TW201537831A

TW201537831A - 多用途天線

Info

Publication number: TW201537831A
Application number: TW103109962A
Authority: TW
Inventors: Allen Tran; Jatupum Jenwatanavet
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-10-01
Also published as: TWI552441B

Abstract

用於無線設備的多頻帶天線包括外殼基座部分、外殼天線部分和饋送觸頭。外殼基座部分被配置成在其上容納無線電電路系統並且包括第一周邊邊緣和第一導電材料。外殼天線部分與外殼基座部分分隔開並且基本上與外殼基座部分相對，該外殼天線部分包括第二周邊邊緣和第二導電材料。外殼基座和天線部分一起形成行動無線設備的最外面的外殼，從而將無線電電路系統包圍在它們之間。第一和第二周邊邊緣形成隙縫的縱向對邊，該隙縫具有由第一和第二周邊邊緣之間的距離形成的寬度。饋送觸頭耦合外殼基座部分、外殼天線部分和無線電電路系統以從無線電電路系統至少向外殼天線部分提供至少一個驅動頻率。

Description

多用途天線

本案係關於多用途天線，並且尤其係關於具有高效率地利用行動無線設備中的空間的多個天線的天線系統。

行動計算裝置在過去幾年已見證爆發式增長。隨著計算能力和記憶體容量的增長，個人計算設備已變成現代生活的必需工具，從而在適合放在口袋裡的封裝中提供電話和本文通訊、導航、照片和視訊功能性。當前，儘管處理器已變得非常小，但是它們也變得甚至更加強大。已嘗試在錶殼或類似的較小佔用面積(例如約30到50mm或更小)中建立較小尺寸的行動電話。然而，這些嘗試一般都不那麼成功。

不成功的原因之一在於無法在美觀的錶殼中設計能夠在所有期望的網路和頻率頻寬上傳送和接收無線電信號的高效率天線。為行動設備(諸如錶殼中的行動電話)設計的習知天線對緊鄰天線的任何金屬部分極其敏感。尤其是因為最常見的設備(諸如行動電話、全球定位系統(GPS)單元和無線區域網路(WLAN)設備)是僅為輻射有意設計的。因此，金屬形成的外殼往往會干擾此類習知天線。另外，最習知的手錶設計包括可用於給包含於其內的各組件裝框或者用作裝飾特徵的金屬表圈或環。然而，在手錶頂部上形成的此類金屬表圈/環會干擾置於手錶內部的嘗試將信號輻射到設備外部的天線。另外，使用習知的設計技術，任何金屬結構皆不能是在迴路中不具有中斷的封閉迴路結構，以作為在期望頻率下操作的天線起作用。因此，習知的可穿戴無線設備(諸如手錶電話)被迫設計成不具有金屬表圈以避免這些問題。無論如何，此類設計約束對於想要利用金屬外殼的普及性的設計者而言一般是不受歡迎的。

本文中所描述的各個態樣和實施例包括可形成為行動無線設備的金屬框或外殼的一部分的天線設計。天線可以是行動無線設備的多頻帶天線並且可以包括外殼基座部分、外殼天線部分以及饋送觸頭。外殼基座部分可被配置成在其上接收無線電電路系統。另外，外殼基座部分可以包括第一周邊邊緣和第一導電材料。外殼天線部分可以與外殼基座部分分隔開並且基本上與外殼基座部分相對。另外，外殼天線部分可以包括第二周邊邊緣和第二導電材料。外殼基座部分和外殼天線部分可以一起形成行動無線設備的最外面的外殼以將無線電電路系統的大部分包圍在它們之間。另外，第一周邊邊緣和第二周邊邊緣可以形成隙縫的縱向對邊。隙縫可具有由第一周邊邊緣和第二周邊邊緣之間的距離形成的寬度。饋送觸頭可以耦合至外殼基座部分、外殼天線部分和無線電電路系統以從無線電電路系統至少向外殼天線部分提供至少一個驅動頻率。

本文中描述的多頻帶天線可以因此形成為相對較小的可穿戴物品的一部分，諸如包括手錶的腕戴式無線設備、追蹤設備、或者包括無線通訊元件的一般通訊設備。另外，各個實施例中的多頻帶天線可被構造成用作結構性及/或裝飾性金屬環，諸如取代可能干擾一般天線或者與一般天線耦合的結構的表圈。

其他實施例可以包括用於製作以上討論的多頻帶天線的方法。

10‧‧‧隙縫天線

11‧‧‧平面天線基板

14‧‧‧板

16‧‧‧隙縫

17‧‧‧孔隙

90‧‧‧平面天線基板

100‧‧‧三維隙縫天線

140‧‧‧基座部分

150‧‧‧印刷電路板

160‧‧‧隙縫

162‧‧‧細長邊

164‧‧‧隙縫邊

165‧‧‧偏移

166‧‧‧細長邊

168‧‧‧隙縫邊

169‧‧‧接地觸頭

171‧‧‧接地觸頭

172‧‧‧接地觸頭

175‧‧‧孔隙

180‧‧‧天線部分

185‧‧‧饋送觸頭

200‧‧‧多頻帶天線

205‧‧‧無線通訊設備

210‧‧‧液晶顯示器(LCD)

211‧‧‧導電材料

215‧‧‧錶帶附連元件

240‧‧‧外殼基座部分

250‧‧‧無線電電路系統

260‧‧‧隙縫

271‧‧‧接地觸頭

272‧‧‧接地觸頭

280‧‧‧外殼天線部分

285‧‧‧饋送觸頭

1000‧‧‧方法

1002‧‧‧方塊

1004‧‧‧方塊

1006‧‧‧方塊

1008‧‧‧方塊

1010‧‧‧方塊

1012‧‧‧方塊

1014‧‧‧方塊

A‧‧‧線

B‧‧‧線

提供附圖以助益本案的實施例的描述，並且提供這些附圖僅僅是為了例示實施例而非對其進行限制。

圖1是先前技術隙縫天線的平面圖。

圖2是根據一實施例的經修改的隙縫天線的平面圖。

圖3是根據一實施例的另一經修改的隙縫天線的平面圖。

圖4是根據一實施例的多頻帶隙縫天線的橫截面側視圖。

圖5是圖4的多頻帶天線的立體圖。

圖6A-6D是根據額外實施例的可從多頻帶隙縫天線獲得的其他頻帶的立體圖。

圖7A-7B是根據額外實施例的替換外殼天線部分的立體圖。

圖8A-8E是根據各個實施例的各種替換天線形狀的側向垂直投影圖。

圖9A-9D是多頻帶天線的其他替換實施例的立體圖。

圖10是根據另一實施例的另一多頻帶天線的立體圖。

圖11是納入到手錶中的圖10的多頻帶天線的立體圖。

圖12是根據一實施例的多頻帶隙縫天線的效能的類比結果的圖表。

圖13是根據一實施例的電路圖。

圖14是根據一實施例的多頻帶隙縫天線的效能的其他類比結果的圖表。

圖15是根據一實施例的作為GPS天線操作的多頻帶隙縫天線的效率的圖表。

圖16是根據一實施例的作為藍芽天線操作的多頻帶隙縫天線的效率的圖表。

圖17是圖示根據各個實施例的一種方法的程序流程圖。

將參照附圖詳細描述各種實施例。在任何可能的地方，相同元件符號用於在附圖中通篇代表相同或類似部分。對特定示例和實現所作的引用是用於說明性的目的，而無意限定本案或請求項的範疇。可以設計替換實施例而不會脫離本案的範疇。另外，本案中眾所周知的元素將不被詳細描述或將被省去以免湮沒本案的相關細節。

本文中使用措辭「示例性」來表示「用作示例、實例或圖示」。本文中描述為「示例性」的任何實現不必然被解釋為優於或勝過其他實現。另外，措辭「第一」、「第二」、「第三」、「主」、「副」、「第三級」或類似措辭的使用在本文中旨在為了清晰目的而用於區分所描述的各個要素並且並不旨在將本發明限於特定的要素次序或者要素階層。

各個實施例提供一種多頻帶天線設計，其可被形成為行動通訊設備的在其中包含及/或安裝電路系統和額外元件的金屬外殼的一部分。因此，所揭示的技術的各態樣可被用於形成具有無線通訊元件的腕戴式設備的表圈或其他外殼元件的全部或一部分。如本文中所使用的，術語「外殼」是指圍繞、包圍、或者基本上圍繞/包圍並且保護包含於其內的元件的剛性或半剛性殼體。在各個實施例中，多頻帶天線的諸部分充當無線通訊設備的最外面的外殼。

目前揭示的技術的多頻帶天線基於傳統的隙縫天線設計，該隙縫天線設計在導電板中從金屬環配置形成天線。圖1示出從由導電材料(諸如金屬)製成的板14形成的傳統隙縫天線10，該板14具有形成於其中的隙縫16。當經由驅動頻率激勵板時，隙縫16以與偶極子類似的方式輻射電磁波。隙縫的形狀和大小以及驅動頻率決定輻射分佈圖。傳統隙縫天線通常被形成為單個平板。為了各個附圖之中的基準起見，可以用所標記的x-y軸、y-z軸或者x-z軸來示出二維基準，以及可以用所標記的x-y-z軸來示出三維基準。因此，隙縫天線 10在圖1中被圖示為置於x-y平面中，但是天線的取向是任意的。

根據本文中所揭示的實施例的多頻帶天線可以經由各種方法和形式來製作。然而，為了圖示目的，在圖2-5中示出平面天線基板11、90以解釋將來自傳統平面隙縫天線設計的元件重新定位及/或重新配置到所揭示的天線的元件。然而，基座部分或者天線部分皆不需要是平坦的。

圖2示出從板14形成的經剪裁隙縫天線11，該板14具有形成於其中的隙縫16。然而，已從板「剪裁」或者移除一些材料以形成孔隙17。如同圖1中所示的隙縫天線10那樣，在經由驅動頻率激勵隙縫天線11的板14時，隙縫16輻射電磁波。孔隙17的尺寸可被選擇以形成手錶外殼的表圈或環或者其一部分。因此，經由形成包括孔隙17的隙縫天線，天線本身可被用作行動通訊設備(諸如包括環形表圈的手錶)的框架或者表圈。以此方式，手錶的表圈可充當天線和結構元件兩者(以及美觀)。另外，具有這種類型的其中沒有任何中斷的迴路結構(亦即，封閉迴路)並且具有至電路板的RF接地的接地連接的天線亦可被用作用於電子設備的電路系統的靜電放電(ESD)保護。

圖3示出具有隙縫160和孔隙175的另一經修改的隙縫天線90。此隙縫天線90被類似地圖示為具有與傳統隙縫天線類似的平坦(亦即，平面)結構，但是可被進一步修改以使隙縫天線能夠充當用於其他元件的外殼而同時保持緊湊，諸如用於具有無線通訊元件的腕表。

對圖3的天線基板90的進一步修改提供了如何根據所揭示技術的諸態樣來獲得多頻帶天線的示例。此實施例天線基板90包括隙縫160、基座部分140(在圖3中被示為在隙縫下方)、以及天線部分180(在圖3中被示為在隙縫上方並且包括孔隙175)。隙縫160是延伸通過天線基板90的全部厚度的孔隙。隙縫160具有兩條細長邊162、166，這兩條細長邊162、166可沿x軸延伸並且分別由基座部分140的一條邊162和天線部分180的一條邊166形成。較短的隙縫邊164、168可沿y軸延伸並且由充當天線與電路板的RF接地之間的接地觸頭的兩個部分171、172的內邊緣形成。同樣，引用x和y軸僅是為圖示目的並且並不旨在建議特定的座標參考系要求。

基座部分140和天線部分180保持連接並且經由兩個接地觸頭171、172功能耦合。以此方式，兩個接地觸頭171、172連同基座部分140和天線部分180一起形成隙縫160的周界。如以下進一步描述的，針對優選工作參數(諸如天線的頻率範圍)，可以根據需要改變隙縫160的大小。以此方式，接地觸頭171和172之間的距離可被調整為更接近或者更遠離，並且接地觸頭171、172可變得更窄或者更寬。除了圖中所示的兩個接地觸頭171、172之外，分開的接地觸頭可被形成以耦合基座部分140和天線部分180。另外，接地觸頭171、172可被形成為具有與基座部分140及/或天線部分180的外邊緣重合的外邊緣，如由接地觸頭172所例示的。替換地，接地觸頭171、172可被定位成與基座部分140及/或天線部分180的外邊緣有偏移165，如由接地觸頭171所例示的。針對天線的優選工作參數，可以根據需要包括接地觸頭171、172中的一者或多者的偏移165或者不包括偏移165。

各個實施例經由在天線部分180上提供孔隙175形式的經剪裁部分(該經剪裁部分亦形成閉合迴路)來改進諸如圖1中所示的傳統隙縫天線設計。孔隙175亦是如同隙縫160那樣貫穿基板90的孔隙。在說明性實施例中，孔隙175具有比隙縫160的面積顯著更大的面積。然而，如關於以上描述的隙縫160所提及的，針對天線的優選工作參數，可以根據需要形成孔隙175的大小和比例。

所揭示的多頻帶天線經由向天線提供三維元件來進一步改進傳統隙縫天線設計，該三維元件是經由沿線A和線B彎曲隙縫的方式形成的，該線A和線B與隙縫160的彼此分隔開且沿x軸延伸的相對的細長邊重合。因此，如圖4中所示，可以經由沿線A將接地觸頭171、172和天線部分180相對於基座部分140折疊90度來提供三維元件。這使基座部分留在第一x-y平面中，但是使接地觸頭171、172和天線部分180延伸至第三維度(z軸)。再次沿線B使天線部分180朝基座部分140相對於接地觸頭171、172折疊90度。這使接地觸頭171、172留在x-z平面中，並且天線部分180在與第一x-y平面分隔開(偏移)的第二x-y平面中。如圖4和圖5中所示，以此方式有效地折疊外部140、180使得接地部分140和天線部分180彼此平行，其中這兩者均垂直於接地觸頭171、172以及隙縫160的平面。線上A和B處的這些折疊由此將經修改的平面隙縫天線90轉換成三維隙縫天線100，該三維隙縫天線100具有結構和配置益處而同時保留隙縫天線的效能。

以上對折疊天線部分的描述旨在圖示各實施例配置如何導致具有隙縫天線的射頻輻射效能特性的多用途天線。然而，多頻帶天線實施例不必從單個一體基板(諸如以上描述的板90)形成。更確切地說，基座部分140和天線部分180可以從在組裝期間被電連接的分開且個別的元件形成，如附圖中所圖示的。另外，一旦這些元件如以上所描述的那樣被三維地配置，則這些元件可以一起形成用於使用多頻帶天線的無線電電路系統的一體外殼。出於這個原因，基座部分和天線部分在本文中分別被額外地稱為外殼基座部分140和外殼天線部分180。類似地，接地觸頭171、172可以是電耦合至外殼基座部分140和外殼天線部分180的分開的元件。

根據各個實施例的多頻帶天線實質上是經由彼此分隔開且基本上彼此相對的兩個外殼部分形成的。以此方式，每個外殼部分的廣闊表面面積彼此面對。外殼基座140被示為在第一平面中延伸。外殼基座部分140可以由充當無線電電路系統的支撐結構(諸如印刷電路板150)的導電材料形成，及/或可以具有直接安裝或印刷於其上的電路系統。替換地，無線電電路系統元件可以整體地直接形成在外殼基座部分140上，該外殼基座部分140由此仍支撐電路系統的電子組件。無線電電路系統元件可以包括耦合至記憶體和電源(諸如電池)的處理器以及其他習知元件。雖然外殼基座部分140、接地觸頭171、172和外殼天線部分180各自具有其自己的相應厚度，但是外殼基座部分140的周邊邊緣、外殼天線部分180的周邊邊緣、以及接地觸頭171、172的內部邊緣一起圍繞和限定隙縫160。外殼基座部分140和外殼天線部分180可以一起形成行動無線設備的最外面的外殼以將其無線電電路系統的大部分包圍在它們之間。外殼基座部分的周邊邊緣和外殼天線部分的周邊邊緣可以形成隙縫的縱向對邊。同樣，隙縫可以具有由那些周邊邊緣之間的距離形成的寬度。在此所圖示的示例中，在外殼基座部分140和外殼天線部分180一般是平坦的且彼此平行的情況下，隙縫160被認為在與接地觸頭171、172共同的x-z平面中延伸或者放置在該平面中。替換地，隙縫160可以形成在共同的y-z平面中或者可以放置在x-z和y-z平面兩者中，以使得隙縫160的平面基本上垂直於外殼基座部分的x-y平面。然而，隙縫160不需要垂直於外殼基座部分140，亦不需要垂直於外殼天線部分180，如以下進一步描述的。

另外，所揭示的多頻帶天線包括饋送185(亦稱為引導或饋送觸頭)，其耦合至並且因此連接外殼天線部分180和外殼基座部分140。饋送185向外殼天線部分180處的天線供應驅動頻率並且由此起作用地耦合至包括(諸)發射器、(諸)接收器和印刷電路板150的無線電電路系統。因此，電能可從饋送觸頭185注入到外殼天線部分180中。在這些位置處，電流密度為最大值，而電場被最小化。外殼基座部分140因此經由其藉由接地觸頭171、172至外殼天線部分180的連接來充當用於整個多頻帶天線的接地平面。

導電材料(諸如用於外殼基座部分140、外殼天線部分180、接地觸頭171、172和饋送185的那些導電材料)可以從金、銅、或其他合適的導電材料形成。另外，這些元件不必從相同的材料製成。另外，用於這些元件的材料可以是柔性的、剛性的、或者其某種組合。另外，這些元件可以經由滾動、擠壓、蝕刻、切割、彎曲、衝壓、熔化、模具注塑、或其他已知技術來形成。替換導電材料的示例包括Pyralux®包銅層疊複合材料(亦稱為層壓柔性板)。Pyralux®包銅層疊複合材料可用一側具有銅箔的DuPont® Kapton®聚醯亞胺薄膜製成，該銅箔用丙烯酸酯膠黏劑黏合至該聚醯亞胺薄膜。在另一實現中，多頻帶天線可使用支撐導電墨的承載基板製成。此類導電墨可以根據需要經由噴塗到承載材料上來應用，例如以形成合適的電路系統或者控制天線的大小、形狀、配置或者其他功能。

本文中所揭示的多頻帶天線結構基於兩個天線接地觸頭171、172之間沿包括其間的饋送觸頭185在內的導電外殼天線部分180的長度的總長度而呈現半波長。對於圖5中所示的實施例，該總長度包括外殼天線部分180的三條邊的長度加上一個接地觸頭171的偏移空間的總和(總長度=L₁+L₂+L₃+L₄)。因此，天線100的期望工作頻率可以經由調整此長度來改變。另外，第二頻帶對應於導電外殼天線部分180沿不包括饋送觸頭185的長度直接在兩個接地觸頭171、172之間的長度(總長度=L₅)可用。此外，第三和第四頻帶對應於圍繞外殼天線部分較長的路段從每個接地觸頭171、172的一側至同一接地觸頭的相應對側的總周長可用。其示例在以下參照圖6C和圖6D來進一步描述。這些第三和第四頻帶可以取決於那些接地觸頭中的每一個接地觸頭相對於另一個接地觸頭有多寬而變化，這是因為接地觸頭的寬度不顯著地影響總周長。另外，經由沿接地觸頭171、172之間的路徑操縱饋送觸頭185的放置，可以改變實施例天線的總工作頻率範圍。

圖6A-6D圖示根據各個實施例的多用途天線的其他特性。圖6A示出第一周邊長度L_A，其沿外殼天線部分的包括其間的饋送觸頭185在內的周邊長度延伸並且對應於第一頻帶(λ_A/2)。圖6B示出對應於第二頻帶(λ_B/2)的第二周邊長度L_B。第二周邊長度L_B在兩個接地觸頭171、172之間沿外殼天線部分的不包括其間的饋送觸頭185的周邊長度延伸。圖6C示出對應於第三頻帶(λ_C/2)的第三周邊長度L_C。第三周邊長度L_C圍繞外殼天線部分較長路段的周邊從第一接地觸頭171的一側延伸至相同的第一接地觸頭171的相對的第二側。圖6D示出對應於第四頻帶(λ_D/2)的第四周邊長度L_D。第四周邊長度L_D類似於L_C，但是不包括第二接地觸頭172的寬度，而非如第三頻帶的情形中那樣不包括第一接地觸頭171的長度。

圖7A和圖7B圖示外殼天線部分180可以如何被彎曲、彎折、及/或具有不規則的形狀。另外，雖然各種元件(諸如外殼天線部分180和外殼基座部分140)被示為具有恆定且無限薄的厚度，但是應當理解，這些元件具有可以沿這些元件的諸部分變化的真實厚度。另外，雖然外殼基座部分被示為是平坦的，但是它也可以被彎曲、彎折、及/或具有不規則的形狀。

圖8A到圖8E圖示外殼天線部分180和外殼基座部分 140的簡化版本的側向垂直投影圖。這些進一步的圖示說明了外殼天線部分和外殼基座部分如何不需要彼此平行。外殼天線部分和外殼基座部分可以各自具有不同的形狀和大小。圖8A示出兩個凹形外殼部分140，180，它們在其中心處彼此彎離。圖8B示出各自彎折以形成類凹形結構但具有平坦部分的兩個外殼部分140、180。在圖8B中所圖示的示例中，兩個外殼部分140、180在同一方向上呈凹形。圖8C示出平坦示例，但是圖示了兩個外殼部分140、180如何不不要彼此平行。圖8D示出外殼天線部分180具有與外殼基座部分140的形狀完全不同的形狀。另外，圖8D進一步圖示了外殼天線部分180的總面積如何不需要等於外殼基座部分140的總面積。以此方式，在側面上從外殼天線部分180和外殼基座部分140的邊緣形成的隙縫(如圖8D中所示)可按相對於那些部分呈一偏置角度(而非垂直)的方式延伸。

圖9A到圖9D圖示了多頻帶天線的其他實施例。圖9A示出具有三個分開的將外殼天線部分180耦合至外殼基座部分140的接地觸頭169的實施例。另外，圖9A示出饋送觸頭185放置在兩個接地觸頭169的對邊上。圖9B圖示可以如何將接地觸頭169減少到單個元件。在此實施例中，僅一個接地觸頭附連至外殼天線部分180和外殼基座部分140。圖9C類似於圖9B，即僅使用單個接地觸頭169但是圖9C中的接地觸頭169的寬度顯著更窄。圖9D圖示了完全消除接地觸頭並且僅包括將外殼天線部分180與外殼基座部分140耦合在一起的饋送觸頭185的另一實施例。圖9D中所圖示的實施例進一步包括非閉合迴路外殼天線部分中的間隙形式的間斷。間斷跨外殼天線部分從外殼天線部分的周邊邊緣延伸至在外殼天線部分的中央區域中形成開放空間的孔隙。該間隙如同接地觸頭那樣工作，包括限定與多用途天線的頻帶相對應的外殼天線部分周邊長度。

圖10示出替換多頻帶天線200，其中整體結構可以是與包括表圈的手錶外殼相似的圓形、橢圓形、或者圓柱形。此實施例中的天線200包括配置成在其上容納無線電電路系統250的外殼基座部分240。此實施例中的外殼基座部分240包括用於充當天線的接地平面的導電材料。此實施例中的天線200亦包括外殼天線部分280，該外殼天線部分亦是由導電材料形成的(但是不必是與外殼基座部分240相同的導電材料)。此實施例中的外殼天線部分280與外殼基座部分240偏移。雖然此實施例中的外殼天線部分280具有輕微圓錐形的結構，但是其保持與外殼基座部分240分隔開。此實施例中的外殼天線部分280的下邊緣亦與外殼基座部分分隔開。雖然此圖示示出外殼基座部分240以及外殼天線部分280的頂部邊緣和底部邊緣兩者放置在彼此基本平行的三個平面中，但是此類配置是可任選的。在其中放置那些表面的這三個平面可以位於相對於彼此呈角度的平面中。在此實施例中亦提供了將外殼基座部分240與外殼天線部分280耦合在一起的饋送觸頭285。另外，在此實施例中提供了兩個接地觸頭271、272，每一個接地觸頭進一步將外殼基座部分240與外殼天線部分280耦合在一起。在此實施例中，兩個接地觸頭271、272的內邊緣連同外殼基座部分240的邊緣和外殼天線部分280的邊緣一起形成隙縫260的周界。在此實施例中，隙縫像基本上垂直於第一和第二平面的拱形壁那樣延伸。在此實施例中，經由具有總長度L₅的一個長圓弧來量測兩個接地觸頭271、272之間沿外殼天線部分280的具有放置於其上的饋送觸頭的部分的長度。此多頻帶天線200的半波長基於該總長度L₅。

圖11示出圖6的多頻帶天線200實施例可如何納入到手錶大小的無線通訊設備205的外殼中或者用作手錶大小的無線通訊設備205的外殼。在此實施例中，手錶表面包括可起作用地耦合至下面的無線電電路系統的液晶顯示器(LCD)210。LCD 210可以在其周邊部分上包括其自己的導電材料211。此導電材料211可以耦合至外殼部分的導電材料並且形成其延伸部。替換地，設備205可以包括在當代手錶設計中典型的錶帶附連元件215。

本案的諸態樣涉及用於行動設備的多頻帶天線。天線可附連至物體或經由中間物附連至物體，例如人或寵物。中間物的示例為寵物項圈、腕帶、或腰帶。行動設備可以納入可穿戴設備，從而使得能夠監視該人或寵物的位置。例如，行動設備可以由遊樂園或者公共場所中的兒童、或者由患有癡呆症的成人穿戴。行動設備可以由醫院裡的病人或者雇員/工作人員穿戴，因此可以監視他們的位置。多頻帶天線可以是三頻帶或更多頻帶的天線。天線可在數個不同頻率上操作，示例包括蜂巢頻帶(824--894MHz)、GPS頻帶(1565-1585MHz)、PCS頻帶(1850-1990MHz)、或ISM頻帶(902-928MHz )。

根據各個實施例的多頻帶天線可以從基地台接收已調制信號並且向行動設備內或者起作用地耦合至行動設備的解調器提供所接收到的信號。解調器可以隨後處理(例如，調節和數位化)所接收到的信號、獲得輸入取樣、並且甚至對輸入取樣執行正交分頻多工(OFDM)解調。另外，行動設備內或者起作用地耦合至行動設備的接收器資料處理器可以處理頻域收到信號並且向行動設備的控制器/處理器提供經解碼資料。控制器/處理器可以隨後產生各種類型的訊號傳遞以供經由多頻帶天線傳送。另外，行動設備內或者起作用地耦合至行動設備的收發機資料處理器可以產生可由調制器處理並且經由多頻帶天線向基地台傳送及/或接收的訊號傳遞。另外，控制器/處理器可以指導行動設備內或者起作用地耦合至行動設備的各個處理單元的操作。

多頻帶天線的一個實施例被調整大小並且配置成在全球定位系統(GPS)網路的從1565MHz到1610MHz的工作頻率範圍中操作，以及在具有範圍為從1597MHz到1606MHz的工作頻率的替換全球導航衛星系統(GLONASS)中操作，或者在其組合(諸如GNSS)中操作。這兩個分開的頻率範圍是各個實施例可如何提供從分開(亦即，非連貫)的驅動頻率範圍選擇的一個以上驅動頻率的示例。然而，根據本發明的諸態樣的多頻帶天線不必限於這些頻率範圍。本案的範疇內的各種變型可達成額外及/或不同的頻率範圍。

在設計天線時，可以考慮天線的回波損耗。回波損耗(S11)是對多少能量被天線反射回到在其中實現天線的設備的度量。當在設備中實現特定的天線設計並且能量被提供給天線時，可以量測回波損耗以決定天線設計如何高效率地從包含天線的設備(並且朝接收設備)輻射信號。沿dB標度來查看對回波損耗的量測。圖12示出由一實施例天線呈現的類比回波損耗結果，其反映跨期望的頻帶小於-10dB的回波損耗。跨期望的工作頻帶小於-5dB的任何回波損耗被認為是良好設計的天線。

各個實施例的天線結構可被用作單用途天線(亦即，跨單個頻帶操作)。然而，可以經由添加連接至饋送觸頭185、285的匹配電路來將天線結構設計成跨使用多個期望頻帶的多個網路操作。圖13中示出此類匹配電路的示例，其包括一對電容器C1、C2以及電感器L1，這些電容器和電感器如圖所示的那樣被配置在埠1、2的遠端元件之間。在此示例中，埠1表示RF電路側並且埠2表示根據本文中所揭示的各態樣的彎曲的隙縫天線。

經由應用如以上所提及的匹配電路，該實施例多頻帶天線結構跨GPS和藍芽工作頻帶兩者呈現良好設計的天線特性。圖14示出模擬結果，其圖示一實施例天線結構可以跨GPS頻帶(1565-1610MHz)和藍芽頻帶(2400-2500MHz)兩者呈現良好的工作特性(亦即，小於-5dB的測得反射能量)。圖15和圖16示出根據本文中所揭示的實施例的從為GPS和藍芽的雙頻帶所構造的多頻帶天線得到的特性。圖15圖示跨1500MHz至大致1600MHz之間的頻率範圍的在-2.5dB與-3.0 dB之間的效率。圖16類似地圖示跨2400MHz至大致2500MHz的頻率範圍的在-3.0dB與-5.5dB之間的效率。藍芽頻帶中的效率可以經由包括更多天線匹配元件並且修改隙縫天線的長度來改善。在此示例實施例中，希望最佳化GPS頻帶中的天線效能，以使得在某種程度上損害藍芽頻帶中的效能。圖5中示出可以達成此類頻率範圍的配置的示例。另外，此類多頻帶天線的示例性尺寸可以是沿y軸為32mm(其中L₃=L₁)並且沿x軸為36mm L₂的外殼基座部分；2mm偏移(L₄)用於偏移165；接地觸頭171、172各自可具有2mm的寬度；回饋觸頭185可具有1.5mm的寬度；外殼天線部分可以放置在外殼基座部分上方(與外殼基座部分偏移)3mm處；並且環可具有2mm的寬度。

各個實施例可以包括腕戴式無線設備，該腕戴式無線設備包括無線電電路系統、耦合至無線電電路系統的顯示器、以及多頻帶天線。與以上所描述的多頻帶天線類似的，多頻帶天線可以包括外殼基座部分、外殼天線部分、以及饋送觸頭。外殼基座部分可被配置成在其上接收無線電電路系統。外殼基座部分可以包括第一周邊邊緣和第一導電材料。外殼天線部分可以與外殼基座部分分隔開並且基本上與外殼基座部分相對。另外，外殼天線部分可以包括第二周邊邊緣和第二導電材料。外殼基座部分和外殼天線部分可以一起形成腕戴式無線設備的最外面的外殼以將無線電電路系統的大部分包圍在它們之間。第一周邊邊緣和第二周邊邊緣可以形成隙縫的縱向對邊。另外，隙縫可以具有由第一周邊邊緣和第二周邊邊緣之間的距離形成的寬度。饋送觸頭可以耦合外殼基座部分、外殼天線部分和無線電電路系統以從無線電電路系統向外殼天線部分提供驅動頻率。

各個實施例可以進一步包括外殼天線部分，該外殼天線部分可以包括從外殼天線部分的面朝外的一則延伸至外殼天線部分的面朝內的相對側的孔隙。顯示器可以至少部分地放置在孔隙中。外殼天線部分可以包括跨外殼天線部分從第二周邊邊緣延伸至孔隙的間斷。另外，至少一個接地觸頭可以耦合至外殼基座部分和外殼天線部分，以使得至少一個接地觸頭連同外殼基座部分和外殼天線部分一起可以形成隙縫的周界。替換地，至少一個接地觸頭可以包括在隙縫的相對側上彼此偏移的至少兩個接地觸頭。這兩個接地觸頭之間沿在其上放置饋送觸頭的區域的距離可以基本上等於在第一頻帶中傳送及/或接收的信號的半波長的整數倍。第一頻率頻寬可以例如為約1565-1606MHz。另外，至少一個接地觸頭可以包括彼此偏移的至少三個接地觸頭。至少一個驅動頻率可以包括彼此分開的多個不同的驅動頻率。

在各個實施例中，無線電電路系統可以包括直接印刷在外殼基座部分上的印刷電路板。另外，腕戴式無線設備的表圈可以由外殼天線部分形成。此外，顯示器可以包括起作用地耦合至無線電電路系統的液晶顯示器(LCD)。LCD可以在其周邊部分上包括第三導電材料，以使得第三導電材料可以耦合至第二導電材料並且可以形成外殼天線部分的延伸部。另外，第一和第二導電材料可以是基本上相同的材料。

圖17中圖示了用於製造多頻帶天線的實施例方法1000。方法包括在方塊1002提供配置成在其上容納電路系統的外殼基座部分。外殼基座部分可以被配置成在第一平面中延伸並且包括第一導電材料。然而，外殼基座部分不必是平面元件。另外，外殼基座部分可被設置有周邊邊緣，該周邊邊緣可以在後來形成天線隙縫邊緣的一部分。方法可以包括在方塊1004提供與外殼基座部分分隔開並且與外殼基座部分基本上相對的外殼天線部分。外殼天線部分亦可被設置有周邊邊緣，該周邊邊緣亦可以形成天線隙縫邊緣的一部分。另外，外殼天線部分可以包括第二導電材料。第二導電材料可以與第一導電材料相同、可以是不同的導電材料或其混合。

在方塊1006，方法可以包括將外殼基座部分和外殼天線部分一起形成到行動無線設備的最外面的外殼中以將無線電電路系統的大部分包圍在它們之間。經由形成最外面的外殼，稍早提及的外殼基座部分的周邊邊緣和外殼天線部分的周邊邊緣可以形成天線隙縫的縱向對邊。以此方式，隙縫可以被形成為具有由那些周邊邊緣之間的距離限定的寬度。在方塊1008，饋送觸頭可以附連在外殼基座部分與外殼天線部分之間，從而耦合這兩個部分。另外，在方塊1010可在外殼天線部分中形成孔隙。外殼天線部分中的孔隙可被形成為經由外殼天線部分的寬度從外殼天線部分的面朝外的一側延伸至外殼天線部分的面朝內的相對側。此類孔隙可以將外殼天線部分形成為環(亦即，閉合迴路)。另外，可以在外殼天線部分中形成第二或額外孔隙。

方塊1012和1014包括可應用於各個實施例的替換操作。在方塊1012，至少一個接地觸頭可被附連至外殼基座部分和外殼天線部分。替換地，不需要形成任何接地觸頭，但是作為另一替換方案，可以形成至少兩個接地觸頭，其中至少兩個接地觸頭連同外殼基座部分和外殼天線部分一起形成天線隙縫的周界。作為另一替換方案，至少一個接地觸頭可以包括附連至外殼部分的各自彼此偏移的三個或更多個接地觸頭。饋送觸頭可以沿外殼天線部分的周邊放置在至少兩個接地觸頭之間。至少兩個接地觸頭可以包括在周界的相對側上彼此偏移並且放置在外殼基座部分的周邊的兩個接地觸頭。周邊周圍的距離可以從隙縫延伸並且基本上等於在第一頻帶中傳送及/或接收的信號的半波長的整數倍。方塊1014的另一替換方案包括在外殼天線部分中形成間斷，其中間斷跨外殼天線部分從第二周邊邊緣延伸至孔隙。此類間斷形成外殼天線部分的非連續迴路中的中斷。

方法1000可進一步包括將多頻帶天線納入到包括行動無線設備的腕戴式設備中。腕戴式設備的表圈可以由外殼天線部分形成。外殼基座部分可以支撐腕戴式設備的電路系統的至少一部分。方法可以進一步包括直接在外殼基座部分上印刷電路板作為無線電電路系統的一部分。此外，方法可以包括將液晶顯示器(LCD)耦合至無線電電路系統。LCD可以在其周邊部分上包括第三導電材料，並且方法可以包括將第三導電材料耦合至第二導電材料，由此形成外殼天線部分的延伸部。

熟習此項技術者應領會，資訊和信號可使用各種不同技術和技藝中的任何一種來表示。例如，貫穿上面描述始終可能被述及的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號、和碼片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或其任何組合來表示。

對單數形式的請求項元素的任何引述，例如使用冠詞「一」、「某」或「該」的引述不應解釋為將元素限定為單數。

熟習與此項技術相關之技術的技術者將認識到，可使用所揭示的實施例的各態樣的許多可能的修改和組合，而同時仍然採用相同的基本機制和方法體系。為解釋目的，以上描述是參照特定實施例來撰寫的。然而，以上的說明性討論並非旨在窮舉或將本發明限於所揭示的精確形式。鑒於上述教導，許多修改和變型都是可能的。這些實施例被選擇和描述以解釋本案及其實際應用的原理，並且使熟習此項技術者能夠連同各種適於所構想的特定用途的修改一起最好地利用本案和各種實施例。由此，本案並非旨在限定於本文中示出和描述的實施例和所揭示的技術的個體態樣，而是應被授予與所附請求項和本文中揭示的原理和新穎性特徵一致的最廣義的範疇。