネル304の導電部分(例えば、導電性電極、ピクセル回路、接地層、フェライト層、シールド層など)が、アンテナ40用のアンテナ接地104の一部分を形成してもよい(図5)。
図6に示すように、導電性筐体層320などの筐体12の導電部分(例えば、デバイス10の左右の縁部間を延在してアンテナ接地104の一部を形成する、デバイス10用の導電性バックプレート)は、アンテナ共振要素アーム108を形成する周囲筐体構造体16の部分から切り欠き領域206によって分離されてもよい。領域206には追加の電子コンポーネントが形成されてもよい。任意の所望するコンポーネントを領域206内に搭載してもよい。図6の実施例では、領域206内にプリント回路322と電子コンポーネント312が搭載されている。
プリント回路322は、リジッドプリント回路基板(例えば、ガラス繊維充填エポキシ若しくは他のリジッドプリント回路基板材料から形成されるプリント回路基板)又はフレキシブルプリント回路(例えば、ポリイミド若しくはその他の可撓性ポリマー層から形成されるフレキシブルプリント回路)であってよい。プリント回路322は、アンテナ共振要素(例えば、ワイヤレスローカルエリアネットワーク及び超高帯域アンテナ用)などのアンテナトレース、表面実装技術コンポーネント、アンテナフィード用端子、又は任意の他の所望するトレース若しくはコンポーネントを含むことができる。電子コンポーネント312は任意の所望するタイプのコンポーネントであることができる。一部の実施形態では、コンポーネント312は、ボタン、カメラ、スピーカ、状態インジケータ、光源、光センサ、位置及び方位センサ(例えば、加速度計、ジャイロスコープ、コンパスなど)、容量センサ、近接センサ(例えば、容量性近接センサ、光ベース近接センサなど)、指紋センサなどの入出力コンポーネント(例えば、図2の入出力デバイス32)であってもよく、又は入出力コンポーネントの部分を形成してもよい。好適な一構成では、電子コンポーネント312はオーディオ受信機(例えば、イヤホン型スピーカ)であってもよい。電子コンポーネント312は、所望であれば、隣接するアンテナ(例えば、アンテナ40及び/又はプリント回路322上に形成されたアンテナ)との干渉を低減するために、プラスチック又は他の誘電体から形成することができる。
領域206にプリント回路322及び電子コンポーネント312が形成されている図6の実施例は、単なる例示である。所望であれば、追加のコンポーネントを領域206内に形成することができる。一般的に、任意の数の任意の所望するタイプのコンポーネントを、領域206に含むことができる。
フレキシブル回路322と電子コンポーネント312を、導電性支持板320の切り欠き上に形成してもよい。筐体12は、誘電体層324などの誘電体筐体部分と、導電層320などの導電性筐体部分(本明細書では時に導電性筐体壁320として称される場合がある)とを含むことができる。所望であれば、誘電体層324は、層324がデバイス10の外部面を形成する(例えば、それによって層320を摩耗から保護する及び/又は層320をユーザの視界から隠す)ように、層320の下に形成してもよい。導電性筐体部320は、接地104の一部を形成してもよい。例として、導電性筐体部320は、デバイス10のための導電性支持板又は壁(例えば、導電性バックプレート又は筐体後壁部)であってよい。導電性筐体部320は、所望であれば、デバイス10の幅(例えば、周囲筐体構造体16によって形成される、対向する2つの側壁の間)にわたって延在してもよい。所望であれば、導電性筐体部320及びデバイス10の反対側にある側壁は、単一の金属一体片から形成されてもよく、又は、部分320は、そうでなければデバイス10の反対側にある側壁に短絡されてもよい。誘電体層324は、例として、薄いガラス、サファイア、セラミック、又はサファイア層若しくは他の誘電体コーティングとすることができる。別の好適な構成では、所望であれば層324は省略されてもよい。
調節可能コンポーネント214は、対応するスイッチに結合された少なくとも1つのインダクタを含むことができる。スイッチは、端子202と端子204−2との間のインダクタを選択的に接続するように制御されてもよい(図5に示すように)。調節可能コンポーネント214は、フレキシブルプリント回路314内に(例えば、分布インダクタンスとして)埋め込まれてもよい。この実施例は単なる例示であり、所望であれば、調節可能コンポーネント214は、フレキシブルプリント回路314の表面に搭載されたコンポーネントから形成されてもよい(例えば表面実装技術コンポーネント)。フレキシブルプリント回路314は、ポリイミド又は他の可撓性ポリマー層からなるシートから形成されてもよい。フレキシブルプリント回路314は、Y軸に平行に延びる長手方向軸を有することができる(例えば、フレキシブルプリント回路314は図6のページから延伸して入り、出ていく)。換言すれば、フレキシブルプリント回路314の横表面積は図6のY−Z面に存在してもよい。
フレキシブルプリント回路314は、任意の所望する締め具を使用して、周囲筐体構造体16又は他の内部構造体に取り付けられてもよい。例えば、筐体構造体16にフレキシブルプリント回路314を固定するために、例えばネジ316及び318などの1つ以上の任意選択的なネジを含んでもよい。フレキシブルプリント回路314は、ねじなどの締め具を受けるための1つ以上の開口部を有してもよい。フレキシブルプリント回路314は、導電性周囲筐体構造体16又は電子デバイス10内の他の所望する構造体に機械的に固定され得る。
導電性周囲筐体構造体16は、一体的な棚部326を有することができる。一体的な棚部326は、導電性周囲筐体構造体16から電子デバイス10の内部に向かって延在することができる。一体的な棚部326を使用して、所望の場合に電子デバイス10内に種々のコンポーネントを搭載することができる。例えば、一つの例示的な実施形態では、フレキシブルプリント回路314は、導電性周囲筐体構造体16の棚部に取り付けられてもよい。別の実施例では、プラスチックフレーム310は導電性周囲筐体構造体16の棚部326によって支持されてもよい。
図6では明示的に示していないが、フレキシブルプリント回路314は、導電性周囲筐体構造体16に電気的に接続されてもよい(図5の端子202にて)。フレキシブルプリント回路314は、ネジ又は別の所望の構造体(例えば、クリップ、ブラケット、ばね、ピンなど)を用いて端子202にて導電性周囲筐体構造体16に電気的に接続してもよい。同様に、図6では明示的に示していないが、フレキシブルプリント回路314は、導電性支持板320に電気的に接続してもよい(例えば、図5の端子204−2にて)。フレキシブルプリント回路314は、端子204−2にて、ネジ又は他の所望の構造体(例えば、クリップ、ブラケット、バネ、ピンなど)によって、導電性支持板320に電気的に接続し得る。
図7は、どのようにインダクタ212がフレキシブルプリント回路に形成され得るのかを示す、(例えば、図5の矢印286の方向でとられた)電子デバイス10の側断面図である。図7に示すように、調節可能なインダクタ212は、スイッチ342に結合されたインダクタ340を含むことができる。スイッチ342は、選択的に(例えば、図2の制御回路28によって提供される制御信号を用いて)開閉されてもよい。スイッチ342を閉じると、インダクタ340は端子202、204−1間で接続され得る(図5に示すとおり)。インダクタ340及びスイッチ342は、フレキシブルプリント回路330に搭載されてもよい。フレキシブルプリント回路330は、ポリイミド又は他のフレキシブルポリマー層からなるシートから形成されてもよい。図7の実施形態では、インダクタ340は、フレキシブルプリント回路330の表面に搭載されているように示されている(例えば、インダクタ340は表面実装技術コンポーネントであってもよい)。この実施例は単なる例示であり、所望であれば、インダクタ340はフレキシブルプリント回路330内に埋め込まれてもよい。
フレキシブルプリント回路330は、任意の所望する締め具を用いて、取り囲む筐体構造体又は内部構造体に取り付けられてもよい。例えば、ネジ332(時に締め具と呼ばれることがある)は、導電性周囲筐体構造体16の棚部326にフレキシブルプリント回路330を取り付けることができる。フレキシブルプリント回路330は、ネジ332を受けるためのネジ穴などの開口部を有してもよい。ネジ332はまた、フレキシブルプリント回路330を導電性周囲筐体構造体16(例えば、棚部326上の端子202)に電気的に接続してもよい。この実施例は単なる例示であり、一般的に、端子202は、導電性周囲筐体構造体16上の任意の所望する位置に形成することができる。フレキシブルプリント回路330は、導電性周囲筐体構造体16又は電子デバイス10内の任意の他の所望の構造体に固定されてもよい。
図7に示すように、フレキシブルプリント回路330は、各種の締め具を用いて導電性支持板320に取り付けられてもよい。図7では、ネジボス334を導電性支持板320上に形成してもよい。ネジ336はネジボス334によって受け入れられ得て、フレキシブルプリント回路330を導電性筐体壁320に取り付ける。フレキシブルプリント回路330は、ネジ336及び/又はネジボス334を受けるための開口部を含むことができる。ネジボス334及びネジ336の一方又は両方を導電性材料(例えば、金属)で形成して、フレキシブルプリント回路330が導電性支持板320に電気的に接続されるようにしてもよい(例えば、ネジボス334及び/又はネジ336は図5の端子204−1を形成してもよい)。一部の実施形態では、ネジボス334はなくてもよく、又は導電性支持板320と一体的に形成されてもよい。
アンテナ40に対するアンテナ効率を最適化するために、導電層320は、端子204−1にてディスプレイ14の導電部分に短絡されてもよい。所望であれば、ばね338などの追加の導電性構造体をネジ336とディスプレイプレート306との間に結合させてもよい。ばね338は、デバイス接地(図5の接地104)の異なるコンポーネントを電気的に接続して、共振要素アーム108に最も近接して位置している導電性構造体が接地電位で保たれ、アンテナ設置104の一部を形成するようにされてもよい。この実施例では、ディスプレイプレート306及び導電性支持板320は共に接地104の部分を形成し得る。ばね338(又は別の所望する導電性構造体)は、導電性支持板320をディスプレイプレート306に電気的に接続してもよい。ディスプレイプレート306は、導電性構造体338の一部を受けるための1つ以上の溝を有することができる。ばね338は、導電性筐体構造体320とディスプレイプレート306との間の信頼できる電気的接続を確実に得るのに役立ち得る。導電性筐体構造体320とディスプレイプレート306とを電気的に接続するばねの実施例は単なる例示であり、ブラケット、クリップ、ばね、ピン、ネジ、半田、溶接、導電性接着剤、ワイヤ、金属ストリップ、又はこれらの組み合わせなどの他の導電性構造体を、導電性筐体構造体320をディスプレイプレート306に電気的に接続するために用いてもよい。
フレキシブルプリント回路330は、フレキシブルプリント回路330の異なる部分を異なる面に位置していることを可能とさせる曲部352及び354などの屈曲部を有してもよい。ネジ332と屈曲部352との間のフレキシブルプリント回路330の第1の部分は、X軸に平行な長手方向軸に沿って延伸してもよい(例えば、フレキシブルプリント回路330の第1の部分はXY面に構成されてもよい)。屈曲部352と屈曲部354との間のフレキシブルプリント回路330の第2の部分は、Z軸に平行な長手方向軸に沿って延伸してもよい(すなわち、フレキシブルプリント回路330の第2の部分は、YZ面に構成されてもよい)。屈曲部354とネジ336との間のフレキシブルプリント回路330の第3の部分は、X軸に平行な長手方向軸に沿って延伸してもよい(すなわち、フレキシブルプリント回路330の第3の部分はXY面に構成されてもよい)。フレキシブルプリント回路330における屈曲部によって、導電性周囲構造体における棚部と、デバイスの後方にある導電性支持板との間にフレキシブルプリント回路を結合することが可能になり得る(例えば、コンポーネント312などの他のコンポーネントを収容した状態で)。
上記の実施形態のいくつかにおいて、締め具は導電性コンポーネントをアンテナ接地に短絡させるために使用されるものとして記載されている。なお、ブラケット、クリップ、ばね、ピン、ネジ、半田、溶接、導電性接着剤、又はこれらの組み合わせなどの任意の所望する締め具が使用され得る。締め具は、電子デバイス10内でコンポーネントを電気的に接続する及び/又は機械的に固定するために用いられ得る。締め具は、電子デバイス10内の任意の所望する端末(例えば、端末202、204−1、及び204−2)で用いられてもよい。
更に、デバイス内のそれぞれの接地端子(例えば、端子204−1及び204−2)では、導電性筐体構造体320及びディスプレイプレート306などの、デバイス接地(図5の接地104)の異なるコンポーネントは、最も共振要素アーム108の近くに位置している導電性構造体が接地電位で保持されてアンテナ接地104の一部を形成するように、電気的に接続されてもよい。ディスプレイ14の導電部分などの、共振要素アーム108に最も近い導電性構造体を確実にすることは、例えば、アンテナ40のアンテナ効率を最適化するのに役立ち得る。
図8は、図5〜図7に示す例示的なアンテナについての周波数の関数としてのアンテナ効率のグラフである。図8に示すように、アンテナ40は、中帯域MBにて共振を発揮することができる。中帯域MBは、1710MHz〜2170MHz、又は他の好適な周波数範囲に延在することができる。図8に示すように、アンテナ40は、調節可能なインダクタ212のみが存在する場合(例えば、スプリットリターンパスが使用されず、調節可能なインダクタ212が、調節可能なインダクタ214なしでリターンパス110を形成する場合)に、中帯域MBにおける曲線402によって特徴付けられるアンテナ効率を有し得る。アンテナ40は、調節可能なインダクタ214のみが存在する場合(例えば、スプリットリターンパスが使用されず、調節可能なインダクタ214が調節可能なインダクタ212なしにリターンパス110を形成する場合)に、中帯域MBにおける曲線404で特徴付けられるアンテナ効率を有することができる。スプリットリターンパスを使用する場合(例えば、図5〜図7に示すように)、アンテナ40は、中帯域MBにおける曲線406によって特徴付けられるアンテナ効率を有することができる。曲線406は、両インダクタ214及び212の両方からの寄与を含み得て、中帯域MB全体にわたってアンテナ40の受信可能範囲を拡張することができる。この実施例は単なる例示であり、所望であれば、アンテナ40は、これらの帯域のサブセット及び/又は追加の帯域において共振を示すことができる。
一実施形態によれば、導電性周囲構造体を有する電子デバイス筐体と、アンテナ接地と、導電性周囲構造体のセグメントから形成されたアンテナ共振要素アームと、アンテナ共振要素アームに結合された正極フィード端子及びアンテナ接地に結合された接地フィード端子を有するアンテナフィードと、アンテナ共振要素アーム上の第1の点とアンテナ接地上の第2及び第3の点との間に結合されたスプリットリターンパスと、を含む、電子デバイスが提供される。
別の実施形態によれば、スプリットリターンパスは、第1の点と第2の点との間で結合された第1のインダクタを含む。
別の実施形態によれば、スプリットリターンパスは、第1の点と第3の点との間に結合された第2のインダクタを含む。
別の実施形態によれば、第1のインダクタは調節可能である。
別の実施形態によれば、第2のインダクタは調節可能である。
別の実施形態によれば、アンテナ接地は、アンテナ接地の第1及び第2の縁部によって画定された切り欠き領域を有する。
別の実施形態によれば、第2の点はアンテナ接地の第1の縁部に沿って位置しており、第3の点はアンテナ接地の第2の縁部に沿って位置している。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、切り欠き領域内に電子コンポーネントを含む。
別の実施形態によれば、導電性周囲構造体のセグメントは導電性周囲構造体の第1のセグメントであり、アンテナ接地は導電性周囲構造体の第2及び第3のセグメントの間に延在する導電性筐体後壁部を含む。
別の実施形態によれば、第1のインダクタは、アンテナ共振要素アーム上の第1の点とアンテナ接地上の第2の点との間に結合されたフレキシブルプリント回路基板上に形成され、アンテナ接地は導電性ディスプレイプレートを含み、電子デバイスは、フレキシブルプリント回路基板を導電性筐体後壁部に第2の点で電気的に接続する、導電性締め具と、導電性筐体後壁部を導電性ディスプレイプレートに第2の点で電気的に接続する、導電性構造体と、を含む。
実施形態によれば、導電性周囲構造体と、導電性周囲構造体の第1のセグメント及び第2のセグメントの間を延在する平面導電層と、を有する筐体と、第1のセグメントを導電性周囲構造体の第3のセグメントから分離する、導電性周囲構造体における第1の誘電体充填ギャップと、第2のセグメントを第3のセグメントから分離する、導電性周囲構造体における第2の誘電体充填ギャップと、少なくとも導電性周囲構造体の第3のセグメントから形成されたアンテナ共振要素と、少なくとも平面導電層及び導電性周囲構造体の第1及び第2のセグメントから形成されたアンテナ接地と、アンテナ共振要素上の第1の端子とアンテナ接地上の第2及び第3の端子との間に結合されたアンテナリターンパスと、を含む、電子デバイスが提供される。
別の実施形態によれば、平面導電層は、平面導電層の第1及び第2の縁部によって画定された切り欠き領域を有する。
別の実施形態によれば、第2の端子は平面導電層の第1の縁部に沿って位置しており、第3の端子は平面導電層の第2の縁部に沿って位置している。
別の実施形態によれば、切り欠き領域は第1の誘電体充填ギャップに隣接する。
別の実施形態によれば、平面導電層は、第2の誘電体充填ギャップの縁部を越えて延在する垂直スロットを含み、垂直スロットは平面導電層及び導電性周囲構造体の第2のセグメントによって画定された縁部を有する。
別の実施形態によれば、アンテナリターンパスは、第1の端子と第2の端子との間に結合された第1の調節可能なインダクタと、第1の端子と第3の端子との間に結合された第2の調節可能なインダクタと、を含む。
別の実施形態によれば、電子デバイスはディスプレイを含み、アンテナ接地はディスプレイの導電部分を含む。
一実施形態によれば、アンテナ接地と、逆Fアンテナ共振要素アームと、逆Fアンテナ共振要素アームに結合された正極アンテナフィード端子及びアンテナ接地上に結合された接地アンテナフィード端子を有するアンテナフィードと、逆Fアンテナ共振要素アーム上の第1の端子とアンテナ接地上の第2の端子との間に結合された第1のインダクタと、逆Fアンテナ共振要素アーム上の第1の端子と第2の端子とは異なるアンテナ接地上の第3の端子との間に結合された第2のインダクタと、を含む、アンテナが提供される。
別の実施形態によれば、第1のインダクタは調節可能である。
別の実施形態によれば、第2のインダクタは調節可能である。
前述の内容は単に例示に過ぎず、説明した実施形態の範囲及び趣旨から逸脱することなく、当業者によって様々な修正を行うことができる。前述の実施形態は、個々に、又は任意の組み合わせで実施することができる。

Claims (20)

  1. 導電性周囲構造体を有する電子デバイス筐体と、
    アンテナ接地と、
    前記導電性周囲構造体のセグメントから形成されたアンテナ共振要素アームと、
    前記アンテナ共振要素アームに結合された正極フィード端子及び前記アンテナ接地に結合された接地フィード端子を有するアンテナフィードと、
    前記アンテナ共振要素アーム上の第1の点と前記アンテナ接地上の第2の点及び第3の点との間に結合されたスプリットリターンパスと、を備える、電子デバイス。
  2. 前記スプリットリターンパスは、前記第1の点と前記第2の点との間に結合された第1のインダクタを含む、請求項1に記載の電子デバイス。
  3. 前記スプリットリターンパスは、前記第1の点と前記第3の点との間に結合された第2のインダクタを含む、請求項2に記載の電子デバイス。
  4. 前記第1のインダクタは調節可能である、請求項3に記載の電子デバイス。
  5. 前記第2のインダクタは調節可能である、請求項4に記載の電子デバイス。
  6. 前記アンテナ接地は、前記アンテナ接地の第1の縁部及び第2の縁部によって画定された切り欠き領域を有する、請求項5に記載の電子デバイス。
  7. 前記第2の点は前記アンテナ接地の前記第1の縁部に沿って位置しており、前記第3の点は前記アンテナ接地の前記第2の縁部に沿って位置している、請求項6に記載の電子デバイス。
  8. 前記切り欠き領域内に電子コンポーネントを更に備える、請求項7に記載の電子デバイス。
  9. 前記導電性周囲構造体の前記セグメントは前記導電性周囲構造体の第1のセグメントであり、前記アンテナ接地は前記導電性周囲構造体の第2及び第3のセグメントの間に延在する導電性筐体後壁部を含む、請求項8に記載の電子デバイス。
  10. 前記第1のインダクタは、前記アンテナ共振要素アーム上の前記第1の点と前記アンテナ接地上の前記第2の点との間に結合されたフレキシブルプリント回路基板の上に形成されており、前記アンテナ接地は導電性ディスプレイプレートを更に含み、
    前記フレキシブルプリント回路基板を前記導電性筐体後壁部に前記第2の点で電気的に接続する、導電性締め具と、
    前記導電性筐体後壁部を前記導電性ディスプレイプレートに前記第2の点で電気的に接続する、導電性構造体と、を更に備える、請求項9に記載の電子デバイス。
  11. 導電性周囲構造体と、前記導電性周囲構造体の第1のセグメント及び第2のセグメントの間を延在する平面導電層と、を有する筐体と、
    前記第1のセグメントを前記導電性周囲構造体の第3のセグメントから分離する、前記導電性周囲構造体における第1の誘電体充填ギャップと、
    前記第2のセグメントを前記第3のセグメントから分離する、前記導電性周囲構造体における第2の誘電体充填ギャップと、
    少なくとも前記導電性周囲構造体の前記第3のセグメントから形成されたアンテナ共振要素と、
    少なくとも前記平面導電層及び前記導電性周囲構造体の前記第1のセグメント及び前記第2のセグメントから形成されたアンテナ接地と、
    前記アンテナ共振要素上の第1の端子と前記アンテナ接地上の第2の端子及び第3の端子との間に結合されたアンテナリターンパスと、を備える、電子デバイス。
  12. 前記平面導電層は、前記平面導電層の第1の縁部及び第2の縁部によって画定された切り欠き領域を有する、請求項11に記載の電子デバイス。
  13. 前記第2の端子は前記平面導電層の前記第1の縁部に沿って位置しており、前記第3の端子は前記平面導電層の前記第2の縁部に沿って位置している、請求項12に記載の電子デバイス。
  14. 前記切り欠き領域は前記第1の誘電体充填ギャップに隣接する、請求項13に記載の電子デバイス。
  15. 前記平面導電層は、前記第2の誘電体充填ギャップの縁部を超えて延在する垂直スロットを含み、前記垂直スロットは前記平面導電層及び前記導電性周囲構造体の前記第2のセグメントによって画定された縁部を有する、請求項14に記載の電子デバイス。
  16. 前記アンテナリターンパスは、前記第1の端子と前記第2の端子との間に結合された第1の調節可能なインダクタと、前記第1の端子と前記第3の端子との間に結合された第2の調節可能インダクタと、を含む、請求項14に記載の電子デバイス。
  17. ディスプレイを更に備え、前記アンテナ接地は前記ディスプレイの導電部分を含む、請求項11に記載の電子デバイス。
  18. アンテナ接地と、
    逆Fアンテナ共振要素アームと、
    前記逆Fアンテナ共振要素アームに結合された正極アンテナフィード端子及び前記アンテナ接地に結合された接地アンテナフィード端子を有するアンテナフィードと、
    前記逆Fアンテナ共振要素アーム上の第1の端子と前記アンテナ接地上の第2の端子との間に結合された第1のインダクタと、
    前記逆Fアンテナ共振要素アーム上の前記第1の端子と前記第2の端子とは異なる前記アンテナ接地上の第3の端子との間に結合された第2のインダクタと、を備える、アンテナ。
  19. 前記第1のインダクタは調節可能である、請求項18に記載のアンテナ。
  20. 前記第2のインダクタは調節可能である、請求項19に記載のアンテナ。
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