TW201429181A - 用於近場通訊及非近場通訊電路之共用天線結構 - Google Patents

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Abstract

本發明可提供含有無線通訊電路之電子器件。該無線通訊電路可包括射頻收發器電路及天線結構。該等天線結構可包括諸如一周邊導電外殼部件之導電外殼結構。該等天線結構可基於一倒F型天線諧振元件或其他類型之天線諧振元件。一電子器件可具有近場通訊電路及非近場通訊電路，諸如蜂巢式電話、衛星導航系統或無線區域網路收發器電路。天線結構可經組態以處置與該非近場通訊電路相關聯之信號。該等天線結構亦可具有形成處置與該近場通訊電路相關聯之信號的一近場通訊迴圈天線之部分。

Description

用於近場通訊及非近場通訊電路之共用天線結構
本申請案主張2012年11月19日申請的美國專利申請案第13/681,138號的優先權，該專利申請案之全文特此以引用方式併入本文中。
本發明大體上係關於電子器件，且更特定而言，係關於用於具有無線通訊電路之電子器件的天線。
諸如攜帶型電腦及蜂巢式電話之電子器件經常具備無線通訊能力。舉例而言，電子器件可使用諸如蜂巢式電話電路之遠程無線通訊電路以使用蜂巢式電話頻帶進行通訊。電子器件可使用諸如無線區域網路通訊電路之短程無線通訊電路來處置與附近設備之通訊。電子器件亦可具備衛星導航系統接收器及諸如近場通訊電路之其他無線電路。近場通訊方案涉及短距離(通常20cm或更少)之電磁耦合通訊。
為了滿足消費者針對小型外觀尺寸無線器件之需求，製造商正不斷地努力使用緻密結構來實施諸如天線組件之無線通訊電路。同時，需要無線器件涵蓋數目愈來愈多之通訊頻帶。舉例而言，可能需要無線器件涵蓋近場通訊頻帶，而同時涵蓋額外之非近場(遠場)頻帶，諸如蜂巢式電話頻帶、無線區域網路頻帶及衛星導航系統頻帶。
因為天線有可能彼此干擾及干擾無線器件中之組件，所以當將 天線併入電子器件中時必須小心。此外，必須小心以確保器件中之天線及無線電路能夠在操作頻率之範圍上展現滿意效能。
因此，將需要能夠提供用於無線電子器件的經改良之無線通訊電路。
可提供含有無線通訊電路之電子器件。該無線通訊電路可包括射頻收發器電路及天線結構。該射頻收發器電路可包括在一近場通訊頻帶中操作之近場通訊電路。該射頻收發器電路亦可包括非近場通訊電路(遠場通訊電路)，諸如蜂巢式電話、衛星導航系統或無線區域網路收發器電路。該非近場通訊電路可在一或多個非近場通訊頻帶中操作。
該等天線結構可包括諸如一周邊導電外殼部件之導電外殼結構。該等天線結構可基於一倒F型天線諧振元件，或可具有其他類型之天線諧振元件。該等天線結構可經組態以處置與該非近場通訊電路相關聯之信號，諸如蜂巢式電話信號、衛星導航系統信號或無線區域網路信號。該等天線結構亦可用於形成一近場通訊迴圈天線。該近場通訊迴圈天線可處置與該近場通訊電路相關聯之信號。在近場及非近場應用之間共用該等天線結構允許最小化器件大小。
天線結構可具備形成用於該迴圈天線之多個迴圈的路徑。該等迴圈可形成於一倒F型天線諧振元件內之不同位置處，或可係同心的。
天線結構可形成於一電子器件之對置末端處。組合電路可允許該近場通訊電路及該非近場通訊電路耦合至公用天線結構。在一電子器件於該器件之對置末端處包括天線結構之組態中，可在該器件之兩個末端處傳輸及接收近場通訊信號。亦可自一電子器件之正面及背面傳輸近場通訊信號。
本發明之另外的特徵、本發明之本質及各種優勢將自隨附圖式及較佳實施例之以下詳細描述而更顯而易見。
10‧‧‧電子器件
12‧‧‧外殼
14‧‧‧顯示器
16‧‧‧周邊導電外殼部件/外殼帶
18‧‧‧間隙
19‧‧‧按鈕
20‧‧‧區域
22‧‧‧區域
26‧‧‧揚聲器埠
28‧‧‧儲存及處理電路
30‧‧‧輸入輸出電路
32‧‧‧輸入輸出器件
34‧‧‧無線通訊電路
35‧‧‧全球定位系統(GPS)接收器電路/衛星導航系統接收器電路
36‧‧‧無線區域網路收發器電路/WIFI及藍芽收發器電路
38‧‧‧蜂巢式電話收發器電路
40‧‧‧天線結構
40A‧‧‧天線結構
40B‧‧‧天線結構
42‧‧‧近場通訊電路
44‧‧‧非近場通訊電路
50‧‧‧組合電路
50A‧‧‧組合電路
50B‧‧‧組合電路
52‧‧‧路徑
52N‧‧‧接地信號線
52P‧‧‧正信號線
54‧‧‧路徑
54N‧‧‧接地信號線
54P‧‧‧正信號線/天線饋電路徑
56‧‧‧路徑
56N‧‧‧接地信號線
56P‧‧‧正信號線
58‧‧‧雙工器/雙工器電路
60‧‧‧天線接地
62‧‧‧倒F型天線諧振元件
64‧‧‧短路路徑
64-1‧‧‧返迴路徑/短路路徑
64-2‧‧‧返迴路徑/短路路徑
64-2A‧‧‧路徑
64-2B‧‧‧路徑
66‧‧‧迴圈電流信號
66B‧‧‧迴圈電流
70‧‧‧電感器
72‧‧‧電容器
74‧‧‧節點
76‧‧‧開口/間隙
80‧‧‧諧振元件臂B1之分段
80'‧‧‧分段
80A‧‧‧主諧振元件臂之分段
80B‧‧‧主諧振元件臂之分段
82‧‧‧外部近場通訊設備
84‧‧‧近場通訊信號/射頻電磁信號
86‧‧‧迴圈天線
88‧‧‧控制電路
90‧‧‧電感器
90'‧‧‧電感器
90A‧‧‧電感器
90B‧‧‧電感器
92‧‧‧電容器
100‧‧‧路徑
102‧‧‧路徑
106‧‧‧分裂器
108‧‧‧切換電路
112‧‧‧射頻信號
114‧‧‧表面
116‧‧‧表面
B1‧‧‧低頻帶分支/天線諧振元件臂
B2‧‧‧高頻帶分支/天線諧振元件臂
M1‧‧‧阻抗匹配電路
M2‧‧‧阻抗匹配電路
圖1為根據本發明之一實施例的具有無線通訊電路之說明性電子器件的透視圖。
圖2為根據本發明之一實施例的具有無線通訊電路之說明性電子器件的示意圖。
圖3為根據本發明之一實施例的說明性電子器件無線電路的圖式。
圖4為根據本發明之一實施例的耦合至近場通訊電路及非近場通訊電路之說明性天線結構的圖式。
圖5為根據本發明之一實施例的使用諸如雙工器之耦合電路而耦合至近場通訊電路及非近場通訊電路之說明性天線結構的圖式。
圖6為根據本發明之一實施例的呈如下組態之說明性天線結構的圖式：其中近場通訊電路及非近場通訊電路耦合至天線結構，且其中當在近場通訊頻率下操作時，天線結構在該等天線結構內之不同位置處形成多個迴圈。
圖7為根據本發明之一實施例的呈如下組態之說明性天線結構的圖式：其中近場通訊電路及非近場通訊電路耦合至天線結構，且其中當在近場通訊頻率下操作時，天線結構形成多匝迴圈天線。
圖8為根據本發明之一實施例的說明性電子器件之圖式，該電子器件具有諸如位於器件外殼之對置端處之天線的多個天線，且具有允許近場通訊電路及非近場通訊電路使用天線的電路。
圖9為根據本發明之一實施例的展示可如何自器件之兩個末端處及自器件之正面與背面兩者處發射及接收天線信號的圖8中所展示之類型的說明性電子器件的截面圖。
諸如圖1之電子器件10的電子器件可具備無線通訊電路。無線通訊電路可用於在多個無線通訊頻帶中支援無線通訊。無線通訊電路可包括天線結構，諸如包括迴圈天線、倒F型天線、帶狀天線、平面倒F型天線、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的天線結構。
視需要，天線結構可由導電電子器件結構形成。導電電子器件結構可包括導電外殼結構。外殼結構可包括圍繞電子器件之周邊伸展的周邊導電部件。周邊導電部件可充當諸如顯示器之平面結構的帶槽框，及/或可形成器件之垂直側壁。
天線結構可經組態以處置近場通訊(例如，諸如13.56MHz頻帶之近場通訊頻帶中的通訊)及非近場通訊(有時被稱作遠場通訊)(諸如蜂巢式電話通訊、無線區域網路通訊及衛星導航系統通訊)兩者。近場通訊通常涉及小於約20cm之通訊距離。遠場通訊通常涉及多米或多英里之通訊距離。
諸如雙工器或切換電路之信號組合電路可用於允許近場通訊收發器及非近場通訊收發器電路共用天線結構。藉由減少或消除需要單獨之近場通訊天線結構以處置近場通訊信號，在近場通訊及非近場通訊電路之間共用的天線結構可有助於最小化器件大小。
電子器件10可為攜帶型電子器件或其他合適之電子器件。舉例而言，電子器件10可為膝上型電腦、平板電腦、諸如腕錶器件、懸掛式器件、頭戴式耳機器件、聽筒器件或其他可穿戴或小型器件之稍微較小之器件、蜂巢式電話或媒體播放器。器件10亦可為電視、機上盒、桌上型電腦、整合有電腦之電腦監視器、電腦監視器或其他合適之電子設備。
器件10可包括諸如外殼12之外殼。有時可被稱作殼之外殼12可 由塑膠、玻璃、陶瓷、纖維複合物、金屬(例如，不鏽鋼、鋁等)、其他合適之材料，或此等材料之組合形成。在一些情形下，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的結構之至少一些可由金屬元件形成。
視需要，器件10可具有諸如顯示器14之顯示器。顯示器14可(例如)為併入有電容觸控電極之觸控螢幕。顯示器14可包括由發光二極體(LED)、有機LED(OLED)、電漿電池、電潤濕像素、電泳像素、液晶顯示器(LCD)組件或其他合適之影像像素結構形成的影像像素。諸如防護玻璃罩層或透明塑膠層之顯示器覆蓋層可覆蓋顯示器14之表面。諸如按鈕19之按鈕可穿過顯示器覆蓋層或顯示器14中之其他外層中的開口。防護玻璃罩亦可具有諸如用於揚聲器埠26之開口的其他開口。
外殼12可包括諸如部件16之周邊部件。部件16可圍繞器件10及顯示器14之周邊伸展。在器件10及顯示器14具有矩形形狀之組態中，部件16可具有矩形環狀形狀(作為一實例)。部件16或部件16之部分可充當顯示器14之帶槽框(例如，環繞顯示器14之全部四個側及/或有助於將顯示器14固持至器件10的美觀飾件)。視需要，部件16亦可形成器件10之側壁結構(例如，藉由形成具有垂直側壁之帶、藉由形成具有圓側壁之帶等)。
部件16可由導電材料形成，且因此有時可被稱作周邊導電部件或導電外殼結構。部件16可由諸如不鏽鋼、鋁或其他合適材料之金屬形成。一、二、三或三個以上單獨之結構可用於形成部件16。
部件16不必具有均勻的截面。舉例而言，視需要，部件16之頂部分可具有有助於將顯示器14固持就位的向內突出之緣。視需要，部件16之底部分亦可具有放大之緣(例如，在器件10之背表面的平面上)。在圖1之實例中，部件16具有實質上筆直垂直的側壁。此情況僅 僅係說明性的。部件16之側壁可係彎曲的或可具有任何其他合適形狀。在一些組態中(例如，當部件16充當顯示器14之帶槽框時)，部件16可圍繞外殼12之緣伸展(亦即，部件16可僅覆蓋環繞顯示器14的外殼12之邊緣，而不覆蓋外殼12之側壁的外殼12之背邊緣)。
顯示器14可包括導電結構，諸如電容電極陣列、用於定址像素元件之導電線、驅動電路等。外殼12可包括內部結構，諸如金屬框架部件、跨越外殼12之壁的平面薄片金屬外殼結構(有時被稱作中間板)(亦即，熔接於或以其他方式連接於部件16之對置側之間的實質上矩形之部件)、印刷電路板及其他內部導電結構。此等導電結構可位於顯示器14下方外殼12之中央處(作為一實例)。
在區域22及20中，開口(間隙)可形成於器件10之導電結構內(例如，位於周邊導電部件16與對置之導電結構(諸如器件10中之導電外殼結構、與印刷電路板相關聯之導電接地平面及導電電組件)之間)。可用空氣、塑膠及其他介電質填充此等開口。導電外殼結構及器件10中之其他導電結構可充當器件10中之天線的接地平面。區域20及22中之開口可充當敞開或閉合式槽孔天線中之槽孔；可充當由迴圈天線中之材料的導電路徑所環繞之中央介電區域；可充當將諸如帶狀天線諧振元件之天線諧振元件或倒F型天線諧振元件臂自接地平面分離的間隔；或可以其他方式充當形成於區域20及22中之天線結構的部分。
大體而言，器件10可包括任何合適數目個天線(例如，一或多個、兩個或兩個以上、三個或三個以上、四個或四個以上等)。器件10中之天線可位於細長器件外殼之對置第一末端及第二末端處；沿著器件外殼之一或多個邊緣；位於器件外殼之中央處；位於其他合適位置處或位於此等位置中之一或多者處。圖1之配置僅僅係說明性的。
部件16之部分可具備間隙結構。舉例而言，部件16可具備一或多個諸如間隙18之間隙，如圖1中所展示。可用介電質(諸如聚合物、 陶瓷、玻璃、空氣、其他介電材料或此等材料之組合)填充間隙。間隙18可將部件16劃分成一或多個周邊導電部件分段。可存在(例如)部件16之兩個分段(例如，在具有兩個間隙之配置中)、部件16之三個分段(例如，在具有三個間隙之配置中)、部件16之四個分段(例如，在具有四個間隙之配置中等)。以此方式形成的周邊導電部件16之分段可在器件10中形成天線的部分。
在典型情境中，器件10可具有上部天線及下部天線(作為一實例)。上部天線可(例如)形成於區域22中器件10之上部末端處。下部天線可(例如)形成於區域20中器件10之下部末端處。可單獨地使用天線，以涵蓋同一通訊頻帶、重疊通訊頻帶或分離通訊頻帶。天線可用於實施天線分集方案或多輸入多輸出(MIMO)天線方案。
器件10中之天線可用於支援所關注的任何通訊頻帶。舉例而言，器件10可包括用於支援非近場通訊(諸如區域網路通訊、語音及資料蜂巢式電話通訊、全球定位系統(GPS)通訊或其他衛星導航系統通訊、Bluetooth®通訊等)的天線結構。器件10可使用用於支援近場通訊(例如，13.56MHz下之通訊)之相同天線結構的至少部分。
圖2中展示可用於電子器件10之說明性組態的示意圖。如圖2中所展示，電子器件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中之處理電路可用於控制器件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、功率管理單元、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可用於在器件10上運行軟體，諸如網際網路瀏覽應用程式、網際網路語音通訊協定(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、作業系統功能等。為支援與外部設備之互動，可在實施通訊協定中使用儲存及處理電路28。可使用儲存及處理電路28而實施之通訊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®)、用於其他短程無線通訊鏈路之協定，諸如Bluetooth®協定、蜂巢式電話協定、近場通訊協定等。
電路28可經組態以實施對器件10中之天線的使用進行控制的控制演算法。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收集操作；及回應於所收集的待在器件10中於其上使用通訊頻帶之資料及資訊，可控制器件10內之哪些天線結構正用於接收及處理資料；及/或可調整一或多個開關、可調諧元件或器件10中之其他可調整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之天線中的哪個正用於接收傳入之射頻信號；可控制兩個或兩個以上之天線中的哪個正用於傳輸射頻信號；可控制經由器件10中之兩個或兩個以上之天線平行地導引傳入之資料串流的程序；可調諧天線以涵蓋所要之通訊頻帶；可執行時分多工操作以在近場及非近場通訊電路之間共用天線結構等。在執行此等控制操作中，電路28可斷開及閉合開關；可開啟及關閉接收器及傳輸器；可調整阻抗匹配電路；可組態插入射頻收發器電路與天線結構(例如，用於阻抗匹配及信號導引之濾波及切換電路)之間的前端模組(FEM)射頻電路中之開關；可調整形成為天線之部分或耦合至天線或耦合至與天線相關聯之信號路徑的開關、可調諧電路及其他可調整電路元件；及可以其他方式控制及調整器件10之組件。
輸入儲存電路30可用於允許將資料供應至器件10，及允許將資料自器件10提供至外部器件。輸入輸出電路30可包括輸入輸出器件32。輸入輸出器件32可包括觸控螢幕、按鈕、操縱桿、按鍵輪、滾 輪、觸控板、小鍵盤、鍵盤、麥克風、揚聲器、音頻產生器、振動器、攝影機、感測器、發光二極體及其他狀態指示器、資料埠等。使用者可藉由通過輸入輸出器件32供應命令而控制器件10之操作，且可使用輸入輸出器件32之輸出資源自器件10接收狀態資訊及其他輸出。
無線通訊電路34可包括由一或多個積體電路、功率放大器電路、低雜訊輸入放大器、被動RF組件、一或多個天線及用於處置RF無線信號之其他電路形成的射頻(RF)收發器電路。亦可使用光(例如，使用紅外線通訊)發送無線信號。
無線通訊電路34可包括諸如全球定位系統(GPS)接收器電路35(例如，用於在1575MHz下接收衛星定位信號)之衛星導航系統接收器電路，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。
無線通訊電路34中之無線區域網路收發器電路36可處置用於WiFi®(IEEE 802.11)通訊之2.4GHz及5GHz頻帶，且可處置2.4GHz之Bluetooth®通訊頻帶。
電路34可使用用於處置蜂巢式電話頻帶(諸如介於約700MHz至約2700MHz之頻率範圍下的頻帶或較高頻率或較低頻率下之頻帶)中之無線通訊的蜂巢式電話收發器電路38。
無線通訊電路34可包括近場通訊電路42。近場通訊電路42可處置諸如13.56MHz之近場通訊頻率的頻率下或其他所關注之近場通訊頻率下的近場通訊。
諸如衛星導航系統接收器電路35、無線區域網路收發器電路36及蜂巢式電話收發器電路38之並不涉及近場通訊的電路44有時可被共同稱為非近場通訊電路或遠場通訊電路。
可由非近場通訊電路44及近場通訊電路42共用天線結構40。
視需要，通訊電路34可包括用於其他短程及遠程無線鏈路之電路。舉例而言，無線通訊電路34可包括用於接收無線電及電視信號之 無線電路、傳呼電路等。在近場通訊中，通常在小於20cm之距離上輸送無線信號。在WiFi®及Bluetooth®鏈路及其他短程無線鏈路中，無線信號通常用於在數十或數百呎上輸送資料。在蜂巢式電話鏈路及其他遠程鏈路中，無線信號通常用於在數千呎或數千英里上輸送資料。
無線通訊電路34可包括天線結構40。天線結構40可包括一或多個天線。可使用任何合適之天線類型形成天線結構40。舉例而言，天線結構40可包括具有諧振元件之天線，其由迴圈天線結構、平片天線結構、倒F型天線結構、閉合及敞開式槽孔天線結構、平面倒F型天線結構、螺形天線結構、帶狀天線、單極、偶極、此等設計之混合等形成。不同類型之天線可用於不同的頻帶及頻帶之組合。舉例而言，一種類型之天線可用於形成局部無線鏈路天線，及另一類型之天線可用於形成遠端無線鏈路。
為在器件外殼12之潛在緊密約束內容納近場通訊，可在非近場通訊電路44及近場通訊電路42之間共用天線結構40。舉例而言，當需要傳輸及接收蜂巢式電話信號或其他非近場通訊時，可由收發器電路38使用天線結構40。當需要傳輸及接收近場通訊信號時，天線結構40可用於近場通訊電路42。
圖3為展示可如何由近場通訊電路42及非近場通訊電路44共用天線結構40的示意圖。如圖3中所展示，近場通訊電路42及非近場通訊電路44可藉由組合電路50而耦合至天線結構40。組合電路50可包括諸如雙工器電路或切換電路之電路。組合電路50將所傳輸之近場通訊信號自近場通訊電路42導引至天線結構40，及將由天線結構所接收的傳入之近場通訊信號導引至近場通訊電路42。組合電路50亦將由電路44所傳輸之非近場通訊信號導引至天線結構40，及將所接收之非近場通訊信號自天線結構40導引至非近場通訊電路44。組合電路50中之匹配電路可用於促進天線結構40、電路42、電路44及耦合此等電路之信號 路徑之間的阻抗匹配。
組合電路50允許由近場通訊電路42及非近場通訊電路44兩者使用天線結構40。在基於主動切換電路之組合電路的組態中，控制電路28可即時地調整電路50及其他電路，以確保適當地導引近場通訊信號及非近場通訊信號。在使用被動組件(例如，用以形成雙工器的諸如電感器、電容器、電阻器等之一或多個組件之網路)實施組合電路50之組態中，可基於信號頻率在天線結構40與近場通訊電路42及非近場通訊電路44之間導引信號(例如，藉由在天線結構40與近場通訊電路42之間導引諸如13.56MHz下之信號的較低頻率信號，及藉由在天線結構40與非近場通訊收發器電路44之間導引諸如高於700MHz之信號的較高頻率信號)。
諸如路徑54、52及56之路徑可用於在天線結構40與收發器電路42及44之間導引信號。
諸如路徑54、52及56之路徑可包括信號線對。每對信號線可形成傳輸線或傳輸線之部分。器件10中之傳輸線可由同軸纜線、微波傳輸帶傳輸線，或由介電基板(例如，由可撓性聚醯亞胺層或其他聚合物薄片形成的可撓性印刷電路基板，或由玻璃纖維填充之環氧樹脂形成的硬質印刷電路板)上之金屬跡線所形成之其他傳輸線，或其他合適之傳輸線結構形成。
如圖3之實例中所展示，路徑52可包括諸如正信號線52P之正信號線，及諸如接地信號線52N之接地信號線。路徑54可包括諸如正信號線54P之正信號線，及諸如接地信號線54N之接地信號線。路徑56可包括諸如正信號線56P之正信號線，及諸如接地信號線56N之接地信號線。路徑54可耦合至具有正天線饋電端子(+)及接地天線饋電端子(-)之天線饋電(亦即，路徑54P可形成正天線饋電線)，或視需要，其他天線饋電結構可用於饋電天線結構40。
視需要，天線結構40可具備多個天線饋電及/或經主動調諧之組件(例如，由來自控制電路28之控制信號所控制的開關)。本文中有時將天線結構40由被動組件形成，且其具有單一天線饋電之組態描述為一實例。
圖4為可由近場通訊電路及非近場通訊電路共用之類型的說明性天線結構之圖式。如圖4中所展示，組合電路50可具有耦合至天線結構40之天線饋電埠。組合電路50亦可包括用於處置與近場通訊電路42相關聯之信號的近場通訊埠，諸如藉由路徑52耦合至近場通訊電路42的埠。阻抗匹配電路M1可用於有助於確保路徑52經阻抗匹配(例如，有助於產生匹配至50歐姆阻抗之路徑52的50歐姆阻抗之電路50)。組合電路50可包括用於處置與非近場通訊電路44相關聯之信號的非近場通訊埠，諸如藉由路徑56耦合至非近場通訊電路44的埠。阻抗匹配電路M2可用於有助於確保路徑56經阻抗匹配(例如，有助於產生匹配至50歐姆阻抗之路徑56的50歐姆阻抗之電路50)。
組合電路50可包括用於多工傳輸與近場通訊電路42相關聯之近場通訊信號及與非近場通訊電路44相關聯之非近場通訊信號的切換電路或被動電路。在圖4之實例中，組合電路50包括基於信號之頻率，執行多工傳輸(及解多工傳輸)操作之被動電路。特定而言，組合電路50包括雙工器58。
雙工器58包括諸如電感器70及電容器72之雙工電路。此電路允許雙工器58在天線結構40與電路42及44之間基於信號頻率導引信號。舉例而言，電感器70之電感值可經選擇，使得電感器70在相對較低之頻率下(諸如與近場通訊電路42相關聯之頻率(例如，13.56MHz))展現低阻抗(亦即，短路條件)。因此，電感器70允許此等信號在信號傳輸操作期間，自近場通訊電路42傳遞至天線結構40，及在信號接收操作期間，自天線結構40傳遞至近場通訊電路42。電容器72之電容值可經 選擇，使得電容器72在相對較低頻率下(諸如與近場通訊電路42相關聯之頻率(例如，13.56MHz))展現高阻抗(亦即，開路條件)，及藉此防止近場通訊信號傳遞至非近場通訊電路44(亦即，電容器72防止近場通訊信號干擾非近場通訊電路44之操作)。
在諸如與非近場通訊電路44之操作相關聯的高於700MHz之頻率的高頻率下，電感器70將展現高阻抗(亦即，電感器70將形成開路電路)。此情況將防止與電路44相關聯的潛在地干擾之非近場通訊信號到達近場通訊電路42。在與電路44之非近場通訊信號相關聯之相對較高頻率下，電容器72將展現相對較低之阻抗(亦即，電容器72將形成短路)，使得電路44可使用天線結構40傳輸及接收信號。
天線結構40可包括天線諧振元件及天線接地。在圖4之實例中，天線結構40包括倒F型天線諧振元件62及天線接地60。視需要，其他天線組態可用於天線結構40。圖4之實例僅僅係說明性的。
作為一實例，倒F型天線諧振元件62可具有由圖1之周邊導電外殼部件16之分段形成的主臂，從而在部件16中諸如間隙18之間隙之間延伸。接地60可包括部件16之其他部分、內部印刷電路板結構、諸如射頻屏蔽罩之內部器件電路及結構、安裝結構、攝影機之金屬部分及其他組件、金屬托架等。視需要，其他組態可用於形成天線結構40。舉例而言，可使用硬質及/或可撓性印刷電路上之圖案化金屬跡線，或由形成於塑膠載體上之金屬跡線形成天線結構40。
天線諧振元件62可具有諧振元件臂部分，諸如低頻帶分支B1，其對700MHz至2700MHz蜂巢式電話頻譜(或其他合適頻率)之下部部分中的天線諧振作出貢獻，及高頻帶分支B2，其對700MHz至2700MHz頻譜之上部部分中的天線諧振作出貢獻。當天線結構40正以倒F型天線模式操作時，天線諧振元件臂B1及B2可經組態以展現涵蓋蜂巢式電話頻率、衛星導航系統頻率、無線區域網路頻率或其他合適之 無線頻率的諧振。
開口76位於由分支B1及B2形成之主諧振元件臂結構與天線接地60之間。可用諸如空氣之介電質及/或諸如塑膠之介電質，及與器件10之外殼及組件相關聯之其他介電材料填充開口76。短路路徑64跨越開口76，且在諧振元件62之主諧振元件臂與天線接地60之間形成返迴路徑。天線饋電路徑54P橫跨開口76，且耦合至雙工器電路58中之節點74。節點74及饋電路徑54P可形成用於組合電路50之天線饋電埠。
在圖4中所展示之類型的共用組態之情況下，近場通訊電路42及非近場通訊電路44可單獨使用天線結構40或同時使用天線結構40。當使用天線結構40以處置與非近場通訊電路44相關聯之信號時，天線諧振元件臂B1可引起第一(例如，較低)通訊頻帶中之天線諧振，且天線諧振元件臂B2可引起第二(例如，較高)通訊頻帶中之天線諧振(作為一實例)。當使用天線結構40以處置與近場通訊電路42相關聯之近場通訊信號時，天線結構40中可產生諸如圖4之迴圈電流66的迴圈電流信號。
迴圈電流信號66可(例如)在由路徑54P、諧振元件臂B1之分段80、短路路徑64及天線接地60(其接地至路徑54中之接地路徑54N)形成之天線迴圈中循環。當天線結構40曝露於來自外部設備82的傳入之近場通訊信號84時，可在天線結構40中誘發迴圈電流66，及/或可由近場通訊電路42產生迴圈電流66。由路徑54P、諧振元件臂B1之分段80、短路路徑64及天線接地60形成的支援迴圈電流66的結構之導電迴圈充當用於近場通訊電路42之迴圈天線。
諸如外部設備82之外部設備可經由磁感應與近場通訊電路42通訊。設備82可包括諸如由控制電路88控制之迴圈天線86的迴圈天線。迴圈天線86及由天線結構40形成之迴圈天線電磁耦合，如由圖4之近場通訊信號84所指示。器件10可使用近場通訊電路42及天線結構 40(例如，天線結構40之近場通訊迴圈天線部分)，以使用被動或主動通訊而與外部近場通訊設備82通訊。在被動通訊中，器件10可使用近場通訊電路42及天線結構40，以調變來自設備82之電磁信號84。在主動通訊中，近場通訊電路42及天線結構40可將射頻電磁信號84傳輸至外部設備82。
圖5為器件10處於天線結構40已具備諸如返迴路徑64-2之輔助迴圈模式返迴路徑之組態的圖式。返迴路徑64-2(其有時可被稱作短路路徑64-2)可與返迴路徑64-1(有時被稱作短路路徑64-1)一起平行地橫跨間隙76。電感器90可插入路徑64-1內。電感器90的特性可為高頻率(例如，高於700MHz之頻率)下之高阻抗，且其特性可為低頻率(例如，低於700MHz或低於100MHz之頻率，諸如13.56MHz之近場通訊頻率)下之低阻抗。電容器92的特性可為高頻率(例如，高於700MHz之頻率)下之低阻抗，且其特性可為低頻率(例如，低於700MHz或低於100MHz之頻率，諸如13.56MHz之近場通訊頻率)下之高阻抗。
在非近場通訊電路44於高於700MHz之頻率下操作期間，路徑64-1形成橫跨間隙76之短路，且在倒F型天線諧振元件62中之主天線諧振元件臂與接地60之間形成返迴路徑(如圖4之短路路徑64)，然而路徑64-2形成開路。在此情境下，路徑64-2將不會對天線結構40之執行作出顯著貢獻，且天線結構40將充當用於非近場通訊電路44之兩臂雙頻帶倒F型天線。
在近場通訊電路42於低於700MHz之頻率下(例如，低於100MHz之頻率下，諸如13.56MHz下之近場通訊頻帶中)操作期間，電容器92展現高阻抗，使得路徑64-1形成開路，且並不參與天線結構40之執行。電感器90展現低阻抗，使得路徑64-2將分段80'短路至接地60，且形成近場通訊迴圈天線之部分。在此組態中，迴圈電流流過由饋電路徑54P、諧振元件62之主諧振元件臂的分段80'、短路路徑64-2及接地 60形成的迴圈天線結構，如由圖5之迴圈電流66所說明。
在圖6之所說明之組態中，天線結構40已具備橫跨間隙76之平行電感器90A及90B。在高於700MHz之頻率下(例如，當使用非近場通訊電路44時)，路徑64-1在天線諧振元件62之主臂與接地60之間形成短路返迴路徑。在近場通訊頻率下(例如，低於700MHz之頻率、低於100MHz之頻率、13.56MHz之頻率等)，路徑64-1形成開路。
路徑64-2A及64-2B橫跨間隙76之對置末端。視需要，電感器90A及90B可橫跨外殼帶16中之間隙，諸如圖1之間隙18。路徑64-2A中之電感器90A及路徑64-2B中之電感器90B可展現低頻率下(例如，低於700MHz之頻率、低於100MHz之頻率、13.56MHz之頻率等)之低阻抗，使得路徑64-2A及64-2B形成用於近場通訊電路42之返迴路徑。如圖6中所展示，路徑54P、主諧振元件臂之分段80A、路徑64-2A及接地60可在天線結構40內形成第一迴圈天線結構(亦即，迴圈電流66A循環於其中之迴圈天線)。同時，路徑54P、主諧振元件臂之分段80B、路徑64-2B及接地60可在天線結構40內形成第二迴圈天線結構(亦即，迴圈電流66B循環於其中之迴圈天線)。使用天線結構40內之多個天線迴圈可提高近場通訊效率(亦即，相比於單一迴圈組態，天線結構40可展現增強之近場通訊迴圈天線效率)。
視需要，天線結構40中之導電結構可經組態以形成多個重疊之迴圈(亦即，多迴圈天線中之多個匝)，如圖7中所展示。在圖7之天線結構40中，電容器92插入路徑100中，使得路徑100在非近場通訊頻率(例如，高於700MHz之頻率)下形成短路。電感器90'在此等頻率下形成開路，使得將路徑102自天線結構40有效地移除，且其不會影響與非近場通訊電路44相關聯之信號的天線執行。
在近場通訊頻率(例如，低於700MHz之頻率或低於100MHz之頻率，諸如近場通訊頻帶中13.56MHz之頻率)下，電容器92可具有高阻 抗，且路徑100可形成開路。電感器90'可展現低阻抗，使得路徑102(連同路徑54P、諧振元件62中之主諧振元件臂的分段80"及接地60一起)形成多個同心迴圈。同心迴圈形成天線結構40之近場通訊迴圈天線部分。在圖7之實例中，天線結構40之近場迴圈天線部分具有兩個同心迴圈。視需要，可形成具有三個或三個以上之同心迴圈的迴圈天線組態。
圖8為如結合圖1之天線區域20及22所描述，展示可如何在外殼12之對置末端處形成天線結構的器件10之圖式。如圖8中所展示，器件10可具有第一天線結構40A及第二天線結構40B。天線結構40A及40B可基於倒F型天線、迴圈天線、平片天線、平面倒F型天線或其他合適天線。近場通訊迴圈天線可形成於天線結構40A及40B內。分裂器106可用於在近場通訊電路42與天線結構40A及40B之間導引信號。可使用被動分裂器電路，及/或使用主動地將天線結構40A或天線結構40B切換為使用之切換電路來實施分裂器106。
如結合組合電路50所描述，組合電路50A及50B可用作多工電路，使得非近場通訊電路44可與近場通訊電路42一起共用天線結構40A及40B。切換電路108可用於將非近場通訊電路44耦合至天線結構40A或天線結構40B(例如，可基於信號強度準則、近接感測器信號或其他合適之天線選擇準則而將天線結構40A或40B切換為使用)。
天線結構40A及40B可各自包括如結合圖4、圖5、圖6及圖7所描述的，形成用於近場通訊之迴圈天線部分的結構。組合電路50A可用於將近場通訊電路42(經由分裂器106)耦合至天線結構40A，同時將非近場通訊電路44(經由切換電路108)耦合至天線結構40A。組合電路50B可用於將近場通訊電路42(經由分裂器106)耦合至天線結構40B，同時將非近場通訊電路44(經由切換電路108)耦合至天線結構40B。
如圖9中所展示，天線結構40A及40B可經組態以自器件10之正面 (表面114)及自器件10之背面(表面116)兩者發射及接收射頻信號112。在此種類型之配置的情況下，器件10可與外部近場通訊設備82(圖4)通訊，而不管器件10係以顯示器向上定向(如圖9中所展示)固持，抑或以顯示器向下組態固持。分裂器42之使用允許使用者在器件10之任一末端處(或兩個末端處)使用迴圈天線，以支援近場通訊。
根據一實施例，提供一種電子器件，其包括：非近場通訊電路，其經組態以處置一非近場通訊信號頻帶中之信號；近場通訊電路，其經組態以處置一近場通訊頻帶中之近場通訊；及天線結構，其耦合至該非近場通訊電路及該近場通訊電路，其中該等天線結構經組態以處置該非近場通訊信號頻帶及該近場通訊頻帶中之該等信號。
根據另一實施例，該等天線結構包括環繞該電子器件之一周邊邊緣的一導電周邊外殼部件的一部分。
根據另一實施例，該等天線結構包括：具有至少一諧振元件臂之一倒F型天線諧振元件；由一間隙與該諧振元件臂分離的一天線接地；及橫跨該間隙之一天線饋電路徑及橫跨該間隙之一返迴路徑，其中包括該返迴路徑的該等天線結構之一部分形成處置該近場通訊頻帶中之該等信號的一近場通訊迴圈天線。
根據另一實施例，該返迴路徑包括一電感器。
根據另一實施例，該返迴路徑具有耦合至該諧振元件臂之一第一末端及耦合至該天線接地之一第二末端。
根據另一實施例，該諧振元件臂包括環繞該電子器件之一周邊邊緣的一導電周邊外殼部件的一部分。
根據另一實施例，該電子器件進一步包括一額外返迴路徑，其包括一電感器，且具有耦合至該諧振元件臂之一第一末端，及耦合至該天線接地之一第二末端。
根據另一實施例，該電子器件進一步包括耦合於該諧振元件臂 與該天線接地之間的一額外路徑，其中該額外路徑包括在與該非近場通訊頻帶中之該等信號相關聯之頻率下，形成一短路的一電容器。
根據另一實施例，該電子器件進一步包括一雙工器，其中該雙工器具有：耦合至該等天線結構之一饋電埠；耦合至該近場通訊電路之一近場通訊埠；及耦合至該非近場通訊電路之一非近場通訊埠。
根據另一實施例，該非近場通訊電路包括蜂巢式電話收發器電路，且其中該非近場通訊信號頻帶包括高於700MHz之一蜂巢式電話頻帶。
根據另一實施例，該近場通訊電路經組態以在13.56MHz之一近場通訊頻帶中操作。
根據另一實施例，該雙工器具有耦合於該饋電路徑與該近場通訊電路之間的一第一路徑，且具有耦合於該饋電路徑與該非近場通訊電路之間的一第二路徑，且其中該雙工器在該第一路徑中包括一電感器，且在該第二路徑中包括一電容器。
根據一實施例，提供一種電子器件，其包括：一外殼；該外殼中之近場通訊電路，其經組態以在一近場通訊頻帶中無線通訊；及第一天線結構及第二天線結構，其耦合至近場通訊電路以處置該近場通訊頻帶中之信號，其中該等第一天線結構及該等第二天線結構位於該外殼之對置末端處。
根據另一實施例，該等第一天線結構及該等第二天線結構各自包括充當一各別近場通訊迴圈天線的結構。
根據另一實施例，該等第一天線結構包括經組態以處置蜂巢式電話信號的倒F型天線結構，且其中該等第一天線結構中之該近場通訊迴圈天線包括該等倒F型天線結構之至少部分。
根據另一實施例，該電子器件進一步包括一分裂器，其中該近場通訊電路耦合至該分裂器，其中該等第一天線結構耦合至該分裂 器，且其中該等第二天線結構耦合至該分裂器。
根據另一實施例，該電子器件進一步包括：一蜂巢式電話收發器；耦合於該等第一天線結構與該分裂器之間的第一組合電路；耦合於該等第二天線結構與該分裂器之間的第二組合電路；及耦合於該蜂巢式電話收發器與該第一組合電路之間，且耦合於該蜂巢式電話收發器與該等第二天線結構之間的切換電路。
根據另一實施例，該外殼具有一正面及一對置之背面，其中該電子器件包括安裝於該正面上的一顯示器，且其中該等第一天線結構通過該正面及通過該背面傳輸來自該近場通訊電路的無線信號。
根據一實施例，天線結構：由金屬結構形成的一倒F型天線諧振元件；一天線接地；及耦合至該倒F型天線諧振元件的一天線饋電路徑，其中該倒F型天線諧振元件及天線接地經組態以在高於700MHz之一通訊頻帶中展現一天線諧振，且其中該等金屬結構之至少部分形成經組態以傳輸一近場通訊頻帶中之近場通訊信號的一近場通訊迴圈天線。
根據另一實施例，該近場通訊頻帶包括一13.56MHz之頻帶，且其中該天線諧振元件包括金屬電子器件外殼結構。
根據一實施例，該等天線結構進一步包括一迴圈天線路徑，其具有耦合至該等金屬電子器件外殼結構之一末端，及耦合至該天線接地之另一末端，其中該迴圈天線路徑形成該近場通訊迴圈天線之至少部分，且一電感器插入該迴圈天線路徑中。
前述內容僅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。
10‧‧‧電子器件
16‧‧‧周邊導電外殼部件
18‧‧‧間隙
40‧‧‧天線結構
42‧‧‧近場通訊電路
44‧‧‧非近場通訊電路
50‧‧‧組合電路
52‧‧‧路徑
54N‧‧‧接地信號線
54P‧‧‧正信號線/天線饋電路徑
56‧‧‧路徑
58‧‧‧雙工器/雙工器電路
60‧‧‧天線接地
62‧‧‧倒F型天線諧振元件
64‧‧‧短路路徑
66‧‧‧迴圈電流信號
70‧‧‧電感器
72‧‧‧電容器
74‧‧‧節點
76‧‧‧開口
80‧‧‧諧振元件臂B1之分段
82‧‧‧外部近場通訊設備
84‧‧‧近場通訊信號/射頻電磁信號
86‧‧‧迴圈天線
88‧‧‧控制電路
B1‧‧‧低頻帶分支/天線諧振元件臂
B2‧‧‧高頻帶分支/天線諧振元件臂
M1‧‧‧阻抗匹配電路
M2‧‧‧阻抗匹配電路

Claims (20)

  1. 一種電子器件，其包含：非近場通訊電路，其經組態以處置一非近場通訊信號頻帶中之信號；近場通訊電路，其經組態以處置一近場通訊頻帶中之近場通訊；及天線結構，其耦合至該非近場通訊電路及該近場通訊電路，其中該等天線結構經組態以處置該非近場通訊信號頻帶及該近場通訊頻帶中之該等信號。
  2. 如請求項1之電子器件，其中該等天線結構包括環繞該電子器件之一周邊邊緣的一導電周邊外殼部件的一部分。
  3. 如請求項1之電子器件，其中該等天線結構包括：一倒F型天線諧振元件，其具有至少一諧振元件臂；一天線接地，由一間隙將其與該諧振元件臂分離；及橫跨該間隙之一天線饋電路徑；及橫跨該間隙之一返迴路徑，其中包括該返迴路徑的該等天線結構之一部分形成處置該近場通訊頻帶中之該等信號的一近場通訊迴圈天線。
  4. 如請求項3之電子器件，其中該返迴路徑包括一電感器。
  5. 如請求項4之電子器件，其中該返迴路徑具有耦合至該諧振元件臂之一第一末端及耦合至該天線接地之一第二末端。
  6. 如請求項5之電子器件，其中該諧振元件臂包括環繞該電子器件之一周邊邊緣的一導電周邊外殼部件的一部分。
  7. 如請求項5之電子器件，其進一步包含一額外返迴路徑，該額外返迴路徑包括一電感器，且具有耦合至該諧振元件臂之一第一 末端及耦合至該天線接地之一第二末端。
  8. 如請求項5之電子器件，其進一步包含耦合於該諧振元件臂與該天線接地之間的一額外路徑，其中該額外路徑包括在與該非近場通訊頻帶中之該等信號相關聯之頻率下，形成一短路的一電容器。
  9. 如請求項5之電子器件，其進一步包含一雙工器，其中該雙工器具有：耦合至該等天線結構之一饋電埠；耦合至該近場通訊電路之一近場通訊埠；及耦合至該非近場通訊電路之一非近場通訊埠。
  10. 如請求項9之電子器件，其中該非近場通訊電路包含蜂巢式電話收發器電路，且其中該非近場通訊信號頻帶包含高於700MHz之一蜂巢式電話頻帶。
  11. 如請求項10之電子器件，其中該近場通訊電路經組態以在13.56MHz之一近場通訊頻帶中操作。
  12. 如請求項9之電子器件，其中該雙工器具有耦合於該饋電路徑與該近場通訊電路之間的一第一路徑，且具有耦合於該饋電路徑與該非近場通訊電路之間的一第二路徑，且其中該雙工器在該第一路徑中包含一電感器，且在該第二路徑中包含一電容器。
  13. 一種電子器件，其包含：一外殼；該外殼中之近場通訊電路，其經組態以在一近場通訊頻帶中無線通訊；及第一天線結構及第二天線結構，其耦合至近場通訊電路以處置該近場通訊頻帶中之信號，其中該等第一天線結構及該等第二天線結構位於該外殼之對置末端處。
  14. 如請求項13之電子器件，其中該等第一天線結構及該等第二天 線結構各自包括充當一各別近場通訊迴圈天線的結構。
  15. 如請求項14之電子器件，其中該等第一天線結構包括經組態以處置蜂巢式電話信號的倒F型天線結構，且其中該等第一天線結構中之該近場通訊迴圈天線包括該等倒F型天線結構之至少部分。
  16. 如請求項14之電子器件，其進一步包含一分裂器，其中該近場通訊電路耦合至該分裂器，其中該等第一天線結構耦合至該分裂器，且其中該等第二天線結構耦合至該分裂器。
  17. 如請求項16之電子器件，其進一步包含：一蜂巢式電話收發器；第一組合電路，其耦合於該等第一天線結構與該分裂器之間；第二組合電路，其耦合於該等第二天線結構與該分裂器之間；及切換電路，其耦合於該蜂巢式電話收發器與該第一組合電路之間，且耦合於該蜂巢式電話收發器與該等第二天線結構之間。
  18. 如請求項13之電子器件，其中該外殼具有一正面及一對置之背面，其中該電子器件包含安裝於該正面上的一顯示器，且其中該等第一天線結構通過該正面及通過該背面傳輸來自該近場通訊電路的無線信號。
  19. 一種天線結構，其包含：由金屬結構形成的一倒F型天線諧振元件；一天線接地；及一天線饋電路徑，其耦合至該倒F型天線諧振元件，其中該倒F型天線諧振元件及該天線接地經組態以在高於700MHz之一通 訊頻帶中展現一天線諧振，且其中該等金屬結構之至少部分形成經組態以在一近場通訊頻帶中傳輸近場通訊信號之一近場通訊迴圈天線。
  20. 如請求項19之天線結構，其中該近場通訊頻帶包含一13.56MHz之頻帶，且其中該天線諧振元件包含金屬電子器件外殼結構，該等天線結構進一步包含：一迴圈天線路徑，其具有耦合至該等金屬電子器件外殼結構之一末端，及耦合至該天線接地之另一末端，其中該迴圈天線路徑形成該近場通訊迴圈天線之至少部分；及插入於該迴圈天線路徑中之一電感器。
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