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天線隔離元件.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210294701.1

申請日:

2012.08.17

公開號:

CN102956973B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01Q 1/52申請日:20120817|||公開
IPC分類號: H01Q1/52; H01Q21/00; H01Q1/22 主分類號: H01Q1/52
申請人: 蘋果公司
發明人: 朱江; J·古特曼; M·帕斯科林尼; J·納斯; R·W·施盧巴
地址: 美國加利福尼亞
優先權: 2011.08.23 US 13/216,012
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038 代理人: 陳華成
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210294701.1

授權公告號:

102956973B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2013.04.03|||2013.03.06

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及天線隔離元件。電子裝置可以被設置有天線結構和天線隔離元件結構。天線陣列可以位于電子裝置內。天線陣列可以具有多個天線和用于把天線相互隔離的插入的天線隔離元件結構。天線隔離元件結構可以包含具有縱向軸的電介質載體。導電材料片可以繞著縱向軸延伸,以形成導電回路結構。天線隔離元件中的回路結構可以具有平行于縱向軸的橫跨導電材料片的間隙。電子部件可以橋接該間隙。控制電路可以調整電子部件以調諧天線隔離元件。

權利要求書

權利要求書一種天線陣列,包括:
至少第一天線和第二天線;以及
由被配置為將所述第一天線和所述第二天線相互隔離的導體回路形成的天線隔離元件。
如權利要求1所述的天線陣列,其中,所述天線隔離元件介于所述第一天線和所述第二天線之間。
如權利要求2所述的天線陣列,其中,所述天線隔離元件由繞著軸延伸以形成所述導體回路的導電材料片形成。
如權利要求3所述的天線陣列,其中,所述天線隔離元件包括電介質載體,并且所述導電材料片包括所述電介質載體上的金屬。
如權利要求4所述的天線陣列,其中,所述導電材料片具有橫跨該導電材料片的間隙。
如權利要求5所述的天線陣列,其中,所述間隙被配置為跨越所述導電材料片形成蜿蜒的路徑。
如權利要求6所述的天線陣列,其中,所述第一天線和所述第二天線包括環形天線。
如權利要求7所述的天線陣列,其中,所述第一天線和所述第二天線均具有被配置為形成環形天線諧振元件的導電材料片。
如權利要求5所述的天線陣列,其中,所述第一天線和所述第二天線均包括環形天線諧振元件和環形天線饋電結構,其中,所述第一天線中的環形天線饋電結構間接地對所述第一天線中的環形天線諧振元件饋電,并且其中,所述第二天線中的環形天線饋電結構間接地對所述第二天線中的環形天線諧振元件饋電。
如權利要求1所述的天線陣列,其中,所述第一天線和所述第二天線包括分布式環形天線。
如權利要求10所述的天線陣列,其中,所述導體回路包括繞著軸延伸以形成具有間隙的回路的導電材料條,并且其中,所述第一天線和所述第二天線包括均繞著所述軸延伸并均被配置為形成具有間隙的相應回路的導電材料條。
如權利要求1所述的天線陣列,其中,所述天線隔離元件由繞著軸延伸以形成所述導體回路的導電材料片形成,其中所述導體回路具有間隙,其中所述導電材料片具有平行于該軸的橫跨該導電材料片的第一尺寸并具有繞著該軸的與所述導電材料片的周邊長度相關聯的第二尺寸,并且其中,所述第一尺寸為1至10cm,所述第二尺寸為1.5至3.5cm。
一種電子裝置,包括:
殼體;
所述殼體中的顯示器;以及
沿著所述顯示器的邊緣被安裝在所述殼體中的天線陣列,其中,所述天線陣列包括至少第一天線和第二天線、以及由具有間隙的導體回路形成的天線隔離元件,并且其中,所述導體回路被配置為把所述第一天線和所述第二天線相互隔離。
如權利要求13所述的電子裝置,其中,所述天線隔離元件介于所述第一天線和所述第二天線之間,并且包括繞著軸延伸以形成具有所述間隙的所述導體回路的導電材料片。
如權利要求14所述的電子裝置,其中,所述導電材料片具有平行于該軸的橫跨該導電材料片的尺寸,并且其中,所述第一天線和所述第二天線沿著該軸定位。
如權利要求15所述的電子裝置,還包括橋接所述間隙的至少一個電部件。
如權利要求16所述的電子裝置,還包括控制電路,所述控制電路供應調整所述電部件以調諧所述天線隔離元件的控制信號。
一種天線隔離元件,被配置為把電子裝置中的第一天線和第二天線相互隔離,包括:
電介質載體;以及
所述電介質載體上的形成回路的導電材料。
如權利要求18所述的天線隔離元件,其中,所述導電材料包括繞著所述電介質載體延伸并具有間隙的導電材料片。
如權利要求19所述的天線隔離元件,其中,所述電介質載體具有縱向軸,其中所述導電材料片具有平行于該縱向軸的橫跨該導電材料片的第一尺寸并具有繞著該縱向軸的與該導電材料片的周邊相關聯的第二尺寸,并且其中,所述第一尺寸為1至10cm,所述第二尺寸為1.5至3.5cm。

說明書

說明書天線隔離元件
本申請要求于2011年8月23日提交的美國專利申請No.13/216,012的優先權,其全部內容以引用的方式并入本文。
技術領域
本申請總體上涉及電子裝置,更具體地涉及具有天線的電子裝置。
背景技術
諸如計算機的電子裝置通常被設置有天線。例如,具有集成計算機的計算機監視器可以被設置有沿著監視器的邊緣定位的天線。
將天線安裝在電子裝置內,尤其是安裝在希望形成多個天線的陣列的應用中,會出現挑戰。例如,陣列中的天線之間的相對位置會影響天線之間的耦合。如果不小心的話,天線可能不會很好地被相互隔離,從而會降低無線性能。
因此,希望能夠提供用于隔離電子裝置中的天線的改進的布置。
發明內容
電子裝置可以被設置有多個天線的陣列。為了將天線相互隔離,可以設置一個或多個天線隔離元件。天線隔離元件可以介于陣列中的各對天線之間。
例如,天線陣列中的天線可以是分布式環形天線。天線隔離元件可以基于環形寄生結構。
天線隔離元件可以包含具有縱向軸的電介質載體。導電材料片可以繞著縱向軸延伸,以形成導電回路結構。天線隔離元件中的回路結構可以具有平行于縱向軸的橫跨導電材料片的間隙。電子部件可以橋接該間隙。控制電路可以調整電子部件以調諧天線隔離元件。
根據附圖和下面對優選實施例的詳細描述,本發明的進一步特征、其性質和各種優點將會更加清楚。
附圖說明
圖1是根據本發明實施例的具有天線和天線隔離結構的示例性電子裝置的透視圖。
圖2是根據本發明實施例的包含一對天線和天線隔離元件的示例性電子裝置的一部分的俯視圖。
圖3是根據本發明實施例的包含三個天線的陣列和兩個插入的天線隔離元件的示例性電子裝置的一部分的俯視圖。
圖4是根據本發明實施例的示出天線可以如何與射頻收發器電路耦合以及任選的控制電路可以如何用于控制天線和隔離元件結構的示圖。
圖5是根據本發明實施例的可以用于天線陣列的類型的示例性環形天線的透視圖。
圖6是根據本發明的示出可以由環形間接饋電(feeding)結構和環形天線諧振元件結構對性能所作出的相應貢獻的示例性間接饋電分布式環形天線的天線性能的曲線圖。
圖7是根據本發明實施例的可以用于天線陣列的類型的示例性背腔式倒F型天線的透視圖。
圖8是根據本發明實施例的示例性的基于環形的天線隔離元件的示意圖。
圖9是根據本發明實施例的示例性的基于環形的天線隔離元件的透視圖。
圖10是根據本發明實施例的電子裝置的示例性的基于環形的天線隔離元件的橫截面端視圖。
圖11是根據本發明實施例的具有卵形橫截面形狀的示例性的基于環形的天線隔離元件的橫截面端視圖。
圖12是根據本發明實施例的具有矩形橫截面形狀的示例性的基于環形的天線隔離元件的橫截面端視圖。
圖13是根據本發明實施例的具有成角度的邊的橫截面形狀的示例性的基于環形的天線隔離元件的橫截面端視圖。
圖14是根據本發明實施例的具有帶直邊和曲邊的組合的橫截面形狀的示例性的基于環形的天線隔離元件的橫截面端視圖。
圖15是根據本發明實施例的具有帶形成凹部的直邊的橫截面形狀的示例性的基于環形的天線隔離元件的橫截面端視圖。
圖16是根據本發明實施例的具有電子部件的示例性的基于環形的天線隔離元件的透視圖,所述電子部件橋接形成該基于環形的天線隔離元件的導電材料片的間隙。
圖17是根據本發明實施例的由多個L形寄生元件形成的示例性的天線隔離元件的示圖。
圖18是根據本發明實施例的比較使用不同類型的天線隔離元件可以如何減少一對天線之間的耦合的曲線圖。
圖19是根據本發明實施例的示出天線可以如何具有用于間接對第二環形天線結構饋電的第一環形天線結構、以及示出天線的結構可以如何相對于X?Y?Z坐標系定向的示圖。
圖20是根據本發明實施例的示出天線隔離元件可以如何相對于X?Y?Z坐標系定向的示圖。
圖21是根據本發明實施例的示出天線陣列和插入的天線隔離元件可以如何相對于彼此定向以增強天線隔離的示圖。
具體實施方式
電子裝置可以被設置有天線和其它無線通信電路。無線通信電路可以用于支持多個無線通信頻帶中的無線通信。一個或多個天線可以被設置在電子裝置中。例如,天線可以用來形成天線陣列,以支持利用使用多個天線的諸如IEEE 802.11(n)協議的通信協議的通信。
在圖1中示出可以設置有一個或多個天線的類型的示例性電子裝置。電子裝置10可以是計算機,例如,被集成到諸如計算機監視器的顯示器中的計算機。電子裝置10還可以是膝上型計算機、平板計算機、稍微更小的便攜式裝置(例如,腕帶式手表裝置、垂吊式裝置、頭戴受話器裝置、聽筒裝置、或者其它可佩戴的或小型裝置)、蜂窩電話、媒體播放器或其它電子設備。作為例子,這里有時候描述電子裝置10是由計算機監視器形成的計算機的示例性配置。一般來說,電子裝置10可以是任何合適的電子設備。
裝置10可以包括一個或多個天線隔離元件。有時候被稱為寄生元件的天線隔離元件可以用來減少天線之間的耦合。例如,隔離元件可以被放置在裝置10中的一對天線之間,以幫助將天線相互隔離。增強天線隔離可以幫助改進操作期間的諸如802.11(n)電路的無線電路的性能。隔離元件可以由基于環形的結構(例如,分布式的基于環形的結構)或其它寄生天線元件結構形成。
天線和天線隔離元件可以被形成在裝置10中的任何合適的位置,例如,沿著裝置10的邊緣的位置。例如,天線和天線隔離元件可以被形成在裝置10中的一個或多個位置,例如,位置26。裝置10中的天線可以包括環形天線、倒F型天線、條帶天線、平面倒F型天線、縫隙天線、腔式天線、單極天線、偶極天線、貼片天線(patch antenna)、包含多于一種的類型的天線結構的混合天線、或者其它合適的天線。天線隔離元件還可以使用諸如這些結構的結構來形成。天線可以覆蓋蜂窩網絡通信頻帶、無線局域網通信頻帶(例如,與諸如和IEEE 802.11協議的協議相關的2.4和5GHz頻帶)和其它的通信頻帶。天線可以支持單頻帶和/多頻帶操作。例如,天線可以是覆蓋2.4和5GHz頻帶的雙頻帶天線。天線還可以覆蓋多于兩個的頻帶(例如,通過覆蓋三個或更多個的頻帶,或者,通過覆蓋四個或更多個的頻帶)。天線隔離元件可以操作用來隔離一個或多個頻帶、兩個或更多個頻帶(例如,2.4和/或5GHz頻帶)、三個或更多個頻帶等中的天線。
在需要的時候,天線和天線隔離元件的導電結構可以由諸如導電殼體結構的導電電子裝置結構、塑料載體上的諸如金屬跡線的導電結構、柔性印刷電路和剛性印刷電路中的金屬跡線、由電介質載體結構支承的金屬箔、導線和其它導電材料形成。
裝置10可以包括顯示器,例如,顯示器18。顯示器18可以被安裝在諸如電子裝置殼體12的殼體中。殼體12可以使用諸如支架14的支架或其它支承結構來支承。
有時候會被稱為外殼的殼體12可以由塑料、玻璃、陶瓷、纖維復合物、金屬(例如,不銹鋼、鋁等)、其它合適的材料、或者這些材料的組合來形成。在某些情況中,殼體12的部分可以由電介質或其它低導電性材料形成。在另一些情況中,殼體12或者構成殼體12的結構中的至少一些可以由金屬元件形成。
顯示器18可以是結合電容式觸摸電極或其它觸摸傳感器部件的觸摸屏,或者,可以是不觸摸敏感的顯示器。顯示器18可以包括由發光二極管(LED)、有機LED(OLED)、等離子體電池、電子墨元件、液晶顯示器(LCD)部件或其它合適的圖像像素結構形成的圖像像素。
覆蓋玻璃層可以覆蓋顯示器18的表面。顯示器18的矩形有效區22可以位于矩形邊界24內。有效區22可以包含向用戶顯示圖像的圖像像素的陣列。有效區22可以被諸如矩形環狀無效區20的無效周邊區包圍。諸如無效區20的顯示器18的無效部分沒有有效圖像像素。顯示器驅動器電路、天線和天線隔離元件(例如,諸如區域26的區域中的天線和天線隔離元件)、以及不產生圖像的其它部件可以位于無效區20的下方。
顯示器18的覆蓋玻璃可以覆蓋有效區22和無效區20二者。無效區20中的覆蓋玻璃的內表面可以被諸如不透明塑料(例如,暗聚酯膜)或黑色墨的不透明遮蔽材料的層涂敷。不透明遮蔽層可以幫助隱藏諸如天線、驅動器電路、殼體結構、安裝結構和其它結構的裝置10中的內部部件而不被看見。
有時候被稱為覆蓋玻璃的顯示器18的覆蓋層可以由諸如玻璃或塑料的電介質形成。天線和天線隔離元件可以被安裝在覆蓋玻璃的無效部分下方的諸如區域26的區域中。天線可以通過覆蓋玻璃發射和接收信號。這樣允許天線甚至在殼體12中的一些或全部結構由導電材料形成時也操作。例如,將裝置10的天線結構安裝在無效區20的部分下方可以允許天線甚至在下述布置中也操作:其中,殼體12的一些壁或全部壁由諸如鋁或不銹鋼的金屬形成(作為例子)。
在圖2中示出安裝在顯示器覆蓋玻璃的區域26下方的天線陣列附近的裝置10的一部分的俯視圖(前視圖)。如圖2所示,天線陣列72可以包括天線74和天線隔離元件76。在圖2所示的布置中,天線隔離元件76被插入第一天線74(天線ANT1)和第二天線74(天線ANT2)之間。在需要的時候,天線隔離元件(即,寄生元件)可以被定位在裝置10內的其它位置(例如,在不是插入天線74之間的位置,例如,在天線ANT1的左邊或天線ANT2的右邊,或者裝置10中的任何其它位置)。圖2的配置僅僅是示例性的。
在需要的時候,裝置10可以包括多個天線隔離元件。例如,如圖3所示,天線陣列72可以包括三個天線74和兩個天線隔離元件76。天線隔離元件ISO1可以被插入天線ANT1和ANT2之間,并且,天線隔離元件ISO2可以被插入天線ANT2和ANT3之間(作為例子)。在裝置10中也可以使用具有多于三個的天線和兩個或更多個天線隔離元件的天線陣列。
圖4是示出諸如收發器電路78的射頻收發器電路可以如何與天線陣列72中的天線74耦合的電路圖。各條傳輸線80可以用于將收發器電路78耦合到每一個天線74。傳輸線80均可以包括諸如同軸線纜傳輸線、微帶傳輸線、帶狀傳輸線、邊緣耦合的微帶傳輸線、邊緣耦合的帶狀傳輸線或者其它合適的傳輸線的傳輸線結構的一個或多個部分。每一條傳輸線80可以包含不同類型的傳輸線結構的一個或多個部分(例如,一段同軸線纜、形成在印刷電路板上的一段微帶傳輸線等)。傳輸線80均可以包含正導體(+)和接地導體(?)。傳輸線80中的導體可以由導線、編織線、金屬條帶、基板上的導電跡線、平面金屬結構、殼體結構或其它的導電結構形成。
在需要的時候,天線74和隔離元件76可以包含可調諧部件,例如,可調諧電容器和其它可調諧電路。天線74和隔離元件76中的可調諧電路可以用來調整天線陣列72的性能,以在裝置10的操作期間覆蓋各個感興趣的通信頻帶。如圖4所示,控制電路82可以使用諸如路徑84的通信路徑向天線陣列72的天線和天線隔離元件供應控制信號。控制電路82可以包含基帶處理器集成電路、微處理器、微控制器、存儲器、專用集成電路、以及裝置10的其它存儲和處理電路。路徑84可以用作將控制信號從控制電路82傳送到天線74和/或隔離元件76中的可調整電路的控制路徑。
在圖5中示出可以用于實現裝置10中的天線陣列72中的天線的類型的示例性天線。如圖5所示,天線74可以具有兩個基于環形的部分(L1和L2)。特別地,天線74可以具有由天線諧振元件結構L2形成的第一部分和由天線饋電結構L1形成的第二部分。在結構L2中,電流可以沿著繞軸40的方向94在導電材料52內循環。在結構L1中,電流60可以在導電結構56內循環。
饋電結構L1可以是由傳輸線80在正天線饋電端(+)和接地天線饋電端(?)直接饋電的環形天線結構。天線諧振元件結構L2可以是具有導電材料52的環形天線結構,導電材料52繞著結構L2的縱向軸40延伸,并且跨結構L2的尺寸ZD分布(即,沿著縱向軸40分布的導電材料片)。天線饋電結構L1可以由導電結構56形成。
導電結構52和56可以由包含金屬的金屬導電材料或其它導電物質形成。諸如支承結構58的一個或多個支承結構可以用來支承天線74中的天線結構L1和L2的導電結構52和56。支承結構58可以由諸如塑料的電介質形成。例如,導電結構52和56可以是形成在塑料載體上的金屬跡線,或者,形成在柔性電路基板或附著于支承結構58的其它基板上的金屬跡線(作為例子)。
在圖5所示的天線74的示例性配置中,支承結構58具有平行的左右表面LS和RS,并且具有與頂表面TS成一定角度的底表面BS。直接饋電的天線饋電結構L1可以由傳輸線80使用在正天線饋電端(+)和接地天線饋電端(?)處形成的天線饋電器直接饋電。在操作期間,結構L1中的電流可以在結構L1內循環,如回路60所示。在結構L1內循環的電流產生與結構L2耦合的電磁場(即,結構L2由結構L1間接饋電)。
間接饋電天線諧振元件結構L2可以由繞著天線74的縱向軸40成回路的導電結構52形成。插入的結構L2的回路中的間隙50或其它合適的結構或部件可以用來在結構L2的回路內產生電容(作為例子)。
如圖5所示,天線結構L1和L2的導電結構中的一些可以相互電耦合。例如,表面LS、RS和BS上的金屬結構中的一些(有時候被稱為接地平面結構)可以被延伸到結構L1的部分和結構L2的部分中。
結構L1和L2之間的耦合既受電磁近場耦合的影響,也受通過共用導電結構的電耦合的影響。在由一個回路產生的電磁場通過另一個回路時,發生電磁耦合。當在諸如共用接地平面結構的一部分的共用導體中產生電流時,發生電耦合。作為例子,考慮沿著方向64在回路L1的部分68中流動的電流。該電流可以在結構62中電磁感應沿著方向66的電流。由于結構62與結構52電連接(因為結構62是結構52的縱向延伸),所以感應電流66的流動往往會導致結構52中的電流。因此,在天線28中存在部分62可以增強天線結構L1和L2之間的耦合。
在圖6中示出對應于示例性天線74的曲線圖,在該天線中,結構L1和L2都對天線性能(針對至少一些操作頻率)作出貢獻。在圖6中,包含天線結構L1和天線結構L2的環形天線(例如,在圖5所示的類型的布置中)的駐波比(SWR)被繪制為操作頻率f的函數。頻率f1可以對應于諸如2.4GHz的IEEE802.11頻帶的第一關注頻帶的中心頻率(作為例子)。頻率f2可以對應于諸如5GHz的IEEE802.11頻帶的第二關注頻帶的中心頻率(作為例子)。覆蓋多于兩個的頻帶、少于兩個的頻帶和/或其它關注頻帶的天線可以使用分布式回路配置。圖6的例子僅僅是示例性的。
圖6的曲線L2對應于天線諧振元件L2對天線74的貢獻。如圖6所示,存在在頻率f1和等于約2倍f1的頻率(即,在作為頻率f1的二次諧波的2f1處)處來自L2的性能貢獻。在頻率f1的二次諧波處來自天線結構L2的天線性能貢獻可能靠近上頻帶中心頻率f2。
曲線L1對應于天線諧振元件L1對天線74的貢獻。在低帶頻率f1附近的頻率處可能會存在L1對天線性能的相對較少的貢獻。但是,在f2附近的頻率處,L1可能會表現出諧振,該諧振擴寬了來自L2的天線74的帶寬,并且幫助天線28充分覆蓋f2處的上頻帶。
在需要的時候,其它類型的天線可以用于實現天線陣列72中的天線74。可以用于天線74的其它類型的天線的例子包括倒F型天線、條帶天線、平面倒F型天線、縫隙天線、腔式天線、貼片天線(patch antenna)、單極天線、偶極天線、包含多于一種的類型的天線結構的混合天線、或者其它合適的天線。圖7是基于背腔式倒F型天線設計的天線74的示例性配置的透視圖。如圖7所示,天線74可以具有支承結構,例如,電介質支承結構58。金屬或其它導電材料86可以用來覆蓋結構58的底表面和側壁表面,從而形成背腔式天線74的天線腔。倒F型天線諧振元件88或其它合適的天線諧振元件結構可以被安裝在開口中,該開口被形成在腔的上表面處以形成天線74。使用從正天線饋電端(端+)和接地天線饋電端(端?)形成的天線饋電部,可以對天線進行饋電。
在圖8中示出可以用于天線陣列72的天線隔離元件76的示例性的基于環形的天線隔離元件(寄生元件)。如圖8所示,天線隔離元件76可以具有形成環形導電路徑(圍繞軸104的環形路徑90)的導電結構。間隙可以被插入形成回路的導電材料中,并且/或者,部件可以被插入回路內以引入電容92。將電容92包括在內(例如,形成導電結構90中的間隙)可以幫助天線隔離元件76在盡可能更低的頻率處諧振(并且執行隔離功能)。這樣可以允許天線隔離元件76用于在所需的通信頻帶中隔離天線,而不需要使用過大的結構90(即,不需要過度地放大路徑90的周邊P,以在操作頻率中產生所需的減少)。包含電容92的圖8所示的類型的基于環形的結構的隔離元件76的諧振頻率(即,隔離元件76有效地將天線74相互隔離的頻率)將隨著電容92的值增大而往往會降低。
使用導線,使用柔性印刷電路(例如,由諸如聚酰亞胺片的柔性聚合物片形成的“柔性電路”)上的金屬跡線或其它導電跡線,使用剛性印刷電路板上的金屬跡線,使用金屬箔,使用殼體12中的導電殼體結構的部分,或者,使用其它合適的導電結構,可以實現環形路徑90。
在圖9中示出可以用于天線隔離元件76的示例性配置。如圖9所示,天線隔離元件76可以具有形成環形形狀的導電結構90。導電結構90可以由繞著天線隔離元件76的縱向軸104延伸的導電材料片(條帶)形成。導電結構90可以被形成在電介質支承結構102(例如,塑料或其它合適的材料)上。隔離元件76的沿著縱向軸104的尺寸L(即,跨圍繞支承結構102和軸104纏繞的導體條90的尺寸)可以是,例如,約1至5cm,約1至10cm,約2至10cm,約2至5cm,大于1cm,小于10cm,或者其它合適的尺寸。周邊尺寸P(即,圍繞支承體102纏繞的金屬90或其它導體的回路的長度)可以是約1.5至2.5cm,約2.5cm,1.5至3.5cm,1至4cm,大于1cm,小于4cm,或者其它合適的尺寸。
基于環形的天線隔離元件76的電容92可以由導電結構90中的間隙形成,該間隙橫跨繞著軸104形成回路的材料片。例如,該間隙可以具有寬度WD。在圖9的例子中,導電回路結構90中的間隙由結構90中的直線裂口形成,該裂口在平行于縱向軸104的結構90上的橫向維度上延伸。結構90中的間隙可以具有其它形狀,例如,蜿蜒的路徑形狀(例如,圖9的示例性的蜿蜒間隙92’)。對于導電結構90中的間隙使用蜿蜒的路徑形狀,可以幫助增大電容92的大小。
在圖10中示出安裝在電子裝置10內的示例性的天線隔離元件76的橫截面端視圖。如圖10所示,天線隔離元件76可以被安裝在各個天線74之間的諸如區域26(圖1)的區域的下方(在圖10中未示出)。天線隔離元件76可以具有支承結構,例如,具有矩形橫截面形狀的支承結構102,以便容納殼體12中的矩形側壁和后殼體結構(作為例子)。導電結構90可以形成繞著天線隔離元件76的縱向軸104延伸的回路。間隙92可以被插入該回路的路徑中以形成電容,如結合圖8所述的。
在圖10的示例性配置中,支承結構102和天線隔離元件76的橫截面形狀是矩形。在需要的時候,對于天線隔離元件76,可以使用其它的橫截面形狀。一般來說,天線隔離元件76可以具有任何合適的橫截面形狀,其響應于天線陣列72中的天線74的操作而形成繞著軸104的射頻電流的回路。
如圖11所示,例如,當沿著縱向軸104觀看時,導電層90可以具有卵形的橫截面形狀。在圖12的例子中,天線隔離元件76的導電層90具有矩形的橫截面形狀。在圖13的例子中,對于具有成角度側壁的天線隔離元件76,導電層90形成矩形的橫截面形狀。特別地,圖13的天線隔離元件76的上下表面相互平行,并且,垂直于天線隔離元件76的右表面。圖13中的天線隔離元件76的左表面與上下表面成非正交的角度,并且,與天線隔離元件76的右表面不平行。在需要的時候,天線隔離元件76的一些表面可以是平面的,并且,天線隔離元件76的另一些表面可以是非平面的,從而當沿著縱向軸104觀看時天線隔離元件76的橫截面形狀具有直邊和曲邊的組合,如圖14所示。圖15示出天線隔離元件76的形狀可以如何具有諸如凹部108的凹部。諸如凹部108的凹部可以被配置為使得天線隔離元件76可以容納殼體12中的突出殼體結構、裝置10中的內部部件和裝置10中的其它結構。
圖11、12、13、14和15的例子僅僅是示例性的。一般來說,天線隔離元件76的導電結構90可以具有使得電流在天線陣列72的操作期間繞著軸104流動的任何合適的形狀。
圖16示出可以如何使用電部件110配置天線隔離元件76中的間隙電容92。導電結構90中的間隙92由于其形狀(即,是蜿蜒的還是直線的)和尺寸(例如,間隙寬度WD)而可以具有內置電容。除了由于間隙92的布局的電容以外,橋接該間隙92的電部件110的電容可以影響位于由結構90形成的回路中的電容。電部件110可以是表現出電容的電容器或部件。例如,電部件110可以是使用焊料附著于導電結構90的導電材料的表面安裝技術(SMT)部件。電部件110可以包含一個或多個集成電路,封裝在公用SMT封裝內的諸如電容器、電阻器、電感器等的一個或多個部件,射頻濾波器部件,或者其它合適的電路部件。在需要的時候,天線74可以包含諸如部件110的電部件(例如,橋接圖5的天線74的回路結構L2的導電結構52的間隙50的部件)。
可以使用可調諧部件來實現各部件,例如,與天線陣列72中的天線74和/或一個或多個天線隔離元件76相關聯的電部件110或其它部件中的一個或多個。使用裝置10中的控制電路,例如,圖4的控制電路82,可以實時地控制可調諧部件(例如,產生所需量的電容)。這樣允許裝置10調諧天線74和/或天線隔離元件76的頻率響應,并且因此允許裝置10調諧天線陣列72的整體性能。當希望覆蓋特定的頻帶或關注頻帶時(例如,當從一種無線通信模式切換到另一種無線通信模式時,當把裝置10移動到使用不同組的無線通信頻率的新地理區域時,等等),例如,裝置10可以調諧天線74和/或天線隔離元件76。
圖17示出可以如何使用從諸如接地導體118的公用接地平面結構延伸的L形寄生元件來實現天線隔離元件76。如圖17所示,天線隔離元件76可以包含兩個或更多個L形導電元件,例如,L形寄生元件112、L形寄生元件114和L形寄生元件116。天線隔離元件76中的每一個L形元件可以具有不同的長度,使得每一個L形寄生元件在不同的對應頻率處貢獻諧振峰值(以及對應的天線隔離貢獻)。在需要的時候,其它類型的導電結構可以用于形成寄生天線元件(例如,諸如T形結構的具有多于一個的導電分支的結構,由形成平面L形元件的導電材料條帶形成的結構,具有其它形狀的結構,等等)。圖17的例子僅僅是示例性的。
圖18是比較圖17中所示的類型的天線隔離元件(曲線120)和圖9所示的類型的天線隔離元件(曲線122)的天線隔離性能的曲線圖。在圖17中所示的配置中,天線隔離元件76具有響應于來自陣列72中的天線74的射頻信號而諧振的三個獨立的L形諧振結構。在圖17的天線隔離元件76中存在三個分離的L形元件導致陣列72中的一對天線74之間的耦合出現三個對應的下降(被示出為獨立的諧振P1、P2和P3)。每一個諧振P1、P2和P3與不同的頻率f相關聯,因為圖17的天線隔離元件76中的每一個元件112、114和116具有不同的對應長度并因此具有不同的諧振行為。共同地,諧振P1、P2和P3可以用于在以操作頻率fa為中心的通信頻帶中隔離陣列72中的一對天線74的作用。
圖18的曲線122對應于圖9所示的類型的隔離元件,在該隔離元件中,導電回路結構90具有沿著縱向軸104的尺寸L。L的尺寸(例如,1至10cm)幫助擴寬隔離元件76的帶寬,從而使得曲線122比曲線120更寬、更深(在圖18的例子中)。一般來說,可以利用天線隔離元件76的尺寸L的增加來增大由天線隔離元件76表現出的隔離量(隔離帶寬)。
當使用圖9中所示的類型的隔離元件時,來自天線陣列中的天線的公用接地電流(即,沿著維度Z流動的感應電流)往往會被引入隔離元件中的電流路徑98(圖9),并且不會進一步沿著該陣列顯著地耦合。因此,圖9的基于環形的隔離元件76的配置可以幫助抑制通過共用接地電流的天線對天線的耦合。
圖17的隔離元件76的元件112、114和116起到寄生元件的作用,所述寄生元件往往會對沿著Z軸行進的公用接地電流產生虛擬的開路,從而降低共用公用接地平面118的陣列中的天線之間的耦合。
圖19是示出天線饋電結構L1可以如何用來間接地對結合圖5的天線74描述的類型的天線中的天線諧振元件L2饋電的示圖。圖19的天線74的天線饋電結構由直接饋電環形天線結構(天線結構L1)形成,并且,天線諧振元件結構由環形天線結構(例如,圖5的天線結構L2)形成。直接饋電環形天線結構L1可以包括由傳輸線80直接饋電的導電材料56的回路。傳輸線80中的正導體可以連接到正天線饋電端(+),并且,傳輸線80中的接地導體可以連接到接地天線饋電端(?)。環形天線L2可以使用諸如沿著縱向軸40的長度分布的導電結構52的導電結構來形成。為了避免使附圖過度復雜,在圖19中沒有描繪天線諧振元件L2中的導電結構52的分布形狀。在天線74的操作期間可以在結構L1和L2之間耦合的電磁場由線54表示。在圖19所示的類型的配置中,包含天線饋電結構L1的平面垂直于包含天線諧振元件結構L2的平面。在需要的時候,可以使用結構L1和L2之間的其它相對取向。
在圖19的天線74中,回路L2位于X?Y平面中,天線諧振元件L2的縱向軸40平行于Z軸。圖20是示出天線隔離元件76可以如何定向使得環形路徑90位于X?Y平面中并且使縱向軸104平行于Z軸延伸的示圖。
可以通過下述方式來增強天線的隔離:把諸如圖19的天線結構74的天線結構與諸如天線隔離元件20的天線隔離元件對準,使得每一個天線74的縱向軸40與天線隔離元件76的縱向軸104沿著共同的軸(即,Z軸),如圖21的例子中所示。在圖21的例子中,天線ANT1和ANT2是使用插入的天線隔離元件ISO隔離的,它們中的每一個沿著共同的軸(軸Z)對準。
在該配置中,每一個天線75中的電流沿著回路L2的導電路徑行進,而不是朝向相鄰的天線行進,這樣使得當通過公用接地平面電流操作一個天線74時在另一個天線74中感應的電流量最少化。Z軸往往會與圖19中所示的類型的天線74的輻射圖案的空(null)相關聯,從而,沿著共同的軸對準每一個軸40還可以通過減少電磁近場耦合來增強隔離。
在需要的時候,圖21的天線陣列72的天線和天線隔離元件可以被安裝在裝置10內的諸如圖1的區域26之一的區域中。在需要的時候,可以形成其它合適的天線陣列(例如,把多個天線設置在膝上型計算機的鉸鏈內,把多個天線沿著平板計算機或其它便攜式裝置的邊緣設置,等等)。在諸如其中天線沿著公用接地平面結構(例如,印刷電路板上的共用跡線,共用導電電子裝置殼體結構12,或者其它公用接地平面結構)安裝的這些配置的配置中,天線可能會通過共用接地平面電流而耦合。當使用環形天線結構來形成天線陣列中的一個或多個天線或者兩個或更多個天線時,可以通過下述方式來減少通過共用接地平面電流的天線耦合:把天線諧振元件回路定向為垂直于公用接地平面電流可能會沿其流動的維度。
例如,在圖21的天線陣列中,環形天線諧振元件L2中的回路電流在垂直于維度Z的X?Y平面中流動。與天線對天線的耦合相關聯的公用接地平面電流將沿著維度Z流動,經過陣列中的每一個天線。但是,當使用環形天線時,環形天線諧振元件中的電流在X?Y平面中流動,而不是沿著維度Z流動。因此,當環形天線諧振元件被配置為使得回路電流在X?Y平面中流動時,天線之間的公用接地電流(即,沿著維度Z的共用接地平面電流)得到抑制,從而對由天線隔離元件提供的隔離提供了附加的隔離。
根據一個實施例,提供一種天線陣列,該天線陣列包括至少第一天線和第二天線、以及由導體回路形成的天線隔離元件,該導體回路被配置為將第一天線和第二天線相互隔離。
根據另一個實施例,天線隔離元件介于第一天線和第二天線之間。
根據另一個實施例,天線隔離元件由繞軸延伸以形成導體回路的導電材料片形成。
根據另一個實施例,天線隔離元件包括電介質載體,其中,導電材料片包括電介質載體上的金屬。
根據另一個實施例,導電材料片具有橫跨該導電材料片的間隙。
根據另一個實施例,該間隙被配置為跨越導電材料片形成蜿蜒的路徑。
根據另一個實施例,第一天線和第二天線包括環形天線。
根據另一個實施例,第一天線和第二天線均具有被配置為形成環形天線諧振元件的導電材料片。
根據另一個實施例,第一天線和第二天線均包括環形天線諧振元件和環形天線饋電結構,第一天線中的環形天線饋電結構間接地對第一天線中的環形天線諧振元件饋電,并且其中,第二天線中的環形天線饋電結構間接地對第二天線中的環形天線諧振元件饋電。
根據另一個實施例,第一天線和第二天線包括分布式環形天線。
根據另一個實施例,導體回路包括繞著軸延伸以形成具有間隙的回路的導電材料條,其中,第一天線和第二天線包括均繞著軸延伸并均被配置為形成具有間隙的相應回路的導電材料條。
根據另一個實施例,天線隔離元件由繞著軸延伸以形成導體回路的導電材料片形成,其中導體回路具有間隙,其中導電材料片具有平行于該軸的橫跨該導電材料片的第一尺寸并具有繞著該軸的與導電材料片的周邊長度相關聯的第二尺寸,并且其中,第一尺寸為1至10cm,第二尺寸為1.5至3.5cm。
根據一個實施例,提供一種電子裝置,該電子裝置包括殼體、殼體中的顯示器、以及沿著顯示器的邊緣被安裝在殼體中的天線陣列,其中,天線陣列包括至少第一天線和第二天線、以及由具有間隙的導體回路形成的天線隔離元件,并且其中,該導體回路被配置為將第一天線和第二天線相互隔離。
根據另一個實施例,天線隔離元件介于第一天線和第二天線之間,并且包括繞著軸延伸以形成具有間隙的導體回路的導電材料片。
根據另一個實施例,材料片具有平行于該軸的橫跨該材料片的尺寸,并且,第一天線和第二天線沿著該軸定位。
根據另一個實施例,電子裝置還包括橋接該間隙的至少一個電部件。
根據另一個實施例,電子裝置還包括控制電路,該控制電路供應調整電部件以調諧天線隔離元件的控制信號。
根據一個實施例,提供一種天線隔離元件,其被配置為把電子裝置中的第一天線和第二天線相互隔離,該天線隔離元件包括:電介質載體;以及電介質載體上形成回路的導電材料。
根據另一個實施例,導電材料包括繞著電介質載體延伸并具有間隙的導電材料片。
根據另一個實施例,電介質載體具有縱向軸,導電材料片具有平行于該縱向軸的橫跨該導電材料片的第一尺寸并具有繞著該縱向軸的與該導電材料片的周邊相關聯的第二尺寸,并且,第一尺寸為1至10cm,第二尺寸為1.5至3.5cm。
前述內容僅僅說明本發明的原理,并且,在不脫離本發明的范圍和精神的情況下,本領域的技術人員可以進行各種修改。前述實施例可以被單獨地實施,或者可以以任何組合的方式實施。

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