與揚聲器集成的天線和用于抑制腔模式的方法
【專利摘要】電子設備可具有用于發(fā)射和接收射頻信號的揚聲器箱(54)天線(40)。揚聲器箱天線可由包含揚聲器驅動器的中空電介質揚聲器箱形成。揚聲器箱中與揚聲器驅動器相鄰的開口可與電子設備導電外殼結構中的揚聲器端口開口對準。揚聲器箱可被用于形成天線腔的導電結構圍繞。導電結構可包括電子設備導電外殼結構的部件。揚聲器箱可具有相對的上表面和下表面。金屬板可形成上表面和下表面的部分并且可利用導電層諸如金屬帶條來短接在一起?？蔀樘炀€選擇工作頻率，該工作頻率抑制不期望的腔模式并增強天線性能。
【專利說明】與揚聲器集成的天線和用于抑制腔模式的方法
[0001] 本專利申請要求提交于2012年7月3日的美國專利申請No. 13/540, 999的優(yōu)先 權，該美國專利申請以引用的方式全文并入本文。

【背景技術】
[0002] 本發(fā)明整體涉及電子設備，更具體地，涉及用于電子設備的天線。
[0003] 電子設備（諸如便攜式計算機和蜂窩電話）通常具有無線通信能力。例如，電子 設備可使用遠程無線通信電路系統(tǒng)（諸如蜂窩電話電路系統(tǒng)）來利用蜂窩電話頻帶進行通 信。電子設備可使用短程無線通信電路系統(tǒng)（諸如無線局域網通信電路系統(tǒng)）來處理與附 近裝置的通信。電子設備也可具有衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收器和其他無線電路系統(tǒng)。
[0004] 為了滿足消費者對小型化無線設備的需求，制造商一直在不懈努力來實現(xiàn)使用緊 湊結構的無線通信電路系統(tǒng)，諸如天線組件。同時，可能有利的是在電子設備中包括導電結 構，諸如金屬設備外殼組件和電子組件。由于導電組件可能影響射頻性能，因此在將天線組 裝到包括導電結構的電子設備中時必須多加小心。例如，必須小心確保設備中的天線和無 線電路能夠在一系列工作頻率范圍內表現(xiàn)出令人滿意的性能。
[0005] 因此有利的是能夠提供具有改善的天線結構的無線電子設備。


【發(fā)明內容】

[0006] 可提供包含無線通信電路系統(tǒng)的電子設備。無線通信電路系統(tǒng)可包括射頻收發(fā)器 電路系統(tǒng)和天線。
[0007] 電子設備可具有用于發(fā)送和接收射頻信號的揚聲器箱天線。揚聲器箱天線可具有 揚聲器箱支持的導電腔。揚聲器箱可由具有充滿空氣的內部的中空電介質結構形成。揚聲 器驅動器可被安裝在揚聲器箱的充滿空氣的內部中。
[0008] 揚聲器箱中的開口可與電子設備導電外殼結構中的揚聲器端口開口對準。揚聲器 箱可被形成天線腔的導電結構圍繞。這些導電結構可包括電子設備導電外殼結構的部件。 這些導電結構還可包括電子組件，諸如按鈕組件。
[0009] 揚聲器箱可具有相對的上表面和下表面。金屬板可形成上表面和下表面的部分并 且可利用諸如金屬帶條這樣的導電層來短接在一起。金屬板和金屬帶可構成形成天線腔的 導電結構的部分。天線的導電腔可被配置為抑制不期望的腔模式并且增強天線性能。
[0010] 根據(jù)附圖以及以下對優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的其他特征、本發(fā)明的實質 以及各種優(yōu)點將變得更加顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種具有無線通信電路系統(tǒng)的示例性電子設備的 透視圖。
[0012] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種具有無線通信電路系統(tǒng)的示例性電子設備的 示意圖。
[0013] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種示例性天線的示意圖。
[0014] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種腔天線的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0015] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例的揚聲器箱的頂視圖。
[0016] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖5所示揚聲器箱的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0017] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例的安裝在電子設備外殼拐角部分中的一種示例性揚 聲器箱的頂視圖。
[0018] 圖8為根據(jù)本發(fā)明的實施例的電子設備中與外殼壁相鄰的揚聲器箱的橫截面?zhèn)?視圖。
[0019] 圖9為根據(jù)本發(fā)明的實施例的在音頻端口附近的揚聲器箱的一部分的透視圖。
[0020] 圖10為根據(jù)本發(fā)明的實施例的可在形成腔天線時使用的一種示例性揚聲器箱的 簡化透視圖。
[0021] 圖11為展示根據(jù)本發(fā)明的實施例可如何配置天線腔使得工作頻帶介于連續(xù)腔模 式的截止頻率之間的視圖。

【具體實施方式】
[0022] 電子設備（諸如圖1的電子設備10)可具有無線通信電路系統(tǒng)。無線通信電路系 統(tǒng)可用于支持一個或多個無線通信頻帶中的無線通信。無線通信電路系統(tǒng)可包括一個或多 個天線。
[0023] 天線可包括一個或多個腔天線。背腔天線可包括天線諧振元件和相關聯(lián)的導電 腔。腔可由被安裝到支撐結構（諸如揚聲器箱）的導電結構形成。也可利用導電的電子設 備結構（諸如導電外殼結構的部分）來形成導電的天線結構。在形成天線時可使用的導電 外殼結構的示例（例如用于天線或天線諧振元件的腔）包括導電內部支撐結構（諸如金屬 片結構和其他平面導電構件）、導電外殼壁、外周導電外殼構件（諸如顯示器邊框）、外周 導電外殼結構（諸如導電外殼側壁、導電外殼平面后壁和其他導電外殼壁）、或其他導電結 構。用于天線的導電結構也可由電子組件的部件形成，諸如開關（例如用于菜單按鈕或其 他按鈕的按鈕組件）、集成電路、顯示模塊結構、與為組件（諸如顯示組件）載送信號相關聯(lián) 的柔性印刷電路等。在形成天線結構時還可使用屏蔽帶、屏蔽罐、導電泡沫、和電子設備內 的其他導電材料。
[0024] 天線結構（諸如天線諧振元件結構）可由圖案化金屬箔或者其他金屬結構來形 成。如果需要，天線結構也可由導電跡線形成，諸如基板上的金屬跡線。基板可為塑料支撐 結構或其他電介質結構、剛性印刷電路板基板（諸如玻璃纖維填充的環(huán)氧樹脂基板（如， FR4))、由聚酰亞胺或其他柔性聚合物的片材形成的柔性印刷電路（"柔性電路"）或其他基 板材料。如果需要，可使用這些方法的組合形成天線結構。例如，天線可部分地由被塑料支 撐結構（諸如中空的揚聲器箱）支撐和/或與塑料支撐結構相鄰的金屬結構（例如接地導 體結構）形成并且可部分地由印刷電路上的金屬跡線（例如用于形成天線諧振元件結構的 剛性印刷電路板或柔性印刷電路上的圖案化跡線）形成。
[0025] 如圖1中所不，電子設備10可具有外殼，諸如外殼12。外殼12可由導電結構（例 如金屬）形成，或者可由電介質結構（例如玻璃、塑料、陶瓷等）形成。如果需要，可在導電 外殼結構中形成由塑料或其他電介質材料形成的天線窗口。設備10的天線可被安裝為與 電介質外殼壁相鄰，或者可被安裝在天線窗結構下面使得天線窗結構與天線重疊。在工作 期間，射頻天線信號可穿過電介質天線窗以及設備10中的其他電介質結構。如果需要，設 備10可具有帶覆蓋層的顯示器。設備10的天線可被安裝為使得天線信號除了穿過電介質 天線窗之外還穿過顯示器覆蓋層或者天線信號穿過顯示器覆蓋層而不穿過電介質天線窗。
[0026] 電子設備10可為便攜式電子設備或其他合適的電子設備。例如，電子設備10可 為膝上型計算機、平板電腦、稍小的設備（諸如腕表設備、掛件設備、耳機設備、聽筒設備或 其他可佩帶的或微型設備）、蜂窩電話或媒體播放器。設備10也可以是電視、機頂盒、臺式 計算機、計算機已集成到其中的計算機監(jiān)視器或其他合適的電子設備。
[0027] 設備10可具有顯示器，諸如被安裝在外殼12中的顯示器14。顯示器14可例如為 組裝了電容式觸摸電極或可能對觸摸不敏感的觸摸屏。用于顯示器14的觸摸傳感器可由 電容式觸摸傳感器電極、電阻式觸摸陣列，基于聲學觸摸、光學觸摸或基于力的觸摸技術的 觸摸傳感器結構或其他合適的觸摸傳感器形成。
[0028] 顯示器14可包括由發(fā)光二極管（LED)、有機LED (0LED)、等離子單元、電潤濕像素、 電泳像素、液晶顯示器0XD)組件或其他合適的圖像像素結構形成的圖像像素。覆蓋層可 覆蓋顯示器14的表面，或者顯示層（諸如濾色器層或顯示器的其他部分）可被用作顯示器 14中最上面（或幾乎最上面）的層。
[0029] 顯示器覆蓋層或其他外顯示層可由透明玻璃片、透光塑料層、或其他透明構件形 成。如圖1中所示，可在最外側顯示層中形成開口以容納組件，諸如按鈕16。
[0030] 顯示器14可具有有源部分，并且如果需要，可具有無源部分。顯示器14的有源部 分可包含用于向設備10的用戶顯示圖像的有源圖像像素。顯示器14的無源部分可不含有 源像素。顯示器14的有源部分可位于某個區(qū)域內，諸如中心矩形區(qū)域22 (由矩形輪廓18 界定）。顯示器14的無源部分20可呈矩形環(huán)形狀圍繞有源區(qū)域22的邊緣。
[0031] 在無源區(qū)域20中，顯示器14的顯示器覆蓋層的下側面或者顯示器14中顯示層的 其他部分可涂覆有不透明遮蔽層。不透明遮蔽層可由諸如不透明聚合物（如，黑墨水、白墨 水、不同顏色的涂層等）的不透明材料形成。不透明遮蔽層可用于阻擋內部設備組件以防 被設備10的用戶看到。如果需要，不透明遮蔽層可足夠薄和/或由充分不導電的材料形成 以透過放射線。這種類型的配置可用于其中天線結構形成在無源區(qū)域20下方的構型中。如 圖1所示，例如，可在外殼12中安裝天線結構，諸如一個或多個天線40,使得無源區(qū)域20與 天線結構重疊。
[0032] -個或多個天線40可與音頻端口 17相鄰地被安裝。例如，腔天線的導電腔可由附 接到揚聲器箱或與揚聲器箱相鄰地安裝的或者以其他方式圍繞揚聲器箱的導電結構形成。 揚聲器箱因此可形成為腔天線的腔支撐結構。揚聲器箱還可包含用于生成穿過外殼12中 開口（即揚聲器端口 17)的聲音的揚聲器驅動器。
[0033] 外殼12(有時可被稱為殼體）可由塑料、玻璃、陶瓷、纖維復合材料、金屬（例如， 不銹鋼、鋁等）、其他合適的材料或這些材料的組合來形成。在一些情況下，外殼12或外殼 12的部分可由電介質或其他低導電性材料形成。在其他情況下，外殼12或構成外殼12的 結構中的至少一部分可由金屬元件形成。
[0034] 在其中外殼12由導電材料（諸如金屬）形成的設備10的配置中，天線40可如圖 1所示安裝在顯示器14的顯示器覆蓋層下方（如，在無源區(qū)域20下方）和/或天線40可 安裝成與外殼12中的一個或多個電介質天線窗相鄰。在工作期間，射頻天線信號可穿過顯 示器覆蓋層的無源區(qū)域20的與天線40重疊的部分（并且如果使用電介質窗結構的話，天 線信號可穿過該窗結構）。一般來講，天線40可位于設備外殼12中的任何合適位置（如， 沿著顯示器14的邊緣、在設備10的角落中、在天線窗或外殼12背面上的其他電介質結構 下方，等等）。
[0035] 設備10可具有單個天線或多個天線。在存在多個天線的配置中，天線可用于實現(xiàn) 其中將多個相同數(shù)據(jù)流（如，碼分多址數(shù)據(jù)流）的信號組合以提高信號品質的天線陣列或 可用于實現(xiàn)多輸入多輸出（MIM0)天線方案，該天線方案通過處理多個獨立的數(shù)據(jù)流（如， 獨立的長期演進數(shù)據(jù)流）來增強性能。多個天線也可用于實現(xiàn)天線分集方案，其中設備10 基于其實時性能（如，基于所接收的信號品質測量結果）啟用和停用每個天線。在具有無 線局域網無線電路的設備中，所述設備可使用天線40的陣列發(fā)送和接收無線局域網信號 (如，IEEE 802. lln流量）。可在發(fā)送和接收操作模式兩者中共同使用多個天線或可在僅 信號接收操作或僅信號發(fā)送操作期間共同使用多個天線。
[0036] 設備10中的天線可用于支持所關注的任何通信頻帶。例如，設備10可包括支持 無線局域網通信（諸如IEEE 802. 11通信（例如在諸如2. 4GHz和5GHz的IEEE 802. 11頻 帶這樣的頻帶中的通信）或藍牙?.通信）、語音數(shù)據(jù)蜂窩電話通信、全球定位系統(tǒng)（GPS)通 信或其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)通信等的天線結構。
[0037] 圖2示出了可用于電子設備10的示例性配置的示意圖。如圖2所示，電子設備10 可包括控制電路系統(tǒng)，諸如存儲和處理電路系統(tǒng)28。存儲和處理電路28可包括存儲裝置 諸如硬盤驅動器存儲裝置、非易失性存儲器（例如，被配置為形成固態(tài)驅動器的閃存存儲 器或其他電可編程的只讀存儲器）、易失性存儲器（例如，靜態(tài)或動態(tài)隨機存取存儲器），等 等。存儲和處理電路28中的處理電路可用于控制設備10的操作。處理電路可基于一個或 多個微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、基帶處理器、電源管理單元、音頻編解碼芯片、 專用集成電路等。
[0038] 存儲和處理電路28可用于運行設備10上的軟件，諸如互聯(lián)網瀏覽應用程序、互聯(lián) 網語音協(xié)議（V0IP)電話呼叫應用程序、電子郵件應用程序、媒體回放應用程序、操作系統(tǒng) 功能等。為了支持與外部設備進行交互，存儲和處理電路28可用于實現(xiàn)通信協(xié)議?？墒褂?存儲和處理電路28實現(xiàn)的通信協(xié)議包括互聯(lián)網協(xié)議、無線局域網協(xié)議（諸如IEEE 802. 11 協(xié)議一有時稱為WiFi?)以及用于其他短程無線通信鏈路的協(xié)議（諸如Bluetooth?協(xié)議、 蜂窩電話協(xié)議，等等）。
[0039] 輸入輸出電路30可用于允許將數(shù)據(jù)提供至設備10以及允許將數(shù)據(jù)從設備10提 供至外部設備。輸入輸出電路30可包括輸入輸出設備32。輸入輸出設備32可包括觸摸 屏、按鈕、操縱桿、點擊轉盤、滾輪、觸摸板、小鍵盤、鍵盤、麥克風、揚聲器、音頻發(fā)生器、振動 器、照相機、傳感器、發(fā)光二極管和其他狀態(tài)指示器、數(shù)據(jù)端口等。用戶可通過經由輸入輸出 設備32提供命令來控制設備10的操作并且可使用輸入輸出設備32的輸出資源從設備10 接收狀態(tài)信息和其他輸出。
[0040] 無線通信電路系統(tǒng)34可包括由一個或多個集成電路形成的射頻（RF)收發(fā)器電路 系統(tǒng)、功率放大器電路系統(tǒng)、低噪聲輸入放大器、無源RF組件、一個或多個天線以及用于處 理RF無線信號的其他電路系統(tǒng)。無線信號也可使用光（例如，使用紅外通信）來進行發(fā)送。
[0041] 無線通信電路系統(tǒng)34可包括衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收器電路系統(tǒng)35,諸如全球定位系 統(tǒng)（GPS)接收器電路系統(tǒng)（例如用于接收1575MHz的衛(wèi)星定位信號），或者可包括與其他 衛(wèi)星導航系統(tǒng)相關聯(lián)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收器電路系統(tǒng)。無線局域網收發(fā)器電路系統(tǒng)36可 處理用于WiFi? (IEEE8〇2. 11)通信的2. 4GHz和5GHz頻帶并且可處理2. 4GHz藍牙*通 信頻帶。電路系統(tǒng)34可使用蜂窩電話收發(fā)器電路系統(tǒng)38以用于處理蜂窩電話頻帶（諸如 在約700MHz至約2200MHz的頻率范圍內的頻帶或更高或更低頻率的頻帶）中的無線通信。 如果需要，無線通信電路34可包括用于其他短程和遠程無線鏈路的電路。例如，無線通信 電路34可包括用于接收廣播和電視信號的無線電路、尋呼電路、近場通信電路，等等。在 WiFi'K，Bluetooth?鏈路以及其他短程無線鏈路中，無線信號通常用于在幾十或幾百英 尺范圍內傳輸數(shù)據(jù)。在蜂窩電話鏈路和其他遠程鏈路中，無線信號通常用于在幾千英尺或 英里范圍內傳送數(shù)據(jù)。
[0042] 無線通信電路34可包括一條或多條天線40。如果需要的話，天線40可包括一個 或多個腔天線。
[0043] 在圖3中示出了設備10中天線的一種示例性配置的示意圖。在圖3的示例中，天 線40是倒F形天線。這僅是示例性的。一般而言，天線40可基于任何合適的天線類型（例 如環(huán)形天線、貼片天線、單極子天線、偶極子天線、直接饋電天線、間接饋電天線、縫隙天線、 平面倒F形天線、其他天線類型、或這些天線中兩個或更多個形成的混合型天線）。
[0044] 如圖3中所示，倒F形天線40可包括天線諧振元件（諸如天線諧振元件42)和天 線接地部（諸如天線接地部44)。天線諧振元件46可具有主天線諧振元件臂，諸如臂46。 臂46可具有一個或多個分支。短路分支48可用于將諧振元件臂46耦接到接地部44。天 線饋電部50可耦接在天線諧振元件臂46和接地部44之間與短路分支48并聯(lián)。
[0045] 在腔天線中，導電腔結構可被配置為形成天線接地部44。圖4中示出了一種示例 性腔天線的橫截面?zhèn)纫晥D。如圖4中所示，天線40可包括天線諧振元件，諸如天線諧振元 件42,并且可包括導電腔，諸如導電接地腔44。顯示層52可與天線諧振元件42及腔44重 疊。在工作期間，與天線40相關聯(lián)的射頻信號（例如利用諧振元件42發(fā)射和/或接收的 信號）可穿過顯示器14的層52。（作為示例）層52可以是顯示器覆蓋層、濾色器層、或者 與顯示器14相關聯(lián)的其他顯示層。
[0046] 如果需要的話，形成天線腔44的導電結構可被安裝在支撐結構（諸如揚聲器箱） 上。圖5為可用于提供聲音到音頻端口 17的那種類型的一示例性揚聲器箱的頂視圖。揚 聲器驅動器可被安裝在揚聲器箱54內，用于生成聲音64。揚聲器箱54可與端口 17對齊， 使得聲音64在工作期間穿過端口 17。揚聲器箱54可由塑料、金屬、纖維基復合材料、其他 材料、或者這些材料的組合形成。例如，揚聲器箱54可由具有相對的頂壁和底壁的中空的 模制塑料結構形成。揚聲器箱54可具有大體呈矩形的形狀。例如如圖5中所示，揚聲器箱 54可具有圍繞揚聲器箱54外周的壁，諸如左壁54L、右壁54R、前壁54F、及后壁54X。具有 這種類型的配置，揚聲器箱54就可表現(xiàn)出大體呈矩形的占用面積（即揚聲器箱54在從上 面察看時可占據(jù)近似為矩形的面積，如圖5中那樣）。彎曲邊緣部分54CE可用于將揚聲器 箱54容納在外殼12的彎曲拐角部分內。凹入部分55可用于容納顯示器14或設備10中 其他組件的柔性印刷電路纜線。如果需要的話，揚聲器箱54可具有其他形狀的占用面積。 圖5的例子僅是例證性的。
[0047] 如果需要的話，金屬結構（諸如金屬板62)可被附接到揚聲器箱54,或者被嵌入在 揚聲器箱54的壁內。例如如圖5中所不，金屬板62可形成在揚聲器箱54的頂壁上（例如 板62可形成揚聲器箱54的上表面的部分）。
[0048] 沿圖5中的線58剖切并且在方向60上察看的揚聲器箱54的橫截面?zhèn)纫晥D在圖6 中被不出。如圖6中所不，金屬板52可形成揚聲器箱頂壁54T的部分。揚聲器箱54還可具 有相對的平面壁結構，諸如底壁54B。揚聲器箱54的壁形成中空的矩形盒形狀的充滿空氣 的內部區(qū)域（內部70)。揚聲器驅動器68可被安裝在充滿空氣的內部區(qū)域70中。在設備 10工作期間，揚聲器驅動器68可生成聲音64(圖5)。后壁54X中的開口（圖5)可允許聲 音通過揚聲器端口 17 (圖1)漏出。平面金屬結構（諸如金屬板66)可形成在底壁54B中。 板66例如可形成在揚聲器驅動器68下方并且可形成揚聲器箱54的下表面的部分。金屬 板62可與揚聲器驅動器68及金屬板66重疊。金屬板66可與揚聲器箱54及板62重疊。 金屬（諸如鋁、不銹鋼、和其他金屬）可在形成結構（諸如金屬板62和金屬板66)時使用。 在一些配置中，金屬壁結構可比相同厚度的塑料壁結構更堅固，從而在形成揚聲器箱54中 的壁的部件時使用金屬板可有助于允許使揚聲器箱54的尺寸最小化。
[0049] 圖7為設備10的拐角部分的頂視圖，示出了揚聲器箱54可如何被導電結構（諸 如外殼12和柔性印刷電路72)圍繞。柔性印刷電路72可包含金屬跡線，所述金屬跡線形 成用于在顯示器14的觸摸傳感器陣列與印刷電路板上的電路系統(tǒng)之間輸送與操作觸摸傳 感器陣列相關聯(lián)的信號的信號路徑。金屬帶、顯示器結構、及其他導電結構可沿揚聲器箱 54的壁54F延伸。壁54X可被外殼12的部分覆蓋。外殼12的部分還可覆蓋揚聲器箱頂 壁54T和揚聲器箱底壁54L(圖6)的部分。印刷電路72的邊緣部分可覆蓋揚聲器箱頂壁 54T的部分。導電結構78 (諸如與圖1中的按鈕16或其他按鈕組件相關聯(lián)的導電開關結 構和其他導電結構）可覆蓋揚聲器箱壁54L。相對端壁54R可被外殼12的部分覆蓋。通 過以這種方式覆蓋揚聲器箱54的壁，圍繞揚聲器箱54的導電結構允許揚聲器箱54形成天 線40的導電腔（例如具有相對端部、相對前后表面、及相對上表面和下表面的細長矩形盒 形狀的腔）。
[0050] (作為示例）天線諧振元件42可由剛性印刷電路上的導電金屬跡線或者柔性印刷 電路上的導電金屬跡線形成。天線諧振元件42可被安裝在由揚聲器箱54形成的天線腔的 上表面中的開口中，如圖4的天線40中的天線腔44所示。在設備10完全組裝的狀態(tài)下， 電介質顯示層（諸如圖4的顯示層52 (例如濾色器層、薄膜晶體管層、和/或顯示器覆蓋層 的一部分））可覆蓋揚聲器箱54,包括天線諧振元件42和圖7的設備10的拐角中所示的其 他結構。
[0051] 圖8為沿圖7的線74 (在揚聲器箱54的左端部）剖切并且在方向76上察看的揚 聲器箱54的橫截面端視圖。如圖8中所示，導電帶層（諸如帶80)可在細長揚聲器箱的相 對端部之一（諸如揚聲器箱54的與壁54L相鄰的左端部）處圍繞揚聲器箱54的側面纏 繞。導電帶80可由金屬層（諸如銅）、由導電織物、或其他導電材料形成。導電粘合劑、焊 接點、緊固件、或其他導電附接機構88可用于將導電帶80短接到揚聲器箱頂板62和揚聲 器箱底板66。
[0052] 帶80的一部分可覆蓋揚聲器箱后壁54X。揚聲器箱壁54X可具有開口，諸如開口 84。帶80可具有與開口 84對準的配對的開口，諸如開口 82。墊圈86可圍繞開口 82并且 可插在外殼壁12和帶80之間。通過將外殼壁12中的開口 84、82、和17與形成于墊圈86 中心的配對開口對準，可允許聲音64從揚聲器驅動器68穿過這些開口到達設備10的外 部。
[0053] 開口 84、82、和17的形狀可為矩形的（使得墊圈86具有矩形環(huán)形狀）、可為圓形 的（使得墊圈86具有圓環(huán)形狀）、或者可具有其他適當?shù)钠ヅ湫螤睢?br> [0054] 圖9為揚聲器箱54的一部分的透視圖，示出了導電帶80可如何圍繞側壁部分54X 纏繞以及可如何將板62和66相互短接，從而將板62和板66接地。帶80可沿揚聲器箱壁 54X的整個長度圍繞揚聲器箱54纏繞，或者可如圖9中所不只在包括板62和66的揚聲器 箱54的左端部附近的揚聲器箱54的部分（例如揚聲器箱54的左半部分）中圍繞揚聲器 箱54纏繞。以這種方式將板62接地到板66就影響天線40上的負載，并且可用于調節(jié)腔 44中對于感興趣的頻帶所支持的腔模式，并且從而提高天線性能。
[0055] 腔天線40的腔44可由圍繞揚聲器箱54的導電結構形成。如圖10中所示，揚聲 器箱54可大致具有六面矩形盒的形狀。外殼結構12可分別用作壁54R、54X、和54B上的導 電接地結構96、94、和98。用于覆蓋壁54L的導電接地結構102可由設備10中的電氣組件 形成，諸如與按鈕16相關聯(lián)的按鈕結構（例如彈片開關（dome switch)、具有按鈕開關跡線 的按鈕柔性印刷電路、金屬支撐結構等）。導電接地結構90可由重疊的顯示器柔性印刷電 路纜線（諸如圖7的纜線72或其他導電材料）形成。導電接地結構92可由外殼12的重 疊部分形成。導電接地結構100可由金屬板62形成。帶80和金屬底板66也可形成圍繞 箱54的導電接地結構。
[0056] 揚聲器箱54可具有細長長度，細長的前壁54F沿該細長長度延伸。揚聲器箱54 的前壁54F可被導電顯示器組件覆蓋，并且如果需要的話，被導電帶層覆蓋。例如，導電帶 可覆蓋壁54F的一部分，如圖10中所示，而使端部分（例如與箱54的右端部54R相鄰的壁 54F的長度的一部分）不被帶覆蓋。為壁54F使用部分覆蓋的配置可有助于調節(jié)腔44中對 于感興趣的頻帶所支持的腔模式，并從而提高天線性能。
[0057] 天線40的天線諧振元件42可被安裝在揚聲器箱54的上表面上，使得圍繞揚聲器 箱54的接地結構用作腔天線40的天線腔44。
[0058] 圍繞揚聲器箱54形成腔44的導電材料（諸如帶104、帶80、板62和66)、以及腔 44的其他部分可被配置為抑制不期望的腔模式，從而增強天線性能。圖11為展示在腔44 內行進的電磁波的傳播常數(shù)的實部0可如何作為工作頻率f的函數(shù)變化的示圖。在圖11 的示例性場景中，期望在從低頻率4的頻帶下邊沿延伸到高頻率f H的頻帶上邊沿的頻帶FB 中操作設備10和天線40。對于一種適當?shù)脑O置，低頻率&可為5. 15GHz，而高頻率fH可為 5. 85GHz (例如，感興趣的頻帶可與802. 115GHz通信相關聯(lián)）。一般而言，頻帶FB可對應于 蜂窩電話頻帶、無線局域網頻帶、或者感興趣的其他通信頻帶。
[0059] 在圖11的腔44的傳播常數(shù)示圖中，曲線106表示與N階模式相關聯(lián)的傳播常數(shù)， 而曲線108表示與相繼的N+1階模式相關聯(lián)的傳播常數(shù)。曲線106可通過截止頻率fcl來 表征。曲線108可通過截止頻率fc2來表征。根據(jù)曲線106和108,腔44在頻率fcl之下 將不會支持N階模式（即N階模式將在低于fcl的情況下被截止），并且在fc2之下將不會 支持N+1階模式（即N+1階模式將在低于fc2的情況下被截止）。N的值可以是1，或者可 以是另一適當?shù)恼麛?shù)（即除了 N階模式之外，腔44可支持更低階模式）。
[0060] 對于圖11中所示的示例性配置，頻帶FB位于在頻率fcl到fc2之間延伸的頻率范 圍中（即頻率fcl在頻率4之下被間隔開，而頻率fc2在頻率f H之上被間隔開）。fc2_fj^P fffcl的量值例如可彼此相等或者可彼此近似相等（例如在這兩個相繼的腔模式N和N+1 的截止頻率fcl和fc2之間創(chuàng)建的間距內彼此相對于中央頻帶FB的80%內或20%內）。 這個配置通過降低腔模式耦合中的頻率變化來提高天線性能。
[0061] 一般而言，截止頻率fcl和fc2相對于頻帶FB有很多可能的位置。例如，可能將 腔44配置為使得fcl落在頻帶FB內或者位于與頻帶下邊沿&相同的頻率處。但是，在諸 如這些這樣的情況下以及在不同于圖11的優(yōu)選布置的情況下，電磁波耦合到腔44中（并 且不被天線40發(fā)射）的效率將作為頻帶FB內的頻率f的函數(shù)而顯著地變化。圖11的布 置避免了這些波動。
[0062] 被耦合到天線40中的射頻能量在理想情況下都被發(fā)射。但是在實踐中，一些腔模 式通常將被支持（即，確保最低階模式的截止頻率高于f H可能不是可行的），從而導致某些 不可避免的腔模式信號損失。但是，通過如圖11中所示來配置腔44,由于將射頻電磁信號 耦合到所支持的腔模式（例如模式N，由曲線106和活動通信頻帶FB的重疊來表示）而發(fā) 生的任何腔損失將作為工作頻率f的函數(shù)為相對恒定的。腔44(和模式N)的存在因此不 會在腔44被配置為表現(xiàn)圖11中所示類型的腔模式特性時賦予不期望的腔耦合諧振作為頻 帶FB中頻率f的函數(shù)。
[0063] 根據(jù)一實施例，提供一種被配置為在電子設備中在從頻帶下邊沿延伸到頻帶上邊 沿的頻帶內工作的腔天線，其包括揚聲器箱、由圍繞揚聲器箱的導電結構形成的導電天線 腔、和位于揚聲器箱上的天線諧振元件，其中導電結構被配置為以低于頻帶下邊沿的截止 頻率截止N階電磁模式并且以高于頻帶上邊沿的截止頻率截止N+1階電磁模式。
[0064] 根據(jù)另一實施例，揚聲器箱具有包含相應的第一金屬板和第二金屬板的相對的上 表面和下表面。
[0065] 根據(jù)另一實施例，腔天線還包括導電層，其將第一金屬板電連接到第二金屬板。
[0066] 根據(jù)另一實施例，導電層包括金屬帶條。
[0067] 根據(jù)另一實施例，導電結構中的至少一部分導電結構包括電子設備金屬外殼結 構。
[0068] 根據(jù)另一實施例，導電結構中的至少一部分導電結構包括按鈕結構。
[0069] 根據(jù)另一實施例，電子設備金屬外殼結構具有被配置為形成揚聲器箱的揚聲器端 口的開口，所述金屬帶條具有與電子設備金屬外殼結構中的開口匹配的開口。
[0070] 根據(jù)一實施例，提供了 一種電子設備，其包括具有開口的電子設備導電外殼、和腔 天線，所述腔天線具有被配置為通過所述開口發(fā)出聲音的揚聲器箱、由圍繞揚聲器箱的包 括電子設備導電外殼的至少一部分的導電結構形成的導電天線腔、和揚聲器箱上的天線元 件諧振，其中導電結構被配置為以低于頻帶下邊沿的截止頻率截止N階電磁模式并且以高 于頻帶上邊沿的截止頻率截止N+1階電磁模式。
[0071] 根據(jù)另一實施例，揚聲器箱為中空的并具有圍繞中空內部的揚聲器箱壁，并且電 子設備還包括位于中空內部中的揚聲器驅動器。
[0072] 根據(jù)另一實施例，電子設備還包括形成揚聲器箱壁部分的至少一個金屬構件。
[0073] 根據(jù)另一實施例，電子設備還包括電連接到金屬構件的金屬帶層。
[0074] 根據(jù)另一實施例，所述至少一個金屬構件和所述金屬帶覆蓋揚聲器箱的與揚聲器 驅動器相鄰的部分，并且金屬帶具有開口，來自揚聲器驅動器的聲音穿過該開口。
[0075] 根據(jù)另一實施例，電子設備還包括形成揚聲器箱壁部分的至少一個附加金屬構 件，其中揚聲器箱具有相對的上表面和下表面，并且所述金屬構件形成上表面的部分，所述 附加金屬構件形成下表面的部分。
[0076] 根據(jù)另一實施例，揚聲器箱具有細長的形狀，該細長的形狀具有相對的第一端部 和第二端部，其中揚聲器驅動器、金屬構件和附加金屬構件的位置更靠近第一端部而不是 第二端部。
[0077] 根據(jù)另一實施例，電子設備還包括顯示器和覆蓋顯示器的顯示器覆蓋層。
[0078] 根據(jù)另一實施例，顯示器覆蓋層的一部分與揚聲器箱重疊。
[0079] 根據(jù)另一實施例，揚聲器箱位于電子設備導電外殼的拐角部分中，并且電子設備 導電外殼被配置為與揚聲器箱上至少三個壁表面重疊。
[0080] 根據(jù)另一實施例，天線諧振元件包括柔性印刷電路天線諧振元件。
[0081] 根據(jù)另一實施例，揚聲器箱具有細長長度并且具有沿該細長長度延伸的至少一個 壁，并且其中導電結構包括只覆蓋該細長長度的一部分的金屬帶，從而所述壁的一部分不 被金屬帶覆蓋。
[0082] 根據(jù)一實施例，提供了一種操作具有由圍繞揚聲器箱的導電結構形成的腔的揚聲 器箱腔天線的方法，包括在具有頻帶下邊沿和頻帶上邊沿的頻帶內用揚聲器箱腔天線發(fā)射 和接收射頻電磁信號，頻帶下邊沿和頻帶上邊沿被選擇為以低于頻帶下邊沿的截止頻率截 止N階電磁模式并且以高于頻帶上邊沿的截止頻率截止N+1階電磁模式。
[0083] 根據(jù)另一實施例，用揚聲器箱腔天線發(fā)射和接收射頻電磁信號包括使用揚聲器箱 上的柔性印刷電路天線諧振元件來發(fā)射和接收信號。
[0084] 以上所述僅是說明本發(fā)明的原理，并且在不脫離本發(fā)明范圍和實質的情況下，本 領域內的技術人員可以做出各種修改。
【權利要求】
1. 一種被配置為在電子設備中在從頻帶下邊沿延伸到頻帶上邊沿的頻帶內工作的腔 天線，包括： 揚聲器箱； 由圍繞所述揚聲器箱的導電結構形成的導電天線腔；和 位于所述揚聲器箱上的天線諧振元件，其中所述導電結構被配置為以低于所述頻帶下 邊沿的截止頻率截止N階電磁模式并且以高于所述頻帶上邊沿的截止頻率截止N+1階電磁 模式。
2. 根據(jù)權利要求1所述的腔天線，其中所述揚聲器箱具有包含相應的第一金屬板和第 二金屬板的相對的上表面和下表面。
3. 根據(jù)權利要求2所述的腔天線，還包括導電層，所述導電層將所述第一金屬板電連 接到所述第二金屬板。
4. 根據(jù)權利要求3所述的腔天線，其中所述導電層包括金屬帶條。
5. 根據(jù)權利要求4所述的腔天線，其中所述導電結構中的至少一部分導電結構包括電 子設備金屬外殼結構。
6. 根據(jù)權利要求5所述的腔天線，其中所述導電結構中的至少一部分導電結構包括按 鈕結構。
7. 根據(jù)權利要求6所述的腔天線，其中所述電子設備金屬外殼結構具有被配置為形成 用于所述揚聲器箱的揚聲器端口的開口，并且其中所述金屬帶條具有與所述電子設備金屬 外殼結構中的所述開口匹配的開口。
8. -種電子設備，包括： 包括開口的電子設備導電外殼；和 腔天線，所述腔天線具有： 揚聲器箱，所述揚聲器箱被配置為通過所述開口發(fā)出聲音； 由圍繞所述揚聲器箱的導電結構形成的導電天線腔，所述導電結構包括所述電子設備 導電外殼的至少一部分；以及 位于所述揚聲器箱上的天線諧振元件，其中所述導電結構被配置為以低于所述頻帶下 邊沿的截止頻率截止N階電磁模式并且以高于所述頻帶上邊沿的截止頻率截止N+1階電磁 模式。
9. 根據(jù)權利要求8所述的電子設備，其中所述揚聲器箱為中空的并具有圍繞中空內部 的揚聲器箱壁，所述電子設備還包括位于所述中空內部中的揚聲器驅動器。
10. 根據(jù)權利要求9所述的電子設備，還包括形成所述揚聲器箱壁的一部分的至少一 個金屬構件。
11. 根據(jù)權利要求10所述的電子設備，還包括電連接到所述金屬構件的金屬帶的層。
12. 根據(jù)權利要求11所述的電子設備，其中所述至少一個金屬構件和所述金屬帶覆蓋 所述揚聲器箱的與所述揚聲器驅動器相鄰的部分，并且其中所述金屬帶具有供來自所述揚 聲器驅動器的聲音穿過的開口。
13. 根據(jù)權利要求11所述的電子設備，還包括形成所述揚聲器箱壁的一部分的至少一 個附加金屬構件，其中所述揚聲器箱具有相對的上表面和下表面，并且其中所述金屬構件 形成所述上表面的一部分，并且所述附加金屬構件形成所述下表面的一部分。
14. 根據(jù)權利要求13所述的電子設備，其中所述揚聲器箱具有帶有相對的第一端部和 第二端部的細長形狀，并且其中所述揚聲器驅動器、所述金屬構件和所述附加金屬構件的 位置更靠近所述第一端部而不是所述第二端部。
15. 根據(jù)權利要求14所述的電子設備，還包括顯示器和覆蓋所述顯示器的顯示器覆蓋 層。
16. 根據(jù)權利要求15所述的電子設備，其中所述顯示器覆蓋層的一部分與所述揚聲器 箱重疊。
17. 根據(jù)權利要求16所述的電子設備，其中所述揚聲器箱位于所述電子設備導電外殼 的拐角部分中，并且其中所述電子設備導電外殼被配置為與所述揚聲器箱上的至少三個壁 表面重疊。
18. 根據(jù)權利要求8所述的電子設備，其中所述天線諧振元件包括柔性印刷電路天線 諧振元件。
19. 根據(jù)權利要求8所述的電子設備，其中所述揚聲器箱具有細長長度并且具有沿所 述細長長度延伸的至少一個壁，并且其中所述導電結構包括只覆蓋所述細長長度的一部分 的金屬帶，使得所述壁的一部分不被金屬帶覆蓋。
20. -種操作具有由圍繞揚聲器箱的導電結構形成的腔的揚聲器箱腔天線的方法，包 括： 用所述揚聲器箱腔天線在具有頻帶下邊沿和頻帶上邊沿的頻帶內發(fā)射和接收射頻電 磁信號，所述頻帶下邊沿和所述頻帶上邊沿被選擇為以低于所述頻帶下邊沿的截止頻率截 止N階電磁模式并且以高于所述頻帶上邊沿的截止頻率截止N+1階電磁模式。
21. 根據(jù)權利要求20所述的方法，其中用所述揚聲器箱腔天線發(fā)射和接收所述射頻電 磁信號包括使用所述揚聲器箱上的柔性印刷電路天線諧振元件來發(fā)射和接收信號。
【文檔編號】H01Q1/24GK104428945SQ201380035213
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權日:2012年7月3日
【發(fā)明者】朱江, 李青湘, R·A·戈姆桑古洛, M·薩瑪爾德澤佳, G·考特斯, R·W·施盧巴 申請人:蘋果公司