太阳城集团

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天线隔离元件.pdf

摘要
申请专利号:

CN201210294701.1

申请日:

2012.08.17

公开号:

CN102956973B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01Q 1/52申请日:20120817|||公开
IPC分类号: H01Q1/52; H01Q21/00; H01Q1/22 主分类号: H01Q1/52
申请人: 苹果公司
发明人: 朱江; J·古特曼; M·帕斯科林尼; J·纳斯; R·W·施卢巴
地址: 美国加利福尼亚
优先权: 2011.08.23 US 13/216,012
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: 陈华成
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法律状态
申请(专利)号:

CN201210294701.1

授权太阳城集团号:

102956973B||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2015.01.07|||2013.04.03|||2013.03.06

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明涉及天线隔离元件。电子装置可以被设置有天线结构和天线隔离元件结构。天线阵列可以位于电子装置内。天线阵列可以具有多个天线和用于把天线相互隔离的插入的天线隔离元件结构。天线隔离元件结构可以包含具有纵向轴的电介质载体。导电材料片可以绕着纵向轴延伸,以形成导电回路结构。天线隔离元件中的回路结构可以具有平行于纵向轴的横跨导电材料片的间隙。电子部件可以桥接该间隙。控制电路可以调整电子部件以调谐天线隔离元件。

权利要求书

权利要求书一种天线阵列,包括:
至少第一天线和第二天线;以及
由被配置为将所述第一天线和所述第二天线相互隔离的导体回路形成的天线隔离元件。
如权利要求1所述的天线阵列,其中,所述天线隔离元件介于所述第一天线和所述第二天线之间。
如权利要求2所述的天线阵列,其中,所述天线隔离元件由绕着轴延伸以形成所述导体回路的导电材料片形成。
如权利要求3所述的天线阵列,其中,所述天线隔离元件包括电介质载体,并且所述导电材料片包括所述电介质载体上的金属。
如权利要求4所述的天线阵列,其中,所述导电材料片具有横跨该导电材料片的间隙。
如权利要求5所述的天线阵列,其中,所述间隙被配置为跨越所述导电材料片形成蜿蜒的路径。
如权利要求6所述的天线阵列,其中,所述第一天线和所述第二天线包括环形天线。
如权利要求7所述的天线阵列,其中,所述第一天线和所述第二天线均具有被配置为形成环形天线谐振元件的导电材料片。
如权利要求5所述的天线阵列,其中,所述第一天线和所述第二天线均包括环形天线谐振元件和环形天线馈电结构,其中,所述第一天线中的环形天线馈电结构间接地对所述第一天线中的环形天线谐振元件馈电,并且其中,所述第二天线中的环形天线馈电结构间接地对所述第二天线中的环形天线谐振元件馈电。
如权利要求1所述的天线阵列,其中,所述第一天线和所述第二天线包括分布式环形天线。
如权利要求10所述的天线阵列,其中,所述导体回路包括绕着轴延伸以形成具有间隙的回路的导电材料条,并且其中,所述第一天线和所述第二天线包括均绕着所述轴延伸并均被配置为形成具有间隙的相应回路的导电材料条。
如权利要求1所述的天线阵列,其中,所述天线隔离元件由绕着轴延伸以形成所述导体回路的导电材料片形成,其中所述导体回路具有间隙,其中所述导电材料片具有平行于该轴的横跨该导电材料片的第一尺寸并具有绕着该轴的与所述导电材料片的周边长度相关联的第二尺寸,并且其中,所述第一尺寸为1至10cm,所述第二尺寸为1.5至3.5cm。
一种电子装置,包括:
壳体;
所述壳体中的显示器;以及
沿着所述显示器的边缘被安装在所述壳体中的天线阵列,其中,所述天线阵列包括至少第一天线和第二天线、以及由具有间隙的导体回路形成的天线隔离元件,并且其中,所述导体回路被配置为把所述第一天线和所述第二天线相互隔离。
如权利要求13所述的电子装置,其中,所述天线隔离元件介于所述第一天线和所述第二天线之间,并且包括绕着轴延伸以形成具有所述间隙的所述导体回路的导电材料片。
如权利要求14所述的电子装置,其中,所述导电材料片具有平行于该轴的横跨该导电材料片的尺寸,并且其中,所述第一天线和所述第二天线沿着该轴定位。
如权利要求15所述的电子装置,还包括桥接所述间隙的至少一个电部件。
如权利要求16所述的电子装置,还包括控制电路,所述控制电路供应调整所述电部件以调谐所述天线隔离元件的控制信号。
一种天线隔离元件,被配置为把电子装置中的第一天线和第二天线相互隔离,包括:
电介质载体;以及
所述电介质载体上的形成回路的导电材料。
如权利要求18所述的天线隔离元件,其中,所述导电材料包括绕着所述电介质载体延伸并具有间隙的导电材料片。
如权利要求19所述的天线隔离元件,其中,所述电介质载体具有纵向轴,其中所述导电材料片具有平行于该纵向轴的横跨该导电材料片的第一尺寸并具有绕着该纵向轴的与该导电材料片的周边相关联的第二尺寸,并且其中,所述第一尺寸为1至10cm,所述第二尺寸为1.5至3.5cm。

说明书

说明书天线隔离元件
本申请要求于2011年8月23日提交的美国专利申请No.13/216,012的优先权,其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本申请总体上涉及电子装置,更具体地涉及具有天线的电子装置。
背景技术
诸如计算机的电子装置通常被设置有天线。例如,具有集成计算机的计算机监视器可以被设置有沿着监视器的边缘定位的天线。
将天线安装在电子装置内,尤其是安装在希望形成多个天线的阵列的应用中,会出现挑战。例如,阵列中的天线之间的相对位置会影响天线之间的耦合。如果不小心的话,天线可能不会很好地被相互隔离,从而会降低无线性能。
因此,希望能够提供用于隔离电子装置中的天线的改进的布置。
发明内容
电子装置可以被设置有多个天线的阵列。为了将天线相互隔离,可以设置一个或多个天线隔离元件。天线隔离元件可以介于阵列中的各对天线之间。
例如,天线阵列中的天线可以是分布式环形天线。天线隔离元件可以基于环形寄生结构。
天线隔离元件可以包含具有纵向轴的电介质载体。导电材料片可以绕着纵向轴延伸,以形成导电回路结构。天线隔离元件中的回路结构可以具有平行于纵向轴的横跨导电材料片的间隙。电子部件可以桥接该间隙。控制电路可以调整电子部件以调谐天线隔离元件。
根据附图和下面对优选实施例的详细描述,本发明的进一步特征、其性质和各种优点将会更加清楚。
附图说明
图1是根据本发明实施例的具有天线和天线隔离结构的示例性电子装置的透视图。
图2是根据本发明实施例的包含一对天线和天线隔离元件的示例性电子装置的一部分的俯视图。
图3是根据本发明实施例的包含三个天线的阵列和两个插入的天线隔离元件的示例性电子装置的一部分的俯视图。
图4是根据本发明实施例的示出天线可以如何与射频收发器电路耦合以及任选的控制电路可以如何用于控制天线和隔离元件结构的示图。
图5是根据本发明实施例的可以用于天线阵列的类型的示例性环形天线的透视图。
图6是根据本发明的示出可以由环形间接馈电(feeding)结构和环形天线谐振元件结构对性能所作出的相应贡献的示例性间接馈电分布式环形天线的天线性能的曲线图。
图7是根据本发明实施例的可以用于天线阵列的类型的示例性背腔式倒F型天线的透视图。
图8是根据本发明实施例的示例性的基于环形的天线隔离元件的示意图。
图9是根据本发明实施例的示例性的基于环形的天线隔离元件的透视图。
图10是根据本发明实施例的电子装置的示例性的基于环形的天线隔离元件的横截面端视图。
图11是根据本发明实施例的具有卵形横截面形状的示例性的基于环形的天线隔离元件的横截面端视图。
图12是根据本发明实施例的具有矩形横截面形状的示例性的基于环形的天线隔离元件的横截面端视图。
图13是根据本发明实施例的具有成角度的边的横截面形状的示例性的基于环形的天线隔离元件的横截面端视图。
图14是根据本发明实施例的具有带直边和曲边的组合的横截面形状的示例性的基于环形的天线隔离元件的横截面端视图。
图15是根据本发明实施例的具有带形成凹部的直边的横截面形状的示例性的基于环形的天线隔离元件的横截面端视图。
图16是根据本发明实施例的具有电子部件的示例性的基于环形的天线隔离元件的透视图,所述电子部件桥接形成该基于环形的天线隔离元件的导电材料片的间隙。
图17是根据本发明实施例的由多个L形寄生元件形成的示例性的天线隔离元件的示图。
图18是根据本发明实施例的比较使用不同类型的天线隔离元件可以如何减少一对天线之间的耦合的曲线图。
图19是根据本发明实施例的示出天线可以如何具有用于间接对第二环形天线结构馈电的第一环形天线结构、以及示出天线的结构可以如何相对于X‑Y‑Z坐标系定向的示图。
图20是根据本发明实施例的示出天线隔离元件可以如何相对于X‑Y‑Z坐标系定向的示图。
图21是根据本发明实施例的示出天线阵列和插入的天线隔离元件可以如何相对于彼此定向以增强天线隔离的示图。
具体实施方式
电子装置可以被设置有天线和其它无线通信电路。无线通信电路可以用于支持多个无线通信频带中的无线通信。一个或多个天线可以被设置在电子装置中。例如,天线可以用来形成天线阵列,以支持利用使用多个天线的诸如IEEE 802.11(n)协议的通信协议的通信。
在图1中示出可以设置有一个或多个天线的类型的示例性电子装置。电子装置10可以是计算机,例如,被集成到诸如计算机监视器的显示器中的计算机。电子装置10还可以是膝上型计算机、平板计算机、稍微更小的便携式装置(例如,腕带式手表装置、垂吊式装置、头戴受话器装置、听筒装置、或者其它可佩戴的或小型装置)、蜂窝电话、媒体播放器或其它电子设备。作为例子,这里有时候描述电子装置10是由计算机监视器形成的计算机的示例性配置。一般来说,电子装置10可以是任何合适的电子设备。
装置10可以包括一个或多个天线隔离元件。有时候被称为寄生元件的天线隔离元件可以用来减少天线之间的耦合。例如,隔离元件可以被放置在装置10中的一对天线之间,以帮助将天线相互隔离。增强天线隔离可以帮助改进操作期间的诸如802.11(n)电路的无线电路的性能。隔离元件可以由基于环形的结构(例如,分布式的基于环形的结构)或其它寄生天线元件结构形成。
天线和天线隔离元件可以被形成在装置10中的任何合适的位置,例如,沿着装置10的边缘的位置。例如,天线和天线隔离元件可以被形成在装置10中的一个或多个位置,例如,位置26。装置10中的天线可以包括环形天线、倒F型天线、条带天线、平面倒F型天线、缝隙天线、腔式天线、单极天线、偶极天线、贴片天线(patch antenna)、包含多于一种的类型的天线结构的混合天线、或者其它合适的天线。天线隔离元件还可以使用诸如这些结构的结构来形成。天线可以覆盖蜂窝网络通信频带、无线局域网通信频带(例如,与诸如和IEEE 802.11协议的协议相关的2.4和5GHz频带)和其它的通信频带。天线可以支持单频带和/多频带操作。例如,天线可以是覆盖2.4和5GHz频带的双频带天线。天线还可以覆盖多于两个的频带(例如,通过覆盖三个或更多个的频带,或者,通过覆盖四个或更多个的频带)。天线隔离元件可以操作用来隔离一个或多个频带、两个或更多个频带(例如,2.4和/或5GHz频带)、三个或更多个频带等中的天线。
在需要的时候,天线和天线隔离元件的导电结构可以由诸如导电壳体结构的导电电子装置结构、塑料载体上的诸如金属迹线的导电结构、柔性印刷电路和刚性印刷电路中的金属迹线、由电介质载体结构支承的金属箔、导线和其它导电材料形成。
装置10可以包括显示器,例如,显示器18。显示器18可以被安装在诸如电子装置壳体12的壳体中。壳体12可以使用诸如支架14的支架或其它支承结构来支承。
有时候会被称为外壳的壳体12可以由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合物、金属(例如,不锈钢、铝等)、其它合适的材料、或者这些材料的组合来形成。在某些情况中,壳体12的部分可以由电介质或其它低导电性材料形成。在另一些情况中,壳体12或者构成壳体12的结构中的至少一些可以由金属元件形成。
显示器18可以是结合电容式触摸电极或其它触摸传感器部件的触摸屏,或者,可以是不触摸敏感的显示器。显示器18可以包括由发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、等离子体电池、电子墨元件、液晶显示器(LCD)部件或其它合适的图像像素结构形成的图像像素。
覆盖玻璃层可以覆盖显示器18的表面。显示器18的矩形有效区22可以位于矩形边界24内。有效区22可以包含向用户显示图像的图像像素的阵列。有效区22可以被诸如矩形环状无效区20的无效周边区包围。诸如无效区20的显示器18的无效部分没有有效图像像素。显示器驱动器电路、天线和天线隔离元件(例如,诸如区域26的区域中的天线和天线隔离元件)、以及不产生图像的其它部件可以位于无效区20的下方。
显示器18的覆盖玻璃可以覆盖有效区22和无效区20二者。无效区20中的覆盖玻璃的内表面可以被诸如不透明塑料(例如,暗聚酯膜)或黑色墨的不透明遮蔽材料的层涂敷。不透明遮蔽层可以帮助隐藏诸如天线、驱动器电路、壳体结构、安装结构和其它结构的装置10中的内部部件而不被看见。
有时候被称为覆盖玻璃的显示器18的覆盖层可以由诸如玻璃或塑料的电介质形成。天线和天线隔离元件可以被安装在覆盖玻璃的无效部分下方的诸如区域26的区域中。天线可以通过覆盖玻璃发射和接收信号。这样允许天线甚至在壳体12中的一些或全部结构由导电材料形成时也操作。例如,将装置10的天线结构安装在无效区20的部分下方可以允许天线甚至在下述布置中也操作:其中,壳体12的一些壁或全部壁由诸如铝或不锈钢的金属形成(作为例子)。
在图2中示出安装在显示器覆盖玻璃的区域26下方的天线阵列附近的装置10的一部分的俯视图(前视图)。如图2所示,天线阵列72可以包括天线74和天线隔离元件76。在图2所示的布置中,天线隔离元件76被插入第一天线74(天线ANT1)和第二天线74(天线ANT2)之间。在需要的时候,天线隔离元件(即,寄生元件)可以被定位在装置10内的其它位置(例如,在不是插入天线74之间的位置,例如,在天线ANT1的左边或天线ANT2的右边,或者装置10中的任何其它位置)。图2的配置仅仅是示例性的。
在需要的时候,装置10可以包括多个天线隔离元件。例如,如图3所示,天线阵列72可以包括三个天线74和两个天线隔离元件76。天线隔离元件ISO1可以被插入天线ANT1和ANT2之间,并且,天线隔离元件ISO2可以被插入天线ANT2和ANT3之间(作为例子)。在装置10中也可以使用具有多于三个的天线和两个或更多个天线隔离元件的天线阵列。
图4是示出诸如收发器电路78的射频收发器电路可以如何与天线阵列72中的天线74耦合的电路图。各条传输线80可以用于将收发器电路78耦合到每一个天线74。传输线80均可以包括诸如同轴线缆传输线、微带传输线、带状传输线、边缘耦合的微带传输线、边缘耦合的带状传输线或者其它合适的传输线的传输线结构的一个或多个部分。每一条传输线80可以包含不同类型的传输线结构的一个或多个部分(例如,一段同轴线缆、形成在印刷电路板上的一段微带传输线等)。传输线80均可以包含正导体(+)和接地导体(‑)。传输线80中的导体可以由导线、编织线、金属条带、基板上的导电迹线、平面金属结构、壳体结构或其它的导电结构形成。
在需要的时候,天线74和隔离元件76可以包含可调谐部件,例如,可调谐电容器和其它可调谐电路。天线74和隔离元件76中的可调谐电路可以用来调整天线阵列72的性能,以在装置10的操作期间覆盖各个感兴趣的通信频带。如图4所示,控制电路82可以使用诸如路径84的通信路径向天线阵列72的天线和天线隔离元件供应控制信号。控制电路82可以包含基带处理器集成电路、微处理器、微控制器、存储器、专用集成电路、以及装置10的其它存储和处理电路。路径84可以用作将控制信号从控制电路82传送到天线74和/或隔离元件76中的可调整电路的控制路径。
在图5中示出可以用于实现装置10中的天线阵列72中的天线的类型的示例性天线。如图5所示,天线74可以具有两个基于环形的部分(L1和L2)。特别地,天线74可以具有由天线谐振元件结构L2形成的第一部分和由天线馈电结构L1形成的第二部分。在结构L2中,电流可以沿着绕轴40的方向94在导电材料52内循环。在结构L1中,电流60可以在导电结构56内循环。
馈电结构L1可以是由传输线80在正天线馈电端(+)和接地天线馈电端(‑)直接馈电的环形天线结构。天线谐振元件结构L2可以是具有导电材料52的环形天线结构,导电材料52绕着结构L2的纵向轴40延伸,并且跨结构L2的尺寸ZD分布(即,沿着纵向轴40分布的导电材料片)。天线馈电结构L1可以由导电结构56形成。
导电结构52和56可以由包含金属的金属导电材料或其它导电物质形成。诸如支承结构58的一个或多个支承结构可以用来支承天线74中的天线结构L1和L2的导电结构52和56。支承结构58可以由诸如塑料的电介质形成。例如,导电结构52和56可以是形成在塑料载体上的金属迹线,或者,形成在柔性电路基板或附着于支承结构58的其它基板上的金属迹线(作为例子)。
在图5所示的天线74的示例性配置中,支承结构58具有平行的左右表面LS和RS,并且具有与顶表面TS成一定角度的底表面BS。直接馈电的天线馈电结构L1可以由传输线80使用在正天线馈电端(+)和接地天线馈电端(‑)处形成的天线馈电器直接馈电。在操作期间,结构L1中的电流可以在结构L1内循环,如回路60所示。在结构L1内循环的电流产生与结构L2耦合的电磁场(即,结构L2由结构L1间接馈电)。
间接馈电天线谐振元件结构L2可以由绕着天线74的纵向轴40成回路的导电结构52形成。插入的结构L2的回路中的间隙50或其它合适的结构或部件可以用来在结构L2的回路内产生电容(作为例子)。
如图5所示,天线结构L1和L2的导电结构中的一些可以相互电耦合。例如,表面LS、RS和BS上的金属结构中的一些(有时候被称为接地平面结构)可以被延伸到结构L1的部分和结构L2的部分中。
结构L1和L2之间的耦合既受电磁近场耦合的影响,也受通过共用导电结构的电耦合的影响。在由一个回路产生的电磁场通过另一个回路时,发生电磁耦合。当在诸如共用接地平面结构的一部分的共用导体中产生电流时,发生电耦合。作为例子,考虑沿着方向64在回路L1的部分68中流动的电流。该电流可以在结构62中电磁感应沿着方向66的电流。由于结构62与结构52电连接(因为结构62是结构52的纵向延伸),所以感应电流66的流动往往会导致结构52中的电流。因此,在天线28中存在部分62可以增强天线结构L1和L2之间的耦合。
在图6中示出对应于示例性天线74的曲线图,在该天线中,结构L1和L2都对天线性能(针对至少一些操作频率)作出贡献。在图6中,包含天线结构L1和天线结构L2的环形天线(例如,在图5所示的类型的布置中)的驻波比(SWR)被绘制为操作频率f的函数。频率f1可以对应于诸如2.4GHz的IEEE802.11频带的第一关注频带的中心频率(作为例子)。频率f2可以对应于诸如5GHz的IEEE802.11频带的第二关注频带的中心频率(作为例子)。覆盖多于两个的频带、少于两个的频带和/或其它关注频带的天线可以使用分布式回路配置。图6的例子仅仅是示例性的。
图6的曲线L2对应于天线谐振元件L2对天线74的贡献。如图6所示,存在在频率f1和等于约2倍f1的频率(即,在作为频率f1的二次谐波的2f1处)处来自L2的性能贡献。在频率f1的二次谐波处来自天线结构L2的天线性能贡献可能靠近上频带中心频率f2。
曲线L1对应于天线谐振元件L1对天线74的贡献。在低带频率f1附近的频率处可能会存在L1对天线性能的相对较少的贡献。但是,在f2附近的频率处,L1可能会表现出谐振,该谐振扩宽了来自L2的天线74的带宽,并且帮助天线28充分覆盖f2处的上频带。
在需要的时候,其它类型的天线可以用于实现天线阵列72中的天线74。可以用于天线74的其它类型的天线的例子包括倒F型天线、条带天线、平面倒F型天线、缝隙天线、腔式天线、贴片天线(patch antenna)、单极天线、偶极天线、包含多于一种的类型的天线结构的混合天线、或者其它合适的天线。图7是基于背腔式倒F型天线设计的天线74的示例性配置的透视图。如图7所示,天线74可以具有支承结构,例如,电介质支承结构58。金属或其它导电材料86可以用来覆盖结构58的底表面和侧壁表面,从而形成背腔式天线74的天线腔。倒F型天线谐振元件88或其它合适的天线谐振元件结构可以被安装在开口中,该开口被形成在腔的上表面处以形成天线74。使用从正天线馈电端(端+)和接地天线馈电端(端‑)形成的天线馈电部,可以对天线进行馈电。
在图8中示出可以用于天线阵列72的天线隔离元件76的示例性的基于环形的天线隔离元件(寄生元件)。如图8所示,天线隔离元件76可以具有形成环形导电路径(围绕轴104的环形路径90)的导电结构。间隙可以被插入形成回路的导电材料中,并且/或者,部件可以被插入回路内以引入电容92。将电容92包括在内(例如,形成导电结构90中的间隙)可以帮助天线隔离元件76在尽可能更低的频率处谐振(并且执行隔离功能)。这样可以允许天线隔离元件76用于在所需的通信频带中隔离天线,而不需要使用过大的结构90(即,不需要过度地放大路径90的周边P,以在操作频率中产生所需的减少)。包含电容92的图8所示的类型的基于环形的结构的隔离元件76的谐振频率(即,隔离元件76有效地将天线74相互隔离的频率)将随着电容92的值增大而往往会降低。
使用导线,使用柔性印刷电路(例如,由诸如聚酰亚胺片的柔性聚合物片形成的“柔性电路”)上的金属迹线或其它导电迹线,使用刚性印刷电路板上的金属迹线,使用金属箔,使用壳体12中的导电壳体结构的部分,或者,使用其它合适的导电结构,可以实现环形路径90。
在图9中示出可以用于天线隔离元件76的示例性配置。如图9所示,天线隔离元件76可以具有形成环形形状的导电结构90。导电结构90可以由绕着天线隔离元件76的纵向轴104延伸的导电材料片(条带)形成。导电结构90可以被形成在电介质支承结构102(例如,塑料或其它合适的材料)上。隔离元件76的沿着纵向轴104的尺寸L(即,跨围绕支承结构102和轴104缠绕的导体条90的尺寸)可以是,例如,约1至5cm,约1至10cm,约2至10cm,约2至5cm,大于1cm,小于10cm,或者其它合适的尺寸。周边尺寸P(即,围绕支承体102缠绕的金属90或其它导体的回路的长度)可以是约1.5至2.5cm,约2.5cm,1.5至3.5cm,1至4cm,大于1cm,小于4cm,或者其它合适的尺寸。
基于环形的天线隔离元件76的电容92可以由导电结构90中的间隙形成,该间隙横跨绕着轴104形成回路的材料片。例如,该间隙可以具有宽度WD。在图9的例子中,导电回路结构90中的间隙由结构90中的直线裂口形成,该裂口在平行于纵向轴104的结构90上的横向维度上延伸。结构90中的间隙可以具有其它形状,例如,蜿蜒的路径形状(例如,图9的示例性的蜿蜒间隙92’)。对于导电结构90中的间隙使用蜿蜒的路径形状,可以帮助增大电容92的大小。
在图10中示出安装在电子装置10内的示例性的天线隔离元件76的横截面端视图。如图10所示,天线隔离元件76可以被安装在各个天线74之间的诸如区域26(图1)的区域的下方(在图10中未示出)。天线隔离元件76可以具有支承结构,例如,具有矩形横截面形状的支承结构102,以便容纳壳体12中的矩形侧壁和后壳体结构(作为例子)。导电结构90可以形成绕着天线隔离元件76的纵向轴104延伸的回路。间隙92可以被插入该回路的路径中以形成电容,如结合图8所述的。
在图10的示例性配置中,支承结构102和天线隔离元件76的横截面形状是矩形。在需要的时候,对于天线隔离元件76,可以使用其它的横截面形状。一般来说,天线隔离元件76可以具有任何合适的横截面形状,其响应于天线阵列72中的天线74的操作而形成绕着轴104的射频电流的回路。
如图11所示,例如,当沿着纵向轴104观看时,导电层90可以具有卵形的横截面形状。在图12的例子中,天线隔离元件76的导电层90具有矩形的横截面形状。在图13的例子中,对于具有成角度侧壁的天线隔离元件76,导电层90形成矩形的横截面形状。特别地,图13的天线隔离元件76的上下表面相互平行,并且,垂直于天线隔离元件76的右表面。图13中的天线隔离元件76的左表面与上下表面成非正交的角度,并且,与天线隔离元件76的右表面不平行。在需要的时候,天线隔离元件76的一些表面可以是平面的,并且,天线隔离元件76的另一些表面可以是非平面的,从而当沿着纵向轴104观看时天线隔离元件76的横截面形状具有直边和曲边的组合,如图14所示。图15示出天线隔离元件76的形状可以如何具有诸如凹部108的凹部。诸如凹部108的凹部可以被配置为使得天线隔离元件76可以容纳壳体12中的突出壳体结构、装置10中的内部部件和装置10中的其它结构。
图11、12、13、14和15的例子仅仅是示例性的。一般来说,天线隔离元件76的导电结构90可以具有使得电流在天线阵列72的操作期间绕着轴104流动的任何合适的形状。
图16示出可以如何使用电部件110配置天线隔离元件76中的间隙电容92。导电结构90中的间隙92由于其形状(即,是蜿蜒的还是直线的)和尺寸(例如,间隙宽度WD)而可以具有内置电容。除了由于间隙92的布局的电容以外,桥接该间隙92的电部件110的电容可以影响位于由结构90形成的回路中的电容。电部件110可以是表现出电容的电容器或部件。例如,电部件110可以是使用焊料附着于导电结构90的导电材料的表面安装技术(SMT)部件。电部件110可以包含一个或多个集成电路,封装在公用SMT封装内的诸如电容器、电阻器、电感器等的一个或多个部件,射频滤波器部件,或者其它合适的电路部件。在需要的时候,天线74可以包含诸如部件110的电部件(例如,桥接图5的天线74的回路结构L2的导电结构52的间隙50的部件)。
可以使用可调谐部件来实现各部件,例如,与天线阵列72中的天线74和/或一个或多个天线隔离元件76相关联的电部件110或其它部件中的一个或多个。使用装置10中的控制电路,例如,图4的控制电路82,可以实时地控制可调谐部件(例如,产生所需量的电容)。这样允许装置10调谐天线74和/或天线隔离元件76的频率响应,并且因此允许装置10调谐天线阵列72的整体性能。当希望覆盖特定的频带或关注频带时(例如,当从一种无线通信模式切换到另一种无线通信模式时,当把装置10移动到使用不同组的无线通信频率的新地理区域时,等等),例如,装置10可以调谐天线74和/或天线隔离元件76。
图17示出可以如何使用从诸如接地导体118的公用接地平面结构延伸的L形寄生元件来实现天线隔离元件76。如图17所示,天线隔离元件76可以包含两个或更多个L形导电元件,例如,L形寄生元件112、L形寄生元件114和L形寄生元件116。天线隔离元件76中的每一个L形元件可以具有不同的长度,使得每一个L形寄生元件在不同的对应频率处贡献谐振峰值(以及对应的天线隔离贡献)。在需要的时候,其它类型的导电结构可以用于形成寄生天线元件(例如,诸如T形结构的具有多于一个的导电分支的结构,由形成平面L形元件的导电材料条带形成的结构,具有其它形状的结构,等等)。图17的例子仅仅是示例性的。
图18是比较图17中所示的类型的天线隔离元件(曲线120)和图9所示的类型的天线隔离元件(曲线122)的天线隔离性能的曲线图。在图17中所示的配置中,天线隔离元件76具有响应于来自阵列72中的天线74的射频信号而谐振的三个独立的L形谐振结构。在图17的天线隔离元件76中存在三个分离的L形元件导致阵列72中的一对天线74之间的耦合出现三个对应的下降(被示出为独立的谐振P1、P2和P3)。每一个谐振P1、P2和P3与不同的频率f相关联,因为图17的天线隔离元件76中的每一个元件112、114和116具有不同的对应长度并因此具有不同的谐振行为。共同地,谐振P1、P2和P3可以用于在以操作频率fa为中心的通信频带中隔离阵列72中的一对天线74的作用。
图18的曲线122对应于图9所示的类型的隔离元件,在该隔离元件中,导电回路结构90具有沿着纵向轴104的尺寸L。L的尺寸(例如,1至10cm)帮助扩宽隔离元件76的带宽,从而使得曲线122比曲线120更宽、更深(在图18的例子中)。一般来说,可以利用天线隔离元件76的尺寸L的增加来增大由天线隔离元件76表现出的隔离量(隔离带宽)。
当使用图9中所示的类型的隔离元件时,来自天线阵列中的天线的公用接地电流(即,沿着维度Z流动的感应电流)往往会被引入隔离元件中的电流路径98(图9),并且不会进一步沿着该阵列显著地耦合。因此,图9的基于环形的隔离元件76的配置可以帮助抑制通过共用接地电流的天线对天线的耦合。
图17的隔离元件76的元件112、114和116起到寄生元件的作用,所述寄生元件往往会对沿着Z轴行进的公用接地电流产生虚拟的开路,从而降低共用公用接地平面118的阵列中的天线之间的耦合。
图19是示出天线馈电结构L1可以如何用来间接地对结合图5的天线74描述的类型的天线中的天线谐振元件L2馈电的示图。图19的天线74的天线馈电结构由直接馈电环形天线结构(天线结构L1)形成,并且,天线谐振元件结构由环形天线结构(例如,图5的天线结构L2)形成。直接馈电环形天线结构L1可以包括由传输线80直接馈电的导电材料56的回路。传输线80中的正导体可以连接到正天线馈电端(+),并且,传输线80中的接地导体可以连接到接地天线馈电端(‑)。环形天线L2可以使用诸如沿着纵向轴40的长度分布的导电结构52的导电结构来形成。为了避免使附图过度复杂,在图19中没有描绘天线谐振元件L2中的导电结构52的分布形状。在天线74的操作期间可以在结构L1和L2之间耦合的电磁场由线54表示。在图19所示的类型的配置中,包含天线馈电结构L1的平面垂直于包含天线谐振元件结构L2的平面。在需要的时候,可以使用结构L1和L2之间的其它相对取向。
在图19的天线74中,回路L2位于X‑Y平面中,天线谐振元件L2的纵向轴40平行于Z轴。图20是示出天线隔离元件76可以如何定向使得环形路径90位于X‑Y平面中并且使纵向轴104平行于Z轴延伸的示图。
可以通过下述方式来增强天线的隔离:把诸如图19的天线结构74的天线结构与诸如天线隔离元件20的天线隔离元件对准,使得每一个天线74的纵向轴40与天线隔离元件76的纵向轴104沿着共同的轴(即,Z轴),如图21的例子中所示。在图21的例子中,天线ANT1和ANT2是使用插入的天线隔离元件ISO隔离的,它们中的每一个沿着共同的轴(轴Z)对准。
在该配置中,每一个天线75中的电流沿着回路L2的导电路径行进,而不是朝向相邻的天线行进,这样使得当通过公用接地平面电流操作一个天线74时在另一个天线74中感应的电流量最少化。Z轴往往会与图19中所示的类型的天线74的辐射图案的空(null)相关联,从而,沿着共同的轴对准每一个轴40还可以通过减少电磁近场耦合来增强隔离。
在需要的时候,图21的天线阵列72的天线和天线隔离元件可以被安装在装置10内的诸如图1的区域26之一的区域中。在需要的时候,可以形成其它合适的天线阵列(例如,把多个天线设置在膝上型计算机的铰链内,把多个天线沿着平板计算机或其它便携式装置的边缘设置,等等)。在诸如其中天线沿着公用接地平面结构(例如,印刷电路板上的共用迹线,共用导电电子装置壳体结构12,或者其它公用接地平面结构)安装的这些配置的配置中,天线可能会通过共用接地平面电流而耦合。当使用环形天线结构来形成天线阵列中的一个或多个天线或者两个或更多个天线时,可以通过下述方式来减少通过共用接地平面电流的天线耦合:把天线谐振元件回路定向为垂直于公用接地平面电流可能会沿其流动的维度。
例如,在图21的天线阵列中,环形天线谐振元件L2中的回路电流在垂直于维度Z的X‑Y平面中流动。与天线对天线的耦合相关联的公用接地平面电流将沿着维度Z流动,经过阵列中的每一个天线。但是,当使用环形天线时,环形天线谐振元件中的电流在X‑Y平面中流动,而不是沿着维度Z流动。因此,当环形天线谐振元件被配置为使得回路电流在X‑Y平面中流动时,天线之间的公用接地电流(即,沿着维度Z的共用接地平面电流)得到抑制,从而对由天线隔离元件提供的隔离提供了附加的隔离。
根据一个实施例,提供一种天线阵列,该天线阵列包括至少第一天线和第二天线、以及由导体回路形成的天线隔离元件,该导体回路被配置为将第一天线和第二天线相互隔离。
根据另一个实施例,天线隔离元件介于第一天线和第二天线之间。
根据另一个实施例,天线隔离元件由绕轴延伸以形成导体回路的导电材料片形成。
根据另一个实施例,天线隔离元件包括电介质载体,其中,导电材料片包括电介质载体上的金属。
根据另一个实施例,导电材料片具有横跨该导电材料片的间隙。
根据另一个实施例,该间隙被配置为跨越导电材料片形成蜿蜒的路径。
根据另一个实施例,第一天线和第二天线包括环形天线。
根据另一个实施例,第一天线和第二天线均具有被配置为形成环形天线谐振元件的导电材料片。
根据另一个实施例,第一天线和第二天线均包括环形天线谐振元件和环形天线馈电结构,第一天线中的环形天线馈电结构间接地对第一天线中的环形天线谐振元件馈电,并且其中,第二天线中的环形天线馈电结构间接地对第二天线中的环形天线谐振元件馈电。
根据另一个实施例,第一天线和第二天线包括分布式环形天线。
根据另一个实施例,导体回路包括绕着轴延伸以形成具有间隙的回路的导电材料条,其中,第一天线和第二天线包括均绕着轴延伸并均被配置为形成具有间隙的相应回路的导电材料条。
根据另一个实施例,天线隔离元件由绕着轴延伸以形成导体回路的导电材料片形成,其中导体回路具有间隙,其中导电材料片具有平行于该轴的横跨该导电材料片的第一尺寸并具有绕着该轴的与导电材料片的周边长度相关联的第二尺寸,并且其中,第一尺寸为1至10cm,第二尺寸为1.5至3.5cm。
根据一个实施例,提供一种电子装置,该电子装置包括壳体、壳体中的显示器、以及沿着显示器的边缘被安装在壳体中的天线阵列,其中,天线阵列包括至少第一天线和第二天线、以及由具有间隙的导体回路形成的天线隔离元件,并且其中,该导体回路被配置为将第一天线和第二天线相互隔离。
根据另一个实施例,天线隔离元件介于第一天线和第二天线之间,并且包括绕着轴延伸以形成具有间隙的导体回路的导电材料片。
根据另一个实施例,材料片具有平行于该轴的横跨该材料片的尺寸,并且,第一天线和第二天线沿着该轴定位。
根据另一个实施例,电子装置还包括桥接该间隙的至少一个电部件。
根据另一个实施例,电子装置还包括控制电路,该控制电路供应调整电部件以调谐天线隔离元件的控制信号。
根据一个实施例,提供一种天线隔离元件,其被配置为把电子装置中的第一天线和第二天线相互隔离,该天线隔离元件包括:电介质载体;以及电介质载体上形成回路的导电材料。
根据另一个实施例,导电材料包括绕着电介质载体延伸并具有间隙的导电材料片。
根据另一个实施例,电介质载体具有纵向轴,导电材料片具有平行于该纵向轴的横跨该导电材料片的第一尺寸并具有绕着该纵向轴的与该导电材料片的周边相关联的第二尺寸,并且,第一尺寸为1至10cm,第二尺寸为1.5至3.5cm。
前述内容仅仅说明本发明的原理,并且,在不脱离本发明的范围和精神的情况下,本领域的技术人员可以进行各种修改。前述实施例可以被单独地实施,或者可以以任何组合的方式实施。

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