多頻帶縫隙天線系統(tǒng)和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線結(jié)構(gòu)，并且特別涉及在移動(dòng)裝置中使用的多頻帶內(nèi)部縫隙天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如移動(dòng)電話、平板計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)之類的便攜式裝置對(duì)于高速數(shù)據(jù)接入具 有不斷增長(zhǎng)的需求。此外，裝置的天線系統(tǒng)可以被布置為在多種不同的操作無(wú)線電頻帶中 并且經(jīng)由多種不同的協(xié)議進(jìn)行操作。例如，這些不同的頻帶和協(xié)議可以包括(但不限于）長(zhǎng) 期演進(jìn)（LTE)700(US) (698.0-716.0MHz, 728.0-746.0MHz)、LTE 1500(日本）（1427.9-1452 ? 9MHz，1475 ? 9-1500 ? 9MHz)、LTE 2600(歐洲）（2500-2570MHz，2620-2690MHz);調(diào)幅 (AM)無(wú)線電（0.535-1.705MHz);調(diào)頻(FM)無(wú)線電（76-108MHz);藍(lán)牙（2400-2483.5MHz);無(wú) 線局域網(wǎng)（WLAN) (2400-2483.5MHz);螺旋型局域網(wǎng)（HLAN) (5150-5850MHz);全球定位系統(tǒng) (GPS) (1570.42-1580.42MHz);美國(guó)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(US-GSM)850(824-894MHz);歐洲全 球移動(dòng)通信系統(tǒng)（￡65]\〇600(880-9601〇^);歐洲寬帶碼分多址（￡1]-^01^)600(880-960MHz);個(gè)人通信網(wǎng)絡(luò)（PCN/DCS)1800( 1710-1880MHZ);美國(guó)寬帶碼分多址（US-WCDMA) 1600(1850-1990MHz);寬帶碼分多址（WCDMA)2100(Tx:1920-1980MHz，Rx:2110-2180MHz); 個(gè)人通信服務(wù)(PCS)1600(1850-1990MHz);超寬帶較低頻(UWB)(3100-4600MHz);UWB 較高頻 (6000-10600MHZ);數(shù)字視頻廣播-手持(DVB-H) (470-702MHz) ;DVB-H US(1670-1675MHz); 世界數(shù)字無(wú)線電（DRM) (0.15-30MHz);全球微波接入互操作性(WiMax) (2300-2400MHz， 2305-2360MHz，2496-2690MHz，3300-3400MHz，3400-3800MHz，5250-5875MHz);數(shù)字音頻廣 播（DAB) (174.928-239.2MHz, 1452.96-1490.62MHz);射頻識(shí)別低頻（RFID LF)(0.125-0? 134MHz);射頻識(shí)別高頻（RFID HF)(13.56-13.56MHz);射頻識(shí)別超高頻（RFID UHF) (433MHz,865-956MHz,2450MHz)。
[0003] 隨著在移動(dòng)設(shè)備上對(duì)于高速數(shù)據(jù)接入不斷增長(zhǎng)的需求，已經(jīng)在這些設(shè)備上適配并 使用了多頻帶天線以便能夠提供所要求的數(shù)據(jù)速率。
[0004] 此外，當(dāng)嘗試使得天線在金屬設(shè)備殼體下良好工作時(shí)，尤其是在天線需要具有高 度隔離并且在多個(gè)頻帶中進(jìn)行操作時(shí)，存在著進(jìn)一步的挑戰(zhàn)。此外，天線可能被放置在不利 的地方，例如處于移動(dòng)電話的側(cè)面。
[0005] 縫隙天線是一種包括金屬表面的天線類型，該金屬表面通常為平板，具有切割出 的開(kāi)孔或縫隙。當(dāng)該板被驅(qū)動(dòng)頻率所驅(qū)動(dòng)而作為天線時(shí)，該縫隙輻射出電磁波。該縫隙的形 狀和大小以及該驅(qū)動(dòng)頻率決定了福射分布型式(distribution pattern)。
[0006] 縫隙天線已經(jīng)被使用在諸如藍(lán)牙(2.4GHz)和WLAN(2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz)之類 的無(wú)線電電信中?？p隙天線的主要優(yōu)點(diǎn)是低成本、易于與其他電路集成，低剖面（low profile)以及小體積。然而，它們通常在單個(gè)頻帶進(jìn)行操作。當(dāng)前的多頻帶無(wú)線電電信系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)了對(duì)于多頻帶天線的需求。能夠使用分離的天線來(lái)促進(jìn)多頻帶功能，但是這在空間使 用方面是低效的。
[0007] 存在有雙頻帶縫隙天線，其包括有在其中提供了不同長(zhǎng)度的兩個(gè)平行縫隙的導(dǎo)電 天線主體。另外，提供了具有T型連接的單個(gè)微帶饋電，T型連接的每個(gè)分支向相應(yīng)的縫隙饋 電。這些縫隙被配置為生成不同的諧振頻率，由此促進(jìn)雙頻帶功能。然而，在導(dǎo)電天線主體 中提供雙縫隙以促進(jìn)雙頻帶功能、以及隨之而來(lái)的對(duì)于與雙縫隙有關(guān)的分支化的功率饋電 的需求，導(dǎo)致了天線顯著地比單頻帶四分之一波長(zhǎng)天線更大并且因此并不適合用于在一些 無(wú)線通信應(yīng)用中使用。
[0008] 因此，需要一種天線系統(tǒng)和裝置來(lái)提供多頻帶縫隙天線，該多頻帶縫隙天線可操 作為移動(dòng)裝置的具有改進(jìn)的性能和適合大小的內(nèi)部天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第一示例方面，提供了一種裝置，包括:天線接地平面;導(dǎo)電側(cè)部元 件;第一天線諧振元件;第二天線諧振元件;與導(dǎo)電側(cè)部元件鄰近的由縫隙結(jié)構(gòu)所形成的基 于縫隙的天線元件，其中縫隙結(jié)構(gòu)具有縫隙開(kāi)口端;被加載具有多個(gè)接地塊狀負(fù)載的至少 兩個(gè)射頻(RF)開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)橫跨基于縫隙的天線元件而被定位并且將基于縫隙的天線元 件劃分為從第一縫隙開(kāi)口端延伸至第一開(kāi)關(guān)的第一分段、從第一開(kāi)關(guān)延伸至第二開(kāi)關(guān)的第 二分段、以及從第二開(kāi)關(guān)延伸至第二縫隙開(kāi)口端的第三分段;其中第一天線諧振元件電容 性地至少耦合至基于縫隙的天線元件的第一分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元件一 起形成操作在第一頻率處的第一天線;第二天線諧振元件電容性地至少耦合至基于縫隙的 天線元件的第三分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元件一起形成操作在第二頻率處的 第二天線;并且其中第一和第二頻率被配置為基于由第一和第二射頻(RF)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換的 塊狀負(fù)載而被調(diào)諧在不同的頻率處。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，基于縫隙的天線元件進(jìn)一步被劃分為從第二縫隙開(kāi)口端延伸至 縫隙閉合端的第四分段;并且第二天線諧振元件電容性地耦合至基于縫隙的天線元件的第 四分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元件一起形成操作在第三頻率處的第三天線。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)連接至零電抗負(fù)載;第一天線諧振元件電容性地耦合 至基于縫隙的天線元件的第一分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元件一起形成操作在 第一頻率處的第一天線;并且第二天線諧振元件電容性地耦合至基于縫隙的天線元件的第 二和第三分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元件一起形成操作在第二頻率處的第二天 線;其中第二頻率被配置為基于由第二射頻(RF)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換的塊狀負(fù)載而被調(diào)諧在不同 的頻率處。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，第二開(kāi)關(guān)連接至零電抗負(fù)載;并且第一天線諧振元件電容性地 耦合至基于縫隙的天線元件的第一和第二分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元件一起 形成操作在第一頻率處的第一天線;其中第一頻率被配置為基于由第一射頻(RF)開(kāi)關(guān)進(jìn)行 切換的塊狀負(fù)載而被調(diào)諧在不同的頻率處;并且第二天線諧振元件電容性地耦合至基于縫 隙的天線元件的第三和第四分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元件一起形成操作在第 二和第三頻率處的第二天線。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二天線諧振元件之間的耦合通過(guò)改變塊狀負(fù)載的電抗 而被優(yōu)化。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第二示例方面，提供了一種電子設(shè)備，包括:天線接地平面;導(dǎo)電側(cè) 部元件;第一天線諧振元件;第二天線諧振元件;與導(dǎo)電側(cè)部元件鄰近的由縫隙結(jié)構(gòu)所形成 的基于縫隙的天線元件，其中縫隙結(jié)構(gòu)具有縫隙開(kāi)口端;被加載具有多個(gè)接地塊狀負(fù)載的 至少兩個(gè)射頻(RF)開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)橫跨基于縫隙的天線元件而被定位并且將基于縫隙的天 線元件劃分為從第一縫隙開(kāi)口端延伸至第一開(kāi)關(guān)的第一分段、從第一開(kāi)關(guān)延伸至第二開(kāi)關(guān) 的第二分段、以及從第二開(kāi)關(guān)延伸至第二縫隙開(kāi)口端的第三分段;其中第一天線諧振元件 電容性地至少耦合至基于縫隙的天線元件的第一分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元 件一起形成操作在第一頻率處的第一天線;第二天線諧振元件電容性地至少耦合至基于縫 隙的天線元件的第三分段，并且與天線接地平面和導(dǎo)電側(cè)部元件一起形成操作在第二頻率 處的第二天線;并且其中第一和第二頻率被配置為基于由第一和第二射頻(RF)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切 換的塊狀負(fù)載而被調(diào)諧在不同的頻率處。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備進(jìn)一步包括支撐元件，該支撐元件包括電路板或者該設(shè) 備的主體部分。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備進(jìn)一步包括外殼，該外殼包括連接至天線接地平面的導(dǎo) 電外殼元件。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電外殼元件包括被配置為提供該設(shè)備的外表面的部分的細(xì)長(zhǎng) 的導(dǎo)電外殼元件。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施例中，支撐元件連接至天線接地平面。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，支撐元件被布置在天線接地平面上方。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二天線諧振元件包括細(xì)長(zhǎng)的天線諧振元件。
[0021 ]在一個(gè)實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)的天線諧振元件彼此平行。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)的天線諧振元件平行于細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電外殼元件。
[0023] 在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二天線諧振元件附接至支撐元件。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施例中，支撐元件包括用于對(duì)第一天線諧振元件進(jìn)行饋電的第一饋電點(diǎn) 和用于對(duì)第二天線諧振元件進(jìn)行饋電的第二饋電點(diǎn)。
[0025] 在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二天線諧振元件附接至支撐元件的邊緣區(qū)域。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電外殼元件包括該設(shè)備的由金屬制成的橫桿或者側(cè)部框架。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施例中，基于縫隙的天線元件進(jìn)一步被劃分為從第二縫隙開(kāi)口端延伸至 縫隙閉合端的第四分段;第二天線諧振元件電容性地耦合至基于縫隙的天線元件的第四分 段，并且與天線接地平面一