TWI518981B - 用於電子裝置之空腔天線 - Google Patents

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Description

用於電子裝置之空腔天線
本發明大體係關於天線，且更特定言之，係關於用於電子裝置之天線。
本申請案主張2009年7月9日申請之美國專利申請案第12/500,570號之優先權，該申請案之全部內容在此以引用的方式併入本文中。
諸如攜帶型電腦及手持型電子裝置之電子裝置正變得日益風行。諸如此等之裝置常具備無線通信能力。舉例而言，電子裝置可使用長距無線通信電路，諸如，使用處於850 MHz、900 MHz、1800 MHz及1900 MHz之蜂巢式電話頻帶(例如，主要的全球行動通信系統或GSM蜂巢式電話頻帶)進行通信的蜂巢式電話電路。長距無線通信電路亦可用以處置2100 MHz之頻帶及其他頻帶。電子裝置可使用短距無線通信鏈路處置與附近設備之通信。舉例而言，電子裝置可使用處於2.4 GHz及5 GHz之WiFi(IEEE 802.11)頻帶(有時被稱作區域網路頻帶)及處於2.4 GHz之Bluetooth頻帶進行通信。
可能難以將天線成功地併入至電子裝置內。一些電子裝置係按較小形狀因數製成，因此用於天線之空間有限。在許多電子裝置中，天線附近的電子組件之存在充當可能的電磁干擾源。天線操作亦可能被導電結構阻擋。此情形可使得難以在含有導電外殼壁或可能會阻擋射頻信號之其他導電結構的電子裝置中實施天線。
因此將需要能夠提供用於無線電子裝置之改良式天線。
可提供用於電子裝置之天線。電子裝置可為攜帶型裝置，諸如，攜帶型電腦或蜂巢式電話。
一電子裝置可具備一外殼。該外殼可含有諸如導電壁之導電部分。用於該電子裝置之一天線可安裝於該外殼中。該天線可具備一天線空腔。該天線空腔可由一塑膠支撐結構上之一導電材料層形成。該天線空腔可具有垂直側壁及一平坦後壁。導電材料可為諸如銅之金屬。
該天線可具有一天線諧振元件。該天線諧振元件可經組態以覆蓋多個感興趣之通信頻帶。舉例而言，該天線諧振元件可經組態以覆蓋處於2.4 GHz及5 GHz之通信頻帶。
該天線諧振元件可位於該天線空腔中。該諧振元件可由一基板上的一諸如金屬之導電材料層形成。該基板可為一印刷電路板，諸如，一可撓性或剛性印刷電路板。該印刷電路板上之該導電材料層可經組態以形成一或多個天線諧振元件天線槽孔。該等天線諧振元件槽孔可包括敞開槽孔及閉合槽孔。該印刷電路板上之該導電材料層亦可經組態以形成一倒F型天線諧振元件。在此類型之組態之情況下，該印刷電路板上之一導電跡線可經圖案化以形成一主諧振元件臂及多個天線諧振元件分支。
該天線可具備一天線窗。該天線窗可由該電子裝置之外殼中之一開口中的介電質形成。該天線窗亦可由該外殼之導電壁中之複數個槽孔形成。諸如此等的基於槽孔之天線窗可形成於一攜帶型電腦蓋或其他合適的外殼結構之一彎曲部分上。
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、其性質及各種優勢將更顯而易見。
電子裝置可具備無線通信電路。無線通信電路可用以支援在一或多個無線通信頻帶中之無線通信。電子裝置中之天線結構可用於傳輸及接收射頻信號。舉例而言，可形成單頻帶或多頻帶天線。每一天線可具有天線諧振元件。天線諧振元件可基於倒F型設計、槽孔組態或其他天線諧振元件配置。天線可具備天線空腔。天線空腔可幫助隔離天線與電子裝置中之附近電子組件，且可幫助改良天線效率。天線可安裝於天線窗後面。天線窗可由導電結構中之槽孔形成。
任何合適的電子裝置可具備天線。作為一實例，天線可形成於諸如桌上型電腦、攜帶型電腦(諸如，膝上型電腦及平板電腦)、手持型電子裝置(諸如，蜂巢式電話)等之電子裝置中。在一合適的組態(有時在本文中被描述為一實例)之情況下，天線形成於內部空間可能有價值之相對緊湊型電子裝置中。此等緊湊型裝置可為攜帶型電子裝置。
可具備天線之攜帶型電子裝置包括膝上型電腦及小的攜帶型電腦(諸如，超攜帶型電腦、迷你筆記型電腦及平板電腦)。攜帶型電子裝置亦可為稍小一些之裝置。可具備天線之較小攜帶型電子裝置之實例包括手錶裝置、垂飾裝置、頭戴式耳機及耳機裝置，及其他可佩戴的小型裝置。在一合適的配置之情況下，攜帶型電子裝置可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，且用於此等裝置之外殼有時係由會阻擋天線信號之導電材料建構。天線結構形成於天線窗後面之配置可幫助解決此等難題。可能需要在攜帶型電子裝置之導電外殼中形成天線窗。可藉由在導電外殼壁中形成介電天線窗結構而在導電外殼壁中形成天線窗。必要時，基於槽孔之天線窗可形成於導電外殼壁中。在基於槽孔之天線窗中，窗區域係由窗槽孔之型樣界定。
天線諧振元件及(必要時)天線空腔可形成於天線窗下。在操作期間，用於天線之射頻信號可穿過天線窗。天線空腔可幫助隔離天線與周圍電子組件。
可將具有諸如此等之組態的天線安裝於攜帶型電子裝置之任何合適的曝露部分上。舉例而言，可將天線設置於裝置之前表面或頂表面上。在裝置之後部可於操作期間被曝露的手持型裝置或其他裝置中，在裝置後表面上形成天線窗可能係可接受的。其他組態亦為可能的(例如，天線安裝於更受限制的位置中、裝置側壁上等)。諸如頂表面或後表面之天線安裝位置之使用有時在本文中被描述為一實例，但一般而言，必要時可在電子裝置中使用任何合適的天線安裝位置。
可具備天線之手持型裝置包括蜂巢式電話、具有無線通信能力之媒體播放器、手持型電腦(有時亦稱為個人數位助理)、遠端控制器、全球定位系統(GPS)裝置及手持型遊戲裝置。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。作為一實例，具有蜂巢式電話功能之手持型裝置可包括允許手持型裝置執行遊戲、媒體播放器應用程式、網路瀏覽器、生產力軟體及其他程式碼之計算設備資源。
可包括一天線的一說明性攜帶型裝置(諸如攜帶型電腦)展示於圖1中。如圖1中所示，裝置10可為具有一外殼(諸如，外殼12)之攜帶型電腦。外殼12可具有諸如上部外殼12A之上部分，其有時被稱作蓋或蓋子。外殼12亦可具有諸如下部外殼12B之下部分，其有時被稱作外殼底部或主單元。可使用諸如鉸鏈52之鉸鏈結構(有時被稱作連軸桶形鉸鏈)將外殼部分12A與12B以可樞轉方式相互附接。諸如顯示器14之顯示器可安裝至上部外殼12A之內表面。諸如鍵盤50及觸控板54之其他組件可安裝於下部外殼12B中。
外殼12(有時被稱作殼)可由包括塑膠、木頭、玻璃、陶瓷、金屬或其他合適材料或此等材料之組合的任何合適的材料形成。在一些情形中，外殼12之部分可由介電質或其他低導電率材料形成，以便不妨礙位於最接近外殼12之處的導電天線元件之操作。在其他情形中，外殼12可由金屬元件形成。由金屬或其他結構性聲音傳導元件形成外殼12之優勢在於，此可改良裝置美觀性且可幫助改良耐久性及可攜性。
特定言之，在外殼12之某部分或全部係由導電材料形成的裝置10之組態中，形成用於裝置10之具有一天線窗的一天線可為有利的。在此類型之組態之情況下，用於裝置10之天線中之一或多者可被隱藏在充當天線窗之介電部件後面。天線窗亦可由導電外殼壁中的槽孔之型樣形成。當槽孔足夠隱蔽(例如，藉由形成窄槽孔，或藉由以不透明介電質覆蓋槽孔來隱藏槽孔)時，天線窗將被隱藏，藉此增強電子裝置之美觀性。
用於圖1之裝置10中之天線的合適位置包括區域58及區域56。區域58位於顯示器14之邊緣上。區域56位於下部外殼部分12B之右前側。如圖1B中所示，天線亦可位於諸如區域60及區域62之區域上。區域60位於裝置10之蓋之頂表面的中間。區域62位於蓋之角落中。必要時，可使用其他天線位置，例如，在裝置10之後部上、在裝置10之前部上、在外表面(例如，蓋之頂部)上、在內表面(諸如，鄰近於鍵50之表面)上等。
另一說明性電子裝置展示於圖2A及圖2B中。在圖2A及圖2B之實例中，裝置10為手持型電子裝置，諸如，具有蜂巢式電話能力之手持型裝置。如圖2A中所示，裝置10可具有外殼12。外殼12可由塑膠、金屬、其他合適的介電材料、其他合適的導電材料或此等材料之組合形成。諸如顯示器14之顯示器可設置於裝置10之前表面上。圖2A之顯示器14可為觸控式螢幕顯示器(作為一實例)。裝置10可具有一揚聲器埠40及其他輸入輸出埠。諸如按鈕38之一或多個按鈕或其他使用者輸入裝置可用以收集使用者輸入。如圖2B中所示，天線可安裝於區域66中。其他合適的位置包括區域65及67。此等僅為說明性實例。一般而言，天線可安裝於電子裝置內之任何合適的位置中。
裝置10之示意圖展示於圖3中，其展示裝置10可包括一或多個天線26及與天線26通信之收發器電路的方式。圖3之電子裝置10可為諸如膝上型電腦之攜帶型電腦、攜帶型平板電腦、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、桌上型電腦、此等裝置之組合或任何其他合適的電子裝置。
如圖3中所示，電子裝置10可包括儲存與處理電路16。儲存與處理電路16可包括一或多個不同類型之儲存器，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。儲存與處理電路16中之處理電路可用以控制裝置10之操作。處理電路16可基於諸如微處理器之處理器或其他合適的積體電路。在一合適的配置之情況下，儲存與處理電路16可用以在裝置10上執行軟體，諸如，網際網路瀏覽應用程式、網路電話(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。儲存與處理電路16可用於實施合適的通信協定。可使用儲存與處理電路16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)、用於其他短距無線通信鏈路之協定(諸如，Bluetooth協定)等。
輸入輸出電路15可用以允許將資料供應至裝置10且允許自裝置10提供資料至外部裝置。諸如觸控式螢幕及其他使用者輸入介面之輸入輸出裝置18係輸入輸出電路15之實例。輸入輸出裝置18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。裝置18中可包括顯示與音訊裝置，諸如，液晶顯示器(LCD)螢幕、發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)及呈現視覺資訊及狀態資料之其他組件。輸入輸出裝置18中之顯示與音訊組件亦可包括音訊設備，諸如揚聲器及用於產生聲音之其他裝置。必要時，輸入輸出裝置18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20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23。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20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20可包括收發器電路22，其處置用於WiFi(IEEE 802.11)通信的2.4 GHz及5 GHz之頻帶及2.4 GHz之藍芽通信頻帶。電路20亦可包括蜂巢式電話收發器電路24，其用於處置在處於850 MHz、900 MHz、1800 MHz及1900 MHz的蜂巢式電話頻帶(諸如GSM頻帶)中及2100 MHz之資料頻帶(作為實例)中之無線通信。必要時，無線通信電路20可包括用於其他短距及長距無線鏈路之電路。舉例而言，無線通信電路20可包括全球定位系統(GPS)接收器設備、用於接收無線電及電視信號之無線電路、傳呼電路等。在WiFi及藍芽鏈路及其他短距無線鏈路中，無線信號通常用以在數十或數百英呎範圍內傳送資料。在蜂巢式電話鏈路及其他長距鏈路中，無線信號通常用以在數千英呎或英里範圍內傳送資料。
無線通信電路20可包括天線26。天線26中之一些或全部可為背空腔天線。背空腔天線包括一天線空腔及一相關聯之天線諧振元件。舉例而言，該空腔可為具有垂直導電側臂及一平坦後表面(作為一實例)之大體上為矩形的空腔。必要時，天線26可包括天線窗。用於天線26之天線窗可包括介電天線窗結構及基於槽孔之天線窗。
天線26可為單頻帶天線，每一單頻帶天線覆蓋一特定的所要通信頻帶，或可為多頻帶天線。舉例而言，多頻帶天線可用以覆蓋多個蜂巢式電話通信頻帶。必要時，可使用一個雙頻帶天線覆蓋兩個WiFi頻帶(例如，2.4 GHz及5 GHz)。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，可能需要形成：用於形成局部無線鏈路天線之雙頻帶天線、用於處置蜂巢式電話通信頻帶之多頻帶天線，及用於形成全球定位系統天線之單頻帶天線(作為實例)。
傳輸線路徑44可用以在收發器22及24與天線26之間傳送射頻信號。諸如射頻收發器22及24之射頻收發器可使用一或多個積體電路及相關聯之組件(例如，開關電路；諸如離散電感器、電容器及電阻器之匹配網路組件；及積體電路濾波器網路等)來實施。此等裝置可安裝於任何合適的安裝結構上。在一合適的配置之情況下，收發器積體電路可安裝於一印刷電路板上。路徑44可用以互連該印刷電路板上之收發器積體電路及其他組件與裝置10中之天線結構。路徑44可包括可在上面傳送射頻信號之任何合適的導電通路，其包括諸如同軸電纜、微波傳輸帶傳輸線等之傳輸線路徑結構。
一般而言，可使用任何合適的天線類型形成天線26。用於天線26之合適的天線類型之實例包括具有諧振元件之天線，諧振元件係由片狀天線結構、倒F型天線結構、閉合及敞開槽孔天線結構、環形天線結構、單極、雙極、平坦倒F型天線結構、此等設計之混合等形成。每一天線之全部或部分可由外殼12之導電部分形成。舉例而言，外殼12或外殼12之一部分可充當用於天線之一導電接地平面。由外殼12之部分、一相關聯之外殼結構或一單獨的空腔結構形成的一導電天線空腔可短路連接至該導電接地平面。
一說明性電子裝置之橫截面圖展示於圖4中，該電子裝置含有位於一基於槽孔之天線窗下的一背空腔天線。如圖4中所示，天線26可具有一天線空腔72及天線諧振元件70。天線26可藉由經由天線窗68傳輸及接收射頻天線信號進行操作。
天線空腔72可由諸如導電垂直空腔壁74及平坦導電空腔壁76之導電空腔表面形成。舉例而言，空腔72中可能有五個導電空腔壁。四個導電垂直側壁可連接至平坦後壁76。天線諧振元件70可位於空腔72之敞開側。天線諧振元件70可含有導電天線結構。此等導電天線結構可由電線、金屬箔、外殼12之部分、導電支撐部件或其他導電材料形成。
在一合適的配置之情況下，用於天線諧振元件70之導電結構可由介電支撐件上之導電跡線形成。導電跡線可由銅或其他金屬(作為一實例)形成。介電支撐件可為印刷電路板或塑膠部件。印刷電路板可為剛性或可撓性印刷電路板。剛性印刷電路板可由環氧樹脂(例如，FR4)或其他介電基板形成。可撓性印刷電路板(「撓性電路」)可由可撓性聚合物薄片(諸如，聚醯亞胺薄片或其他可撓性介電質)形成。
可在正天線饋電端子80或接地天線饋電端子78處饋電給天線26。饋電端子80可耦接至用於天線諧振元件70的支撐結構上之跡線。天線饋電端子78可短路連接至導電天線空腔72及其他天線接地結構(例如，外殼12之部分、天線諧振元件70上之接地結構等)。
如圖4中所示，天線26可由傳輸線44連接至一連接器(諸如印刷電路板84上之射頻連接器88)。收發器電路23可安裝至印刷電路板84，且可經由連接器88及板84中之跡線連接至傳輸線44中之導電線。傳輸線44可具有正導體及接地導體，且可用於在收發器23與天線26之間傳送射頻天線信號。
可藉由將介電天線窗置放於外殼12之開口中來形成天線窗68。在圖4中所示之說明性配置之情況下，可藉由形成穿過導電外殼結構(例如，外殼12中之上部導電外殼壁)之槽孔82來形成天線窗68。每一槽孔82之縱向軸線在圖4之定向中可向頁面內延伸(作為一實例)。
電組件86及天線26可以相互緊密接近的方式安裝於裝置10之外殼12內。此引起組件86與天線26之間發生電磁干擾之可能性。天線空腔72之存在可幫助減少電磁干擾，且可藉由幫助引導射頻天線信號穿過天線窗68中之槽孔82來改良天線效率。
用於天線空腔72之一說明性組態展示於圖5中。如圖5中所示，天線空腔72可具有大體上為矩形的形狀，其具有四個導電垂直側壁74及平坦下部導電表面76。天線空腔72可具有矩形開口形狀，其長度LG比其寬度WD長(作為一實例)。必要時，天線空腔72之部分可由導電外殼結構(例如，已加工之金屬外殼12之部分)形成。天線空腔亦可由介電支撐結構上之金屬跡線、由箔片、由已壓印或澆鑄的金屬零件等形成。
可用於形成用於天線(諸如圖4之天線26)之諧振元件70的說明性天線結構包括倒F型天線結構，諸如，圖6之倒F型天線結構。可在正天線饋電端子80及接地天線饋電端子78處藉由射頻源90(收發器23)饋電給圖6之天線26。正天線饋電端子80可耦接至天線諧振元件70。接地天線饋電端子78可耦接至接地元件92。諧振元件70可具有一主臂94及將主臂94連接至接地92之一短路分支96。接地92可短路連接至空腔72。
圖7展示可用於天線26之天線結構之一說明性組態，其中諧振元件70具有多個臂。在圖7之實例中，天線諧振元件70具有較短臂94A及較長臂94B。由於臂94A比臂94B短，因此臂94A與比臂94B高的操作頻率相關聯。藉由使用為不同大小之兩個或兩個以上單獨的諧振元件結構，天線諧振元件70可經組態以覆蓋較寬的頻寬或覆蓋超過單個感興趣之通信頻帶。
在圖8之實例中，導電天線結構98經組態以界定一閉合槽孔100及一敞開槽孔102。可使用正天線饋電端子80及接地天線饋電端子78饋電給由圖8之結構98形成的天線。在此類型之配置中，槽孔100及102充當用於天線26之天線諧振元件結構。可選擇天線諧振元件槽孔之大小及其敞開及閉合形狀，使得天線26在所要的通信頻帶(例如，2.4 GHz及5 GHz等)中操作。
用於天線26之另一可能組態展示於圖9中。在圖9之配置中，天線26具有單個槽孔104。可使用正天線饋電端子80及接地天線饋電端子78饋電給圖9之天線26。接地78可與外殼12或裝置10中之其他合適的接地平面元件(諸如，導電空腔72之壁)相關聯。
天線窗(諸如圖4之天線窗68)可由覆蓋天線諧振元件70的一導電表面中之槽孔形成。基於槽孔之一說明性天線窗展示於圖10中。如圖10中所示，基於槽孔之天線窗68可由導電表面106中之開口82形成。
導電表面106可為與諸如電子裝置10之電子設備相關聯的任何導電表面(例如，手柄表面、與底部或其他支撐結構相關聯之表面、蓋板、電子組件之一部分等)。在一典型情形中，導電表面106為大體上平坦的外部導電外殼表面。此等導電結構有時被稱作裝置外殼、裝置殼、外殼或殼壁、外殼或殼表面等。
開口82可填滿諸如空氣之氣體介電質或諸如塑膠或環氧樹脂之固體介電質。用固體介電材料填充開口82之優勢在於，此可幫助防止灰塵、液體或其他異物侵入裝置10之內部。
有時被稱作槽孔或微槽孔之開口82可具有任何合適的形狀(例如，具有彎曲側之形狀、具有彎頭之形狀、圓形或橢圓形形狀、非矩形多邊形形狀、此等形狀之組合等)。在一典型配置(在本文中被描述為一實例)中，槽孔82的形狀可大體上為矩形，且可具有較窄的尺寸(亦即，與橫向尺寸108平行的量測得寬度W)及較長的尺寸(亦即，與縱向槽孔尺寸110平行的量測得長度L)。此僅為說明性的。槽孔82可具有任何合適的非矩形形狀(例如，具有非垂直邊緣之形狀、具有彎曲邊緣之形狀、具有彎頭之形狀等)。在本文中僅將大體上為矩形的槽孔組態之使用描述為一實例。
不管是直的、彎曲的或是為具有彎頭之形狀，槽孔82之寬度(亦即，最窄的橫向尺寸)通常比其長度小得多。舉例而言，槽孔82之寬度通常為大約數微米、數十微米或數百微米(例如，5至200微米、10至30微米、小於100微米、小於50微米、小於30微米等)，而槽孔82之長度通常為大約數毫米或數公分(例如，5毫米或更大、10毫米或更大、15毫米或更大等)。在一合適的配置之情況下，可選擇槽孔82之長度，使得槽孔比所要的天線操作頻率(例如，與所使用之通信頻帶相關聯的最低頻率)下的波長之一半要長。此幫助防止槽孔82在天線操作頻率下諧振，且藉此允許槽孔82形成對天線之操作頻率下的射頻天線信號透明之用於天線窗68之結構。必要時，可選擇槽孔82之長度，使得槽孔之頻率回應允許槽孔充當調諧元件(例如，在較低頻帶中的長度相依調諧元件)。
具有特別小的寬度(例如，數十微米)之槽孔82在常規觀測下通常無法由肉眼看到。具有稍大之寬度(例如，數百微米)的槽孔82可能勉強可看到，但在常規觀測下通常將不容易被察覺。舉例而言，在膝上型電腦之閃亮金屬表面上，當自斜角檢視時，窗68可能勉強可看到(以表面之光輝的輕微變化之形式)。使用窄槽孔82形成天線窗68因此允許窗68位於顯眼的裝置位置中而不會引人注意。舉例而言，天線窗68可形成於外殼12之通常曝露的部分上。通常曝露之外殼部分之實例包括膝上型電腦或其他裝置10之外表面、膝上型電腦之表面(諸如，鄰近於鍵盤或顯示器之外殼表面(例如，當已打開膝上型電腦之蓋子以便使用時))或外殼側壁(例如，參見圖1A之天線位置56及58、圖1B之天線位置60及62，及圖2B之天線位置65、66及67)。
在圖10之實例中，天線窗68中有七個天線窗槽孔82。此僅為說明性的。天線窗68可具有任何合適數目個槽孔。舉例而言，窗68可具有約7至13個槽孔、4至20個槽孔、5個以上槽孔、10個以上槽孔、15個以上槽孔等。必要時，天線窗68可具有較小數目個槽孔(例如，1至3個槽孔)。然而，一般而言，較大數目個槽孔可幫助增加天線窗對射頻天線信號之透明度，且可能因此為較佳的。
槽孔82可按任何合適的量隔開。作為一實例，在鄰近的槽孔對之間可能有1毫米至1.5毫米、0.5毫米至2毫米或0.25毫米至3毫米的橫向間距。此等僅為說明性實例。槽孔82可按任何合適的距離(例如，小於0.5毫米、小於1毫米、小於2毫米、大於2毫米等)分開。在鄰近的槽孔之間提供足夠的間距(例如，約1毫米)之優勢為，此幫助天線窗結構由於過大的槽孔密度而變得易碎。
在一給定天線窗中之槽孔之間的間距不需要一致。舉例而言，一些槽孔可按1毫米之橫向間距隔開，且其他槽孔可按1.5毫米之橫向間距隔開。在其他合適的組態中，每一對鄰近的槽孔可按不同距離分開。亦可使用此等槽孔間隔方案之組合。
必要時，天線窗68中之該等槽孔可具有不一致的長度L。舉例而言，每一槽孔82可具有不同長度。或者，一些槽孔可具有相同長度，且其他槽孔可具有不同長度。槽孔82亦可具有不同寬度。當在給定電子裝置導電表面中的障礙物周圍形成天線窗時或當形成特定型樣之槽孔時，槽孔寬度、槽孔長度、槽孔間距及槽孔形狀之不同組合的使用可能有幫助。必要時，可使天線窗68中之槽孔寬度足夠大以在裝置10之表面上形成一可見型樣(例如，以形成標誌或其他所要的天線窗型樣)。然而，一般而言，確保窗68中之槽孔足夠窄以在常規觀測下無法由肉眼看到或不容易被肉眼察覺係有利的。
可使用任何合適的技術形成槽孔68。舉例而言，可使用雷射切割、電漿弧切割、微加工(例如，使用研磨工具)或其他合適的技術在外殼12中之金屬壁或其他導電壁結構中加工槽孔。
天線空腔(諸如圖4之天線空腔72)可由以下各者形成：外殼12之部分；裝置10之其他導電部分；已壓印、已澆鑄或已經加工之空腔結構；或任何其他合適的導電結構。在一合適的配置(有時在本文中被描述為一實例)之情況下，天線空腔72之形狀可至少部分地由下伏介電支撐結構之形狀決定。導電材料層可形成於介電支撐結構上以形成天線空腔72。此類型之配置之一實例展示於圖11中。
如圖11中所示，天線空腔72可具有一介電支撐結構112。支撐結構112可由塑膠或其他合適的介電材料形成。可用於形成支撐結構112的塑膠材料之實例包括聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑膠、諸如PC/ABS塑膠的塑膠之摻合物等。支撐結構112可為實心或空心，或可具有實心部分與空心部分。在圖11之實例中，支撐結構112具有大體上為實心的矩形形狀。此僅為說明性的。支撐結構112可具有彎曲形狀、包括彎曲及平坦表面之形狀、閉合形狀(例如，不具有至內部空心部分之開口的形狀)、敞開形狀(例如，具有曝露內部空心空腔區域之上部開口的形狀)等。
在圖11實例中，支撐結構112具有矩形形狀，其具有四個垂直側壁以及上部及下部平坦表面。諸如銅或其他金屬之導電材料層形成於支撐結構112的四個垂直側壁之表面及支撐結構112之下部平坦表面上。此等導電層形成天線空腔72之垂直空腔側壁74及下部平坦壁76。天線諧振元件(諸如圖4之天線諧振元件70)可安裝於支撐結構112之曝露之上表面上。在支撐結構112具有一開口(代替其上表面)之組態中，可將天線諧振元件70安裝於該開口內或空腔72中之其他處。
可使用任何合適的製造技術在天線空腔支撐結構(諸如圖11之支撐結構112)上形成導電天線空腔表面。作為一實例，可藉由蒸鍍法、濺鍍法或其他物理氣相沈積技術沈積金屬。亦可使用電化學沈積技術(例如，銅電鍍法)。可藉由蝕刻或其他合適技術移除導電層之不必要部分。亦可藉由選擇性生長技術(例如，藉由在使用電鍍法將金屬逐漸形成至所要厚度之前按所要型樣沈積一晶種金屬層)來圖案化支撐結構112上之導體。
一說明性天線26之橫截面側視圖展示於圖12中，該天線26具有形成於一介電支撐件(諸如圖11之支撐件112)上之一空腔。如圖12中所示，天線諧振元件70可形成於支撐結構112之上表面上。天線空腔72可由支撐件112上之導電層(諸如，側壁層74及後部平坦層76)形成。天線諧振元件70可由支撐件112之表面上的導電跡線(例如，直接形成於塑膠支撐表面上之銅跡線)形成，或可藉由將經圖案化之剛性或可撓性印刷電路板安裝至支撐件112而形成(作為實例)。
可用以在天線26中形成天線諧振元件70的導電跡線之一說明性型樣展示於圖13中。在圖13之實例中，天線諧振元件70已由印刷電路板基板116上之導電跡線114形成。基板116由天線接地結構(諸如天線空腔72之垂直壁之上部分)環繞。使用正天線饋電端子80及接地天線饋電端子78藉由源90(收發器電路23)饋電給天線26。正天線饋電端子80可耦接至天線諧振元件跡線114。接地天線饋電端子78可耦接至天線接地(例如，空腔72)。
圖13之天線諧振元件70具有倒F型組態，在此組態中，饋電端子80及78位於沿著天線諧振元件之主臂之一半(自短路分支SC起)處。跡線114之主臂具有形成相關聯之長度L1、L2、L3及L4(其中每一者對天線26之頻率回應有影響)之分支。因此可調整天線諧振元件70及天線26之頻率回應以覆蓋感興趣之通信頻帶且藉由適當選擇跡線114的大小及形狀(例如，長度L1、L2、L3及L4)提供所要的頻寬。
使用天線諧振元件(諸如圖13之元件70)形成之天線的天線回應之曲線圖展示於圖14中。在圖14之曲線圖中，將天線回應(電壓駐波比-VSWR)描繪為操作頻率f之函數。在此實例中，天線26已經組態以覆蓋兩個通信頻帶。較低通信頻帶覆蓋頻率f1且與長跡線長度L1相關聯。較高通信頻帶覆蓋頻率f1。較高通信頻帶之頻寬受到天線諧振元件70(圖13)之不同臂長度L2、L3及L4之影響，且已經組態以使得較高通信頻帶具有相對寬的頻寬。較低及較高通信頻帶可對應於2.4 GHz及5 GHz之頻帶(例如，對於WiFi)或任何其他合適的通信頻帶。必要時，天線26亦可經組態以處置僅單個頻帶或超過兩個通信頻帶。圖13及圖14之實例僅為說明性的。
必要時，可將天線26安裝於上部外殼12A上之周邊區域中(亦即，圖1A之區域58中)。當天線26安裝於此位置中時可用於天線26之一說明性組態展示於圖15中。如圖15中所示，天線空腔72可具有與凹座120中之一相應彎曲表面配合之一彎曲下表面76。凹座120可為(例如)上部外殼12A的周邊外殼區域118之凹陷部分。可在塑膠帶槽框中之開口中、在金屬外殼壁或其他外殼結構中之開口中、使用框部件或其他內部外殼部件、使用外殼之部分、使用單獨的支撐結構(例如，介電插入件或框部件)、使用其他合適的裝置結構或使用此等結構之組合形成凹座120。
一旦將天線26安裝於外殼12A之區域58中或裝置10之其他合適部分中，便可以介電質(例如，顯示幕玻璃面板之一部分、塑膠帶槽框部件、介電天線窗、導電外殼部件或其他導電結構中的基於槽孔之天線窗等)覆蓋天線26。
圖16展示可提供基於槽孔之天線諧振元件給諸如空腔72之彎曲天線空腔的方式。在圖16之實例中，天線諧振元件70具有一敞開槽孔OS及一閉合槽孔CS。一般而言，天線諧振元件70可具有任何合適數目個閉合槽孔、任何合適數目個敞開槽孔及(必要時)額外的諧振元件結構(例如，形成為關於圖13所描述之類型的諧振元件臂分支之導電跡線等)。圖16之兩個槽孔組態僅為說明性的。
如圖17中所示，裝置10可具有一上部外殼12A，其具有一彎曲邊緣部分(諸如，部分124)。基於槽孔之天線窗68可在區域124中由槽孔82形成。天線26之天線諧振元件70及天線空腔72可在鄰近於窗68之處形成。部件122可為用於顯示器14之防護玻璃罩、塑膠蓋子、導電外殼部件或用於裝置10及外殼12之其他合適結構。圖17中的外殼12A之彎曲邊緣部分及外殼12A之其餘部分可為(例如)已加工之鋁。
如圖18中所示，天線26可經定向以使得天線窗68形成於外殼部分12A之平坦內表面上，而不是外殼部分12A之彎曲外表面上的區域124中。
提供基於槽孔之天線窗給天線26並非必要。舉例而言，如圖19中所示，裝置10可具有其中安裝有一介電部件(諸如介電部件122)的一外殼(諸如上部外殼12A)。介電部件122可為(例如)用以覆蓋顯示器14(圖1)之曝露表面的平坦介電部件，諸如防護玻璃罩或塑膠之薄片。天線26可經定向以使得與天線諧振元件70及天線空腔72相關聯之射頻信號可穿過介電部件122之一部分，如箭頭126所示意性地指示。圖19之天線26可安裝於外殼部分12A之彎曲周邊區域124或裝置10之其他合適部分中。
根據一實施例，提供一種電子裝置，其包括一外殼及安裝於該外殼中之一背空腔天線，該背空腔天線包括一天線空腔及一天線諧振元件，該天線空腔由以一導電材料層覆蓋之一介電支撐結構形成。
根據另一實施例，該介電支撐結構包括一塑膠支撐結構，且該導電材料層包括金屬。
根據另一實施例，該天線諧振元件包括一多分支倒F型天線諧振元件，該多分支倒F型天線諧振元件由一印刷電路板上之導電天線跡線形成。
根據另一實施例，該等導電天線跡線形成具有至少兩個分支之一倒F型天線諧振元件臂。
根據另一實施例，該電子裝置亦包括射頻收發器電路及一傳輸線，該傳輸線將該射頻收發器電路耦接至該背空腔天線。
根據另一實施例，該背空腔天線包括連接至該等導電天線跡線之一正天線饋電端子，且包括連接至該導電材料層之一接地天線饋電端子，且該天線空腔具有一彎曲壁。
根據另一實施例，該印刷電路板包括一撓性電路，且該等導電天線跡線及該導電材料層包括銅。
根據另一實施例，該外殼包括具有天線窗槽孔之一導電外殼壁，該等天線窗槽孔形成用於該空腔天線之一基於槽孔之天線窗。
根據另一實施例，該導電外殼壁包括一攜帶型電腦蓋之一彎曲部分。
根據另一實施例，該等天線窗槽孔之寬度小於100微米且長度大於5毫米。
根據另一實施例，該等天線窗槽孔填滿一固體介電質。
根據另一實施例，該背空腔天線包括一背空腔槽孔天線，且其中該天線諧振元件包括一導電部件，該導電部件具有界定至少一天線諧振元件槽孔之部分。
根據另一實施例，該天線諧振元件包括一導電部件，該導電部件具有界定複數個天線諧振元件槽孔之部分。
根據另一實施例，該複數個天線諧振元件槽孔包括一敞開槽孔及一閉合槽孔。
根據另一實施例，提供一種背空腔天線，其包括一天線諧振元件及一導電天線空腔，該天線諧振元件具有界定一天線諧振元件槽孔之一導電層。
根據另一實施例，該天線諧振元件包括一印刷電路板，該導電層形成於該印刷電路板上。
根據另一實施例，該導電層具有至少兩個天線諧振元件槽孔。
根據另一實施例，該天線空腔包括以一金屬層覆蓋之一塑膠支撐件。
根據另一實施例，該塑膠支撐件具有垂直側壁，該金屬層形成於該等垂直側壁上。
根據另一實施例，該天線諧振元件具有兩個槽孔，且經組態以在第一通信頻帶及第二通信頻帶中諧振。
根據另一實施例，該背空腔天線亦包括一基於槽孔之天線窗，該基於槽孔之天線窗覆蓋該導電天線空腔及該天線諧振元件。
根據另一實施例，該基於槽孔之天線窗包括具有天線窗槽孔之一導電外殼結構，來自該天線之射頻信號穿過該等天線窗槽孔。
根據另一實施例，該等天線窗槽孔之寬度小於100微米且長度大於5毫米。
根據一實施例，提供一種天線，其包括：一介電支撐結構；該介電支撐結構上之一金屬層，其形成一導電天線空腔；及一天線諧振元件，其具有一印刷電路板，該印刷電路板具有一倒F型天線諧振元件跡線。
根據另一實施例，該天線亦包括一基於槽孔之天線窗，該基於槽孔之天線窗位於鄰近於該導電天線空腔及該天線諧振元件之處。
根據另一實施例，該基於槽孔之天線窗包括具有複數個天線窗之一金屬外殼，每一天線窗具有小於100微米之一寬度，且每一天線窗具有至少五毫米之一長度。
根據另一實施例，該倒F型天線諧振元件跡線具有多個分支且在至少兩個通信頻帶中諧振。
根據另一實施例，該導電天線空腔具有由該金屬層之部分形成的一彎曲導電壁。
根據一實施例，提供一種攜帶型電腦，該攜帶型電腦包括：一上部外殼部分，其具有一金屬外殼結構；一天線窗，其係由該金屬外殼結構中之複數個天線窗槽孔形成；一下部外殼部分，其以可樞轉方式附接至該上部外殼部分；射頻收發器電路；一傳輸線，其耦接至該射頻收發器電路；及一背空腔天線，其位於該天線窗下，其耦接至該傳輸線，且其具有一天線空腔，該天線空腔係由具有垂直金屬側壁及一後部金屬層之一塑膠支撐件形成。
根據另一實施例，該上部外殼部分具有一彎曲邊緣部分，該等天線窗槽孔形成於該彎曲邊緣部分中。
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，可由熟習此項技術者進行各種修改。可個別地或以任何組合來實施前述實施例。
10．．．裝置
12．．．外殼
12A．．．上部外殼
12B．．．下部外殼
14．．．顯示器
15．．．輸入輸出電路
16．．．儲存與處理電路
18．．．輸入輸出裝置
20．．．無線通信電路
22．．．收發器電路
23．．．射頻(RF)收發器電路
24．．．蜂巢式電話收發器電路
26．．．天線
38．．．按鈕
40．．．揚聲器埠
44．．．傳輸線
50．．．鍵盤
52．．．鉸鏈
54．．．觸控板
56．．．區域/天線位置
58．．．區域/天線位置
60．．．區域/天線位置
62．．．區域/天線位置
65．．．區域/天線位置
66．．．區域/天線位置
67．．．區域/天線位置
68．．．天線窗
70．．．天線諧振元件
72．．．天線空腔
74．．．導電垂直空腔壁
76．．．平坦導電空腔壁
78．．．接地天線饋電端子
80．．．正天線饋電端子
82．．．槽孔
84．．．印刷電路板
86．．．電組件
88．．．射頻連接器
90．．．射頻源
92．．．接地元件
94．．．主臂
94A．．．臂
94B．．．臂
96．．．短路分支
98．．．導電天線結構
100．．．閉合槽孔
102．．．敞開槽孔
104．．．槽孔
106．．．導電表面
108．．．橫向尺寸
110．．．縱向槽孔尺寸
112．．．介電支撐結構/支撐件
114．．．導電跡線
116．．．印刷電路板基板
118．．．周邊外殼區域
120．．．凹座
122．．．介電部件
124．．．彎曲周邊區域
126．．．箭頭
CS．．．閉合槽孔
OS．．．敞開槽孔
SC．．．短路分支
圖1A為根據本發明之一實施例的具有一天線之一說明性電子裝置之前透視圖。
圖1B為根據本發明之一實施例的具有一天線之為圖1A中所展示之類型的一說明性電子裝置之後透視圖。
圖2A為根據本發明之一實施例的具有一天線之另一說明性電子裝置之前透視圖。
圖2B為根據本發明之一實施例的為圖2A中所展示之類型的一電子裝置之後透視圖。
圖3為根據本發明之一實施例的具有天線結構之一說明性電子裝置之示意圖。
圖4為根據本發明之一實施例的具有一天線之一說明性電子裝置之橫截面側視圖。
圖5為根據本發明之一實施例的一說明性天線空腔之透視圖。
圖6為根據本發明之一實施例的基於倒F型天線諧振元件之一說明性天線之示意圖。
圖7為根據本發明之一實施例的基於具有多個分支之倒F型天線諧振元件之一說明性天線的示意圖。
圖8為根據本發明之一實施例的基於槽孔天線諧振元件之一說明性天線之圖。
圖9為根據本發明之一實施例的基於具有多個槽孔之槽孔天線諧振元件之一說明性天線的圖。
圖10為根據本發明之一實施例的基於槽孔之一說明性天線窗之透視圖。
圖11為根據本發明之一實施例的一說明性天線空腔之透視圖，該天線空腔係由一已形成有導電空腔壁之塑膠支撐件形成。
圖12為根據本發明之一實施例的一說明性天線之橫截面側視圖，該天線係由具有一天線空腔形成，該天線空腔具有導電空腔壁之塑膠支撐件。
圖13為根據本發明之一實施例的可在一空腔天線中使用之一說明性天線諧振元件之俯視圖。
圖14為根據本發明之一實施例的一說明性天線頻率回應之曲線圖，該天線頻率回應可由具有為圖13中所展示之類型的一天線諧振元件之一空腔天線展現出。
圖15為根據本發明之一實施例的一由電子裝置中之倒F型諧振元件饋電之空腔天線的分解透視圖。
圖16為根據本發明之一實施例的用於電子裝置之一基於槽孔之空腔天線的透視圖。
圖17為根據本發明之一實施例的一空腔天線及一相關聯之基於槽孔之天線窗的橫截面側視圖，該天線窗允許射頻天線信號穿過電子裝置外殼之彎曲部分。
圖18為根據本發明之一實施例的一空腔天線及一相關聯之基於槽孔之天線窗的橫截面側視圖，該天線窗允許射頻天線信號穿過電子裝置外殼之平坦表面。
圖19為根據本發明之一實施例的一經由電子裝置之平坦介電部分傳輸及接收射頻天線信號之空腔天線的橫截面側視圖。
10．．．裝置
12．．．外殼
23．．．射頻(RF)收發器電路
26．．．天線
44．．．傳輸線
68．．．天線窗
70．．．天線諧振元件
72．．．天線空腔
74．．．導電垂直空腔壁
76．．．平坦導電空腔壁
78．．．接地天線饋電端子
80．．．正天線饋電端子
82．．．槽孔
84．．．印刷電路板
86．．．電組件
88．．．射頻連接器

Claims (19)

  1. 一種電子裝置，其包含：一外殼，其具有一彎曲外殼表面；及安裝於該外殼中之一背空腔天線，其包括一天線空腔及一天線諧振元件，該天線空腔由以一導電材料層覆蓋之一介電支撐結構形成，其中該導電材料層包含形成面對該天線諧振元件的一彎曲導電壁，其中該彎曲導電壁延伸平行於該彎曲外殼表面，其中該介電支撐結構由該外殼形成一單獨結構，且該天線諧振元件包含一多分支倒F型天線諧振元件，該多分支倒F型天線諧振元件由一印刷電路板上之導電天線跡線形成。
  2. 如請求項1之電子裝置，其中該介電支撐結構包含一塑膠支撐結構，且其中該導電材料層包含金屬。
  3. 如請求項2之電子裝置，其中該等導電天線跡線形成具有至少兩個分支之一倒F型天線諧振元件臂。
  4. 如請求項2之電子裝置，其進一步包含：射頻收發器電路；及一傳輸線，其將該射頻收發器電路耦接至該背空腔天線。
  5. 如請求項4之電子裝置，其中該背空腔天線包含連接至該等導電天線跡線之一正天線饋電端子，且包含連接至該導電材料層之一接地天線饋電端子，且其中該天線空腔具有一彎曲壁。
  6. 如請求項2之電子裝置，其中該印刷電路板包含一撓性 電路，且其中該等導電天線跡線及該導電材料層包含銅。
  7. 如請求項1之電子裝置，其中該外殼包含具有天線窗槽孔之一導電外殼壁，該等天線窗槽孔形成用於該空腔天線之一基於槽孔之天線窗。
  8. 如請求項7之電子裝置，其中該導電外殼壁包含一攜帶型電腦蓋之一彎曲部分。
  9. 如請求項7之電子裝置，其中該等天線窗槽孔之寬度小於100微米且長度大於5毫米。
  10. 如請求項7之電子裝置，其中該等天線窗槽孔填滿一固體介電質。
  11. 如請求項1之電子裝置，其中該背空腔天線包含一背空腔槽孔天線，且其中該天線諧振元件包含一導電部件，該導電部件具有界定至少一天線諧振元件槽孔之部分。
  12. 如請求項1之電子裝置，其中該天線諧振元件包含一導電部件，該導電部件具有界定複數個天線諧振元件槽孔之部分。
  13. 如請求項12之電子裝置，其中該複數個天線諧振元件槽孔包含一敞開槽孔及一閉合槽孔。
  14. 一種在具有一彎曲外殼表面的一電子裝置中的背空腔天線，其包含：一天線諧振元件，其具有界定一天線諧振元件槽孔之一導電層；及一導電天線空腔，其中該導電天線空腔包含以一金屬 層覆蓋之一塑膠支撐件，其中相對於該天線諧振元件的該塑膠支撐件之至少一表面包含一彎曲表面，其中該塑膠支撐件之該彎曲表面延伸平行於該彎曲外殼表面。
  15. 如請求項14之背空腔天線，其中該天線諧振元件包含一印刷電路板，該導電層形成於該印刷電路板上。
  16. 如請求項15之背空腔天線，其中該導電層具有至少兩個天線諧振元件槽孔。
  17. 如請求項14之背空腔天線，其中該塑膠支撐件具有垂直側壁，該金屬層形成於該等垂直側壁上。
  18. 如請求項14之背空腔天線，其中該天線諧振元件具有兩個槽孔，且經組態以在第一通信頻帶及第二通信頻帶中諧振。
  19. 如請求項14之背空腔天線，其進一步包含一基於槽孔之天線窗，該基於槽孔之天線窗覆蓋該導電天線空腔及該天線諧振元件。
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