TWI485926B - 自具有間隙之邊框頻帶形成之多頻帶天線 - Google Patents

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Description

自具有間隙之邊框頻帶形成之多頻帶天線
本發明大體係關於無線通信電路，且更特定言之，係關於具有無線通信電路之電子裝置。
本申請案主張2010年4月1日申請之美國專利申請案第12/752,966號之優先權。
當顯而易見於2010年3月25日自Apple工程師竊取到Apple之iPhone 4的原型時，待在本申請案中揭示及主張之本發明被過早且無Apple之授權地對公眾揭示。在該顯而易見的偷竊之前並未申請本申請案所基於的美國優先權申請案。
諸如電腦及手持型電子裝置之電子裝置正變得日益風行。諸如此等之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長程無線通信電路以使用蜂巢式電話頻帶通信。電子裝置可使用短程無線通信鏈路來處置與附近設備之通信。舉例而言，電子裝置可使用在2.4 GHz及5 GHz下之(IEEE 802.11)頻帶及在2.4 GHz下之頻帶來通信。一些裝置併有用於在1575 MHz下接收全球定位系統(GPS)信號之無線電路。
為了滿足消費者對小形狀因數無線裝置之需求，製造商正不斷努力使用緊密結構實施諸如天線組件之無線通信電路。同時，可能需要在諸如金屬裝置外殼組件之電子裝置中包括傳導性結構。因為傳導性組件可能影響射頻效能，所以在將天線併入至包括傳導性結構之電子裝置中時，必須仔細謹慎。
因此，將需要能夠提供用於無線電子裝置之改良之無線通信電路。
可提供包括多個天線結構之電子裝置。一倒F天線可經組態以在第一通信頻帶及第二通信頻帶中操作。一電子裝置可含有使用一傳輸線耦接至該天線之射頻收發器電路。該傳輸線可具有一正導體及一接地導體。該天線可具有該傳輸線之該正導體及該接地導體分別耦接至的一正天線饋電端子及一接地天線饋電端子。
該電子裝置可具有一矩形周邊。一矩形顯示器可安裝於該電子裝置之一前面上。多個傳導性側壁結構可在電子裝置外殼及顯示器之周邊周圍伸展。該等傳導性側壁結構可充當一用於該顯示器之邊框。
該邊框可包括至少一間隙。該間隙可填充有一諸如塑膠之固體介電質。該天線可具有一主諧振元件臂。可按一彎曲摺疊該諧振元件臂。該諧振元件臂之一第一段可自該邊框之一部分形成。該諧振元件臂之一第二段可自在一介電部件上之一傳導性跡線形成。在該彎曲附近之一彈簧可用於連接該諧振元件臂之該第一段與該第二段的過程中。該彎曲可位於該邊框中之該間隙處。
第一及第二平行短路支腳可將該天線諧振元件臂連接至一接地。可將一饋電支腳連接於該天線諧振元件與一第一天線饋電端子之間。可將一第二天線饋電端子連接至該接地。該第一短路支腳可自該邊框之一部分形成。
自隨附圖式及較佳實施例之以下詳細描述，本發明之另外特徵、其本質及各種優點將更顯而易見。
電子裝置可具備無線通信電路。可使用無線通信電路來支援在多個無線通信頻帶中之無線通信。該無線通信電路可包括一或多個天線。
天線可包括倒F天線。用於電子裝置之倒F天線可包括一摺疊臂。摺疊臂之使用可幫助使天線之大小最小化。藉由允許天線在多個通信頻帶中有效率地操作，倒F天線中之短路結構可增強天線之效能。
若需要，則用於倒F天線之傳導性結構可自傳導性電子裝置結構形成。傳導性電子裝置結構可包括傳導性外殼結構。外殼結構可包括包圍裝置之周邊的一傳導性結構。此結構可呈包圍裝置之所有四個邊緣的傳導性金屬帶之形式。可在金屬帶之界限內將顯示器及其他組件安裝至裝置。在此方面，金屬帶可充當邊框，且可因此有時在本文中被稱作邊框或傳導性邊框結構。
間隙結構可形成於邊框中。間隙之存在可(例如)幫助界定折痕在摺疊倒F天線諧振元件臂中之位置。
任何合適的電子裝置可具備包括係基於諸如裝置邊框之傳導性裝置結構之倒F天線結構的無線電路。作為一實例，此類型之倒F天線結構可用於諸如桌上型電腦、遊戲控制台、路由器、膝上型電腦等之電子裝置中。藉由一合適的組態，將基於邊框之倒F天線結構提供於內部空間相對有價值之相對緊密的電子裝置(諸如，攜帶型電子裝置)中。
根據本發明之一實施例的說明性攜帶型電子裝置展示於圖1中。諸如圖1之說明性攜帶型電子裝置10的攜帶型電子裝置可為膝上型電腦或小的攜帶型電腦(諸如，超可攜性電腦、迷你筆記型電腦及平板電腦)。攜帶型電子裝置亦可為稍微較小之裝置。較小的攜帶型電子裝置之實例包括腕錶裝置、垂飾裝置、頭戴式耳機及耳機裝置，及其他可穿戴且小型的裝置。藉由一合適的配置，攜帶型電子裝置為諸如蜂巢式電話之手持型電子裝置。
在攜帶型電子裝置中，空間非常珍貴。亦通常存在傳導性結構，其可使有效率的天線操作有挑戰性。舉例而言，傳導性外殼結構可存在於攜帶型電子裝置外殼之一些或全部周邊周圍。
在諸如此等之攜帶型電子裝置外殼配置中，使用天線中之一些係使用傳導性外殼結構形成之倒F天線可能特別有利。諸如手持型裝置的攜帶型裝置之使用因此有時在本文中作為一實例描述，但若需要，則任何合適的電子裝置可具備倒F天線結構。
手持型裝置可為(例如)蜂巢式電話、具有無線通信能力之媒體播放器、手持型電腦(亦有時稱為個人數位助理)、遠端控制器、全球定位系統(GPS)裝置及手持型遊戲裝置。若需要，則手持型裝置及其他攜帶型裝置可包括多個習知裝置之功能性。多功能裝置之實例包括：包括媒體播放器功能性之蜂巢式電話、包括無線通信能力之遊戲裝置、包括遊戲及電子郵件功能之蜂巢式電話，及接收電子郵件、支援行動電話呼叫及支援網頁瀏覽之手持型裝置。此等僅為說明性實例。圖1之裝置10可為任何合適的攜帶型或手持型電子裝置。
裝置10包括外殼12且包括用於處置無線通信之至少一天線。外殼12(其有時被稱作殼)可由包括塑膠、玻璃、陶瓷、碳纖維複合物及其他複合物、金屬、其他合適材料，或此等材料之組合的任何合適材料形成。在一些情形下，外殼12之多個部分可自介電或其他低傳導率材料形成，使得位於外殼12內的傳導性天線元件之操作不受中斷。在其他情形下，外殼12可自金屬元件形成。
若需要，則裝置10可具有諸如顯示器14之顯示器。顯示器14可(例如)為併有電容性觸控電極之觸控式螢幕。顯示器14可包括自發光二極體(LED)、有機LED(OLED)、漿細胞、電子油墨元件、液晶顯示器(LCD)組件或其他合適的影像像素結構形成之影像像素。蓋玻璃部件可覆蓋顯示器14之表面。諸如按鈕19之按鈕可穿過蓋玻璃中之開口。
外殼12可包括諸如外殼側壁結構16之側壁結構。可使用傳導性材料實施結構16。舉例而言，可使用大體上包圍顯示器14之矩形周邊的傳導性環形部件實施結構16。此類型之結構有時據稱在裝置10之周邊周圍形成帶，因此側壁結構16可有時被稱作帶結構、帶部件或帶。
結構16可自諸如不鏽鋼、鋁或其他合適材料之金屬形成。在形成結構16之過程中可使用一個、兩個，或兩個以上單獨結構。結構16可充當將顯示器14固持至裝置10之前(頂)面的邊框。結構16因此有時在本文中被稱作邊框結構16或邊框16。
邊框16在裝置10及顯示器14之矩形周邊周圍伸展。邊框16可限於裝置10之多個上部分(亦即，位於顯示器14之表面附近的周邊區域)，或可覆蓋裝置10之側壁之整個垂直高度(例如，如圖1之實例中所展示)。其他組態亦係可能的，諸如，邊框16或其他側壁結構部分地或完全地與外殼12之後壁整合(例如，在單體型構造中)之組態。
邊框(帶)16可具有約0.1毫米至3毫米之厚度(尺寸TT)(作為一實例)。邊框16之多個側壁部分可大體上垂直(平行於垂直軸線V)或可彎曲。在圖1之實例中，邊框16具有相對平坦的外表面。平行於軸線V，邊框16可具有約1毫米至2公分之尺寸TZ(作為一實例)。邊框16之縱橫比R(亦即，TZ對TT之比率R)通常大於1(亦即，R可大於或等於1、大於或等於2、大於或等於4、大於或等於10，等)。
不必使邊框16具有均勻的橫截面。舉例而言，若需要，則邊框16之頂部分可具有幫助將顯示器14固持於適當位置之向內突出的唇緣。若需要，則邊框16之底部分亦可具有放大唇緣(例如，在裝置10之後表面之平面中)。在圖1之實例中，邊框16具有大體上直的垂直側壁。此僅為說明性的。邊框16之內表面及外表面可彎曲或可具有任何其他合適的形狀。
顯示器14包括傳導性結構。傳導性結構可包括一電容性電極陣列、用於定址像素元件之傳導線、驅動器電路等。此等傳導性結構傾向於阻擋射頻信號。因此可能需要自諸如玻璃或塑膠之介電材料形成裝置之後平坦表面中的一些或全部，使得天線信號不受阻擋。若需要，則外殼12之後部可自金屬形成，且裝置10之其他部分可自介電質形成。舉例而言，天線結構可位於顯示器14之多個介電部分(諸如，顯示器14之覆蓋有蓋玻璃且不含有傳導性組件的多個部分)下。
邊框16之多個部分可具備間隙結構。舉例而言，邊框16可具備諸如間隙18之一或多個間隙，如圖1中所示。間隙18之位置沿著裝置10的外殼及顯示器12之周邊，且因此有時被稱作周邊間隙。間隙18分割邊框16(亦即，在間隙18中一般不存在邊框16之傳導性部分)。因此，隨著邊框16在裝置10之周邊周圍伸展，間隙18中斷邊框16。因為間隙18以此方式插入於邊框16內，所以邊框16之電連續性被破壞(亦即，跨越間隙18，在邊框16中存在開路)。
如圖1中所示，間隙18可填充有介電質。舉例而言，間隙18可填充有空氣。為了幫助向裝置10提供平滑的不中斷表觀及確保邊框16具有美學吸引力，間隙18可填充有諸如塑膠之固體(非空氣)介電質。邊框16及諸如間隙18之間隙(及其相關聯的塑膠填料結構)可形成裝置10中的一或多個天線之部分。舉例而言，邊框16之多個部分及諸如間隙18之間隙可結合內部傳導性結構形成一或多個倒F天線。內部傳導性結構可包括印刷電路板結構、框部件或其他支撐結構、形成於塑膠支撐件之表面上的傳導性跡線、諸如螺桿之扣件、彈簧、金屬條、導線及其他合適的傳導性結構。
在一典型情形下，裝置10可具有上部及下部天線(作為一實例)。上部天線可(例如)形成於區域22中的裝置10之上部端處。下部天線可(例如)形成於區域20中的裝置10之下部端處。
上部天線可(例如)部分地自在間隙18附近的邊框16之多個部分形成。下部天線可同樣地自邊框16之多個部分及對應的邊框間隙形成。
裝置10中之天線可用以支援任何感興趣之通信頻帶。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、通信等之天線結構。作為一實例，裝置10之區域20中的下部天線可用於處置在一或多個蜂巢式電話頻帶中之語音及資料通信過程中，而裝置10之區域22中的上部天線可提供在用於處置在1575 MHz下之全球定位系統(GPS)信號之第一頻帶及用於處置在2.4 GHz下之及IEEE 802.11(無線區域網路)信號之第二頻帶中的覆蓋(作為實例)。可使用迴圈天線設計實施下部天線(在此實例中)，且可使用倒F天線設計實施上部天線。
一說明性電子裝置之示意圖展示於圖2中。圖2之裝置10可為諸如攜帶型平板電腦之攜帶型電腦、行動電話、具有媒體播放器能力之行動電話、手持型電腦、遙控器、遊戲機、全球定位系統(GPS)裝置、此等裝置之組合，或任何其他合適的電子裝置。
如圖2中所示，裝置10可包括儲存及處理電路28。儲存及處理電路28可包括諸如硬碟機儲存器、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)等之儲存器。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。此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、特殊應用積體電路等。
儲存及處理電路28可用以運作裝置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的過程中。可使用儲存及處理電路28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)、用於其他短程無線通信鏈路之協定(諸如，協定)、蜂巢式電話協定等。
輸入輸出電路30可用以允許將資料供應至裝置10及允許將資料自裝置10提供至外部裝置。諸如觸控式螢幕及其他使用者輸入介面之輸入輸出裝置32為輸入輸出電路32之實例。輸入輸出裝置32亦可包括使用者輸入輸出裝置，諸如，按鈕、操縱桿、點按式選盤(click wheel)、滾輪、觸控板、小鍵盤、鍵盤、麥克風、相機等。使用者可藉由經由此等使用者輸入裝置供應命令來控制裝置10之操作。諸如顯示器14(圖1)及呈現視覺資訊及狀態資料之其他組件的顯示器及音訊裝置可包括於裝置32中。輸入輸出裝置32中之顯示器及音訊組件亦可包括諸如揚聲器之音訊設備及用於產生聲音之其他裝置。若需要，則輸入輸出裝置32可含有音訊視訊介面設備，諸如，插口及用於外部頭戴式耳機及監視器之其他連接器。
無線通信電路34可包括自一或多個積體電路、功率放大器電路、低雜訊輸入放大器、被動射頻(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RF收發器電路。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可包括用於處置多個射頻通信頻帶之射頻收發器電路。舉例而言，電路34可包括收發器電路36及38。收發器電路36可處置用於(IEEE 802.11)通信之2.4 GHz及5 GHz頻帶，且可處置2.4 GHz通信頻帶。電路34可使用蜂巢式電話收發器電路38，收發器電路38用於處置在諸如在850 MHz、900 MHz、1800 MHz及1900 MHz下之GSM頻帶的蜂巢式電話頻帶及2100 MHz資料頻帶(作為實例)中之無線通信。無線通信電路34可包括用於其他短程及長程無線鏈路之電路(若需要)。舉例而言，無線通信電路34可包括全球定位系統(GPS)接收器設備(諸如，用於接收在1575 MHz下之GPS信號或用於處置其他衛星定位資料之GPS接收器電路37)、用於接收無線電及電視信號之無線電路、傳呼電路等。在及鏈路及其他短程無線鏈路中，無線信號通常用以在數十或數百英呎上傳送資料。在蜂巢式電話鏈路及其他長程鏈路中，無線信號通常用以在數千英呎或英里上傳送資料。
無線通信電路34可包括天線40。可使用任何合適的天線類型來形成天線40。舉例而言，天線40可包括具有諧振元件的天線，該等天線係自迴圈天線結構、塊狀天線結構、倒F天線結構、槽孔天線結構、平面倒F天線結構、螺旋天線結構、此等設計之混合等形成。可將不同類型之天線用於不同頻帶及頻帶之組合。舉例而言，可在形成區域無線鏈路天線的過程中使用一類型之天線，且可在形成遠端無線鏈路天線的過程中使用另一類型之天線。
藉由一合適的配置(其有時在本文中被描述為一實例)，可使用天線中之一些包括諸如邊框16之多個部分的傳導性裝置結構的倒F天線設計形成裝置10中之上部天線(亦即，位於圖1之裝置10之區域22中的天線40)。間隙18可幫助界定作為天線之部分操作的邊框16之部分的形狀及大小。
說明性裝置10之橫截面側視圖展示於圖3中。如圖3中所展示，可使用邊框16將顯示器14安裝至裝置10之前表面。外殼12可包括自邊框16形成之多個側壁及自諸如平坦後外殼結構42之結構形成的一或多個後壁。結構42可自諸如玻璃、陶瓷、複合物、塑膠或其他合適材料之介電質形成。可在於裝置10內安裝顯示器14、邊框16及後外殼壁結構42的過程中使用搭扣、夾具、螺桿、黏著劑及其他結構。
裝置10可含有諸如印刷電路板46之印刷電路板。裝置10中之印刷電路板46及其他印刷電路板可自剛性印刷電路板材料(例如，玻璃纖維填充之環氧樹脂)或諸如聚合物之可撓性材料薄片形成。可撓性印刷電路板(「柔性電路」)可(例如)自可撓性聚醯亞胺薄片形成。
印刷電路板46可含有諸如互連件48之互連件。互連件48可自傳導性跡線(例如，鍍金之銅或其他金屬之跡線)形成。可使用焊料或傳導性黏著劑(作為實例)將諸如連接器50之連接器連接至互連件48。可將積體電路、離散組件(諸如，電阻器、電容器及電感器)及其他電子組件安裝至印刷電路板46。
天線40可具有天線饋電端子。舉例而言，天線40可具有諸如正天線饋電端子58之正天線饋電端子及諸如接地天線饋電端子54之接地天線饋電端子。在圖3之說明性配置中，可經由連接器50及互連件48將諸如同軸電纜52之傳輸線路徑耦接於自端子58及54形成之天線饋電與組件44中之接收器電路之間。此僅為說明性的。可使用任何合適的配置(例如，自印刷電路板上之跡線形成的傳輸線等)在天線40與裝置10上之收發器電路之間傳送射頻天線信號。
組件44可包括用於實施圖2之收發器(接收器)電路37及收發器電路36及38的一或多個積體電路。連接器50可為(例如)連接至印刷電路板46之同軸電纜連接器。電纜52可為同軸電纜或其他傳輸線。端子58可耦接至傳輸線52中之正導體(例如，同軸電纜中心連接器56)。端子54可連接至傳輸線52中之接地導體(例如，同軸電纜中之傳導性外部金屬線編織的導體(braid conductor))。若需要，則可將其他配置用於將裝置10中之收發器耦接至天線40(例如，使用形成於印刷電路上之傳輸線)。圖3之配置僅為說明性的。
可使用倒F設計形成天線40(亦即，位於圖1之區域22中的裝置10之上部天線)。一說明性倒F天線配置展示於圖4中。如圖4中所示，倒F天線40可包括一接地(諸如，接地60)及一天線諧振元件(諸如，天線諧振元件66)。
可有時被稱作接地平面或接地平面元件之接地60可自一或多個傳導性結構(例如，在印刷電路板46上之平坦傳導性跡線、裝置10中之內部結構部件、板46上之電組件44、安裝於板46上之射頻屏蔽罩、諸如邊框16之多個部分的外殼結構等)形成。
天線諧振元件66可能具有諸如臂62之主諧振元件、諸如支腳F之饋電支腳，及諸如支腳S1之短路支腳。支腳S1及F可有時被稱作諧振元件66之臂或分支。短路支腳S1可在天線諧振元件主臂62與接地60之間形成短路。可藉由將射頻收發器電路耦接於天線饋電支腳F上之正天線饋電端子58與接地天線饋電端子54之間而對天線40饋電。
在一些裝置環境中，圖4中所展示的類型之倒F天線可能消耗比所需多的空間。如圖5中所示，可藉由向天線40提供具有一或多個彎曲之天線諧振元件來使空間消耗最小化。如圖5中所示，天線40可包括諸如接地60之接地及諸如天線諧振元件66之天線諧振元件。短路支腳S1可將臂62連接至接地60。饋電支腳F可將臂62連接至天線饋電端子58。主諧振元件臂62可具有諸如彎曲64之彎曲。
彎曲64可具有任何合適的角度(例如，直角、銳角、斜角等)。在圖5之實例中，彎曲64具有180°角度(亦即，彎曲64在臂62中作出折痕)。歸因於彎曲64之存在，臂62具有兩個平行段62A及62B。
在圖5之實例中，臂部分62A與臂部分62B相互平行地伸展，但此僅為說明性的。天線諧振元件臂62可一般而言具備不同角度之彎曲且具備不同數目個彎曲。因此，在臂62中可能存在兩個或兩個以上諧振元件臂段，且在臂62中可能存在一個、兩個，或兩個以上對應的彎曲。臂62亦可具備一或多個單獨分支、局部增大或減小之寬度的多個區域，或其他特徵。此等特徵可用以改良天線40之幾何形狀，以適應設計目標、以修改天線40之頻率回應，等。
可能需要使天線40展現在多個頻帶上之令人滿意的效能。舉例而言，可能需要使天線40處置在1575 MHz下之第一通信頻帶(例如，用於處置GPS信號)及在2.4 GHz下之第二通信頻帶(例如，用於處置及IEEE 802.11信號)。可在裝置10中用以支援多頻帶操作之說明性天線組態展示於圖6中。
如圖6中所示，天線40可具有倒F組態，其中諧振元件臂62在彎曲64處自身折回。由於彎曲64之存在，臂段62A與62B相互平行地伸展。饋電支腳F可將諧振元件臂62連接至正天線饋電端子58。可使用正天線饋電端子58及接地天線饋電端子54對天線40饋電。舉例而言，傳輸線52中之正導體可耦接至正天線饋電端子58，且傳輸線52中之接地導體可耦接至接地天線饋電端子54(且藉此至接地60之連接至接地天線饋電端子54的多個傳導性部分)。
在形成天線40中之一些的過程中可使用外殼結構16。如圖6中所示，外殼結構16可包括沿著裝置10之左邊緣的邊框段16A-1及16A-2、沿著裝置10之右邊緣的邊框段16C、沿著裝置10之下邊緣的邊框段16B，及沿著裝置10之上邊緣的邊框段16D-1及16D-2。
可使用邊框段16A-1形成短路支腳S1。段16A-1及16A-2可在節點72處電連接(亦即，段16A-1及16A-2可為邊框16之不中斷長度之多個部分)。邊框段16D-1可用於形成主諧振元件臂段62A的過程中。段62B可自形成於外殼12之內部中的介電部件上之傳導性金屬跡線形成(作為一實例)。若需要，則可在沿著臂62之長度的一或多個位置處插入彈簧、熔接部分及其他傳導性部件。間隙18可分開邊框段16D-1與邊框段16D-2。間隙18之位置可因此界定16D-1及諧振臂段62A之長度。諧振元件臂段62B之長度可由傳導性跡線或形成段62B之其他傳導性結構之大小及形狀界定。若需要，則可將邊框段16A-2、16D-2、16C及16B中之一些或全部短接至接地平面60。此等段中之一些或全部亦可用於形成額外天線(例如，用於裝置10之下部天線)的過程中。接地平面60可自印刷電路板上之跡線、自諸如與輸入輸出埠連接器相關聯之結構的傳導性結構、屏蔽罩、積體電路、印刷電路板上之跡線、外殼框部件及其他傳導性材料形成。
與短路支腳S1平行的短路支腳S2之存在可幫助天線40處置在多個頻帶中之信號。可參照圖7之史密斯圖理解短路支腳S2之影響，該圖對應於具有及無支腳S2之組態中的天線40。在圖7之史密斯圖中，點74表示50 Ohm阻抗(亦即，適合於匹配諸如圖3之傳輸線52的傳輸線之阻抗)。在存在自點74之大偏離之頻率下，歸因於阻抗不匹配，可能降低天線效能。在使至點74之距離最小化之天線操作之頻率下，阻抗匹配一般令人滿意(亦即，天線將展現諧振)。
在無短路支腳S2之情況下，曲線76對應於天線40之效能。曲線76之低頻帶段LB位於感興趣之第一通信頻帶(例如，1575 MHz GPS頻帶)中。高頻帶段HB位於感興趣之第二通信頻帶(例如，與及信號相關聯之2.4 GHz頻帶)中。
在無短路支腳S2之情況下，低頻帶段LB可位於距點74一距離處，該距離比所需大，而高頻帶段HB可處於距點74之可接受的短距離內。為了調諧天線40之阻抗使得低頻帶及高頻帶效能兩者同時令人滿意，短路支腳S2可包括於天線40中。在存在短路支腳S2之情況下，存在自臂62至接地60之額外並聯電感(shunt inductance)，其位置平行於短路支腳S1。此額外並聯電感將低頻帶段LB之位置移動至在圖7之圖中由低頻帶段LB'佔據之位置。段LB'可接受地靠近點74，因此當存在短路支腳S2時，天線40將展現令人滿意的低頻帶(GPS)效能。短路支腳S2之包括將傾向於稍微更改高頻帶段HB之位置，但與同段LB'相關聯的改良之低頻帶效能相比，對天線40中之高頻帶效能之任何影響一般為最小的。
展示天線40可在具有及無短路支腳S2兩者之情況下執行的方式之曲線圖呈現於圖8及圖9中。在圖8之曲線圖中，將駐波比(SWR)值繪示為用於無短路支腳S2之天線(亦即，圖5之天線40)的頻率之函數。在圖9之曲線圖中，將駐波比值繪示為用於存在短路支腳S2之天線(亦即，圖6之天線40)的頻率之函數。
如圖8之曲線圖中所示，無短路支腳S2之天線可展現在第二無線通信頻帶(亦即，在頻率f2 下之第二頻帶，諸如，在2.4 GHz下之/頻帶)中之諧振，但可在一頻帶(亦即，在頻率f1 下之第一頻帶，諸如，1575 Mz之GPS頻率)中不展現大諧振。此類型之天線可用以處置在第二頻帶中之無線通信。
如圖9之曲線圖中所示，具有短路支腳S2之天線(諸如，圖6之天線40)可展現在第一頻帶(亦即，在頻率f1 下之第一頻帶，諸如，1575 Mz之GPS頻率)及第二頻帶(亦即，在頻率f2 下之第二頻帶，諸如，在2.4 GHz下之/頻帶)兩者中之諧振。因為具有圖9中所展示之類型之頻率回應的天線可處置在兩個頻帶中之射頻信號，所以此類型之天線有時被稱作多頻帶天線或雙頻帶天線。覆蓋一個以上頻帶的天線之使用可避免需要提供多個單獨天線結構，藉此使在電子裝置10內所消耗的空間量最小化。若需要，則天線40可經組態以處置兩個以上頻帶(例如，三個或三個以上)。圖9之雙頻帶實例僅為說明性的。
可在實施圖6之天線40的過程中所使用的說明性配置展示於圖10中。如圖10中所示，圖10之天線40可包括自諧振元件臂段62A及62B形成之一主天線諧振元件臂。臂62A可自邊框段16D-1形成。臂62B可自在介電部件88上之傳導性跡線形成。部件88可自塑膠、玻璃、陶瓷、複合物、其他材料，或此等材料之組合形成。一或多個結構可組合以形成部件88。在部件88上形成臂段62B之傳導性材料可自諸如銅、鍍有金之銅等之金屬形成。金屬可直接形成於部件88上，或可製造為柔性電路之部分或附接至部件88(例如，使用黏著劑)之其他部分。
諸如彈簧78之傳導性結構可用以將在部件88上的傳導性跡線之端82電連接至邊框段16D-1之端84。彈簧78可自金屬形成，且可使用熔接部分80附接至邊框段16D-1之端84。彈簧78之端86(亦即，彈簧78的與在熔接部分80處之端相對的端)可壓抵部件88上之傳導性跡線以形成電連接。若需要，則可使用其他連接配置(例如，涉及焊料、額外熔接部分、扣件等)。
在圖10配置中，短路支腳S2及饋電支腳F在諧振元件臂段62B上或下穿過，而不形成與諧振元件臂段62B之直接電連接(如在圖6中示意性展示)。可使用螺桿、彈簧或其他合適的傳導性結構形成支腳S2及F。短路支腳S1可自邊框16之部分(亦即，邊框段16A)形成。接地60可使用印刷電路板結構、邊框16之多個部分、裝置10之外殼之其他部分，或其他合適的傳導性結構形成(如結合圖6所描述)。
間隙18可填充有介電材料82，諸如，塑膠、陶瓷、環氧樹脂、複合物、玻璃、其他介電質，或此等材料之組合。根據一實施例，提供一種在具有一周邊之電子裝置中之一倒F天線，其包括：一諧振元件臂，其至少部分地自該周邊上之多個傳導性結構形成；一饋電支腳，其連接至該諧振元件臂；一接地；一短路支腳，其將該諧振元件臂之一端連接至該接地；一第一天線饋電端子，其連接至該饋電支腳；及一第二天線饋電端子，其耦接至該接地。
根據另一實施例，提供一種天線，其中該等傳導性結構包括包圍該電子裝置之該周邊的一傳導性邊框，且其中該傳導性邊框由至少一間隙中斷。
根據另一實施例，提供一種天線，其進一步包括一介電部件及在該介電部件上之一傳導性結構，其中該諧振元件臂部分地自該傳導性邊框之一段且部分地自該介電部件上之該傳導性結構形成。
根據另一實施例，提供一種天線，其進一步包括形成該諧振元件臂之部分的一彈簧。
根據另一實施例，提供一種天線，其中該彈簧具有連接至該傳導性邊框之該段的一第一端及連接至該介電部件上之傳導性跡線的一第二端。
根據另一實施例，提供一種天線，其中該彈簧熔接至該傳導性邊框之該段。
根據另一實施例，提供一種天線，其進一步包括與該短路支腳平行的連接於該諧振元件臂與該接地之間的一額外短路支腳。
根據另一實施例，提供一種天線，其中該短路支腳至少部分地自該傳導性邊框之一第一段形成，且其中該諧振元件臂至少部分地自該傳導性邊框之一第二段形成。
根據另一實施例，提供一種天線，其進一步包括一介電部件及在該介電部件上之一傳導性跡線，其中該諧振元件臂部分地自該傳導性邊框之該第二段且部分地自該介電部件上之該傳導性跡線形成。
根據另一實施例，提供一種天線，其進一步包括連接於該傳導性邊框之該第二段與該傳導性跡線之間的一彈簧。
根據一實施例，提供一種在具有周邊邊緣之一電子裝置中之倒F天線，其包括：一諧振元件臂，其至少部分地自位置沿著該等邊緣中之一者的傳導性外殼結構之一段形成；一接地；及一短路支腳，其將該諧振元件臂連接至該接地。
根據另一實施例，提供一種倒F天線，其中傳導性外殼結構之該段包括包圍該電子裝置之該等周邊邊緣中之大體上全部的一傳導性邊框之部分，該倒F天線進一步包括連接至該諧振元件臂之一饋電支腳。
根據另一實施例，提供一種倒F天線，其中該短路支腳自該傳導性邊框之部分形成。
根據另一實施例，提供一種倒F天線，其進一步包括將該諧振元件臂連接至該接地之一第二短路支腳。
根據另一實施例，提供一種倒F天線，其中該諧振元件臂包括至少一180°彎曲。
根據另一實施例，提供一種倒F天線，其進一步包括一介電部件及在該介電部件上之一傳導性跡線，且其中該諧振元件包括自傳導性外殼結構之該段形成的一第一部分及自該傳導性跡線形成的一第二部分。
根據另一實施例，提供一種倒F天線，其中該傳導性外殼結構包括包圍該電子裝置之該等周邊邊緣的一傳導性邊框之部分，其中該諧振元件臂具有一彎曲，且其中該傳導性邊框在該諧振元件臂之該彎曲處具有一間隙。
根據一實施例，提供一種具有四個邊緣之手持型電子裝置，其包括：一傳導性邊框，其沿著該四個邊緣中之每一者延伸，其中該傳導性邊框具有至少一間隙；及一倒F天線，其具有自該傳導性邊框之鄰近於該間隙的一段形成之一天線諧振元件。
根據另一實施例，提供一種手持型電子裝置，其中該倒F天線包括：一接地；一短路支腳，其將該天線諧振元件之一端連接至該接地。
根據另一實施例，提供一種手持型電子裝置，其進一步包括：一第一天線饋電端子，其連接至該接地；一第二天線饋電端子；一饋電支腳，其連接於該天線諧振元件與該第二天線饋電端子之間；及與該短路支腳平行之一額外短路支腳，其中該額外短路支腳連接於該天線諧振元件與該接地之間，其中該短路支腳至少部分地自該傳導性邊框形成，且其中該天線諧振元件臂包括與該傳導性邊框分開之多個傳導性結構。
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，各種修改可由熟習此項技術者進行。可個別地或按任何組合實施前述實施例。
10．．．攜帶型電子裝置
12．．．外殼
14．．．顯示器
16．．．外殼側壁結構/邊框結構/邊框
16A-1．．．邊框段
16A-2．．．邊框段
16B．．．邊框段
16C．．．邊框段
16D-1．．．邊框段
16D-2．．．邊框段
18．．．間隙
19．．．按鈕
20．．．區域
22．．．區域
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
36．．．收發器電路
37．．．全球定位系統(GPS)接收器電路
38．．．收發器電路
40．．．天線
42．．．平坦後外殼結構
44．．．電組件
46．．．印刷電路板
48．．．互連件
50．．．連接器
52．．．同軸電纜/傳輸線
54．．．接地天線饋電端子
56．．．同軸電纜中心連接器
58．．．正天線饋電端子
60．．．接地/接地平面
62．．．天線諧振元件主臂
62A．．．臂部分/主諧振元件臂段
62B．．．臂部分/諧振元件臂段
64．．．彎曲
66．．．天線諧振元件
72．．．節點
74．．．點
76．．．曲線
78．．．彈簧
80．．．熔接部分
82．．．傳導性跡線之端/介電材料
84．．．邊框段16D-1之端
86．．．彈簧之端
88．．．介電部件
F．．．天線饋電支腳
HB．．．高頻帶段
LB．．．低頻帶段
LB'．．．低頻帶段
S1．．．短路支腳
S2．．．短路支腳
TT．．．尺寸
TZ．．．尺寸
V．．．垂直軸線
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之透視圖；
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之示意圖；
圖3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之橫截面圖；
圖4為根據本發明之一實施例的說明性倒F天線之圖；
圖5為根據本發明之一實施例的說明性摺疊倒F天線之示意圖；
圖6為根據本發明之一實施例的展示可對電子裝置提供具有短路支腳之摺疊倒F天線的方式之電子裝置之俯視圖；
圖7為根據本發明之一實施例的說明圖6中所展示的類型之天線之效能的史密斯圖；
圖8為根據本發明之一實施例的展示在無短路支腳之情況下在圖6中所展示的類型之天線之效能的曲線圖；
圖9為根據本發明之一實施例的展示在存在短路支腳之情況下在圖6中所展示的類型之天線之效能的曲線圖；及
圖10為根據本發明之一實施例的說明性電子裝置之俯視圖，該電子裝置包括已使用包圍電子裝置之周邊的傳導性邊框之部分所形成的在圖6中所展示的類型之天線。
10．．．攜帶型電子裝置
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
36．．．收發器電路
37．．．全球定位系統(GPS)接收器電路
38．．．收發器電路
40．．．天線

Claims (18)

  1. 一種在具有一周邊及一外表面之一電子裝置中之倒F天線，其包含：一諧振元件臂，其至少部分地自位於該電子裝置之該外表面之該周邊上之多個傳導性結構形成；一饋電支腳，其連接至該諧振元件臂；一接地；一短路支腳，其將該諧振元件臂之一端連接至該接地；一第一天線饋電端子，其連接至該饋電支腳；一第二天線饋電端子，其耦接至該接地；一額外短路支腳，其與該短路支腳平行的連接於該諧振元件臂與該接地之間，其中該額外短路支腳於一位置接觸該諧振元件臂，該位置係插入於該饋電支腳與該諧振元件臂之末端之間。
  2. 如請求項1之天線，其中該等傳導性結構包含包圍該電子裝置之該周邊的一傳導性邊框，且其中該傳導性邊框由至少一間隙中斷。
  3. 如請求項2之天線，其進一步包含一介電部件及在該介電部件上之一傳導性跡線，其中該諧振元件臂部分地自該傳導性邊框之一段且部分地自該介電部件上之該傳導性跡線形成。
  4. 如請求項3之天線，其進一步包含形成該諧振元件臂之部分的一彈簧。
  5. 如請求項4之天線，其中該彈簧具有連接至該傳導性邊框之該段的一第一端及連接至該介電部件上之傳導性跡線的一第二端。
  6. 如請求項5之天線，其中該彈簧熔接至該傳導性邊框之該段。
  7. 如請求項2之天線，其中該短路支腳至少部分地自該傳導性邊框之一第一段形成，且其中該諧振元件臂至少部分地自該傳導性邊框之一第二段形成。
  8. 如請求項7之天線，其進一步包含一介電部件及在該介電部件上之一傳導性跡線，其中該諧振元件臂部分地自該傳導性邊框之該第二段且部分地自該介電部件上之該傳導性跡線形成。
  9. 如請求項8之天線，其進一步包含連接於該傳導性邊框之該第二段與該傳導性跡線之間的一彈簧。
  10. 一種在具有周邊邊緣之一電子裝置中之倒F天線，其包含：一諧振元件臂，其至少部分地自位置沿著該等邊緣中之一者的傳導性外殼結構之一段形成；一接地；一短路支腳，其將該諧振元件臂連接至該接地；一介電部件；及一傳導性跡線，其位在該介電部件上，其中該傳導性跡線連接至該諧振元件臂，其中該諧振元件臂包含自傳導性外殼結構之該段形成的一第一部分及自該傳導性跡 線形成的一第二部分。
  11. 如請求項10之倒F天線，其中傳導性外殼結構之該段包含包圍該電子裝置之該等周邊邊緣中之大體上全部的一傳導性邊框之部分，該倒F天線進一步包含連接至該諧振元件臂之一饋電支腳。
  12. 如請求項11之倒F天線，其中該短路支腳自該傳導性邊框之部分形成。
  13. 如請求項12之倒F天線，其進一步包含將該諧振元件臂連接至該接地之一第二短路支腳。
  14. 如請求項13之倒F天線，其中該諧振元件臂包含至少一180°彎曲。
  15. 如請求項10之倒F天線，其中該傳導性外殼結構包含包圍該電子裝置之該等周邊邊緣的一傳導性邊框之部分，其中該諧振元件臂具有一彎曲，且其中該傳導性邊框在該諧振元件臂之該彎曲處具有一間隙。
  16. 一種具有前表面、後表面、四個邊緣、一長度及一寬度之手持型電子裝置，其包含：一傳導性邊框，其具有四個側壁，每一側壁實質上沿該手持型電子裝置之一相應邊緣延伸，其中該四個側壁具有實質上小於該手持型電子裝置之該長度及該寬度之一高度，其中該傳導性邊框具有至少一間隙且該間隙自該手持型電子裝置之該後表面延伸至該前表面；及一倒F天線，其具有自該傳導性邊框之鄰近於該間隙的一段形成之一天線諧振元件。
  17. 如請求項16之手持型電子裝置，其中該倒F天線包含：一接地；一短路支腳，其將該天線諧振元件之一端連接至該接地。
  18. 如請求項17之手持型電子裝置，其進一步包含：一第一天線饋電端子，其連接至該接地；一第二天線饋電端子；一饋電支腳，其連接於該天線諧振元件與該第二天線饋電端子之間；及與該短路支腳平行之一額外短路支腳，其中該額外短路支腳連接於該天線諧振元件與該接地之間，其中該短路支腳至少部分地自該傳導性邊框形成，且其中該天線諧振元件包括與該傳導性邊框分開之多個傳導性結構。
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