TW201338442A - 具有濾波器及調諧電路之電子裝置天線 - Google Patents

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Abstract

一電子裝置可具有一天線，該天線包括形成一天線諧振元件及一天線接地之導電天線結構。一帶阻濾波器可耦接於該等導電結構之第一部分與第二部分之間。該帶阻濾波器可由多個串聯連接之諧振電路形成。該帶阻濾波器及一阻抗匹配電路可串聯耦接於該天線諧振元件與該天線接地之間。該帶阻濾波器可以一阻帶為特徵。該天線可經組態以在以下頻帶中操作：在該阻帶外之一第一通信頻帶，及由該阻帶覆蓋之一第二通信頻帶。該阻抗匹配電路可為用以調諧該天線之一可調電路。該可調電路可為一切換式可調電容器，其經調整以調諧該第一通信頻帶中之該天線之回應。

Description

具有濾波器及調諧電路之電子裝置天線
本申請案主張2012年2月17日提出申請之美國專利申請案第13/399,800號之優先權，該案之全文以引用之方式併入本文中。
本發明大體上係關於電子裝置，且更詳言之，係關於用於電子裝置之天線。
諸如攜帶型電腦及蜂巢式電話之電子裝置常常具備無線通信能力。舉例而言，電子裝置可使用諸如蜂巢式電話電路之遠程無線通信電路以使用蜂巢式電話頻帶而通信。電子裝置可使用諸如無線區域網路通信電路之近程無線通信電路來處置與附近設備之通信。電子裝置亦可具備衛星導航系統接收器及其他無線電路。
為滿足消費者對小外形尺寸之無線裝置的需求，製造商正不斷努力使用緊密結構來實施諸如天線組件之無線通信電路。同時，可能需要在電子裝置中包括諸如金屬裝置外殼組件之導電結構。因為導電組件可影響射頻效能，所以在將天線併入至包括導電結構之電子裝置中時必須當心。舉例而言，必須當心以確保裝置中之天線及無線電路能夠在一個操作頻率範圍內展現令人滿意的效能而不造成不良干擾。
因此，將需要能夠提供具有經改良天線結構之無線電子裝置。
一電子裝置可具有一天線。該天線可包括形成一天線諧振元件 及一天線接地的導電結構。該天線接地可由電子裝置外殼結構形成。該天線諧振元件可為一倒F形天線諧振元件或其他合適的天線諧振元件。
一帶阻濾波器可耦接於該等導電結構之第一部分與第二部分之間。舉例而言，該帶阻濾波器可耦接於該天線諧振元件與該天線接地之間。
該天線諧振元件可包括一天線諧振元件臂。一天線饋源分支可耦接於該天線諧振元件臂與該天線接地之間。在該天線諧振元件臂上之一不同位置處，該帶阻濾波器及一阻抗匹配電路可串聯耦接於該天線諧振元件臂與該天線接地之間。
該帶阻濾波器可由串聯連接之多個級形成。該帶阻濾波器之每一級可包括由並聯耦接之一電容器及電感器形成的一諧振電路。每一級之諧振峰值可能不同以便擴展該帶阻濾波器之頻寬。
該帶阻濾波器之特徵可以一阻帶為特徵。該天線可經組態以在以下頻帶中操作：在該阻帶外之一第一通信頻帶中，及由該阻帶覆蓋之一第二通信頻帶。該阻抗匹配電路可為用以調諧該天線之一可調電路。該可調電路可為一切換式可調電容器，其經調整以調諧該第一通信頻帶中之該天線之回應。
本發明之其他特徵、其本質及各種優點將自附隨圖式及較佳實施例之以下詳細描述而更顯而易見。
10‧‧‧電子裝置
12‧‧‧外殼
14‧‧‧顯示器
16‧‧‧按鈕
18‧‧‧天線窗
28‧‧‧儲存及處理電路
30‧‧‧輸入輸出電路
32‧‧‧輸入輸出裝置
34‧‧‧無線通信電路
35‧‧‧全球定位系統(GPS)接收器電路
36‧‧‧收發器電路
38‧‧‧蜂巢式電話收發器電路
40‧‧‧調諧天線
44‧‧‧信號路徑
46‧‧‧射頻收發器電路
50‧‧‧天線諧振元件
52‧‧‧天線接地
54‧‧‧正天線饋源端子
56‧‧‧接地天線饋源端子
58‧‧‧天線饋源分支
60‧‧‧天線諧振元件臂
62‧‧‧短路分支/短路路徑
63‧‧‧導電線
64‧‧‧正路徑
66‧‧‧接地信號路徑
68‧‧‧帶阻濾波器
70‧‧‧阻抗匹配電路
72‧‧‧表示依據頻率之天線效能的曲線
74‧‧‧表示依據頻率之天線效能的曲線
76‧‧‧表示依據頻率之帶阻濾波器之阻抗的曲線
78‧‧‧表示濾波器級之阻抗的曲線
80‧‧‧表示濾波器級之阻抗的曲線
82‧‧‧表示濾波器級之阻抗的曲線
84‧‧‧表示濾波器之總傳輸特性的曲線
86‧‧‧表示來自級之傳輸貢獻的曲線
88‧‧‧表示來自級之傳輸貢獻的曲線
90‧‧‧表示來自級之傳輸貢獻的曲線
92‧‧‧端子
94‧‧‧端子
96‧‧‧電容器
98‧‧‧電容器
100‧‧‧電容器
102‧‧‧控制路徑
104‧‧‧射頻切換器
106‧‧‧端子
108‧‧‧端子
110‧‧‧端子
112‧‧‧表示天線之效能的曲線
114‧‧‧表示低頻帶諧振之中心移動的曲線
116‧‧‧表示低頻帶諧振之中心移動的曲線
C1‧‧‧電容器/電容
C2‧‧‧電容器/電容
C3‧‧‧電容器/電容
L1‧‧‧電感器/電感
L2‧‧‧電感器/電感
L3‧‧‧電感器/電感
S1‧‧‧帶阻濾波器級
S2‧‧‧帶阻濾波器級
S3‧‧‧帶阻濾波器級
T1‧‧‧第一端子
T2‧‧‧第二端子
圖1為根據本發明之一實施例的具有無線通信電路之說明性電子裝置的透視圖。
圖2為根據本發明之一實施例的具有無線通信電路之說明性電子裝置的示意圖。
圖3為根據本發明之一實施例的具有可用於圖1及圖2中所展示之 類型的無線電子裝置中的濾波器及匹配電路之說明性天線的圖。
圖4為根據本發明之一實施例的不具有短路分支之倒F形天線的圖。
圖5為根據本發明之一實施例的展示圖4之天線如何可具有覆蓋所關注通信頻帶之諧振峰值的天線效能曲線圖。
圖6為根據本發明之一實施例的具有短路分支之倒F形天線的圖。
圖7為根據本發明之一實施例的展示圖6之天線如何可具有相比用圖4之天線結構覆蓋的通信頻帶在較低頻率下覆蓋所關注通信頻帶之諧振峰值的天線效能曲線圖。
圖8為根據本發明之一實施例的可用於天線(諸如，圖3之天線)中之類型的說明性帶阻濾波器的電路圖。
圖9為根據本發明之一實施例的圖8之帶阻濾波器之阻抗對頻率的曲線圖。
圖10為根據本發明之一實施例的圖8中所展示之類型的說明性帶阻濾波器之傳輸率對頻率的曲線圖。
圖11為根據本發明之一實施例的可用於調諧天線(諸如，圖3之天線)之類型的說明性可調阻抗匹配電路的電路圖。
圖12為根據本發明之一實施例的展示圖3之天線如何可具有低頻帶諧振及高頻帶諧振及展示如何可使用圖11中所展示之類型的可調匹配電路調諧低頻帶回應的天線效能曲線圖。
諸如圖1之電子裝置10的電子裝置可具備無線通信電路。無線通信電路可用以支援多個無線通信頻帶中之無線通信。無線通信電路可包括一或多個天線。
天線可包括環形天線、倒F形天線、帶狀天線、平面倒F形天 線、槽孔天線、包括一種以上類型之天線結構的混合天線，或其他合適天線。在需要時，用於天線之導電結構可由導電電子裝置結構形成。導電電子裝置結構可包括諸如導電外殼壁結構之導電外殼結構。外殼結構可包括圍繞電子裝置之周邊而延行的周邊導電部件。周邊導電部件可用作用於平面結構(諸如，顯示器)之帶槽框，可用作用於裝置外殼之側壁結構，且/或可形成其他外殼結構。周邊導電部件中之間隙可與天線相關聯。
在需要時，天線可由圖案化金屬箔或其他金屬結構形成或可由諸如基板上之金屬跡線的導電跡線形成。基板可為塑膠結構或其他介電結構、諸如玻璃纖維填充環氧基板(例如，FR4)之剛性印刷電路板基板、由聚醯亞胺薄片或其他可撓性聚合物薄片或其他基板材料形成之可撓性印刷電路(「撓曲電路」)。電子裝置10之外殼可由導電結構(例如，金屬)形成或可由介電結構(例如，玻璃、塑膠、陶瓷等)形成。在需要時，由塑膠或其他介電材料形成之天線窗可形成於導電外殼結構中。用於裝置10之天線可經安裝以使得天線窗結構重疊天線。在操作期間，射頻天線信號可穿過裝置10中之介電天線窗及其他介電結構。
電子裝置10可為攜帶型電子裝置或其他合適電子裝置。舉例而言，電子裝置10可為膝上型電腦、平板電腦、稍微較小的裝置(諸如，腕錶裝置、吊墜裝置、頭戴式耳機裝置、耳機裝置或其他可佩戴或小型裝置)、蜂巢式電話或媒體播放器。裝置10亦可為電視、機上盒、桌上型電腦、已整合有電腦之電腦監視器，或其他合適電子設備。
裝置10可具有安裝於外殼(諸如，外殼12)中之顯示器(諸如，顯示器14)。顯示器14可為併有電容性觸控電極之觸控式螢幕或可能對觸摸不敏感。顯示器14可包括由以下各者組成之影像像素：發光二極 體(LED)、有機LED(OLED)、電漿單元、電潤濕像素、電泳像素、液晶顯示器(LCD)組件，或其他合適影像像素結構。覆蓋玻璃層可覆蓋顯示器14之表面。覆蓋玻璃可具有一或多個開口，諸如容納按鈕16之開口。
外殼12(有時可稱為機殼)可由以下材料形成：塑膠、玻璃、陶瓷、纖維複合材料、金屬(例如，不鏽鋼、鋁等)、其他合適材料或此等材料之組合。在一些情形下，外殼或外殼12之部分可由介電材料或其他低導電率材料形成。在其他情形下，外殼12或構成外殼12之數個結構中的至少一些結構可由金屬元件形成。在裝置10之組態(其中外殼12由諸如金屬之導電材料形成)中，諸如圖1之天線窗18的一或多個介電天線窗可形成於外殼12中。
天線窗18可由諸如塑膠(作為一實例)之介電質形成。裝置10中之天線可安裝於外殼12內以使得天線窗18重疊天線。在操作期間，射頻天線信號可穿過裝置10中之天線窗18及其他介電結構(例如，用於顯示器14之覆蓋玻璃之邊緣部分)。
裝置10中之天線可用以支援任何所關注通信頻帶。舉例而言，裝置10可包括用於支援區域網路通信、語音及資料蜂巢式電話通信、全球定位系統(GPS)通信或其他衛星導航系統通信、Bluetooth®通信等之天線結構。
圖2中展示可用於電子裝置10之說明性組態之示意圖。如圖2中所展示，電子裝置10可包括諸如儲存及處理電路28之控制電路。儲存及處理電路28可包括儲存器，諸如硬碟機儲存器、非揮發性記憶體(例如，快閃記憶體或經組態以形成固態磁碟機之其他電可程式化唯讀記憶體)、揮發性記憶體(例如，靜態或動態隨機存取記憶體)等。儲存及處理電路28中之處理電路可用以控制裝置10之操作。處理電路可基於一或多個微處理器、微控制器、數位信號處理器、基頻處理器、 電源管理單元、音訊編解碼器晶片、特殊應用積體電路等。
儲存及處理電路28可用以執行裝置10上之軟體，諸如網際網路瀏覽應用程式、網際網路語音通信協定(VOIP)電話呼叫應用程式、電子郵件應用程式、媒體播放應用程式、作業系統函式等。為了支援與外部設備之互動，儲存及處理電路28可用於實施通信協定。可使用儲存及處理電路28來實施之通信協定包括網際網路協定、無線區域網路協定(例如，IEEE 802.11協定-有時被稱作WiFi®)、用於其他近程無線通信鏈路之協定(諸如，Bluetooth®協定)、蜂巢式電話協定等。
電路28可經組態以實施控制裝置10中之天線之使用的控制演算法。舉例而言，電路28可執行信號品質監視操作、感測器監視操作及其他資料搜集操作，且回應於所搜集資料及/或關於哪些通信頻帶將在裝置10中使用之資訊，電路28可控制裝置10內之哪些天線結構將用以接收及處理資料及/或可調整一或多個切換器、可調諧元件或裝置10中之其他可調電路以調整天線效能。作為一實例，電路28可控制兩個或兩個以上天線中之哪一者將用以接收傳入之射頻信號，可控制兩個或兩個以上天線中之哪一者將用以傳輸射頻信號，可控制經由裝置10中之兩個或兩個以上天線並行投送傳入資料串流之程序，可調諧天線以覆蓋所要通信頻帶，等等。在執行此等控制操作時，電路28可斷開及閉合切換器，可接通及切斷接收器與傳輸器，可調整阻抗匹配電路，可組態插入於射頻收發器電路與天線結構之間的前端模組(FEM)射頻電路(例如，用於阻抗匹配與信號投送之濾波及切換電路)中之切換器，可調整切換器、可調諧電路及形成為天線之部分或耦接至天線或與天線相關聯之信號路徑的其他可調電路元件，且可以其他方式控制及調整裝置10之組件。
輸入輸出電路30可用以允許將資料供應至裝置10，且可用以允許將資料自裝置10提供至外部裝置。輸入輸出電路30可包括輸入輸出 裝置32。輸入輸出裝置32可包括觸控螢幕、按鈕、操縱桿、點按式選盤、滾輪、觸控板、小鍵盤、鍵盤、麥克風、揚聲器、音調產生器、振動器、相機、感測器、發光二極體及其他狀態指示器、資料埠等。使用者可藉由經由輸入輸出裝置32供應命令來控制裝置10之操作，且可使用輸入輸出裝置32之輸出資源來接收狀態資訊及來自裝置10之其他輸出。
無線通信電路34可包括由以下各者形成之射頻(RF)收發器電路：一或多個積體電路、功率放大器電路、低雜訊輸入放大器、被動式RF組件、一或多個天線，及用於處置RF無線信號之其他電路。亦可使用光(例如，使用紅外線通信)發送無線信號。
無線通信電路34可包括衛星導航系統接收器電路，諸如全球定位系統(GPS)接收器電路35(例如，用於在1575 MHz下接收衛星定位信號)或與其他衛星導航系統相關聯之衛星導航系統接收器電路。收發器電路36可處置用於WiFi®(IEEE 802.11)通信之2.4 GHz及5 GHz頻帶且可處置2.4 GHz Bluetooth®通信頻帶。電路34可使用蜂巢式電話收發器電路38以處置蜂巢式電話頻帶(諸如，在約700 MHz至約2200 MHz之頻率範圍中之頻帶或較高或較低頻率下之頻帶)中之無線通信。在需要時，無線通信電路34可包括用於其他近程及遠程無線鏈路之電路。舉例而言，無線通信電路34可包括用於接收無線電信號及電視信號之無線電路、傳呼電路等。在WiFi®與Bluetooth®鏈路及其他近程無線鏈路中，無線信號通常用以在幾十或幾百呎內傳送資料。在蜂巢式電話鏈路及其他遠程鏈路中，無線信號通常用以在幾千呎或英里內傳送資料。
無線通信電路34可包括天線40。可使用任何合適天線類型形成天線40。舉例而言，天線40可包括具有諧振元件之天線，該等諧振元件係由以下各者形成：環形天線結構、平片天線結構、倒F形天線結 構、閉合及開放槽孔天線結構、平面倒F形天線結構、螺旋天線結構、帶狀天線、單極天線、偶極天線、此等設計之混合等。不同類型之天線可用於不同頻帶及頻帶之組合。舉例而言，一類型之天線可用於形成區域無線鏈路天線且另一類型之天線可用於形成遠端無線鏈路。
在天線體積與天線頻寬之間大體上存在取捨。由於有時必須滿足對裝置緊密性之需要，因此天線以受約束體積實施，該天線將傾向於展現比以較大體積實施之類似天線小的頻寬。可用於裝置10中之類型的說明性天線展示於圖3中。天線40可以相對受約束之體積實施(若需要)。為確保圖3之天線40展現所要頻率回應，天線40可具備諸如濾波器電路68及/或匹配電路70之特徵。
濾波器電路68可為帶阻濾波器或在不同操作頻率下展現不同阻抗之其他濾波器電路。此情形允許濾波器電路68依據頻率形成閉路或開路。在裝置10之操作期間，濾波器電路68之行為使天線40之部分彼此電連接及斷開連接，以將天線40佈置為適用於展現所要頻率回應之組態。
匹配電路70可由幫助天線40達成所要頻率回應之固定組件形成，或可由可調電路形成。可(作為一實例)即時調整可調電路，以使得電路70在不同操作模式下展現不同阻抗。由匹配電路70展現之不同阻抗可用於調諧天線40覆蓋所要的所關注頻率。
如圖3中所展示，天線40可包括形成天線諧振元件50及天線接地52之導電天線結構。天線諧振元件50可(例如)由以下各者形成：剛性或可撓性印刷電路基板上之圖案化金屬跡線，或模製塑膠基板上之圖案化金屬跡線(作為實例)。天線接地52可由以下各者形成：印刷電路上之金屬跡線、模製塑膠基板上之金屬跡線，及/或諸如外殼12之金屬部分的其他導電結構。圖3之實例中之天線諧振元件50為倒F形天線 諧振元件。此僅為說明性的。裝置10中之天線可基於任何合適類型之天線(例如，環形天線、帶狀天線、平面倒F形天線、槽孔天線、包括一種以上類型之天線結構的混合天線，或其他合適天線)。
天線諧振元件50可包括主諧振元件臂，諸如臂60。臂60可具有筆直形狀、彎曲形狀、具有一或多個彎曲部之形狀、具有一或多個分支之形狀，或其他合適形狀。短路分支62可耦接於天線諧振元件臂60與天線接地52之間。濾波器68及匹配電路70可串聯耦接於天線諧振元件臂60與接地52之間。天線40可具有由天線饋源分支58中之饋源端子54及饋源端子56形成之天線饋線。天線饋源分支58可耦接於臂60與接地52之間。
信號路徑44可耦接至天線40中之天線饋線。信號路徑44可包括正路徑64及接地路徑66。正路徑64可耦接至正天線饋源端子54。接地信號路徑66可耦接至接地天線饋源端子56。信號路徑44可包括傳輸線結構。舉例而言，信號路徑44可包括同軸電纜傳輸線之一或多個部分、一或多個微帶狀傳輸線、一或多個帶狀線傳輸線，或其他傳輸線結構。在需要時，阻抗匹配電路、濾波器、切換器及其他電路可插入路徑44中。
圖3之實例中之天線諧振元件50為倒F形天線諧振元件。此僅為說明性的。天線40可基於任何合適類型之天線(例如，環形天線、帶狀天線、平面倒F形天線、槽孔天線、包括一種以上類型之天線結構的混合天線，或其他合適天線)。
諸如帶阻濾波器68之濾波器電路及阻抗匹配電路70可耦接於臂60與接地52之間(如圖3中所展示)，或可耦接於天線40中之其他導電結構之間。
舉例而言，濾波器68可具有耦接至天線諧振元件臂60之第一端子T1及經由匹配電路70耦接至天線接地52之第二端子T2，如圖3中所 展示。在需要時，濾波器68可耦接於臂60之不同部分之間或天線諧振元件50之其他部分之間(亦即，端子T1可連接至元件50中之第一位置，且端子T2可耦接至元件50中之不同位置)；濾波器68可在與短路分支62分離之路徑中耦接於臂60與接地52之間；端子T1及端子T2可耦接至接地52之不同各別部分；等等。在需要時，匹配電路70可具有耦接至天線諧振元件50中之各別位置的第一端子及第二端子、耦接至天線接地52中之各別位置的第一端子及第二端子、將諧振元件50之不同部分彼此連接之端子、在與短路分支62分離之路徑中將天線諧振元件50耦接至天線接地52之端子，等等。圖3之組態僅為說明性的。
帶阻濾波器68及阻抗匹配電路70可經組態以幫助天線40覆蓋所要的所關注通信頻帶。可參看圖4至圖12理解在圖3之天線40中的帶阻濾波器68及匹配電路70之操作。
作為一實例，考慮呈圖4中所展示之類型之組態的天線40。在此組態中，已自天線諧振元件50中移除短路分支62。在圖5中，已依據頻率用曲線繪出圖4之天線組態的天線效能(駐波比)。如曲線72所展示，在短路支路62不存在之情況下，天線40可展現在頻率f2下之諧振峰值(作為一實例)。以頻率f2為中心之諧振可與所關注通信頻帶(例如，蜂巢式電話通信頻率、所關注區域網路通信頻率等)相關聯。
當短路支路62經添加至圖4之天線40時，天線40可具有圖6中所展示之類型的組態。在圖7中，已依據頻率用曲線繪出圖6之天線組態的天線效能(駐波比)。如曲線74所展示，在短路支路62存在之情況下，天線40可展現在頻率f1下之諧振峰值。以頻率f1為中心之諧振可與所關注通信頻帶(例如，蜂巢式電話通信頻率、所關注區域網路通信頻率等)相關聯。
藉由將帶阻濾波器68併入至分支62中，如圖3中所展示，圖3之天線40可展現在頻率f1與頻率f2兩者下之諧振。帶阻濾波器可經組態 以使得其阻帶覆蓋曲線72之在頻率f2下的諧振。在阻帶內之頻率下，濾波器68之阻抗將為高的，且濾波器68將充當開路(亦即，圖3之天線40將起作用猶如短路路徑62不存在，如結合圖4及圖5所描述)。在阻帶外之頻率(諸如，頻率f1下之通信頻帶中之頻率)下，濾波器68之阻抗將為低的，且濾波器68將充當閉路(亦即，圖3之天線40將起作用猶如存在短路路徑62，如結合圖6及圖7所描述)。因此，圖3之天線40將展現低頻帶諧振(諸如，圖7之曲線74的在頻率f1下之諧振)，且將展現高頻帶諧振(諸如，圖5之曲線72的在頻率f2下之諧振)。在需要時，天線40可經組態以展現額外諧振(例如，在額外所關注通信頻帶下之諧振)。
圖8為可用於帶阻濾波器68之說明性組態之電路圖。帶阻濾波器68包括多個級(S1、S2及S3)。在圖8之帶阻濾波器68中存在三個級，但在需要時，可在帶阻濾波器68中使用不同數目個級(例如，帶阻濾波器68可具有一或多個級、兩個或兩個以上級、三個或三個以上級、四個或四個以上級、五個或五個以上級、一個至三個級、兩個至五個級、三個至十個級、少於五個級，或其他合適數目個級)。
帶阻濾波器68可具有諸如端子T1之第一端子及諸如端子T2之第二端子。帶阻濾波器級S1、S2及S3可串聯耦接於端子T1與端子T2之間。端子T1可耦接至天線諧振元件50之天線諧振元件臂60，如圖3中所展示。端子T2可經由可選匹配電路70耦接至天線接地52。
帶阻濾波器68無需包括接地端子(亦即，導電線63可為浮動的且無需短路至接地)。濾波器68之每一級可具有形成各別諧振電路之電路組件。諧振電路可由電組件(諸如，電感器、電容器及電阻器)之網路形成。在圖8中所展示之說明性組態中，每一級包括並聯耦接於該級之兩個各別端子之間的電感器及電容器。舉例而言，級S1包括與電容器C1並聯耦接之電感器L1；級S2包括與電容器C2並聯耦接之電感 器L2，且級S3包括與電容器C3並聯耦接之電感器L3。
電感L1、L2及L3與電容C1、C2及C3之量值可經組態以使得每一級展現在不同的對應諧振頻率下(亦即，在不同的對應諧振峰值下)之諧振。可選擇諧振頻率(諧振峰值)以使得與級相關聯之諧振重疊且產生所要寬度之阻帶。
圖9為已依據頻率f用曲線繪出帶阻濾波器68之阻抗Z之量值(曲線76)的曲線圖。濾波器68中之每一濾波器級之個別回應與曲線78、曲線80及曲線82中之各別曲線相關聯。詳言之，濾波器級S1之阻抗由曲線78表示，濾波器級S2之阻抗由曲線80表示，且濾波器級S3之阻抗由曲線82表示。此等阻抗中之每一者促成濾波器68(亦即，所有三個串聯連接之諧振電路之集合)之總回應，該總回應由阻抗曲線76給出且覆蓋頻寬BW。在此實例中，濾波器68含有三個級，因此對曲線76有三個對應阻抗貢獻。在具有較少個別諧振濾波器級或具有較多個別諧振濾波器級之帶阻濾波器68之組態中，促成總阻抗曲線76之個別阻抗曲線之數目將相應地變化。
如圖9之曲線76所論證，由帶阻濾波器68展現之阻抗在以頻率f2為中心之阻帶中將為高的(亦即，濾波器68將在高頻帶中之頻率下有效率地在端子T1與端子T2之間形成開路，此係因為濾波器68之阻帶覆蓋高通信頻帶)，且在其他頻率下將為低的(亦即，濾波器68將在阻帶外之頻率(諸如，圍繞頻率f1之頻率)下有效率地形成短路)。
圖10中展示當濾波器68在天線40中操作時濾波器68之依據頻率f的所得無線電信號傳輸率T。圖10之曲線86對應於來自級S1之傳輸貢獻；曲線88對應於來自級S2之傳輸貢獻，曲線90對應於來自級S3之傳輸貢獻，且曲線84表示濾波器68之所得總傳輸特性，展現具有以頻率f2為中心且覆蓋高頻帶中之頻率之頻寬BW的阻帶。帶外傳輸率(例如，在接近頻率f1之頻率下之傳輸率)為高的(例如，80%-100%或其他 合適值)，而帶內傳輸率(亦即，在接近頻率f2之頻率下之傳輸率)為低的(例如，0%-20%或其他合適值)。
由於多個諧振電路級(S1、S2及S3)之存在，濾波器68之總頻寬BW可增加到超過單級濾波器之頻寬。此情形允許將阻帶組態為具有足以覆蓋所有所關注頻率之頻寬BW。舉例而言，濾波器68可經組態以使得阻帶覆蓋所關注通信頻帶，諸如以頻率f2為中心之蜂巢式電話頻帶或無線區域網路頻帶。頻寬BW可為(例如)幾十MHz、幾百MHz或更高(作為一實例)。
阻抗匹配電路(諸如，圖3之天線40之阻抗匹配電路70)可用於天線40中以確保天線40展現所要通信頻帶中之諧振峰值(例如，以調整在頻率f1下低頻帶峰值之位置)。在需要時，可使用可調電路實施匹配電路70。舉例而言，匹配電路70可包括可由裝置10中之控制電路即時調整之一或多個可調電路組件，諸如切換器、可變電抗器、可調電感器、可變電阻器或具有電性質之其他電路組件。在裝置10之操作期間，控制電路(例如，參見圖2之儲存及處理電路28)可調整可調匹配電路70之阻抗以調諧天線40之頻率回應。
可用於實施匹配電路70之說明性可調電路展示於圖11中。圖11之用於調諧天線40中之可調電路可耦接於天線諧振元件50之各別部分之間、接地52之各別部分之間或諧振元件50與接地52之間。如圖3中所展示，例如，天線40可具有諸如可調電路70之可調天線調諧電路，該可調電路70與帶阻濾波器68串聯耦接於天線諧振元件50中之天線諧振元件臂60之尖端部分與天線接地52之間。可調電路70可具有第一端子(諸如，耦接至濾波器68之端子T2之端子92)及第二端子(諸如，耦接至天線接地52之端子94)。
在圖11之實例中，可調電路70為包括射頻切換器104之切換式可調電路。可使用控制信號(例如，來自裝置10中之控制電路之控制信 號，該等控制信號係經由控制信號路徑102接收)來調整射頻切換器104。在需要時，可使用其他類型之控制機制。
切換器104可與多個電組件(諸如，並聯電容器96、98及100)串聯耦接於臂60與接地52之間。切換器104可具有端子，諸如耦接至天線接地52之端子94。切換器104亦可具有分別耦接至電容器96、98及100(或在需要時，耦接至諸如電感器之其他合適電路組件)之端子106、端子108及端子110。電容器96、98及100中之每一者可具有不同各別電容值且因此可各自展現不同射頻阻抗值。當需要將電容器96之電容耦接於諧振元件臂60與天線接地52之間時，可將控制信號提供至切換器104(例如，經由控制路徑102)，以將端子94耦接至端子106。當需要將電容器98之電容耦接於諧振元件臂60與天線接地52之間時，可在路徑102上將控制信號提供至切換器104，以將端子94耦接至端子108。當需要將電容器100之電容耦接於諧振元件臂60與天線接地52之間時，可藉由切換器104將端子94耦接至端子110。
圖12之曲線圖展示如何可藉由調整匹配電路70(例如，圖11中所展示之類型之匹配電路)來調諧諸如圖3之天線40的天線。在圖12中，已依據頻率f用曲線繪出天線效能(駐波比)。當圖11之可調電路70已經組態以使得端子94連接至端子108(亦即，使得電感98切換至使用)時，曲線112對應於圖3之天線40之效能。當需要調諧在頻率f1下之低頻帶諧振時，裝置10中之控制電路可調整切換器104之狀態。舉例而言，當需要降低該低頻帶諧振之頻率回應以使得低頻帶諧振之中心自頻率f1移動至頻率fa(如曲線114所展示)時，切換器104可經組態以將端子94連接至端子106從而將電容器96切換至使用。當需要增加低頻帶諧振之頻率回應以使得低頻帶諧振之中心自頻率f1移動至頻率fb(如曲線116所展示)時，切換器104可經組態以將端子94連接至端子110以將電容器100切換至使用。
在此實例中，匹配電路70之調整主要影響天線40在與頻率f1下之通信頻帶相關聯之頻率下的低頻帶效能(亦即，天線40在與頻率f2相關聯之頻率下的高頻帶效能未受到顯著影響)。在需要時，諸如匹配電路70之一或多個匹配電路可用以調整高頻帶效能及/或在一或多個額外頻帶中之效能。使用可調電路(諸如，圖11之可調電路70)調諧圖3之天線40中之低頻帶諧振僅為說明性的。
根據一實施例，提供一種天線，其包括：一天線諧振元件；一天線接地；及一多級帶阻濾波器，其耦接於該天線諧振元件與該天線接地之間。
根據另一實施例，該天線亦包括與該多級帶阻濾波器串聯耦接之一阻抗匹配電路。
根據另一實施例，該阻抗匹配電路包括經組態以調諧該天線之一可調電路。
根據另一實施例，該可調電路包括一射頻切換器。
根據另一實施例，該可調電路包括一可調電容器，該可調電容器展現使用該射頻切換器調整之一電容。
根據另一實施例，該天線諧振元件、該天線接地及該多級帶阻濾波器經組態以在一低通信頻帶與一高通信頻帶中諧振，且其中該帶阻濾波器具有覆蓋該高通信頻帶之一阻帶。
根據另一實施例，該天線諧振元件、該天線接地及該多級帶阻濾波器經組態以在一低通信頻帶與一高通信頻帶中諧振，且其中該帶阻濾波器具有覆蓋該高通信頻帶之一阻帶。
根據另一實施例，該多級帶阻濾波器包括電感器及電容器。
根據另一實施例，該多級帶阻濾波器包括串聯連接之複數個級，且其中該帶阻濾波器之每一級包括具有一不同的各別諧振頻率之一諧振電路。
根據另一實施例，每一諧振電路包括與一電感器並聯耦接之一電容器。
根據另一實施例，該天線諧振元件包括具有一諧振元件臂之一倒F形天線諧振元件，且其中該帶阻濾波器耦接於該諧振元件臂與該天線接地之間。
根據一實施例，提供一種天線，其包括：導電天線結構，其經組態以傳輸及接收射頻天線信號；及一帶阻濾波器，其包括複數個串聯連接之諧振電路，其中該帶阻濾波器耦接於該等導電天線結構之第一部分與第二部分之間。
根據另一實施例，該等諧振電路中之每一者包括一各別電容器及電感器。
根據另一實施例，該等串聯連接之諧振電路包括：一第一諧振電路，其具有一第一電容器及一第一電感器，該第一諧振電路經組態以展現在一第一頻率下之一諧振峰值；及一第二諧振電路，其具有一第二電容器及一第二電感器，該第二諧振電路經組態以展現在與該第一頻率不同之一第二頻率下之一諧振峰值。
根據另一實施例，該帶阻濾波器具有一阻帶，其中該等導電天線結構經組態以在處於該阻帶外之一第一通信頻帶中諧振，且經組態以在由該阻帶覆蓋之一第二通信頻帶中諧振。
根據另一實施例，該等串聯連接之諧振電路各自展現具有一獨特諧振峰值頻率之一各別諧振，且其中該等諧振重疊以產生該阻帶。
根據另一實施例，該等導電天線結構之該第一部分包括該諧振元件中之一諧振元件臂，且該等導電天線結構之該第二部分包括天線接地。
根據另一實施例，該天線亦包括一可調電路，該可調電路與該帶阻濾波器串聯耦接於該諧振元件臂與該天線接地之間。
根據另一實施例，該可調電路包括一切換式可調電容器。
根據一實施例，提供一種天線，其包括：一天線諧振元件；一天線接地；及一帶阻濾波器及一阻抗匹配電路，其串聯耦接於該天線諧振元件與該天線接地之間。
根據另一實施例，該帶阻濾波器包括複數個串聯連接之諧振電路，其各自具有一不同的各別諧振頻率。
根據另一實施例，該阻抗匹配電路包括可操作以回應於控制信號而調諧該天線之一可調電路。
根據另一實施例，該天線諧振元件包括至少一諧振元件臂，其中該帶阻濾波器及該阻抗匹配電路耦接於該諧振元件臂與該天線接地之間，其中該帶阻濾波器以一阻帶為特徵，其中該天線包括一饋源分支，該饋源分支耦接於該諧振元件臂與該天線接地之間，其中該天線諧振元件、該天線接地及該帶阻濾波器經組態以在以下頻帶中操作：在該阻帶外之至少一第一通信頻帶，及由該阻帶覆蓋之至少一第二通信頻帶。
根據另一實施例，該阻抗匹配電路包括經組態以回應於控制信號而調諧該天線之一可調電路。
根據另一實施例，該可調電路包括一可調電容器。
根據另一實施例，該天線接地包括一導電電子裝置外殼結構。
前述內容僅說明本發明之原理，且在不脫離本發明之範疇及精神的情況下，熟習此項技術者可作出各種修改。
40‧‧‧調諧天線
44‧‧‧信號路徑
46‧‧‧射頻收發器電路
50‧‧‧天線諧振元件
52‧‧‧天線接地
54‧‧‧正天線饋源端子
56‧‧‧接地天線饋源端子
58‧‧‧天線饋源分支
60‧‧‧天線諧振元件臂
62‧‧‧短路分支/短路路徑
64‧‧‧正路徑
66‧‧‧接地信號路徑
68‧‧‧帶阻濾波器
70‧‧‧阻抗匹配電路
T1‧‧‧第一端子
T2‧‧‧第二端子

Claims (26)

  1. 一種天線，其包含：一天線諧振元件；一天線接地；及一多級帶阻濾波器，其耦接於該天線諧振元件與該天線接地之間。
  2. 如請求項1之天線，其進一步包含與該多級帶阻濾波器串聯耦接之一阻抗匹配電路。
  3. 如請求項2之天線，其中該阻抗匹配電路包含經組態以調諧該天線之一可調電路。
  4. 如請求項3之天線，其中該可調電路包含一射頻切換器。
  5. 如請求項3之天線，其中該可調電路包含一可調電容器，該可調電容器展現使用該射頻切換器調整之一電容。
  6. 如請求項3之天線，其中該天線諧振元件、該天線接地及該多級帶阻濾波器經組態以在一低通信頻帶與一高通信頻帶中諧振，且其中該帶阻濾波器具有覆蓋該高通信頻帶之一阻帶。
  7. 如請求項1之天線，其中該天線諧振元件、該天線接地及該多級帶阻濾波器經組態以在一低通信頻帶與一高通信頻帶中諧振，且其中該帶阻濾波器具有覆蓋該高通信頻帶之一阻帶。
  8. 如請求項1之天線，其中該多級帶阻濾波器包含電感器及電容器。
  9. 如請求項1之天線，其中該多級帶阻濾波器包含串聯連接之複數個級，且其中該帶阻濾波器之每一級包含具有一不同的各別諧振頻率之一諧振電路。
  10. 如請求項9之天線，其中每一諧振電路包括與一電感器並聯耦接 之一電容器。
  11. 如請求項1之天線，其中該天線諧振元件包含具有一諧振元件臂之一倒F形天線諧振元件，且其中該帶阻濾波器耦接於該諧振元件臂與該天線接地之間。
  12. 一種天線，其包含：導電天線結構，其經組態以傳輸及接收射頻天線信號；及一帶阻濾波器，其包括複數個串聯連接之諧振電路，其中該帶阻濾波器耦接於該等導電天線結構之第一部分與第二部分之間。
  13. 如請求項12之天線，其中該等諧振電路中之每一者包括一各別電容器及電感器。
  14. 如請求項12之天線，其中該等串聯連接之諧振電路包含：一第一諧振電路，其具有一第一電容器及一第一電感器，該第一諧振電路經組態以展現在一第一頻率下之一諧振峰值；及一第二諧振電路，其具有一第二電容器及一第二電感器，該第二諧振電路經組態以展現在與該第一頻率不同之一第二頻率下之一諧振峰值。
  15. 如請求項12之天線，其中該帶阻濾波器具有一阻帶，其中該等導電天線結構經組態以在處於該阻帶外之一第一通信頻帶中諧振，且經組態以在由該阻帶覆蓋之一第二通信頻帶中諧振。
  16. 如請求項15之天線，其中該等串聯連接之諧振電路各者展現具有一獨特諧振峰值頻率之一各別諧振，且其中該等諧振重疊以產生該阻帶。
  17. 如請求項12之天線，其中該等導電天線結構之該第一部分包含諧振元件中之一諧振元件臂，且其中該等導電天線結構之該第二部分包含天線接地。
  18. 如請求項17之天線，其進一步包含一可調電路，該可調電路與該帶阻濾波器串聯耦接於該諧振元件臂與該天線接地之間。
  19. 如請求項18之天線，其中該可調電路包含一切換式可調電容器。
  20. 一種天線，其包含：一天線諧振元件；一天線接地；及一帶阻濾波器及一阻抗匹配電路，其串聯耦接於該天線諧振元件與該天線接地之間。
  21. 如請求項20之天線，其中該帶阻濾波器包含複數個串聯連接之諧振電路，其各自具有一不同的各別諧振頻率。
  22. 如請求項21之天線，其中該阻抗匹配電路包含可操作以回應於控制信號而調諧該天線之一可調電路。
  23. 如請求項22之天線，其中該天線諧振元件包括至少一諧振元件臂，其中該帶阻濾波器及該阻抗匹配電路耦接於該諧振元件臂與該天線接地之間，其中該帶阻濾波器以一阻帶為特徵，其中該天線包含一饋源分支，該饋源分支耦接於該諧振元件臂與該天線接地之間，其中該天線諧振元件、該天線接地及該帶阻濾波器經組態以在以下頻帶中操作：在該阻帶外之至少一第一通信頻帶，及由該阻帶覆蓋之至少一第二通信頻帶。
  24. 如請求項20之天線，其中該阻抗匹配電路包含經組態以回應於控制信號而調諧該天線之一可調電路。
  25. 如請求項24之天線，其中該可調電路包括一可調電容器。
  26. 如請求項20之天線，其中該天線接地包含一導電電子裝置外殼結構。
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