CN106469844A - 具有嵌入式寄生臂的电子设备天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有嵌入式寄生臂的电子设备天线。电子设备可以具有带有天线的无线电路。用于天线的天线谐振元件臂可以由沿设备外壳的边缘延伸的周围导电结构形成。周围导电结构可以形成外壳侧壁。可以将缝隙机加工到金属外壳中，该缝隙将外壳侧壁与形成天线的接地的平面后外壳部分分开。缝隙可以用塑料填充物进行填充。支持在高频段频率处的天线谐振的寄生天线谐振元件臂可以被嵌入在塑料填充物中。寄生天线谐振元件可以由平面后外壳部分的一部分形成。

Description

具有嵌入式寄生臂的电子设备天线

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年8月18日提交的美国专利申请14/829,008的优先权，该专利申请以引用方式整体并入本文。

技术领域

本公开涉及电子设备，并且更具体涉及具有无线通信电路的电子设备。

背景技术

电子设备经常包括具有天线的无线电路。例如，蜂窝电话、计算机和其它设备经常包含用于支持无线通信的天线。

要形成具有期望属性的电子设备天线结构可能是有挑战的。在一些无线设备中，诸如导电外壳结构的导电结构的存在可能影响天线性能。如果外壳结构没有被合适配置并且干扰天线操作，则天线性能可能不令人满意。设备尺寸也可能影响性能。可能难以在紧凑的设备中实现期望的性能水平，特别是当紧凑设备具有导电外壳结构时。

因而，会希望能够为诸如包括导电外壳结构的电子设备的电子设备提供改进的无线电路。

发明内容

电子设备可以具有带有天线的无线电路。设备可以具有外壳，诸如带有四个边缘的矩形外壳。外壳可以具有导电结构，诸如沿着外壳的边缘延伸的周围导电结构。周围导电结构可以形成外壳侧壁。

天线可以利用外壳中的缝隙形成。缝隙可以沿着设备的边缘在外壳的侧壁部分和外壳的后壁部分之间延伸。后壁部分可以形成用于天线的天线接地的一部分。侧壁部分可以用于形成天线的天线谐振元件臂。由天线接地和天线谐振元件臂形成的天线可以具有天线馈电，其中第一馈电端子耦合到侧壁部分，并且第二馈电端子耦合到后壁部分。

缝隙可以利用诸如塑料的电介质材料填充。寄生天线谐振元件臂可以被嵌入在塑料中，并且可以沿着缝隙延伸。寄生天线谐振元件臂可以由后外壳壁的部分形成，该部分从后壁延伸到缝隙中并且然后沿着侧壁部分和后壁部分之间的缝隙的长度延伸。

嵌入式寄生天线谐振元件臂可以通过下面的操作来形成：在外壳中形成缝隙的铣削操作、将塑料放置在缝隙中的注射模制操作、将该寄生臂的边缘从外壳释放同时该寄生臂被所注射的模制塑料支撑的铣削操作、以及将该寄生臂嵌入到缝隙中的塑料中的附加注射模制操作。在该寄生臂已经被嵌入在塑料中之后可以执行铣削操作以在外壳的侧壁部分中形成弯曲的侧壁轮廓或其它期望的轮廓。

附图说明

图1是根据实施例的说明性电子设备的透视图。

图2是根据实施例的电子设备中的说明性电路的示意图。

图3是根据实施例的说明性无线电路的示意图。

图4是根据实施例的说明性倒F天线的示意图。

图5是根据本发明的实施例的说明性缝隙天线的示意图。

图6和图7是根据实施例的包括被嵌入在天线缝隙中的寄生天线谐振元件臂的说明性天线结构的图示。

图8是其中根据实施例的天线性能(驻波比)已经被绘制为随着操作频率变化而变化的图示。

图9、图10、图11和图12是根据实施例的具有带有嵌入式寄生元件的天线的说明性电子设备的后透视图。

图13是根据实施例的具有由印制电路上的金属迹线形成的寄生元件的天线的一部分的横截面视图。

图14是根据实施例的可以用于加工天线结构并组装电子设备的类型的装备的图示。

图15是根据实施例其中缝隙已经被铣削形成并且塑料的第一射已经被模制的金属外壳结构的横截面侧视图。

图16是图15的金属外壳结构在根据实施例的铣削操作期间将塑料的第一射的一些和金属外壳结构的一些进行移除之后的横截面侧视图。

图17是图16的金属外壳结构在根据实施例添加塑料的第二射之后的横截面侧视图。

图18是图17的金属外壳结构在根据实施例在外壳结构上形成弯曲的外侧壁表面的铣削操作之后的横截面侧视图。

具体实施方式

诸如图1的电子设备10的电子设备可以设置有无线通信电路。无线通信电路可以用来支持多个无线通信频段中的无线通信。

无线通信电路可以包括一个或多个天线。无线通信电路的天线可以包括回路天线、倒F天线、条带天线、平面倒F天线、缝隙天线、包括多于一种类型的天线结构的混合天线、或者其它合适的天线。如果期望，用于天线的导电结构可以由导电电子设备结构形成。

导电电子设备结构可以包括导电外壳结构。外壳结构可以包括诸如围绕电子设备的周围延伸的周围导电结构。周围导电结构可以用作诸如显示器的平面结构的边框，可以用作用于设备外壳的侧壁结构，可以具有从一体的平面后外壳向上延伸的部分(例如，以形成垂直平面侧壁或弯曲的侧壁)，和/或可以形成其它的外壳结构。

可以在周围导电结构中形成将周围导电结构划分成周围分段的间隙。该分段中的一个或多个可以用于形成电子设备10的一个或多个天线。天线也可以利用天线接地平面形成，该天线接地平面由诸如金属外壳中间板结构和其它内部设备结构的导电外壳结构形成。后外壳壁结构可以用于形成诸如天线接地的天线结构。

电子设备10可以是便携式电子设备或其它合适的电子设备。例如，电子设备10可以是膝上型计算机、平板计算机、诸如腕表设备、挂件设备、耳机设备、听筒设备或其它可穿戴或小型化设备的某些较小的设备、诸如蜂窝电话、媒体播放器或其它小的便携式设备的手持设备。设备10也可以是机顶盒、桌面计算机、其中集成了计算机或其它处理电路的显示器、没有集成计算机的显示器、或者其它合适的电子装备。

设备10可以包括诸如外壳12的外壳。外壳12，有时可以被称为壳体，可以由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、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形成。在一些情况下，外壳12的一些部分可以由电介质或其它低导电性材料形成。在其它情况下，外壳12或者构成外壳12的结构中至少一些可以由金属元件形成。

如果期望，设备10可以具有诸如显示器14的显示器。显示器14可以被安装在设备10的前面。显示器14可以是包括电容触摸电极的触摸屏，或者可以对触摸不敏感。外壳12的后面(即，设备10的与设备10的前面相对的面)可以具有平面外壳壁。后外壳壁可以具有整体穿过后外壳壁的缝隙，并且因此该缝隙可以将外壳12的外壳壁部分(和/或侧壁部分)彼此分开。外壳12(例如，后外壳壁、侧壁等)也可以具有不整体穿过外壳12的浅沟槽。缝隙和沟槽可以填充有塑料或其它电介质。如果期望，外壳12的已经(例如，通过贯穿的缝隙)被彼此分开的部分可以通过内部导电结构(例如，桥接缝隙的薄片金属或其它金属构件)进行连接。

显示器14可以包括由发光二极管、有机LED(OLED)、等离子体单元、电润湿像素、电泳像素、液晶显示器(LCD)部件或者其它合适的像素结构形成的像素。诸如透明玻璃或塑料的层的显示器覆盖层可以覆盖显示器14的表面，或者显示器14的最外层可以由滤色器层、薄膜晶体管层、或者其它的显示器层形成。诸如按钮24的按钮可以穿过覆盖层中的开口。覆盖层也可以具有诸如用于扬声器端口26的开口的其它开口。

外壳12可以包括诸如结构16的周围外壳结构。结构16可以围绕显示器14和设备10的周围延伸。在其中设备10和显示器14具有带有四个边缘的矩形形状的构造中，结构16可以利用具有带有四个相应边缘的矩形环状(作为例子)的周围外壳机构来形成。周围结构16或者周围结构16的一部分可以用作显示器14的边框(例如，包围显示器14的全部四条边和/或帮助将显示器14保持到设备10的美化镶边)。如果期望，周围结构16也可以形成用于设备10的侧壁结构(例如，通过形成带有垂直侧壁、弯曲侧壁等的金属带)。

周围外壳结构16可以由诸如金属的导电材料形成，并且因此有时(作为例子)可以被称为周围导电外壳机构、导电外壳机构、周围金属结构、或者周围导电外壳构件。周围外壳结构16可以由诸如不锈钢、铝的金属或者其它合适的材料形成。一个、两个或多于两个分开的结构可以用于形成周围外壳结构16。

周围外壳结构16不必具有统一的横截面。例如，如果期望，周围外壳结构16的顶部部分可以具有帮助保持显示器14到位的朝内突出的唇部。周围外壳结构16的底部部分也可以具有放大的唇部(例如，在设备10的后表面的平面中)。周围外壳结构16可以具有大体上直的垂直侧壁，可以具有弯曲的侧壁，或者可以具有其它合适的形状。在一些构造中(例如，当周围外壳结构16用作显示器14的边框时)，周围外壳结构16可以围绕外壳12的唇部延伸(即，周围外壳结构16可以仅覆盖外壳12的包围显示器14的边缘，而不覆盖外壳12的侧壁的其它部分)。

如果期望，外壳12可以具有导电后表面。例如，外壳12可以由诸如不锈钢或铝的金属形成。外壳12的后表面可以位于与显示器14平行的平面中。在设备10的其中外壳12的后表面由金属形成的构造中，可能期望将周围导电外壳结构16的一些部分形成为外壳结构的形成外壳12的后表面的一体化部分。例如，设备10的后外壳壁可以由平面金属结构形成，并且周围外壳机构16的在外壳12的各边上的多个部分可以形成为平面金属结构的平坦或弯曲的垂直延伸一体化金属部分。如果期望，诸如这些的外壳结构可以由金属块机加工而成，和/或可以包括多个金属件，这些金属件被组装到一起以形成外壳12。外壳12的平面后壁可以具有一个或更多个、两个或更多个、或者三个或更多个部分。

显示器14可以具有形成有效区域AA的像素阵列，该有效区域AA为设备10的用户显示图像。诸如无效区域IA的无效边界区可以沿着有效区域AA的周围边缘中的一个或多个延伸。

显示器14可以包括诸如用于触摸传感器的电容式电极的阵列的导电结构、用于寻址像素的导电线路、驱动器电路等。外壳12可以包括内部导电结构，诸如跨越外壳12的壁的金属框架构件和平面导电外壳构件(有时被称为中间板)(即，由在构件16的相对侧之间被焊接或者以其它方式被连接的一个或多个部分形成的大体上矩形的薄片)。设备10也可以包括诸如印制电路板、安装在印制电路板上的部件和其它内部导电结构的导电结构。可以用于形成设备10中的接地平面的这些导电结构可以位于外壳12的中心，并且可以在显示器14的有效区域AA下方延伸。

在区域22和20中，开口可以被形成在设备10的导电结构内(例如，在周围导电外壳结构16和诸如导电外壳中间板或后外壳壁结构的相对的导电接地结构、印制电路板以及显示器14和设备10中的导电电气部件之间)。这些开口，有时可以被称为间隙，可以填充有空气、塑料和其它电介质，并且可以用于形成用于设备10中的一个或多个天线的缝隙天线谐振元件。

导电外壳结构和设备10中的诸如中间板、印制电路板上的迹线、显示器14和导电电子部件的其它导电结构可以用作设备10中天线的接地平面。区域20和22中的开口可以用作开放或闭合缝隙天线中的缝隙，可以用作被回路天线中的材料的导电路径包围的中央电介质区域，可以用作将诸如条带天线谐振元件或倒F天线谐振元件的天线谐振元件与接地平面分开的间隔，可以对寄生天线谐振元件的性能做出贡献，或者可以以其它方式用作在区域20和22中形成的天线结构的一部分。如果期望，在显示器14的有效区域AA下方的接地平面和/或设备10中的其它金属结构可以具有延伸到设备10的端部的一些部分中的部分(例如，接地可以朝着区域20和22中的电介质填充的开口延伸)，由此使区域20和22中的缝隙变窄。在设备10的具有沿着设备10的边缘延伸的窄U形开口或其它开口的构造中，设备10的接地平面可以被放大以容纳附加的电气部件(集成电路、传感器等)。

总之，设备10可以包括任何合适数量的天线(例如，一个或多个、两个或多个、三个或多个、四个或多个等)。设备10中的天线可以位于细长设备外壳的相对的第一端部和第二端部处(例如，在图1的设备10的端部20和端部22处)、沿着设备外壳的一个或多个边缘、在设备外壳的中心、在其它合适的位置、或者在这些位置中的一个或多个位置处。图1的布置仅仅是说明性的。

周围外壳结构16的部分可以设置有周围间隙结构。例如，周围导电外壳结构16可以设置有诸如图1所示的间隙18的一个或多个间隙。周围外壳结构16中的间隙可以填充有诸如聚合物、陶瓷、玻璃、空气、其它电介质材料或者这些材料的组合的电介质。间隙18可以将周围外壳结构16划分成一个或多个周围导电分段。在周围外壳结构16中可以有例如两个周围导电分段(例如，在具有两个间隙18的布置中)、三个周围导电分段(例如，在具有三个间隙18的布置中)、四个周围导电分段(例如，在具有四个间隙18的布置中等)。周围导电外壳结构16的以这种方式形成的这些分段可以形成设备10中的天线的部分。

如果期望，外壳12中诸如部分或者完全穿过外壳12延伸的沟槽的开口可以跨外壳12的后壁的宽度延伸，并且可以穿透外壳12的后壁以将后壁划分成不同的部分。这些沟槽可以延伸到周围外壳结构16中，并且可以形成天线缝隙、间隙18、和设备10中的其它结构。聚合物或其它电介质可以填充这些沟槽和其它外壳开口。在一些情况下，形成天线缝隙和其它结构的外壳开口可以填充有诸如空气的电介质。

在典型的情景下，设备10可以具有上部天线和下部天线(作为例子)。例如，上部天线可以形成在设备10的在区域22中的上端部处。例如，下部天线可以形成在设备10的在区域20中的下端部处。天线可以被分别用来覆盖相同的通信频段、重叠的通信频段或者分开的通信频段。天线可以用来实现天线分集模式或者多输入多输出(MIMO)天线模式。

设备10中的天线可以用来支持感兴趣的任何通信频段。例如，设备10可以包括用于支持局域网通信、语音和数据蜂窝电话通信、全球定位系统(GPS)通信或其它卫星导航系统通信、通信等的天线结构。

显示可以在设备10中使用的说明性部件的示意图在图2中示出。如在图2中所示，设备10可以包括诸如存储和处理电路28的控制电路。存储和处理电路28可以包括诸如硬盘驱动储存器、非易失性存储器(例如，闪存存储器或者构造为形成固态驱动器的其它电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等的储存器。存储和处理电路28中的处理电路可以用来控制设备10的操作。这种处理电路可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路等。

存储和处理电路28可以用来在设备10上运行软件，该软件诸如互联网浏览应用、互联网上语音协议(VOIP)电话呼叫应用、电子邮件应用、媒体回放应用、操作系统功能等。为了支持与外部装备的交互，存储和处理电路28可以被用于实现通信协议。可以利用存储和处理电路28实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议——有时被称为)、诸如协议的用于其它短距离无线通信链路的协议、蜂窝电话协议、多输入多输出(MIMO)协议、天线分集协议等。

输入-输出电路30可以包括输入-输出设备32。输入-输出设备32可以用来允许把数据提供给设备10并且允许把数据从设备10提供给外部设备。输入-输出设备32可以包括用户接口设备、数据端口设备以及其它输入-输出部件。例如，输入-输出设备32可以包括触摸屏、无触摸传感器能力的显示器、按钮、操纵杆、滚轮、触控板、键板、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、光源、音频插孔和其它音频端口部件、数字数据端口设备、光传感器、位置和朝向传感器(例如，诸如加速度计、陀螺仪和罗盘的传感器)、电容传感器、接近性传感器(例如，电容式接近性传感器、基于光的接近性传感器等)、指纹传感器(例如，与诸如图1的按钮24的按钮集成的指纹传感器或者取代按钮24的位置的指纹传感器)等。

输入-输出电路30可以包括用于与外部装备无线通信的无线通信电路34。无线通信电路34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部件、一个或多个天线、传输线以及用于处理RF无线信号的其它电路形成的射频(RF)收发器电路。无线信号也可以利用光来发送(例如，使用红外通信)。

无线通信电路34可以包括用于处理各种射频通信频段的射频收发器电路90。例如，电路34可以包括收发器电路36、38和42。收发器电路36可以处理用于(IEEE802.11)通信的2.4GHz和5GHz频段，并且可以处理2.4GHz通信频段。电路34可以使用蜂窝电话收发器电路38，用于处理在诸如从700MHz到960MHz的低通信频段、从960MHz到1710MHz的中低频段、从1710MHz到2170MHz的中频段和从2300MHz到2700MHz的高频段或者在700MHz到2700MHz之间的其它通信频段或者其它合适的频率(作为例子)的频率范围中的无线通信。电路38可以处理语音数据和非语音数据。如果期望的话，无线通信电路34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34可以包括60GHz收发器电路、用于接收电视和无线电信号的电路、寻呼系统收发器、近场通信(NFC)电路等。无线通信电路34可以包括全球定位系统(GPS)收发器装备，诸如用于接收1575MHz处的GPS信号或者用于处理其它卫星定位数据的GPS接收器电路42。在和链路和其它短距离无线链路中，无线信号一般被用来跨数十或数百英尺传递数据。在蜂窝电话链路和其它长距离链路中，无线信号一般被用来跨数千英尺或数英里传递数据。

无线通信电路34可以包括天线40。天线40可以利用任何合适的天线类型来形成。例如，天线40可以包括具有由回路天线结构、贴片天线结构、倒-F天线结构、缝隙天线结构、平面倒-F天线结构、螺旋天线结构、这些设计的混合等形成的谐振元件的天线。不同类型的天线可以用于不同频段和频段的组合。例如，一种类型的天线可以用于形成本地无线链路天线，并且另一种类型的天线可以用于形成远程无线链路天线。

如图3中所示，无线电路34中的收发器电路90可以利用诸如路径92的路径耦合到天线结构40。无线电路34可以耦合到控制电路28。控制电路28可以耦合到输入-输出设备32。输入-输出设备32可以提供来自设备10的输出并且可以从设备10外部的来源接收输入。

为了向诸如(一个或多个)天线40的天线结构提供覆盖感兴趣的通信频率的能力，(一个或多个)天线40可以具有诸如滤波器电路(例如，一个或多个无源滤波器和/或一个或多个可调谐滤波器电路)的电路。诸如电容器、电感器和电阻器的分立部件可以结合到滤波器电路中。电容式结构、电感式结构和电阻式结构也可以由图案化的金属结构(例如，天线的部分)形成。如果期望，(一个或多个)天线40可以具有诸如可调谐部件102的可调节电路，以便在感兴趣的通信频带上调谐天线。可调谐部件102可以是可调谐滤波器或者可调谐阻抗匹配网络的一部分，可以是天线谐振元件的一部分，可以跨天线谐振元件和天线接地之间的间隙等。可调谐部件102可以包括可调谐电感器、可调谐电容器或者其它可调谐部件。诸如这些的可调谐部件可以基于固定部件的开关和网络、产生关联的分布式电容和电感的分布式金属结构、用于产生可变电容值和电感值的可变固态设备、可调谐滤波器、或者其它合适的可调谐结构。在设备10的操作期间，控制电路28可以在诸如路径120的一条或多条路径上发出调节电感值、电容值或与可调谐部件102关联的其它参数的控制信号，由此调谐天线结构40来覆盖期望的通信频带。

路径92可以包括一条或多条传输线。作为例子，图3的信号路径92可以是具有诸如线路94的正信号导体和诸如线路96的接地信号导体的传输线。线路94和线路96可以形成同轴电缆或者微带传输线的部分(作为例子)。由诸如电感器、电阻器和电容器的部件形成的匹配网络可以用于将(一个或多个)天线40的阻抗与传输线92的阻抗匹配。匹配网络部件可以作为分立部件(例如，表面贴装技术部件)提供或者可以由外壳结构、印制电路板结构、塑料支撑件上的迹线等形成。诸如这些的部件也可以用于在(一个或多个)天线40中形成滤波器电路，并且可以是可调谐的和/或是固定部件。

传输线92可以耦合到与天线结构40关联的天线馈电结构。作为例子，天线结构40可以形成倒-F天线、缝隙天线、混合倒-F缝隙天线或者具有带诸如端子98的正天线馈电端子和诸如接地天线馈电端子100的接地天线馈电端子的天线馈电的其它天线。正传输线导体94可以耦合到正天线馈电端子98并且接地传输线导体96可以耦合到接地天线馈电端子92。如果期望，也可以使用其它类型的天线馈电布置。例如，天线结构40可以使用多个馈电进行馈电。图3的说明性馈电构造仅仅是说明性的。

控制电路28可以使用阻抗测量电路来收集天线阻抗信息。控制电路28可以使用来自接近性传感器(例如见图2的传感器32)的信息、接收的信号强度信息、来自朝向传感器的设备朝向信息、来自一个或多个天线阻抗传感器的信息、或者其他信息来确定何时天线40正在受到附近外部对象的存在的影响或者以其它方式需要调谐。作为响应，控制电路28可以调节可调节电感器、可调节电容器、开关或者其它可调谐部件102以确保天线40按照期望操作。对部件102的调节也可以用来延伸天线40的覆盖范围(例如，以覆盖期望的通信频段，该期望的通信频段跨比天线40在没有调谐的情况下覆盖的频率范围更大的频率范围延伸)。

图4是可以在实现用于设备10的天线40时使用的说明性倒-F天线结构的图示。图4的倒-F天线40具有天线谐振元件106和天线接地(接地平面)104。天线谐振元件106可以具有诸如臂108的主谐振元件臂。臂108和/或臂108的部分的长度可以被选择，使得天线40在期望的工作频率处谐振。例如，如果臂108的长度可以是在天线40的期望工作频率处的波长的四分之一。天线40也可以在谐波频率处呈现谐振。

主谐振元件臂108可以通过返回路径110耦合到接地104。电感器或其它部件可以夹置在路径110中，和/或可调谐部件102可以夹置在路径110中和/或与路径110平行地耦合在臂108和接地104之间。

天线40可以使用一个或多个天线馈电进行馈电。例如，天线40可以使用天线馈电112进行馈电。天线馈电112可以包括正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100，并且可以与返回路径平行地在臂108和接地104之间延伸。如果期望，诸如图4的说明性天线40的倒-F天线可以具有多于一个的谐振臂分支(例如，以创建多个频率谐振来支持在多个通信频带中的操作)，或者可以具有其它天线结构(例如，寄生天线谐振元件、可调谐部件以支持天线调谐等)。例如，臂108可以具有从馈电112和返回路径110向外延伸的左分支和右分支。多个馈电可以用来对诸如天线40的天线进行馈电。

天线40可以是包括一个或多个缝隙天线谐振元件的混合天线。如图5所示，例如，天线40可以基于缝隙天线构造，该缝隙天线构造具有诸如缝隙114的、形成在诸如天线接地104的导电结构内的开口。缝隙114可以填充有空气、塑料和/或其它电介质。缝隙114的形状可以是直的，或者可以具有一个或多个弯曲(即，缝隙114可以具有沿着曲折路径的细长形状)。用于天线40的天线馈电可以包括正天线馈电端子98和接地天线馈电端子100。馈电端子98和100可以例如位于缝隙114的相对的边上(例如，在相对的长边上)。诸如图5的缝隙天线谐振元件114的基于缝隙的天线谐振元件可以产生在天线信号的波长等于缝隙的周长的频率处的天线谐振。在窄的缝隙中，缝隙天线谐振元件的谐振频率与缝隙长度等于波长的一半的信号频率相关联。使用诸如可调谐电感器或可调谐电容器的一个或多个可调谐部件可以调谐缝隙天线频率响应。这些部件可以具有耦合到缝隙的相对的边的端子(即，可调谐部件可以桥接缝隙)。如果期望，可调谐部件可以具有耦合到沿着缝隙114的相对的边中之一的长度的相应位置的端子。可以使用这些布置的组合。

天线40可以是包括图4和图5二者中所示的类型的谐振元件的混合缝隙-倒F天线。用于具有缝隙天线结构和倒F天线结构的天线的说明性构造在图6中示出。如图6中所示，天线40(例如，混合缝隙-倒F天线)可以通过耦合到天线馈电112的收发器电路进行馈电。如果期望，一个或多个附加的馈电可以耦合到天线40。天线40可以包括诸如缝隙114的缝隙，该缝隙114是由周围导电结构16和接地104之间的细长间隙形成的(例如，使用机加工工具或其它装备在外壳12中形成的缝隙)。缝隙可以利用诸如空气和/或塑料的电介质进行填充。例如，塑料可以被插入到缝隙114的与外壳12的外侧平齐的部分中。

缝隙114的部分可以为天线40产生缝隙天线谐振。周围导电结构16可以形成天线谐振元件臂，诸如图4的在间隙18-1和间隙18-2(例如，周围导电结构16中的间隙18)之间延伸的臂108。诸如图4的路径110的返回路径可以通过固定的导电路径桥接缝隙114或者诸如能够闭合以跨缝隙114形成短路的开关的可调节部件来形成。

为了增强天线40的频率覆盖范围，天线40可以设置有寄生天线谐振元件，诸如寄生天线谐振元件158。设备10还可以具有诸如天线150的一个或多个补充天线，以增强天线40的频率覆盖范围。天线150可以利用与馈电112分开的馈电进行馈电。

诸如部件152、154和156的可选的可调节部件可以用于调节天线40的操作。部件152、154和156可以包括开关，开关耦合到诸如电感器和电容器的固定部件和其它电路，以用于提供可调节的电容量、可调节的电感量等。天线40中的可调节部件可以用来调谐天线覆盖范围，可以用来恢复已经由于诸如用户的手或其它身体部位的外部对象的存在而退化的天线性能，和/或可以用来为其它操作条件进行调节以及确保在期望的频率处具有令人满意的操作。

寄生天线谐振元件158可以具有诸如端部160的第一端部并且可以具有诸如端部162的第二端部，端部160在沿着缝隙114的长度的给定位置处从天线接地104突出到缝隙114中，端部162位于缝隙114中。缝隙114可以具有细长形状(例如，缝隙形状)或者其它合适的细长间隙形状。在图6的例子中，缝隙114具有沿着设备10的周围在周围导电结构16(例如，外壳侧壁)和设备10的后壁的部分(例如，接地104)之间延伸的U型形状。在这种类型的构造中，寄生天线谐振元件158可以沿着缝隙114的长度从端部160向端部162延伸，而不接触周围导电结构16或者在缝隙114的相对的边上的接地104(即，不允许元件158的边缘接触形成缝隙114的金属外壳的内表面)。

缝隙114的长度可以是大约4-20厘米、大于2厘米、大于4厘米、大于8厘米、大于12厘米、小于25厘米、小于15厘米、小于10厘米或者其它合适的长度。元件158可以具有大约0.5毫米(例如，小于0.8毫米、小于0.6毫米、大于0.3毫米、0.4到0.6毫米等)的宽度D3或者其它合适的宽度。缝隙114可以具有大约2毫米(例如，小于4毫米、小于3毫米、小于2毫米、大于1毫米、大于1.5毫米、1到3毫米等)的宽度或者其它合适的宽度。元件158的长度可以是1到10厘米、大于2厘米、2到7厘米、1到5厘米、小于10厘米、小于5厘米或者其它合适的长度。缝隙114的将元件158与接地104和周围导电外壳结构16分开的部分可以具有大约0.75毫米的宽度D2(例如，大于0.4毫米、大于0.6毫米、小于0.8毫米、小于1毫米、0.3-1.2毫米等)。

元件158可以在期望的通信频段谐振，并且由此为天线40提供在期望的通信频段的增强的频率覆盖范围(例如，元件158可以在2300MHz到2700MHz的高通信频段或者其它合适的频段中的频率处谐振)。元件158可以由印制电路上的金属结构、由导电外壳结构的一部分或者由设备10中的其它导电结构形成。

在图6的粒子中，缝隙114具有U型形状。如果期望，缝隙114可以具有诸如图7的缝隙114的直的缝隙形状的其它形状。在图6所示的类型的布置中，元件158的唇部可以弯曲，以容纳缝隙114在设备10的拐角处的弯曲。在图7的说明性布置中，元件158是直的并且不弯曲的。在天线40的其它构造中，缝隙114和元件158可以具有不同的形状。图6和图7的布置是说明性的。

图8是其中诸如图6和图7的天线40(包括寄生元件158和补充天线元件150)的说明性天线的天线性能被绘制随着操作频率f的变化而变化的图示。如图8所示，天线40可以在低频段LB、中低频段LMB、中频段MB和高频段HB中呈现谐振。

低频段LB可以从700MHz到960MHz或者其它合适的频率范围延伸。周围导电结构16可以用作诸如图4的臂108的倒F谐振元件臂。天线40在低频段LB处的谐振可以与图6的部件152和间隙18-2之间沿着周围导电结构16的距离相关联。间隙18-2可以是周围导电外壳结构16中的间隙18之一。图6是设备10的后视图，因此当从前面观看设备10时，图6的间隙18-2位于设备10的左边缘。部件152可以包括开关，该开关可以被闭合以形成倒F天线(例如，具有由结构16形成的谐振元件臂的倒F天线)的返回路径和/或可以为天线40形成其它的返回路径结构。

中低频段LMB可以从1400MHz到1710MHz或者其它合适的频率范围延伸。用于支持在中低频段LMB中的频率处的通信的天线谐振可以与单极元件或诸如元件150的其它天线元件相关联。

中频段MB可以从1710MHz到2170MHz或者其它合适的频率范围延伸。天线40可以在中频段MB中呈现第一谐振和第二谐振。这些中频段谐振中的第一个可以与馈电112和间隙18-1之间的距离相关联。这些谐振中的第二个可以与馈电112和部件152(例如，可用于形成返回路径的开关)之间的距离相关联。

高频段HB可以从2300MHz到2700MHz或者其它合适的频率范围延伸。高频段HB中的天线性能可以由寄生天线谐振元件158的谐振支持(例如，元件158的长度可以在频段HB的操作频率处呈现四分之一波长谐振)。

图9、10、11和12是在寄生天线谐振元件158被嵌入在缝隙114中的说明性构造中的设备10的后透视图。

如图9中所示，缝隙114可以沿着外壳12的边缘延伸。缝隙114可以整个穿过外壳12的后表面延伸，并且因此可以隔离周围导电结构16与外壳12的接地部分104。诸如塑料114F的电介质填充物材料可以填充缝隙114。寄生天线谐振元件158可以嵌入在缝隙114的塑料填充物114F之中。在使用设备10的过程中，塑料填充物114F可以帮助将寄生天线谐振元件158相对于诸如周围导电外壳结构16(例如，外壳12的壁部分)的邻接导电结构和外壳12的形成接地104的后壁限位在固定位置处。缝隙114的端部部分可以顺着外壳12的侧壁12W向下延伸到设备10的前面(例如，到覆盖设备10的前面上的显示器14的显示器覆盖玻璃的层)。

在图9的例子中，外壳12的后表面还已经设置有诸如沟槽114’的浅的沟槽以形成装饰性缝隙。沟槽114’不需要整个穿过外壳12延伸或者可以通过内部导电结构进行桥接，并且因此可能不会将外壳12的各部分彼此电气隔离。塑料或其它填充物材料114F’可以被放置在沟槽114’内。

在图9的构造中，沟槽114’具有在相对的周围导电外壳结构间隙18-1和18-2之间延伸的直的形状。在图10的例子中，沟槽114’在分别在设备10的右边缘和左边缘上的间隙18-1和18-2之间延伸，同时弯曲远离缝隙114。

另一种用于缝隙114的说明性构造在图11中示出。在图11的例子中，缝隙114具有在间隙18-1和18-2之间延伸的直的形状，并且由沟槽114’形成的装饰性缝隙已经被省略。图12示出了缝隙114如何可以具有沿着外壳12的下边缘的弯曲的U型形状而同时在间隙18-1和18-2之间延伸。如果期望，其它构造可以用于在设备外壳12中形成缝隙。图9、10、11和12的说明性构造仅仅是说明性的。

图13是设备10的在缝隙114附近的部分的横截面侧视图。如图13中所示，填充物材料114F(例如，塑料或者其它电介质)可以被放置在缝隙114中。在图13的例子中，寄生天线谐振元件158已经利用印制电路164(例如，由诸如玻璃纤维填充的环氧树脂的刚性印制电路板材料形成的刚性印制电路板或者由聚酰亚胺的薄板或其它柔性聚合物形成的柔性印制电路)中的金属迹线来实现。利用这种类型的布置，寄生天线谐振元件158可以沿着缝隙114的与缝隙114的两边等距的中间延伸，如图6、7、9、10、11和12中所示。

如果期望，寄生天线谐振元件158可以由诸如外壳12的一部分的金属结构或者嵌入在缝隙114中的电介质中的其它金属构件形成。用于形成诸如设备10的具有其中诸如元件158的寄生天线谐振元件被嵌入在外壳缝隙中的天线的设备的说明性装备在图14中示出。

如图14所示，电子设备结构170(例如，设备10的诸如用于形成天线40的结构和其它结构的部分)可以利用诸如注射模制工具166的注射模制装备来制造。诸如工具166的注射模制工具可以用来向缝隙和外壳12中的其它特征部以及设备10中的其它结构施加已模制的塑料的一射或多射。模制工具166可以具有带有空腔的模具，该空腔允许加热的液体塑料流入到诸如缝隙114、其它沟槽或缝隙(例如，由诸如沟槽114’的不整体穿透外壳12的沟槽形成的装饰性缝隙)的缝隙、外壳12中的其它特征部和设备10的其它部分中。在冷却后，液体塑料会凝固以形成诸如填充物114F和114F’的填充物材料。如果期望，其它类型的布置可以用于将电介质并入到外壳12中的缝隙和沟槽中。将已模制的塑料模制到缝隙114和沟槽114’的注射模制工具的使用仅仅是说明性的。

结构170也可以利用机加工装备168进行加工。机加工装备168可以包括计算机控制的铣削工具、钻床或者具有移动钻头以从结构170移除金属、电介质和/或其它材料的其它装备。也可以使用激光钻削和用于结构170的成形的其它技术。使用铣削装备来加工结构170仅仅是说明性的。

除了使用机加工装备168和模制装备166来加工外，结构170可以使用诸如装备172的附加的加工和组装装备进行处理。装备172可以包括用于为设备10将部件组装到一起和用于将组装件组合到一起以形成成品设备的机器人装备。装备172可以包括用于将射频收发器电路、射频传输线和其它电路附接到印制电路、用于将传输线和其它结构耦接到外壳结构和/或天线结构的装备、用于利用紧固件、粘合剂和其它附接机构将结构进行连接的装备以及用于将设备10的部分组装到一起的装备。

用于形成诸如具有带嵌入式寄生天线谐振元件的缝隙的天线40的天线的说明性过程在图15、16、17和18中示出。图15、16、17和18是外壳12的下边缘的横截面侧视图，其显示了天线40如何可以使用注射模制工具166和机加工装备168来形成。外壳12可以由铝、不锈钢或其它金属(作为例子)形成。

首先，外壳部分12-1(例如，侧壁部分)和外壳部分12-2(例如，后外壳壁)通过在外壳12中机加工缝隙(例如，在宽度上等于缝隙114的最终版本或者略微窄于缝隙114的最终版本的缝隙)而彼此分开，如图15所示。在已经使用机加工装备168形成缝隙114之后，诸如填充物114F-1的塑料填充物的第一射可以使用工具166被注射模制到缝隙114中。当利用第一铣削操作铣削外壳12以形成缝隙114时，诸如凹口和突起的接合特征部可以被并入缝隙114的壁中以帮助限位塑料填充物114F-1。外壳12的诸如外壳部分158P的一些可以突起到缝隙114中，并且稍后可以用于形成寄生天线谐振元件158。在将填充物114F注射模制到缝隙114中的过程中，可以通过支撑外壳部分158-1来支撑外壳部分158P。

如图16中所示，图15的结构可以使用第二铣削操作来进行铣削，该第二铣削操作形成沿缝隙114的外表面的沟槽(并且如果期望的话，可以加宽缝隙114)。第二铣削操作可以移除填充物114F-1的最外侧部分。第二铣削操作还可以移除支撑部分158-1，由此沿着外壳12的突起部分的长度除了端部160之外将该突起部分从外壳12释放，如图6中所示。这形成寄生天线谐振元件158。留在缝隙114的内部部分中的填充物114F-1的部分可以支撑寄生天线谐振元件158，使得元件158在铣削期间不相对于外壳12偏移。作为结果，通过支撑图15的部分158-1，元件158的金属保持准确地位于缝隙114的相对的内部表面之间，即便元件158不再沿着其长度连接到外壳12。图16的铣削过程形成了细长的沟槽，诸如缝隙114的沿着设备10的边缘在周围导电外壳结构16和外壳12的形成接地104的相对的部分之间延伸的沟槽部分174。沟槽174可以包括接合特征部，诸如槽口和/或突起，以接合注射模制的塑料。

如图17中所示，在形成沟槽174并由此将寄生天线谐振元件158的边缘从外壳12释放之后，注射模制工具166可以用来将塑料的第二射注射模制到缝隙114中。塑料的第二射可以形成图17的外塑料填充物层114F-2。形成外填充物114F-2的塑料可以是与形成内填充物114F-1的相同类型的塑料，或者可以是不同类型的塑料。例如，塑料114F-1和114F-2可以具有不同的硬度、不同的颜色以及不同于彼此的其它材料属性。沟槽174中的限位特征部可以帮助限位第二塑料填充物层114F-2。

在内填充物层114F-1上方形成外填充物层114F-2以在缝隙114中形成填充物114F之后，设备10的外壳可以使用工具168被再次机加工，以形成用于外壳12的边缘的弯曲的侧壁形状或者其它期望的外部形状(例如，周围导电结构16)，如图18所示。在将外壳12的外部机加工为期望的边缘轮廓的过程中，寄生天线谐振元件158可以保持被围绕的诸如填充物114F的电介质结构悬挂并支撑(除了图6的端部160之外，在该端部160处元件从外壳12突出到缝隙114中)，使得元件158的边缘可以被保持在离缝隙114的内金属表面期望的距离处。在填充物114F-1和填充物114F-2之间存在接口(接口180)，并且寄生天线谐振元件158位于该接口上。

图15、16、17和18的例子中的元件158是外壳12的一体化部分，并且通过沿着元件158的边缘移动铣削钻头或其它铣削工具并同时由注射模制的塑料支撑元件158来由外壳12机加工而成。如果期望，元件158可以利用诸如射(shot)114F-1的塑料的射由悬挂在缝隙114中的分开的金属件(细长的金属构件)形成。在这种类型的场景中，元件158的端部160可以利用焊料、焊接、导线、金属条、印制电路迹线或者其它导电结构被短接至外壳12-1。

根据实施例，提供了一种电子设备，包括具有周围导电结构的外壳和具有由周围导电结构形成的至少一个谐振元件臂的天线，该天线具有通过缝隙与天线谐振元件臂分开的天线接地，该缝隙沿外壳的至少一个边缘延伸，并且天线在缝隙中具有由外壳的一部分形成的寄生天线谐振元件。

根据另一实施例，电子设备包括缝隙中的电介质填充物。

根据另一实施例，寄生天线谐振元件被嵌入在电介质填充物中。

根据另一实施例，外壳包括金属，天线接地由外壳的一部分形成，并且寄生天线谐振元件包括机加工的金属臂，该金属臂在沿着该边缘的一位置处从外壳的形成天线接地的该部分延伸到缝隙中，并且随着机加工的金属臂沿着缝隙延伸，金属臂通过电介质填充物与外壳分开。

根据另一实施例，电介质填充物包括塑料填充物。

根据另一实施例，塑料填充物包括模制塑料填充物的第一射和第二射。

根据另一实施例，寄生天线谐振元件位于模制塑料填充物的第一射和第二射之间的接口处。

根据另一实施例，金属包括铝。

根据另一实施例，电子设备包括至少一个能调节的电子部件，该电子部件桥接缝隙并且将周围导电结构耦合到天线接地。

根据实施例，提供了一种电子设备，包括：金属外壳，该金属外壳具有沿着电子设备的边缘延伸的侧壁部分并且具有形成接地的部分的平面后壁部分，侧壁部分和平面后壁部分由缝隙分开，并且接地形成天线的一部分；耦合到侧壁部分的第一天线馈电端子和耦合到接地的第二天线馈电端子；以及耦合到第一天线馈电端子和第二天线馈电端子的收发器电路，平面后壁部分的一部分形成沿着缝隙延伸的寄生天线谐振元件臂。

根据另一实施例，电子设备包括缝隙中的塑料。

根据另一实施例，寄生天线谐振元件臂被嵌入在缝隙中。

根据另一实施例，缝隙具有小于3毫米的宽度。

根据另一实施例，外壳后壁部分、侧壁部分以及寄生天线谐振元件臂包括铝。

根据另一实施例，寄生天线谐振元件臂具有与沿着所述缝隙的外壳后壁部分和侧壁部分分开在0.3毫米和1.2毫米之间的边缘。

根据另一实施例，电子设备包括至少一个开关，该至少一个开关耦合在侧壁部分和外壳后壁部分之间，并且该至少一个开关桥接缝隙。

根据另一实施例，收发器处理在包括2300MHz和2700MHz之间的给定频率的频率处的通信，并且寄生天线谐振元件臂在给定频率处谐振。

根据实施例，提供了一种用于在电子设备的金属外壳中形成天线的方法，包括：机加工金属外壳以形成缝隙，该缝隙将金属外壳的外壳侧壁部分与金属外壳的后外壳壁部分分开；将电介质插入缝隙中；机加工去除金属外壳的一部分以形成用于天线的沿缝隙延伸的寄生天线谐振元件臂；以及将更多的电介质插入缝隙中，使得寄生天线谐振元件臂被嵌入在缝隙中的电介质内。

根据另一实施例，插入电介质包括将塑料的第一射模制到缝隙中，并且插入更多的电介质包括将塑料的第二射模制到缝隙中。

根据另一实施例，寄生天线谐振元件臂位于第一射和第二射之间的接口处，该方法还包括：在将塑料的第二射模制到缝隙中之后，将弯曲的表面机加工到外壳侧壁部分上。

前述内容仅仅是说明性的，并且本领域技术人员在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下可以作出各种修改。前述实施例可以单独或以任何组合实现。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：

外壳，所述外壳具有周围导电结构；以及

天线，所述天线具有由周围导电结构形成的至少一个谐振元件臂，所述天线具有通过缝隙与天线谐振元件臂分开的天线接地，所述缝隙沿所述外壳的至少一个边缘延伸，并且所述天线在所述缝隙中具有由所述外壳的一部分形成的寄生天线谐振元件。

2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括所述缝隙中的电介质填充物。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述寄生天线谐振元件被嵌入在所述电介质填充物中。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述外壳包括金属，其中所述天线接地由所述外壳的一部分形成，并且其中所述寄生天线谐振元件包括机加工的金属臂，所述金属臂在沿着所述边缘的一位置处从所述外壳的形成所述天线接地的部分延伸到所述缝隙中，并且随着所述机加工的金属臂沿着所述缝隙延伸，所述金属臂通过所述电介质填充物与所述外壳分开。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述电介质填充物包括塑料填充物。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述塑料填充物包括模制塑料填充物的第一射和第二射。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述寄生天线谐振元件位于所述模制塑料填充物的第一射和第二射之间的接口处。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述金属包括铝。

9.根据权利要求7所述的电子设备，还包括至少一个能调节的电子部件，所述电子部件桥接所述缝隙并且将所述周围导电结构耦合到所述天线接地。

10.一种电子设备，包括：

金属外壳，所述金属外壳具有沿着所述电子设备的边缘延伸的侧壁部分，并且具有形成接地的部分的平面后壁部分，其中所述侧壁部分和所述平面后壁部分由缝隙分开，并且其中所述接地形成所述天线的一部分；

耦合到所述侧壁部分的第一天线馈电端子和耦合到所述接地的第二天线馈电端子；以及

收发器电路，所述收发器电路耦合到第一天线馈电端子和第二天线馈电端子，其中所述平面后壁部分的一部分形成沿着所述缝隙延伸的寄生天线谐振元件臂。

11.根据权利要求10所述的电子设备，还包括所述缝隙中的塑料。

12.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述寄生天线谐振元件臂被嵌入在所述缝隙中。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述缝隙具有小于3毫米的宽度。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其中外壳后壁部分、侧壁部分以及所述寄生天线谐振元件臂包括铝。

15.根据权利要求14所述的电子设备，其中所述寄生天线谐振元件臂具有与沿着所述缝隙的外壳后壁部分和侧壁部分分开在0.3毫米和1.2毫米之间的边缘。

16.根据权利要求15所述的电子设备，还包括至少一个开关，所述至少一个开关耦合在所述侧壁部分和外壳后壁部分之间，并且所述至少一个开关桥接所述缝隙。

17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述收发器处理在包括2300MHz和2700MHz之间的给定频率的频率处的通信，并且其中所述寄生天线谐振元件臂在所述给定频率处谐振。

18.一种用于在电子设备的金属外壳中形成天线的方法，包括：

机加工所述金属外壳以形成缝隙，所述缝隙将所述金属外壳的外壳侧壁部分与所述金属外壳的后外壳壁部分分开；

将电介质插入所述缝隙中；

机加工去除金属外壳的一部分以形成用于所述天线的沿所述缝隙延伸的寄生天线谐振元件臂；以及

将更多的所述电介质插入所述缝隙中，使得所述寄生天线谐振元件臂被嵌入在所述缝隙中的电介质内。

19.根据权利要求18所述的方法，其中插入所述电介质包括将塑料的第一射模制到所述缝隙中，并且其中插入更多的所述电介质包括将塑料的第二射模制到所述缝隙中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述寄生天线谐振元件臂位于所述第一射和第二射之间的接口处，所述方法还包括：

在将所述塑料的第二射模制到所述缝隙中之后，将弯曲的表面机加工到所述外壳侧壁部分上。