太阳城集团

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用于平板设备的背腔式天线.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201010254375.2

申请日:

2010.08.13

公开号:

太阳城集团CN102013554B

公开日:

2015.01.14

当前法律状态:

有效性:

法律详情: 授权|||实质审查的生效号牌文件类型代码:1604号牌文件序号:101074687958IPC(主分类):H01Q 1/22专利申请号:2010102543752申请日:20100813|||公开
IPC分类号: H01Q1/22; H05K5/02 主分类号: H01Q1/22
申请人: 苹果公司
发明人: E·A·瓦兹奎兹; R·W·斯科卢巴; 蒋奕; R·A·G·安古鲁; R·卡巴勒罗; 李青湘
地址: 美国加利福尼亚
优先权: 2009.09.03 US 12/553,944
专利代理机构: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 代理人: 李玲
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201010254375.2

授权太阳城集团号:

102013554B||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2015.01.14|||2011.06.01|||2011.04.13

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及用于平板设备的背腔式天线。电子设备可以具有腔体天线。该腔体天线可以具有标记形状的电介质窗口。用于腔体天线的天线谐振元件可由印刷电路板上的导电迹线形成。天线谐振元件可由迹线形成。天线谐振元件可被安装在天线支撑结构上。用于腔体天线的导电腔体结构可以具有与导电壳体壁的内表面平齐安装的平面边缘。该腔体结构可以具有多于一个的深度。腔体结构的较浅的平面部分可以位于一个平面内。天线谐振元件可以位于浅腔体壁的平面和导电壳体壁的外部表面之间。

权利要求书

1: 一种天线,包括 : 具有开口和外表面的导电电子设备壳体壁 ; 天线腔体结构,具有与所述导电电子设备壳体壁的内表面齐平安装的平面边缘,其 中所述天线腔体结构和部分所述导电电子设备壳体壁形成天线的天线腔体,并且其中所 述平面边缘位于第一平面内 ; 所述导电电子设备壳体壁的开口内的电介质天线窗口结构,其用作天线的天线窗口 并且具有外表面,其中所述导电电子设备壳体壁的外表面和所述电介质天线窗口结构的 外表面位于第二平面内 ;和 天线的天线谐振元件,其被安装在所述第一平面和第二平面之间的天线腔体内。
2: 如权利要求 1 所述的天线,其中所述天线谐振元件包括柔性电路上的导电迹线。
3: 如权利要求 2 所述的天线,还包括天线支撑结构,所述柔性电路的第一部分被安装 到所述天线支撑结构上。
4: 如权利要求 3 所述的天线,其中所述柔性电路的第二部分被安装在所述天线腔体结 构的平面区域上。
5: 如权利要求 4 所述的天线,其中所述柔性电路的第二部分包括孔,并且其中所述天 线还包括所述孔内的将所述柔性电路的第二部分连接到所述天线腔体结构的平面区域的 焊料。
6: 如权利要求 5 所述的天线,其中所述天线腔体结构包括附加的平面区域,其中所述 天线腔体结构的平面区域位于所述平面边缘之下的第一深度处,其中所述附加的平面区 域位于所述平面边缘之下的第二深度处,并且其中第二深度大于第一深度。
7: 如权利要求 1 所述的天线,其中所述天线腔体结构具有位于与所述第一平面相距多 个不同距离处的平面壁。
8: 如权利要求 1 所述的天线,其中所述电介质天线窗口结构包括标志形状的电介质结 构。
9: 如权利要求 1 所述的天线,其中所述天线谐振元件由柔性电路内的第一导电层形 成,所述天线还包括由所述柔性电路内的第二导电层形成的接触焊盘,其中所述接触焊 盘用作天线的正天线馈电端子和接地天线馈电端子。
10: 一种电子设备,包括 : 具有开口的导电壳体 ; 天线,所述天线具有天线谐振元件和形成天线的天线腔体的天线腔体结构,其中所 述天线谐振元件由印刷电路衬底内的导电层形成,并且其中由形成在所述印刷电路衬底 内的另一个导电层内的接触焊盘形成天线的天线馈电端子 ; 所述开口内的电介质天线窗口结构,其用作天线的天线窗口,其中所述天线谐振元 件具有第一区域,并且其中所述电介质天线窗口结构具有类似于所述天线谐振元件的所 述第一区域的第二区域 ; 收发器电路 ;和 连接到所述收发器电路并且连接到所述天线馈电端子的同轴电缆。
11: 如权利要求 10 所述的电子设备,其中所述同轴电缆具有被焊接到所述接触焊盘中 的一个接触焊盘的接地连接器,以及被焊接到所述接触焊盘中的另一个接触焊盘的信号 2 导线。
12: 如权利要求 11 所述的电子设备,还包括所述接地连接器和所述天线腔体结构的内 表面之间的至少一个焊接连接。
13: 如权利要求 12 所述的电子设备,还包括支撑结构,所述印刷电路在所述支撑结构 上被安装在所述天线腔体内。
14: 如权利要求 13 所述的电子设备,其中所述支撑结构在所述焊接连接附近具有凹陷 部分,所述凹陷部分提供所述焊接连接和所述支撑结构之间的空隙。
15: 如权利要求 14 所述的电子设备,其中所述支撑结构包括塑料结构,所述塑料结构 具有外围壁部分和平面部分,所述平面部分至少部分地被所述外围壁结构围绕,并且所 述平面部分的高度比所述外围壁结构浅。
16: 如权利要求 10 所述的电子设备,其中所述天线腔体结构具有被安装到所述导电壳 体的边缘,并且其中所述天线腔体结构具有通道,所述同轴电缆位于所述通道内。
17: 如权利要求 10 所述的电子设备,其中所述天线腔体结构具有位于与所述电介质天 线窗口结构相距多个不同距离处的平面壁。
18: 一种电子设备,包括 : 电路 ; 给所述电路供电的电池 ;和 具有天线腔体结构的天线,所述天线腔体结构具有容纳所述电池的凹陷部分。
19: 如权利要求 18 所述的电子设备,还包括 : 具有开口的导电壳体壁 ;和 天线的标记形状的电介质窗口,其被安装在所述开口内。
20: 如权利要求 19 所述的电子设备,其中所述导电壳体壁具有在所述开口处位于第一 平面内的外表面,其中所述天线腔体结构包括平面边缘,所述平面边缘与所述开口周围 的所述导电壳体壁的内表面齐平安装并且位于第二平面内,并且其中所述天线谐振元件 被安装在位于所述第一平面和所述第二平面之间的位置处。

说明书


用于平板设备的背腔式天线

     本申请要求 2009 年 9 月 3 日提交的美国专利申请 No.12/553,944 的优先权,通过 引用将其完整结合在此。背景技术
     通常为电子设备诸如计算机和通信设备提供无线通信能力。 例如,电子设备 可以使用长距离无线通信电路诸如蜂窝电话电路,以利用 850MHz、900MHz、1800MHz 和 1900MHz 的蜂窝电话频段 ( 例如,主要的全球移动通信系统或 GSM 蜂窝电话的频 段 ) 通信。 还可以使用长距离无线通信电路处理 2100MHz 频段和其它频段。 电子设 备可以使用短距离无线通信链路来处理和附近设备的通信。 例如,电子设备可以使用 2.4GHz 和 5GHz 的
     (IEEE 802.11) 频段 ( 有时被称为局域网频段 ) 和 2.4GHz 的( 蓝牙 ) 频段。 把天线成功地结合到电子设备中可能是困难的。 用于天线的空间通常被限制在 设备壳体的边界 (confine) 内。 天线操作还可能受到介于其间的金属结构的阻断 (block)。 这使得难以在包含可能阻断射频信号的导电显示结构、导电壳体壁或其它导电结构的电 子设备中实现天线。 因此希望能够提供用于电子设备的改进的天线。
     发明内容 可为电子设备提供导电壳体壁。 设备内的天线可被用于处理局域网通信的射频 信号和其它无线信号。
     可为天线提供标记形状 (logo-shaped) 的电介质天线窗口,该窗口允许天线在导 电壳体壁的边界内操作。 标记形状的电介质天线窗口可以包括对于射频天线信号透明的 玻璃层和其它电介质材料。 金属腔体结构可以具有使用导电粘合剂附接到导电壳体壁的 内表面上的边缘 (lip)。 金属腔体结构可以形成天线的天线腔体。
     可以在金属腔体结构内的天线支撑结构之上形成天线谐振元件。 该支撑结构可 由诸如塑料的电介质形成,并且可以具有空心部分,以便减少天线上的电介质负荷。 可 由柔性电路或其它衬底上的导电迹线形成天线谐振元件。 柔性电路可被安装为使得该柔 性电路的一部分被所述支撑结构支撑,并且使得柔性电路的该部分被连接到金属腔体结 构上。
     可以使用传输线诸如同轴电缆传输线给天线馈电。 可以在传输线和金属腔体结 构的若干部分之间形成焊接连接 (solder connection)。 电介质支撑的凹陷部分可以帮助确 保提供用于形成与金属腔体的焊接连接的足够空间。 可为金属腔体结构提供可焊接金属 的电镀涂层,以便于焊接连接。
     同轴电缆可被布线在包含天线谐振元件的柔性电路和金属腔体之间。 可以使用 背面引线 (backside contact) 将同轴电缆内的接地导线电连接到天线接地,并且可以作为 天线接地馈电端子。 还可以使用背面引线作为正天线馈电端子。 可以使用通孔将背面天
     线引线互连到柔性电路的另一个层内的天线谐振元件迹线。 金属腔体结构可以在其边缘 内具有凹陷部分,以便容纳同轴电缆。
     所述金属腔体结构可以具有处于壳体壁表面之下不同深度处的壁。 腔体的较浅 部分可以提供电子设备中的更内侧的容积以便安装组件。 腔体的较深部分可以提供导电 腔体壁和天线谐振元件结构之间更大的间隔,从而增强天线性能。 金属腔体结构的边缘 可以与安装有金属腔体结构的导电壳体壁位于相同平面内。 腔体的较浅部分可以位于公 共平面内。 天线支撑结构可以将包含天线谐振元件迹线的柔性电路保持在位于较浅腔体 壁的平面之上的平面内,并且如果希望,在腔体边缘的平面之上。
     从附图和对优选实施例的下列详细描述中,将更明了本发明的其它特征、其属 性和各种优点。 附图说明
     图 1 是具有根据本发明的实施例的天线的说明性电子设备诸如计算机的正面立 体图 ;
     图 2 是具有根据本发明的实施例的天线的说明性电子设备诸如计算机的背面立 体图 ;
     图 3 是具有根据本发明的实施例的天线的说明性电子设备诸如平板形状的便携 式计算设备的正面立体图 ;
     图 4 是具有根据本发明的实施例的天线的说明性电子设备诸如平板形状的便携 式计算设备的背面立体图 ;
     图 5 是具有根据本发明的实施例的天线结构的说明性电子设备的示意图 ;
     图 6 是具有根据本发明的实施例的天线结构的电子设备的截面侧视图,所述天 线结构包括靠着导电壳体壁安装的天线腔体 ;
     图 7 是根据本发明的实施例可用于形成电子设备的天线的天线谐振元件和相关 联的导电天线腔体结构的正面立体图 ;
     图 8 是根据本发明的实施例可用于形成电子设备的天线的图 7 所示类型的天线谐 振元件和相关联的导电天线腔体结构的顶视图 ;
     图 9 是示出了根据本发明的实施例的图 7 和图 8 所示类型的双频段天线的说明性 频率响应的图 ;
     图 10 是图 7 和 8 所示类型的天线的顶视图,示出了根据本发明的实施例,天线 可如何被定位在电介质天线窗口之下 ;
     图 11 是图 7 和 8 所示类型的天线的截面侧视图,示出了根据本发明的实施例, 可以如何由柔性印刷电路形成天线谐振元件,其中所述柔性印刷电路具有连接到导电天 线腔体结构的部分,并且具有安装在电介质天线支撑结构上的部分 ;
     图 12 是图 7 和 8 所示类型的天线的一部分的顶视图,示出了根据本发明的实 施例,传输线诸如同轴电缆传输线可如何被连接到与天线相关联的正和接地天线馈电端 子;
     图 13 是一个截面侧视图,示出了根据本发明的实施例,不同深度可如何与天线 的导电天线腔体结构的不同部分相关联 ;图 14 是根据本发明的实施例的用于电子设备腔体天线的圆形标记形状的电介质 天线窗口的顶视图 ;和
     图 15 是根据本发明的实施例的用于电子设备腔体天线的矩形标记形状的电介质 天线窗口的顶视图。 具体实施方式
     可为电子设备提供无线通信电路。 该无线通信电路可被用于支持一个或多个无 线通信频段内的无线通信。 电子设备内的天线结构可被用于传输和接收射频信号。 电子 设备可以具有导电壳体。 例如,电子设备可以具有这样的壳体,其中一个或多个部分是 由铝块或其它金属机加工而成的。 该金属可被涂覆以绝缘涂层。 例如,铝壳体壁可以被 阳极氧化。 导电壳体结构的其它例子包括导电聚合物、合成物和具有嵌入的导电元件的 塑料结构。 由于导电粒子诸如聚合物材料内的金属粒子的存在,填充金属的聚合物可以 表现出导电性。 合成结构可以包括纤维,诸如形成基质 (matrix) 的碳纤维。 该基质可被 注入粘合剂,诸如环氧树脂。 得到的合成结构可用做内部框架构件或壳体壁,并且由于 纤维和 / 或粘合剂的电特性,可以表现出相当程度的导电性。 塑料壳体结构诸如嵌入模 制结构可以包括嵌入的导体,诸如图案化的金属部件。 可能难以在被导电壳体结构和导电组件诸如显示器封闭的电子设备内成功地操 作天线。 例如,导电壳体壁可以阻断射频信号。 因此可能希望给壳体提供电介质窗口结 构。
     为了减少视觉混乱,可能希望掩饰或以其它方式隐藏天线窗口。 这可以通过由 电介质标记结构形成窗口来实现。 采用这种类型的布置,电介质标记可被安装在电子设 备壳体上的潜在显著的位置。 由于标记带有商标太阳城集团 (branding information) 或电子设备 的用户感兴趣的其它太阳城集团,标记可用于有用的并且可被接受的太阳城集团传递目的,并且不需 要给电子设备的外型引入不希望的可视设计元素。 可用于形成标记窗口或其它电介质天 线窗口结构的电介质材料可以包括塑料 ( 聚合物 )、玻璃、陶瓷、木头、泡沫塑料、基于 纤维的合成物等。 可由这些材料中的一种或这些材料中的两种或多种形成电介质天线窗 口。 例如,可由单块塑料、玻璃或陶瓷形成电介质天线窗口,或可由涂覆有电介质 ( 例 如,不同类型的附加塑料、外部玻璃层、陶瓷层、粘合物等 ) 的装饰层的塑料结构形成 电介质天线窗口。
     用于电子设备的天线结构可以位于标记或其它电介质窗口之下。 这允许天线结 构操作而不被导电壳体壁或导电组件阻断。 在看不到天线结构但是天线结构仍能通过标 记形状的电介质发射和接收射频信号操作的这种类型的配置中,该天线结构有时被称为 形成标记天线 (logo antenna)。 标记天线可被用于其它天线安装布置可能麻烦、在审美上 不受欢迎、或由于与导电壳体壁或可能阻断射频天线信号的其它导电设备相邻而易于发 生干扰的情况。
     可以给任意适合的电子设备提供标记天线。 作为例子,可以在诸如台式计算机 ( 具有或不具有集成的监视器 )、便携式计算机诸如膝上计算机和平板计算机、手持电子 设备诸如蜂窝电话等的电子设备内形成标记天线。 在此处示出的说明性配置中,标记天 线有时可被形成在具有集成显示器的平板计算机或其它计算机的内部。 然而,诸如这些
     的布置仅是说明性的。 可以在任意适合的电子设备内使用标记天线和使用电介质窗口的 其它天线结构。
     标记天线可被安装在电子设备的任意适合的暴露部分上。 例如,标记天线可被 提供在设备前表面上或设备后表面上。 其它配置也是可行的 ( 例如,标记安装在更狭窄 的位置内,标记安装在设备侧壁上等 )。此处有时作为例子描述使用设备后表面和设备下 表面上的标记天线安装位置,但是一般地,如果希望,可以在电子设备内使用任意适合 的标记天线安装位置。
     图 1 示出了可以包括标记天线的说明性电子设备,诸如具有集成显示器的计算 机。 如图 1 的说明性正面立体图所示,设备 10 可以是具有壳体诸如壳体 12 的计算机。 显示器 14 可被安装在壳体 12 内。 可使用架子 30 将壳体 12 保持在竖直向上的位置。
     图 2 示出了图 1 的设备 10 的背面立体图。 如图 2 所示,壳体 12 可以具有后表 面 34。 后表面 34 可以大体上是平面。 例如,后表面 34 可形成平坦的矩形平面或可形成 在其一个或两个横向维度上略微弯曲的大体平坦的平面。 壳体 12 可由导电结构形成 ( 例 如,金属、合成物、填充金属的聚合物等 )。 设备 10 还可以包括显示器、印刷电路板、 金属框架和其它支撑结构,以及导电的其它组件。 为了确保安装在壳体 12 内部的天线结 构的正确操作,可能希望给壳体 12 提供对于射频信号透明的天线窗口。 在操作期间,信 号可以穿过天线窗口,而不被设备 10 的导电结构阻断。 可以在壳体 12 的壳体后表面 34 或其它适合的部分上形成电介质天线窗口结构, 诸如标记形状的天线窗口结构 32。 全部或部分结构 32 可作为安装在壳体 12 内的天线的 电介质窗口。 在图 2 所示的例子中,结构 32 包括结构 32A 和结构 32B。 结构 32A 比结 构 32B 大,并且因此可能更适用于形成天线窗口 ( 作为例子 )。 在这种类型的配置中, 结构 32B 不必完全穿透壳体壁 34,并且不必形成天线窗口结构。 图 2 的结构 32 的形状 仅是说明性的。 如果希望,在形成电介质天线窗口结构时,可以使用任意适合的形状。
     图 3 示出了可以包括标记天线的说明性电子设备,诸如平板形状的便携式计算 机。 如图 3 的说明性正面立体图所示,设备 10 可以具有壳体,诸如壳体 12。 如同图 1 和 2 的例子中的设备 10 的壳体 12,图 3 的设备 10 内的某些或全部壳体 12 和其它组件可由 易于阻断射频信号的导电材料形成。 例如,壳体 12 可由金属 ( 例如,不锈钢、铝等 )、 导电合成物、填充金属的聚合物、具有嵌入金属部件的塑料等形成。 设备 10 还可以包括 导电组件,诸如显示器 14。 显示器 14 可以是例如液晶显示器 (LCD)、有机发光二极管 (OLED) 显示器、电子墨水显示器或其它适合的显示器。 如果希望,电容式触摸传感器 可被结合在显示器 14 内以便使得显示器 14 是触敏的。 可以使用用户接口组件,诸如按 钮 36 和显示器 14 的触敏屏幕收集用户输入。
     图 4 示出了图 3 的设备 10 的背面立体图。 如图 4 所示,壳体 12 可以具有后表 面 34。 后表面 34 可以大体是平面。 例如,后表面 34 可以形成平坦的矩形平面,或如同 图 2 的设备 10 的平坦后表面 34,可以形成在其一个或两个横向维度上略微弯曲的大体平 坦的表面。
     可以在壳体后表面 34 上形成电介质天线窗口结构,诸如标记形状的天线窗口结 构 32。 结构 32 可以包括诸如结构 32A 和结构 32B 的结构。 结构 32A 可以是在导电壳 体表面 34 内形成窗口的电介质结构。 结构 32B 可用于帮助形成结构 32 的标记形状,并
     且不必被用作天线窗口 ( 作为例子 )。
     如图 5 所示,图 1-4 的电子设备诸如设备 10 可以包括存储和处理电路 16。 存储 和处理电路 16 可以包括一种或多种不同类型的存储设备,诸如硬盘驱动存储设备、非易 失存储器 ( 例如,闪存或其它电子可编程只读存储器 )、易失存储器 ( 例如,静态或动态 随机存取存储器 ) 等。 存储和处理电路 16 内的处理电路可被用于控制设备 10 的操作。 处理电路 16 可以基于处理器诸如微处理器和其它适合的集成电路。 采用一种适合的布 置,存储和处理电路 16 可被用于在设备 10 上运行软件,诸如 internet 太阳城集团应用、语音电 话 (VOIP) 呼叫应用、电子邮件应用、媒体回放应用、操作系统功能等。 存储和处理电 路 16 可被用于实现适合的通信协议。 可以使用存储和处理电路 16 实现的通信协议包括 网际协议、无线局域网协议 ( 例如, IEEE802.11 协议 - 有时被称为 短程无线通信链路的协议,诸如
     )、用于其它协议等。输入输出电路 15 可用于允许向设备 10 提供数据以及允许从设备 10 向外部设备 提供数据。 输入输出设备 18 诸如触摸屏和其它用户输入接口是输入输出电路 15 的例子。 输入输出设备 18 还可以包括用户输入输出设备,诸如,按钮、操纵杆、点击轮、滚轮、 触摸垫、小键盘、键盘、麦克风、照相机等。 用户可以通过经由这些用户输入设备提供 命令控制设备 10 的操作。 输入输出设备 18 中可以包括显示和音频设备,诸如液晶显示 器 (LCD) 屏幕、发光二极管 (LED)、有机发光二极管 (OLED) 和呈现视觉太阳城集团和状态数 据的其它组件。 输入输出设备 18 内的显示和音频组件还可以包括音频装置,诸如扬声器 和用于发出声音的其它设备。 如果希望,输入输出设备 18 可以包含音频视频接口装置, 诸如插座和用于外部耳机和监视器的其它连接器。
     无线通信电路 20 可以包括由一个或多个集成电路、功率放大器电路、低噪声输 入放大器、无源 RF 组件、一个或多个天线和用于处理 RF 无线信号的其它电路形成的射 频收发器电路 23。 还可以使用光发送无线信号 ( 例如,使用红外线通信 )。
     无线通信电路 20 可以包括用于处理多个射频通信频段的射频收发器电路。 例 如, 电 路 20 可 以 包 括 处 理 用 于 WiFi(IEEE 802.11) 通 信 的 2.4GHz 和 5GHz 频 段 以 及 2.4GHz Bluetooth 通信频段的收发器电路 22。 电路 20 还可以包括蜂窝电话收发器电路 24,其用于处理诸如 850MHz、900MHz、1800MHz 和 1900MHz 的 GSM 频段的蜂窝电话 频段以及 2100MHz 数据频段 ( 作为例子 ) 内的无线通信。 如果希望,无线通信电路 20 可以包括用于其它短距离和长距离无线链路的电路。 例如,无线通信电路 20 可以包括全 球定位系统 (GPS) 接收器装置、用于接收无线电和电视信号的无线电路、寻呼电路等。 在 WiFi 和 Bluetooth 链路和其它短距离无线链路中,通常使用无线信号在几十或几百英尺 内传递数据。 在蜂窝电话链路和其它长距离链路内,通常使用无线信号在几千英尺或几 英里内传递数据。
     无线通信电路 20 可以包括天线 26。天线 26 的某些或全部可被形成在电介质天线 窗口诸如标记形状的电介质天线窗口之下 ( 即,天线 26 的某些或全部可以是标记天线 )。 因此,此处有时作为例子描述以标记 ( 或标记的一部分 ) 的形状形成天线的电介质天线窗 口的天线布置。 然而,这仅仅是说明性的。 如果希望,天线 26 可以具有任意适合的天 线窗口形状。
     天线 26 可以是单频段天线,每个天线 26 覆盖特定的所希望的通信频段,或者天线 26 可以是多频段天线。 例如可以使用多频段天线以便覆盖多个蜂窝电话通信频段。 如 果希望,可以使用双频段标记天线,以便覆盖两个 WiFi 频段 ( 例如,2.4GHz 和 5GHz)。 可以为不同频段和频段组合使用不同类型的天线。 例如,可能希望形成用于形成本地无 线链路天线的双频段天线、用于处理蜂窝电话通信频段的多频段天线、以及用于形成全 球定位系统天线的单频段天线 ( 作为例子 )。
     可以使用路径 44 诸如传输线路径在收发器 22 和 24 以及天线 26 之间传递射频信 号。 可以使用一个或多个集成电路和相关联的组件 ( 诸如,开关电路,匹配网络组件诸 如离散的电感器、电容器和电阻器,以及集成电路滤波网络等 ) 实现射频收发器,诸如 射频收发器 22 和 24。 这些设备可被安装在任意适合的安装结构上。 采用一种适合的布 置,收发器集成电路可被安装在印刷电路板上。 可以使用路径 44 将收发器集成电路和印 刷电路板上的其它组件与设备 10 内的标记天线结构互连。 路径 44 可以包括可以在其上 传递射频信号的任意适合的导电路径,包括传输线路径结构,诸如同轴电缆、微带传输 线等。
     一般地,可以使用任意适合的天线类型形成标记天线 26。 标记天线 26 的适合天 线类型的例子包括具有以贴片天线结构、倒 F 天线结构、表现出贴片类型和倒 F 类型结构 两者的结构、封闭或开口缝隙天线结构、环形天线结构、单极、双极、平面倒 F 天线结 构、这些设计的混合体等形成的谐振元件的天线。 可由壳体 12 的导电部分形成全部或部 分标记天线。 例如,壳体 12 或部分壳体 12 可作为标记天线的导电接地平面。
     还可以给天线 26 提供导电腔体。 例如,壳体 12 的若干部分和 / 或单独的导电 腔体结构可以形成具有标记形状的电介质窗口的天线的天线腔体 ( 例如,形成背腔式标 记天线设计 )。
     图 6 示出了可用在设备 10 内的类型的说明性背腔式天线 26 的截面侧视图。 如 图 6 所示,天线窗口 32 可被形成在导电壳体壁 34 内。 天线 26 可被安装在设备 10 的内 部。 如以射频信号 58 所示,天线窗口 32 的存在允许在天线 26 和设备 10 的外部之间传 递射频天线信号。
     天线 26 可由天线结构 50 和 52 形成。 结构 52 还可以形成天线 26 的腔体的一部 分。 某些壳体壁 34( 例如,伸出的壳体壁部分 54) 也可以形成腔体的一部分。 天线结构 50 可以包括天线谐振元件,诸如贴片类天线谐振元件。
     结构 50 和天线腔体 ( 例如,由腔体壁结构 52 和腔体壁部分 54 形成的腔体 ) 可被 耦接到同轴电缆或其它传输线 44。 例如,同轴电缆接地连接器可被耦接到腔体结构 52, 并且可被耦接到天线结构 50 内的天线馈电端子 ( 例如,接地馈电点 )。 同轴电缆信号连 接器可被耦接到与天线结构 50 内的谐振元件相关联的另一个天线馈电端子 ( 例如,正馈 电点 )。
     使用连接器 60 和传输线迹线 47,传输线 44 可被耦接到印刷电路板 56 上的收发 器电路 23。 电路 23 还可被耦接到其它天线 ( 例如,用于实现天线分集方案的天线 )。
     天线诸如图 6 的天线 26 可以任意适合的频率操作。 作为例子,天线 26 可 以是双频段天线,其操作在诸如 2.4GHz 5GHz
     频段的第一频段,以及操作在诸如频段的第二频段。 图 7 示出了可被用于诸如图 1 和 2 的设备 10 以及图 3 和 4 的设备 10 的设备内的说明性天线类型的正面立体图。 如图 7 所示,天线 26 可以具有相关联的天线腔体结构诸 如腔体结构 52。 腔体结构 52 可由导电材料诸如金属形成。 例如,腔体结构 52 可由不 锈钢、铝或其它金属形成。 如果希望,腔体结构 52 可被电镀。 例如,可以给腔体结构 52 电镀可焊接金属诸如镍或锡的薄的金属涂层。 通过以两种金属形成腔体结构 52,可由 不太昂贵并且在制造操作过程中不是很难成形的材料 ( 例如,不锈钢或铝 ) 形成腔体结构 52,而不损害其焊接连接能力。 焊料将很好地附着在外部 ( 电镀的 ) 金属层上,从而便 于焊接连接的形成。 可以使用焊接连接将导电元件诸如传输线元件和天线 26 的天线谐振 元件附接到腔体结构 52。
     可以为腔体结构 52 使用任意适合的形状。 在图 7 的例子中,腔体结构 52 具有 带有圆角的矩形轮廓。 还可以使用其它形状 ( 例如,仅具有直轮廓段的形状,仅具有弯 曲轮廓段诸如圆和椭圆的形状,具有直的部分和弯曲部分两者的形状等 )。
     可以用深度 ( 即,壳体壁 34 的表面之下的距离 ) 表征由腔体结构 52 形成的腔 体。 该腔体可以具有单个深度,或可以具有多个深度。 在图 7 的例子中,腔体结构 52 具有围绕腔体结构 52 的四周延伸的平面边缘 (lip)( 边缘 70)。 可以使用导电粘合剂将平 面边缘 70 附接到壳体壁 34 的内侧,从而将腔体结构 52 附接到壳体 12。 与腔体结构 52 的位于与边缘 70 相邻的部分相比,腔体结构 52 的最内部分可以位于壳体壁 34 之下更深 处 ( 即,存在与由腔体结构 52 形成的腔体相关联的两个不同深度 )。 如果希望,可以使 用其它配置 ( 例如,形成具有三个或更多个不同深度的腔体,以便形成具有弯曲壁的腔 体等 )。 图 7 的两个深度的布置仅是说明性的。 由于图 7 的腔体结构 52 内的后腔体壁的双层形状,天线腔体具有较深部分和较 浅部分。 可以使用诸如这些在不同深度处具有后壁的腔体形状,在壳体 12 内容纳所希望 的组件的同时,最大化天线腔体的容积,以及导电腔体壁和天线结构 50 的天线谐振元件 结构之间的间隔。
     天线结构 50 可以包括天线谐振元件 88 和天线支撑结构 82。 天线支撑结构 82 可 由玻璃、陶瓷、塑料或任意其它适合的电介质材料形成。 例如,天线支撑结构 82 可由诸 如塑料的电介质形成。 该塑料可以是例如热塑塑料 ( 例如,诸如丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙 烯 (ABS)、聚碳酸酯 (PC) 或 ABS/PC 混合物的材料 )。 可以使用注塑将塑料形成用于 支撑结构 82 的所希望的形状。 为了减少天线 26 上的电介质负荷,结构 82 可以具有下陷 部分 84( 即,高度低于周围的壁部分 86 的部分 )。 部分 84 可以是高度比壁部分 86 浅的 平面区域。 通过从结构 82 移去结构 82 的内部的部分中的材料,使得内部的部分 84 具有 小于外围的壁 86 的高度,可以最小化天线 26 附近的电介质材料的数量,并且因此最小化 天线 26 上电介质负荷的数量。
     可由导电材料诸如铜、金、电镀有金的铜、其它金属等形成天线谐振元件 88。 可以使用烫箔或其它图案化的金属箔、直接形成在塑料支撑结构诸如天线支撑结构 82 上 的金属迹线、或形成在印刷电路板上的迹线 ( 作为例子 ),形成这些导电材料。 可由刚性 衬底诸如填充玻璃纤维的环氧树脂或可由柔性衬底诸如柔性聚合物 ( 例如,聚酰亚胺 ) 形 成印刷电路板。 在图 7 的例子中,已由柔性印刷电路 ( 有时被称为 “柔性电路” ) 上的 图案化的金属迹线形成天线谐振元件 88。
     天线谐振元件 88 可被配置为在任意适合的通信频段内操作。 在图 7 的例子中,
     天线 26 是双频段天线 ( 例如,在 2.4GHz 和 5GHz 谐振的天线 )。 如果希望,可以支持其它频段。
     可以在天线馈电 106 处给天线谐振元件 88 馈电。 天线馈电 106 可以包括接地天 线馈电端子和正天线馈电端子。 同轴电缆 44 可被布线到在其中形成天线谐振元件 88 的 柔性电路之下。 该同轴电缆可将信号导线和接地导线耦接到正和接地天线馈电端子。 可 以使用通孔在天线馈电 106 内形成天线馈电端子的电连接。
     天线谐振元件 88 可以包括第一部分 98 和第二部分 96。 部分 98 和 96 可以具 有矩形形状 ( 作为例子 ),并且可以作为天线谐振元件 88 的分支 ( 有时也被称为臂或柱 脚 )。 天线谐振元件 88 的整个频率响应包括用于天线 26 的低频段的以 2.4GHz 为中心的 第一增益峰值,以及用于天线 26 的高频段的以 5GHz 为中心的第二增益峰值。 谐振元件 部分 96( 即,用于谐振元件 88 的两个柱脚中的较小的一个 ) 的大小和形状可以对高频段 的带宽和谐振频率具有相对更大的影响,而谐振元件部分 98 的大小和形状可以对低频段 的带宽和谐振频率具有相对更大的影响。 由腔体结构 52 形成的腔体的大小和形状也往往 影响天线 26 的频率响应。
     可为腔体结构 52 的边缘 70 提供开口,诸如凹陷 108。 凹陷 108 降至边缘 70 的 平面之下,并且形成提供用于同轴电缆 44 的通路的通道。 当边缘 70 被附接到壳体壁 34 的内侧时,这允许同轴电缆 44 从天线腔体的外部穿到天线腔体的内部。 采用图 7 的凹陷 布置,同轴电缆 44 可以从腔体的外部穿到腔体的内部,而不必使得电缆穿过小开口。 而 是电缆 44 可被放置在以凹陷形成的槽内。 当腔体结构 52 被安装到壳体 12 时,腔体结构 52 的凹陷部分将电缆 44 推按在壳体的最内表面上,从而将电缆 44 保持就位。 可以给电缆 44 的端部 110 提供连接器 60,从而电缆 44 可被附接到印刷电路板, 诸如图 6 的板 56。 电缆 44 可以具有被连接到连接器 60 的端子的内侧信号导线和外侧接 地导线。 沿着电缆 44 的长度,内侧信号导线和外侧接地导线可被电介质分隔。 外侧接 地导线可以例如由薄的导线编织物形成。 为了防止无意中的短路,接地导线可被涂覆以 绝缘涂层诸如塑料护套。 在图 7 的例子中,护套 104 覆盖电缆 44 的中间部分。 电缆 44 的剩余部分未被覆盖 ( 即,暴露接地导线 )。 为了减少噪声,电缆 44 和其暴露的接地导 线可被焊接或以其它方式连接到地。 例如,电缆 44 的位于天线腔体外侧的部分可使用卡 扣或焊接连接被连接到接地的壳体结构。
     在腔体结构 52 的内部,可使用焊接连接将电缆 44 的暴露的接地导线短路到腔体 结构 52。 例如,可以使用焊料 100 将电缆 44 电连接并且机械连接到腔体结构 52。 为了 提供形成焊料 100 的足够空间而不受电介质支撑 86 的电介质的干扰,可以给电介质支撑 86 提供凹陷部分,诸如凹陷部分 102。 电介质天线支撑结构 86 的凹陷部分 102 可以具有 提供用于形成焊接接合的附加间隙的任意适合的形状。 在图 7 的例子中,凹陷部分 102 具有切掉半个圆部分的形状。 如果希望,可以使用其它凹陷形状。
     支撑结构 82 的形状允许支撑结构 82 贴合地安装在腔体结构 52 的最下侧腔体部 分内。 这有助于在腔体结构 52 内对齐支撑结构 82,并且从而对齐天线谐振元件 88。
     天线谐振元件 88 可以具有连接到腔体结构 52 的后壁 ( 即,后壁的较浅部分 ) 的 接地部分 94。 可以在天线谐振元件 88 内设置孔 92,以便于形成焊接连接。 每个孔 92 优选地以将天线谐振元件 88 的接地部分 94 连接到腔体结构 52 的焊接接合填充。 在图 7
     中,仅示出了单个焊接接合 ( 焊料 90) 以避免遮蔽孔 92,并且避免使得附图过于复杂。 实际上,每个孔 92 可被填充相应的焊球,以便最小化谐振元件 88 的接地部分 94 和由腔 体结构 52 形成的接地之间的电路径的电阻。
     图 8 示出了天线 26 的顶视图。 由于天线谐振元件 88 的形状并且由于腔体结构 52 的存在,天线 26 可以表现出双频段响应。 图 9 示出了给出了图 7 和 8 所示类型的天线 的说明性响应的图。 在图 9 的图中,按照操作频率的函数绘出天线响应 ( 驻波比 )。 如 图 9 所示,天线 26 可具有第一响应峰诸如峰 112 和第二响应峰诸如峰 114。 峰 112 允许 天线 26 在第一通信频段内操作,而峰 114 允许天线 26 在第二通信频段内操作。 第一通 信频段可以是例如 2.4GHz 段。
     频段,并且第二通信频段可以是例如 5GHz频由腔体结构 52 形成的腔体可能太小,以至于不能在低频段谐振峰 112 中对天线 26 的效率产生重大的贡献,并且甚至可能降低天线在低频段中的效率。 但是,高频段谐 振峰 114 可以包括来自谐振元件 88 的贡献 ( 例如参见点划线曲线 116) 以及由于腔体结构 52 形成的腔体中的腔体谐振的来自腔体模式的贡献 ( 例如参见虚线曲线 118)。 在操作 中,组合曲线 116 和 118 中的响应,以便形成曲线 114 的整体高频段频率响应。电介质天线窗口 32A 的大小不必与整个天线腔体结构 52 重叠。 例如,天线窗口 32A 可以具有足以完整或完全覆盖天线谐振元件 88 的区域,而不完整覆盖天线腔体结构 52 的覆盖区域 (foot print) 的横向尺寸。 图 10 示出了一种典型的布置。 如图 10 所示, 电介质天线窗口 32A 可以形成具有直径 DM 的孔径。 直径 DM 可以小于天线腔体结构 52 的轮廓的尺寸 ( 即,小于外侧腔体结构尺寸 x 和 y 两者 ),并且可以小于天线腔体的内 侧尺寸 ( 即,小于腔体尺寸 T1 和 T2 两者 )。 同时,天线窗口 32A 的大小可以与天线谐 振元件 88 的大小相当 ( 即,天线窗口孔径 DM 可以与天线谐振元件 88 的尺寸 H 和 W 相 当 )。 在图 10 的例子中,天线窗口 32A 的尺寸 DM 略微大于纵向尺寸 H,并且略微小于 横向尺寸 W。 然而,这仅是说明性的。 天线窗口 32A 的大小可以是天线窗口小于天线 谐振元件,或可以是天线窗口大于天线谐振元件。 一般地,天线窗口 32A 的面积 ( 并且 因此导电壳体壁 34 中的开口的大小 ) 可以大体类似于天线谐振元件的面积。
     图 11 示出了沿着直线 120-120 截取的图 7 的天线 26 的截面侧视图。 如图 11 所 示,腔体结构 52 可以具有与平面 122 对齐的平面边缘 70。 当被组装到设备 10 内时,平 面 122 可以位于与壳体壁 34 的内表面平齐的位置。 腔体结构 52 可以具有不同深度的后 壁。 后壁部分 124 可以位于平面 122 之下深度 H2 处。 环形后壁部分 126 可以位于平面 122 之下深度 H1 处。
     可使用在孔 92 内形成的焊球 90 将包含天线谐振元件 88 的柔性电路的接地部分 94 连接到腔体结构 52 的部分 126。 天线谐振元件 88 的部分 98 可被支撑在支撑结构 82 上。 如图 11 所示,天线谐振元件 88 可被支撑在高于平面 122 的垂直位置处 ( 例如,在 边缘 70 的平面表面之上的高度 H3 处 )。 平面 123 可以与壳体壁 34 和电介质窗口 32 的 外表面相关联 ( 即,窗口 32 附近的壳体壁 34 的外表面以及电介质窗口 32 的外表面大体 位于平面 123 内 )。 当天线谐振元件 88 被如图 11 所示安装时,天线谐振元件 88 可以位 于平面 122 和平面 123 之间 ( 即,在平面 122 之上并且在平面 123 之下 )。 这可以有助于 将天线谐振元件抬离导电腔体壁,并且向着设备 10 的外部抬升,从而增强天线效率。
     图 12 示出了天线馈电 106( 图 7) 附近的天线 26 的详细顶视图。 如图 12 所示, 天线谐振元件 88 可以具有被间隙 132 隔开的部分 128 和 130。 部分 128 和 130 可被形成 在柔性电路的一个层内 ( 例如,顶层 )。 柔性电路的背侧层或其它层可被用于形成后接 触焊盘,诸如接触焊盘 134 和 140。 可使用通孔 138 将焊盘 134 短接到谐振元件 88 的部 分 128。 可使用通孔 144 将焊盘 140 短接到谐振元件 88 的部分 130。 可使用焊料 136 将 同轴电缆 44 的接地导线 ( 例如,外侧编织导线 ) 焊接到接触焊盘 134。 可使用焊料 146 将同轴电缆 44 的信号导线 ( 例如,中心导线 142) 焊接到焊盘 140。 采用这种类型的结 构,焊盘 134 可以作为天线馈电 106 的接地天线馈电端子,并且焊盘 140 可以作为天线馈 电 106 的正天线馈电端子。
     图 13 示出了可被提供有标记天线的电子设备诸如图 3 和 4 的设备 10 的截面图。 如图 13 所示,可为天线 26 提供壳体 12 的导电设备壳体壁 34 内的标记形状的电介质窗口 32。 窗口 32 可被提供在壳体 12 的后壁内 ( 图 13 中的上壁 ),并且显示器 14 可被安装在 壳体 12 的前壁内 ( 图 13 的方向中的下壁 )。
     组件诸如集成电路 ( 例如,收发器 23) 可被安装在印刷电路板 56 上。 电池 154 可被用于使用路径诸如路径 155 给设备 10 内的电路供电。 腔体结构 52 的形状 ( 例如, 对边缘 70 之下两个或更多个不同深度处的后壁的使用 ) 可被用于容纳壳体 12 内的各种部 件。 例如,薄部件诸如板 56 可与天线腔体的较深 ( 较厚 ) 部分相邻地被安装在壳体 12 内,并且较厚部件诸如电池 154 可在天线腔体的较浅 ( 较薄 ) 部分之下被安装在壳体 12 内。 腔体结构 52 内的后腔体壁的浅部的较浅深度产生了腔体结构 52 内容纳电池 154 的 拐角 157 或设备 10 内的其它组件的凹陷部分 153。
     如结合图 11 所述,支撑结构 82 可以具有足以将天线谐振元件 88 的主要部分 ( 例 如,图 7 的部分 98 和部分 96) 保持在位于边缘 70 的表面之上的平面内的厚度。
     可以使用粘合剂、焊接、螺钉或其它适合的紧固件将天线 26 安装在设备 10 内。 例如,可以使用导电粘合剂 148 将腔体结构 52 的平面边缘 70 附接到导电壳体壁 34 的内 表面上。 还可以使用粘合剂 152 将窗口 32 附接到壳体壁 34。 可使用粘合剂 150 将用于 形成天线谐振元件 88 的柔性电路安装在天线支撑结构的上表面上。
     标记天线可被形成在任意适合配置的电介质窗口后面。 作为例子,标记天线可 由圆形电介质窗口结构诸如图 14 的电介质窗口 32 形成。
     如图 15 的矩形电介质窗口结构 32 所示,标记天线 26 的电介质窗口结构可以是 矩形或可以具有其它非圆形形状。 如果希望,可为结构诸如图 14 的窗口结构 32 和图 15 的窗口结构 32 可提供允许窗口结构 32 向用户传递视觉太阳城集团的带有颜色的区域、文本、图 形、表面纹理或其它特征。 在图 15 中以线 430 示意示出的这种太阳城集团可以包括品牌名称信 息、宣传文本、产品太阳城集团、产品类型太阳城集团或其它宣传太阳城集团。 作为例子,太阳城集团 430 可以包 括公司名称、产品名称、商标、个性化消息、或向设备 10 的用户传递促俏价值或其它价 值太阳城集团的其它适合的视觉指示符。 在典型的情况下,电介质窗口 32 可以包括太阳城集团 430, 诸如设备 10 的制造商的名称。 有时,标记可以传递这种没有文本的太阳城集团,或通过结合文 本、图形、颜色等使用标记形状来传递太阳城集团。 在图 2 和 4 的例子中,电介质窗口 32 是具 有电子设备的公知制造商 ( 加利福尼亚库佩蒂诺的苹果公司 ) 的商标形状的标记形状的电 介质窗口。 这些仅是说明性的例子。 标记天线 26 可以具有作为电介质天线窗口的任意适合的电介质标记结构。
     根据一个实施例,提供了一种天线,该天线包括具有开口和外表面的导电电子 设备壳体壁 ;天线腔体结构,其具有与所述导电电子设备壳体壁的内表面齐平安装的平 面边缘,其中所述天线腔体结构和部分所述导电电子设备壳体壁形成天线的天线腔体, 并且所述平面边缘位于第一平面内 ;所述导电电子设备壳体壁的开口内的电介质天线窗 口结构,其用作天线的天线窗口并且具有外表面,其中所述导电电子设备壳体壁的外表 面和所述电介质天线窗口结构的外表面位于第二平面内 ;和安装在所述第一平面和第二 平面之间的天线腔体内的天线的天线谐振元件。
     根据另一个实施例,所述天线谐振元件包括柔性电路上的导电迹线。
     根据另一个实施例,该天线还包括天线支撑结构,所述柔性电路的第一部分被 安装到所述天线支撑结构上。
     根据另一个实施例,所述柔性电路的第二部分被安装在所述天线腔体结构的平 面区域上。
     根据另一个实施例,所述柔性电路的第二部分包括孔,并且所述天线还包括所 述孔内的将所述柔性电路的第二部分连接到所述天线腔体结构的平面区域的焊料。
     根据另一个实施例,所述天线腔体结构包括附加的平面区域,所述天线腔体结 构的平面区域位于所述平面边缘之下的第一深度处,所述附加的平面区域位于所述平面 边缘之下的第二深度处,并且第二深度大于第一深度。
     根据另一个实施例,所述天线腔体结构具有位于与所述第一平面相距多个不同 距离处的平面壁。
     根据另一个实施例,所述电介质天线窗口结构包括标志形状的电介质结构。
     根据另一个实施例,所述天线谐振元件由柔性电路内的第一导电层形成,所述 天线还包括由所述柔性电路内的第二导电层形成的接触焊盘,并且所述接触焊盘用作天 线的正天线馈电端子和接地天线馈电端子。
     根据一个实施例,提供了一种电子设备,该电子设备包括具有开口的导电壳 体 ;天线,所述天线具有天线谐振元件和形成天线的天线腔体的天线腔体结构,其中所 述天线谐振元件由印刷电路衬底内的导电层形成,并且其中由形成在所述印刷电路衬底 内的另一个导电层内的接触焊盘形成天线的天线馈电端子 ;所述开口内的用作天线的天 线窗口的电介质天线窗口结构,其中所述天线谐振元件具有第一区域,并且其中所述电 介质天线窗口结构具有大体类似于所述天线谐振元件的所述第一区域的第二区域 ;收发 器电路 ;和连接到所述收发器电路并且连接到所述天线馈电端子的同轴电缆。
     根据另一个实施例,所述同轴电缆具有被焊接到所述接触焊盘中的一个接触焊 盘的接地连接器,以及被焊接到所述接触焊盘中的另一个接触焊盘的信号导线。
     根据另一个实施例,所述电子设备还包括所述接地连接器和所述天线腔体结构 的内表面之间的至少一个焊接连接。
     根据另一个实施例,所述电子设备还包括支撑结构,所述印刷电路在所述支撑 结构上被安装在所述天线腔体内。
     根据另一个实施例,所述支撑结构在所述焊接连接附近具有凹陷部分,所述凹 陷部分提供所述焊接连接和所述支撑结构之间的空隙。根据另一个实施例,所述支撑结构包括塑料结构,所述塑料结构具有外围壁部 分和平面部分,所述平面部分至少部分地被所述外围壁结构围绕,并且所述平面部分的 高度比所述外围壁结构浅。
     根据另一个实施例,所述天线腔体结构具有被安装到所述导电壳体的边缘,并 且所述天线腔体结构具有通道,所述同轴电缆位于所述通道内。
     根据另一个实施例,所述天线腔体结构具有位于与所述电介质天线窗口结构相 距多个不同距离处的平面壁。
     根据一个实施例,提供了一种电子设备,该电子设备包括 :电路 ;给所述电路 供电的电池 ;和具有天线腔体结构的天线,所述天线腔体结构具有容纳所述电池的凹陷 部分。
     根据另一个实施例,该电子设备还包括 :具有开口的导电壳体壁 ;和天线的标 记形状的电介质窗口,其被安装在所述开口内。
     根据另一个实施例,所述导电壳体壁具有在所述开口处位于第一平面内的外表 面,其中所述天线腔体结构包括平面边缘,所述平面边缘与所述开口周围的所述导电壳 体壁的内表面齐平安装并且位于第二平面内,并且其中所述天线谐振元件被安装在位于 所述第一平面和所述第二平面之间的位置处。
     前面仅是对本发明的原理的说明,并且本领域的技术人员可以做出各种修改, 而不脱离本发明的范围和精神。 可以单独或以任意组合实现前面的实施例。

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